Рекордный «плюх»: Проблемы гиперзвука, X-51A Waverider

На прошлой неделе состоялись очередные испытания очередной американской экспериментальной гиперзвуковой ракеты. Установив рекорд длительности гиперзвукового полета, она плюхнулась в океан.

27 мая ракета X-51A Waverider была сброшена со стратегического бомбардировщика B-52 Stratofortress над Тихим океаном, к югу от побережья Калифорнии, с высоты чуть более 15 км. Она успешно запустила свои гиперзвуковые реактивные двигатели, разогналась до скорости в 5 Маха (порядка 6 тыс. км/ч), на которой продержалась 200 секунд. Это намного дольше предыдущего рекордсмена, аппарата X-43, который выдержал лишь 12 секунд.

Несмотря на то, что дальнейшая судьба X-51A сложилась не так удачно, американские военные выступили с абсолютно победными реляциями. Глава соответствующей программы Чарльз Бринк (Charlie Brink) заявил: «Мы крайне рады сообщить о выполнении большинства поставленных перед испытаниями задач. Этот прорыв можно сравнить с произошедшим после Второй мировой переходом от винтовой авиации к реактивной».

Впрочем, кое-где чиновники, все-таки, проговариваются. Тот же Бринк говорит: «Теперь мы должны вернуться и еще раз с особой тщательностью изучить все обстоятельства. Идеальных испытаний не бывает, и уверен, что мы найдем неполадки, которые постараемся исправить к следующему полету». Независимые комментаторы осторожнее называют прошедшие тесты «частично успешными».

Но проблемы были вполне ожидаемы. Гиперзвуковой полет – это даже не сверхзвук. Считается, что гиперзвук начинается где-то на скоростях около 5 Маха, и технические трудности, связанные с таким бешеным движением, очень многочисленны. Давления, температуры, механические перегрузки, которые воздействуют на аппарат, слишком высоки. Обычные реактивные двигатели не дают достаточной мощности и недостаточно надежны. Разработчики поэтически сравнивают свою задачу с необходимостью зажечь спичку в сердце урагана – и поддерживать ее горение.

Сам по себе X-51A имеет 4,2 м в длину и практически лишен крыльев. Технически он летит, оседлав цепочку ударных волн, которую сам создает в полете – отсюда и его второе название, Waverider. Своим острым носом он разрывает окружающий воздух, порождая звуковые волны – и отражая их под строго определенным углом. Так, что избыточное давление направлено под аппарат, создавая подъемную силу и ускоряя поток поступающего в двигатель воздуха. Двигатель здесь тоже необычный, экспериментальный Pratt & Whitney Rocketdyne SJY61.

Данные испытания стали третьими за время работы над системой, и первым ее независимым полетом, до тех пор X-51A летал лишь закрепленным на самолете-носителе. После сброса с самолета, в первые 4 секунды полета на X-51A действовали обычные твердотопливные двигатели, модифицированные версии установленных на американских тактических ракетах. Они разогнали его до 4,8 Маха, подняв на высоту почти 20 км, после чего были сброшены, чтобы освободить место для работы главного – двигателя SJY61.

Это гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель – как и все подобные системы, он требует повышенного давления в камере сгорания, которое достигается торможением встречного потока воздуха. Но для достижения достаточной величины давления поток воздуха и сам должен быть сверхзвуковым, потому и понадобилось предварительно разогнать аппарат с помощью твердотопливного двигателя. Интересно, что, в отличие от своих «коллег», SJY61 работает на обычном авиационном керосине, а не на водороде или метане, что достигается использованием специальных катализаторов.

Изначально от испытаний планировалось получить куда большее: достичь скорости в 6 Маха, отработать 300 секунд. Но на 120-й секунде информация с датчиков стала поступать неравномерно (по другим данным была потеряна тяга), так что на 200-й аппарату был передан сигнал на уничтожение.

В любом случае, 200 секунд полета на такой скорости – все-таки, значительный успех. Посмотрим, что покажут следующие тесты; по крайней мере, 3 испытательных запуска намечены на нынешний год.

Конечно, предполагается, что подобные ракеты будут иметь отнюдь не мирное предназначение. Летя на такой невероятной скорости, они даже не потребуют боеголовок, достаточно кинетической энергии самого аппарата.