Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США - Разработка перспективных технологий (Часть 3)

Разработка перспективных технологий (Часть 3)

С августа 2002 г. до середины 2003 г. ВВС и фирма «Pratt and Whitney» вели отработку усовершенствованного СПВРД модели GDE-1 (Ground Demonstrator Engine). По своим параметрам данная установка существенно приближена к летному изделию: изготовленный из никелевых сплавов двигатель массой около 70 кг оснащен системой охлаждения воздушного канала, ширина которого составляет 22,8 см.

Однако и в этой модели была предусмотрена раздельная подача топлива в систему охлаждения и камеру сгорания (через внешний нагреватель). Такая схема необходима для оценки химических свойств прошедшего теплообменники компонента и точного определения теплового баланса установки. В целях снижения риска при первых запусках двигатель работал в переохлажденном состоянии, то есть количество прогоняемого через «рубашку» охлаждения топлива намного превышало потребную величину, необходимую для охлаждения конструкции и поддержания эффективного горения. После каждого эксперимента проводилась дефектоскопия сварных швов СПВРД и общая проверка герметичности воздушного тракта.

В общей сложности в течение года было выполнено около 60 запусков двигателя GDE-1 с максимальной продолжительностью работы до 20 с. Примерно в 50 из них скорость набегающего потока доводилась до значения М = 4,5, в остальных имитировался полет со скоростью М = 6,5. На анализ полученных результатов, в целом признанных положительными, и подготовку к заключительному этапу программы HyTech отводится примерно год.

В 2005 г. должны начаться испытания двигателя GDE-2, практически полностью соответствующего летному изделию. Важной особенностью -этой модели станет изменяемая геометрия воздухозаборника. Кроме того, СПВРД будет оснащаться штатной системой подачи топлива через «рубашку» охлаждения, а также автоматизированной системой управления работой Fadec (Full Authority Digital Engine Control), используемой в двигателе F119. Квалификационные испытания модели будут проводиться уже в Центре Лэнгли — в высокотемпературной аэродинамической трубе НТТ (High Temperature Tunnel), позволяющей поддерживать устойчивый высокоскоростной напор в течение 30 с.

, Основываясь на достаточно успешном выполнении экспериментов с двигателем GDE-1, представители Лаборатории AFRL и фирмы «Pratt and Whitney» выступили с предложением о создании летного образца данного СПВРД и проведении его испытаний в составе опытной ракеты. В качестве обоснования ими было приведено то обстоятельство, что модель GDE-2 с изменяемой геометрией воздушного канала предназначается в основном для маневренных аппаратов и разгонных ступеней будущих МТКС, относящихся к области интересов NASA. Отработанная же модель GDE-1 наиболее эффективна в боевых ударных системах.

В конце 2003 г. после изучения предложений с компаниями «Pratt and Whitney» и «Boeing Phantom Works» был заключен годовой контракт стоимостью 7,7 млн долл. на проектирование экспериментальной ракеты с углеводородным СПВРД. При этом было рекомендовано широко использовать задел, освоенный последней фирмой по программе ARRMD (о ней см. ниже).

Предлагаемая ракета, официально названная EFSEFD («Endothermically Fueled Scramjet Engine Flight Demonstrator» — «Летный демонстратор с СПВРД на подогретом горючем»), имеет ^ печати также и другие обозначения: SED-WR («Scramjet Engine Demonstrator— WaveRider», что примерно переводится как «Ракета с СПВРД — Бегущая по волнам» из-за сходства по форме с доской для серфинга), или просто «WaveRider» (вкл. 14).

Технологически изделие длиной 4,2 м делится на три отсека: носовой, центральный и хвостовой; первые два планируется изготовить из алюминия, последний — из титанового сплава. Вся внешняя поверхность будет покрываться абляционной теплозащитой. В качестве разгонного блока ракеты EFSEFD предполагается использовать твердотопливную тактическую ракету ATACMS. При общей длине 7,2 м (с учетом переходника в 1,2 м) масса сборки составит 1,7 т.

Летные испытания намечается проводить над тихоокеанским полигоном Пойнт-Мугу. После взлета с базы Эдвардз самолет В-52Н поднимется на высоту 10,7 км и при скорости М = 0,85 сбросит ракету. Ускоритель должен будет разогнать изделие до скорости М = 4,5 на высоте около 20 км. В дальнейшем предусматривается отделение ракеты и запуск ее двигателя; активный участок полета изделия продлится несколько минут, в течение которых скорость должна будет увеличиться до М=6—7. Учитывая важность испытаний, специалисты изучают возможности спасения ракеты с помощью парашютной системы.

По предварительным планам, в 2007—2008 гг. может состояться 5—8 полетов ракеты EFSEFD. Общие затраты на всю программу летных испытаний оцениваются в 140 млн долл.

Благодаря успешному ходу работ по программе HyTech к создаваемому СПВРД проявили интерес сначала компания «Boeing», а позднее NASA. Первая организация привлекла фирму «Pratt and Whitney» к разработке гиперзвуковой ракеты ARRMD, a NASA планирует использовать аналогичный двигатель на экспериментальном аппарате Х-43С, описание которого приводится в разделе «Программа NASP и ее развитие».

В рамках проекта ARRMD (Advanced/Affordable Rapid Response Missile Demonstrator), курируемого Управлением DARPA, компания «Boeing» ведет разработку высокоскоростной боевой системы для оперативного нанесения ударов по точечным и мобильным целям. Первоначально ею были подготовлены предложения по двум ракетам с разными силовыми установками: с СПВРД фирмы «Pratt and Whitney» и с двух-режимным прямоточным двигателем, который разрабатывается фирмой «Aerojet» по заказу Исследовательского управления ВМС ONR в рамках программы «Hypersonic Weapon Technology Program».

^{Конкурсные предложения по программе ARRMD: ракета с двухрежимным ПВРД (слева) и ракета с СПВРД, создаваемым по программе HyTech}

В 1999 г. Управление DARPA, несмотря на более высокий технический риск, выбрало для дальнейшей проработки первый проект.

Зарубежные публикации сообщают о следующих требованиях к ракете ARRMD:

— скорость полета — М=6;

— дальность действия — 1200 км;

— скорость подхода к цели — не менее 1,2 км/с;

— точность поражения цели — 10 м;

— стартовая масса (с разгонным блоком) — 0,9—1,1 т;

— масса боевой части — 113 кг.

Ракету ARRMD намечается применять как с авиационных, так и с наземных или морских средств, в том числе и с подводных лодок. Время осуществления запуска после ввода полетного задания не должно превышать 2 мин, также требуется обеспечить возможность уточнения координат цели уже в полете. Для разгона изделия до скоростей М = 4—5 будут применяться два твердотопливных двигателя. Автономный полет ракеты с наведением по сигналам с навигационных спутников GPS должен осуществляться по волнообразной траектории на высоте около 30 км.

Первые летные испытания экспериментального образца ракеты ARRMD могут состояться в 2007—2008 гг. в рамках программы EFSEFD.

Проект штатного изделия, который может быть принят на вооружение не ранее 2010 г., еще будет уточняться, но Управление DARPA уже определило его экономические показатели: стоимость изготовления одной ракеты ARRMD при объеме заказа 3000 штук не должна превышать 200 тыс. долл.

<<<Назад Страница 22 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz