Виктор Галенко предлагает Вам запомнить сайт «Авиаторы и их друзья»
Вы хотите запомнить сайт «Авиаторы и их друзья»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

Все об авиации и не только...

Workhorse Group представила пассажирский дрон SureFly Octocopter
Семен Смолкин 19 янв, 12:50
+1 0
Статистика 1
Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0
Этот день в авиации. 19 января
Семен Смолкин 19 янв, 12:37
+13 4
Статистика 1
Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0
От «Днестра» до «Воронежа»
Семен Смолкин 18 янв, 18:07
+2 0
Статистика 1
Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0
Лайнер авиакомпании Etihad Airways Boeing 787 совершил первый полет на смеси реактивного и биотоплива
Семен Смолкин 18 янв, 17:00
+1 0
Статистика 1
Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0
Французское правительство заключило контракт на Rafale F4
Семен Смолкин 18 янв, 15:24
+1 0
Статистика 1
Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0
Rolls-Royce вылечил Trent 1000
Семен Смолкин 18 янв, 14:58
+4 0
Статистика 1
Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0

Таинственные Махи "Авангарда"

развернуть

Испытания межконтинентальной баллистической ракеты с маневрирующими на гиперзвуковой скорости блоками "Авангард" 26 декабря вызвали активное обсуждение в социальных сетях - объявленной скорости в 27 Махов поверили не все. Скептики приводили температуру плавления вольфрама, сравнивали ее с расчетными данными нагрева обшивки и говорили "Невозможно! Он расплавится!" Сейчас, когда не отвлекают приближающиеся праздники, можно вспомнить физику и спокойно поговорить о скоростях, Махах, нагреве и маневрировании.

Таинственные Махи "Авангарда"
Пуск "Авангарда", фото Министерства Обороны РФ

Такие странные Махи

Прежде всего давайте разберемся, что такое эти Махи, почему скорость обозначили именно в них, и можно ли как-то перевести названное число в привычные нам единицы измерения. 1 Мах - это скорость звука, но взять привычное нам значение 330 м/с из школьного учебника и перемножить на 27 нельзя. Дело в том, что скорость звука зависит от температуры среды и меняется с высотой. А высоту, для которой измерена эта скорость, нам не сообщили. Американская модель стандартной атмосферы дает скорость звука 278 м/с в диапазоне 80-90 км, именно там где начинается сколько-нибудь заметная плотность воздуха.

Таинственные Махи "Авангарда"
Стандартная атмосфера США 1962 года, изображение Cmglee/Wikimedia Commons

Отдельная ирония заключается в том, что в других моделях атмосферы будут другие значения, и, например, на сайте NASA есть калькулятор, дающий скорость 269 м/с для высоты 76 км, что заметно меньше.

Вывод: 27 Махов из новости - это, скорее всего, скорость в районе 7, а не 9 км/с.

Вы можете спросить: а зачем указывают скорость в таких неудобных единицах? Почему бы не сказать сразу в метрах в секунду? Дело в том, что именно число Маха, а не абсолютная скорость, говорит о том, как среда взаимодействует с движущимся в ней предметом. На дозвуковых, околозвуковых, сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростях воздух принципиально по-разному обтекает самолеты, космические корабли или боеголовки.
27.png
Иллюстрация NPTEL

Все нормально, падаем


Следующий вопрос - а с какой скоростью летают боеголовки межконтинентальных баллистических ракет? Посмотреть на полет МБР удобнее всего будет в космическом симуляторе Orbiter (более подробно с инструкциями можно почитать тут). Точная скорость зависит от дальности стрельбы и траектории, но в общем случае находится в районе 6,5-7 км/с. Например, если бы Карибский кризис 1962 года перешел в горячую фазу, боевая "Р-7А" разогналась бы примерно до 6,7 км/с для удара по Вашингтону.

Таинственные Махи "Авангарда"
Траектория полета боеголовки и значение орбитальной скорости сразу после отделения от ракеты

В модели атмосферы, использующейся в Orbiter, боеголовка как раз успевает на короткий момент достигнуть скорости в 26 махов, двигаясь со скоростью 7 км/с на высоте 84 км.

Таинственные Махи "Авангарда"

Вывод: скорость 27 Махов вполне достижима обычной боеголовкой баллистической ракеты. Но нужно понимать, что это максимальная скорость, которую "Авангард" может достигать на короткое время.
Космические корабли с низкой орбиты тормозят с чуть большей скорости, чуть меньше 8 км/с, и достигают сравнимых скоростей Маха. А вот возвращающиеся с Луны "Аполлоны" входили в атмосферу со скоростью 11 км/с и достигали почти 40 Махов.

Горю и не сгораю

Несмотря на то, что при торможении в плотных слоях атмосферы боеголовка испытывает большие тепловые нагрузки, справляться с этим инженеры научились достаточно давно. Но приводить температуру плавления вольфрама нет смысла, потому что для защиты космического корабля или боеголовки используются другие принципы.
Первый вариант - испаряющаяся (абляционная) теплозащита. Достаточно толстый слой материала, нагреваясь, постепенно разрушается, и лишняя тепловая энергия уходит вместе с улетающими частичками.

Таинственные Махи "Авангарда"
Слева до полета, справа - после

Второй вариант - использовать специальные материалы: углепластики (упрочненный углерод-углеродный композит, reinforced carbon-carbon), кварцевое стекло, сверхвысокотемпературные композиты с керамической матрицей и другие . Разные участки нагреваются по-разному, поэтому на шаттлах или "Буране" стояла теплозащита из нескольких материалов, отличающихся максимальной допустимой температурой.
Таинственные Махи "Авангарда"
Теплозащита "Бурана", источник с дополнительной информацией

Вывод: Существуют теплозащитные материалы, позволяющие входить в атмосферу со скоростью 27 Махов, и это не вольфрам.
Материалы теплозащиты "Авангарда" секретны, но, скорее всего, там используется второй способ, он лучше подходит для маневрирующего аппарата.

Цель вижу, в себя верю

Гражданские космические аппараты не только могут пережить торможение в атмосфере, но и управляют своим полетом. Летающие сейчас "Союзы" совершают управляемый спуск - центр тяжести капсулы размещен так, что она летит "носом вверх" и создает подъемную силу.

Таинственные Махи "Авангарда"
Цифры близки к реальным, это скриншот симулятора Orbiter. Зеленая - подъемная сила, красная - сила сопротивления

Спейс шаттлы, "Буран" или летающий сейчас в космосе X-37 могли выполнять управляемый полет в диапазоне от гиперзвука до дозвуковой скорости. Что шаттлы, что "Буран" при торможении в плотных слоях атмосферы шли "змейкой" как раз на гиперзвуковой скорости. Но все эти аппараты отличались невысоким аэродинамическим качеством и могли маневрировать в ограниченном диапазоне. Посмотрите еще раз на иллюстрацию выше, зеленая стрелка гораздо короче красной, у "Союза" аэродинамическое качество на гиперзвуке в районе 0,3. У шаттла или "Бурана" повыше, но все равно невысокое, в районе 1 (т.е. зеленая стрелка такой же длины как и красная). Для преодоления противоракетной обороны "Авангарду" нужно будет заметно большее аэродинамическое качество. Почему? Дело в том, как противоракета прицеливается по цели. Для того, чтобы перехватить боеголовку, противоракете надо целиться в упрежденную точку, место, где пути ее и цели пересекутся.

Таинственные Махи "Авангарда"

А поскольку основной разгон противоракеты происходит в первые секунды полета, она не может перехватить боеголовку, активно маневрирующую с большим аэродинамическим качеством. Боеголовка меняет курс, точка встречи сильно смещается, а у противоракеты уже нет топлива для изменения своей траектории в новую точку перехвата.

Таинственные Махи "Авангарда"
Именно в этом и состоит главная инженерная сложность проекта "Авангард" - создать конструкцию, способную не только выдержать вход в атмосферу, но и очень активно в ней маневрировать.
Вывод: Человечество умеет создавать аппараты, которые могут совершать управляемый полет на гиперзвуке вообще, а "Авангард" должен был решить более сложную задачу полета с высоким аэродинамическим качеством.

На советских наработках

За реальность "Авангарда" говорит и то, что он вырос не на пустом месте. Еще в 80-х годах прошлого века для МБР Р-36М2 "Воевода" разрабатывался гиперзвуковой маневрирующий блок 15Ф178, а в 90-х годах даже предлагался исключительно мирный аппарат "Призыв" для оказания помощи терпящим бедствие кораблям.

Таинственные Махи "Авангарда"
Источник

В других странах работы по гиперзвуковым маневрирующим блокам тоже ведутся, но, по открытой информации, они пока менее успешны. В США в рамках программы "Продвинутое гиперзвуковое оружие" (Advanced Hypersonic Weapon, AHW) испытывался Falcon HTV-2 (два неудачных пуска) и, собственно AHW (успех в 2011, неудача в 2014). В Китае разрабатывается система DF-ZF, она же WU-14 (семь испытаний в 2014-17 годах), но об успешном завершении разработки еще не объявляли.

Общий вывод: "Авангард" с указанными характеристиками не противоречит законам физики и вполне реален. Названная скорость в 27 Махов вполне достижима и технически, и физически, но это максимальная скорость, и боевой блок не летит на ней все время полета.


Источник →

Опубликовал Семен Смолкин , 11.01.2019 в 16:12
Статистика 1
Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
Сергей Гольтяпин
Сергей Гольтяпин Владлен 16 января, в 03:17 До тех пора пока вы будете сами задавать вопросы и сами на них отвечать, ничего не выйдет - вы же и так "все знаете" - и про "обгоревшую изоляцию" и про "управление стабилизаторами", и про время "реакции автопилота". Разубеждать вас в чем-то - очень неинтересно, приводить аргументы против ваших выдумок мне уже надоело, так что, извините, но дальнейшее общение смысла не имеет. Вообще, если вы уважаете собеседника, перейдите на нормальную речь - ваш "телеграфный стиль" мало того, что неудобен, он просто малопонятен.
И еще, вы очевидно полагаете, что я - некий специалист по гиперзвуковым аппаратам, который вам сейчас выкладывает какие-то сведения о них? Несмотря на то, что это, вообще-то говоря, государственная тайна? Нет, конечно...
Текст скрыт развернуть
0
Владлен
Владлен Сергей Гольтяпин 16 января, в 11:33 Спасибо. За беседу. Это не гос тайна это госвранье!!!!!! Текст скрыт развернуть
0
Владимир Петров
Владимир Петров Виктор Виктор 19 января, в 19:48 Согласен с вами, но не во всем. Основной аргумент- маневр должен быть: либо управляемым, либо запрограммированным. Если ракета будет лететь как, например, бумажный самолетик, повинуясь спонтанным воздушным потокам, то речи о попадании в цель и быть не может.  Полет должен быть управляемым и одних рулей для этого мало... Текст скрыт развернуть
0
Сергей Гольтяпин
Сергей Гольтяпин Владимир Петров 19 января, в 23:24 Так Виктор же написал, почему полет должен быть не управляемым извне, а запрограммированным. Давайте представим довольно фантастическую ситуацию - есть некий канал управления, с одной стороны абсолютно защищенный, с другой - способный "прорваться" сквозь плазму. На одном его конце, скажем, в Москве, сидит некий оператор (я так понимаю, именно это подразумевается под "управлением"?). ГЛА (гиперзвуковой летательный аппарат) приближается к цели, э-э-э, на Камчатке, на гиперзвуковой скорости, покрывая несколько километров в секунду (!)... Каким образом оператор из Москвы может помочь этому ГЛА попасть в цель или уклоняться от атакующих ракет ПРО или обходить районы ПРО? Он физически управлять таким аппаратом будет не в состоянии. С моей точки зрения, внешнее управление этой штукой - это чушь. Управление может быть только автоматическим - с помощью инерциальной навигационной системы, поскольку нет достоверных сведений о возможности преодоления плазменного барьера каким-либо радиосигналом (если это не так и есть возможность получать какие-то данные со спутниковых навигационных систем, то они все равно будут только корректирующими, да и, с точки зрения перехвата или введения помех, не очень надежными). Такое управление может быть весьма изощренным, с вычислением, например, текущего маршрута по неким реперным точкам на карте, с вводом "случайного" маневрирования по маршруту и т.п.
Текст скрыт развернуть
0
vasil zin
vasil zin 12 января, в 04:56 на лицо спор в котором не рождается истина : один неспециалист пытается доказать другому в чем тот неправ . Текст скрыт развернуть
0
Владлен
Владлен vasil zin 15 января, в 08:19 Извините. А я не пытаюсь . Кому либо, что либо доказать. Я высказываю свое личное мнение. И с удовольствием прислушиваюсь к аргументам. Но пока ничего убедительного не увидел. Текст скрыт развернуть
0
Владимир Табаран
Владимир Табаран Владлен 15 января, в 12:20 Тоже не вытерпел, решил встрять в спор! Владлен, Вы, похоже, понимаете всё с точностью до наоборот! Во первых для маневрирования в космосе действительно нужны двигатели, так как других способов изменить направление в вакууме нет. Но тут говорится об "активно маневрирующей с большим аэродинамическим качеством" боеголовке. В космосе аэродинамическое качество бесполезно. Там хоть прямо, хоть боком , хоть задом - полёт прямо! Значит разговор не за космос! Другое дело при входе в атмосферу. Тут уже вступает в действие аэродинамика, т.е. взаимодействие тела с окружающим воздухом, и тут как раз не нужны никакие двигатели. Имея громадную кинетическую энергию, плюс энергия свободного падения, (весьма немаловажная вещь - сопоставимую тягу имеют большинство современных истребителей - 1g, а а остальные и того меньше), для изменения траектории достаточно иметь несущую поверхность и аэродинамические рули! Что касается задачи попасть в нужную точку в отсутствие внешних сигналов, то тут уже всё давно изобретено - инерциальная система наведения стоит на всех баллистических ракетах, а для обмана противоракет достаточно неповторяющихся периодических маневров, не изменяющих конечную точку маршрута - почитайте о маневре ПКР "Москит". Текст скрыт развернуть
1
Владлен
Владлен Владимир Табаран 15 января, в 16:33 Спасибо. Давайте по порядку. Что я видел на картинке. Может говорим о разном. Доставка баллистическая ракета. Дальше от нее отделяется планер.  Который маневрирует как Вы сформулировали в космосе с помощью двигателя. Кажется до этого момента.Вы со мной согласны.
Извините продолжу позже. 
Текст скрыт развернуть
0
Владлен
Владлен Владимир Табаран 15 января, в 17:07 А что дальше? Что летит по баллистической траектории к цели? Планер или боеголовка? Тут по картинке неясно.  
Из Вас. "для изменения траектории достаточно иметь несущую поверхность и аэродинамические рули! ". Как понимаю на цель летит планер?Если бы боеголовка тут все ясно. А вот если планер? Вы пишите. "инерциальная система наведения стоит на всех баллистических ракетах". Согласен.Так на ракетах до того как от нее отделилась БЧ. Или Вы хотите сказать что эта система управляет есть на БЧ ?И чем Вы обеспечите "неповторяющиеся периодические маневры. Если это даже планер? Про маскит , спасибо почитаю.
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Табаран
Владимир Табаран Владлен 15 января, в 21:51 По порядку:
- в космосе по баллистической траектории летит уже не ракета как таковая (все ступени отработали и отделились), а боеголовка, в которую входит корпус-планер, система управления и БЧ. Возможно есть рулевые двигатели.
- если Вы представляете планер как самолёт, то это не так, на таких скоростях планер как раз будет иметь вид вроде тех рисунков кораблей СЛА-1 и СЛА-2 (смотри выше в статье).
- все маневры, описываемые в статье, боевой блок (планер, система управления и БЧ) начинает производить при входе в слои атмосферы, "Именно в этом и состоит главная инженерная сложность проекта "Авангард" - создать конструкцию, способную не только выдержать вход в атмосферу, но и очень активно в ней маневрировать."
- что значит "чем обеспечить маневры"? В современные блоки управления можно заложить любые алгоритмы маневрирования с приходом в точку назначения.
Текст скрыт развернуть
0
Владлен
Владлен Владимир Табаран 15 января, в 22:25 Из Вас.
" "Именно в этом и состоит главная инженерная сложность проекта "Авангард" - создать конструкцию, способную не только выдержать вход в атмосферу, но и очень активно в ней маневрировать."
Спасибо. Я не верю в сказки. Успехов.
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Табаран
Владимир Табаран Владлен 16 января, в 07:15 Это не "из меня", это "из статьи".
Текст скрыт развернуть
0
Владлен
Владлен Владимир Табаран 16 января, в 11:30 А Вы сами понимаете как? Текст скрыт развернуть
0
Владимир Табаран
Владимир Табаран Владлен 16 января, в 14:42 Общие принципы понятны, конкретно не знают (пока) даже амеры, наши вроде решили проблему, а Вы хотите, чтобы авторы Вам все тонкости выложили? Извините, здесь не то место...
Текст скрыт развернуть
0
Владлен
Владлен Владимир Табаран 16 января, в 15:29 Маневрирует в космосе дальше летит по баллистической траектории. Явно проигрывая.   С разделяющимися бч. Остальное вранье. Текст скрыт развернуть
0
Сергей Гольтяпин
Сергей Гольтяпин Владимир Табаран 19 января, в 23:29 Владимир, это бессмысленно...
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Табаран
Владимир Табаран Сергей Гольтяпин 20 января, в 06:38 Я уже понял :)
Текст скрыт развернуть
1
сергей султанов
сергей султанов 12 января, в 10:16 Потому и успех, чтоСССР был пионером в области гиперзвуковой аэродинамики. Текст скрыт развернуть
1
александр фоксенко
александр фоксенко 12 января, в 14:39 Число Маха, М — отношение локальной скорости потока к местной скорости звука. Часто используют для измерения скорости: М=1 означает, что скорость объекта равна скорости звука; М = v/c , где v -  локальная скорость потока, с -  местная скорость звука. 
https://ru.wikipedia.org/wiki/Мах/
А теперь вопрос: Кто сказал, что Авангард летит на и маневрирует на высоте <80 км. А если 40-50 км. Вот тут сразу всё гораздо понятней про обеспокоенность "партнёров". 
Текст скрыт развернуть
0
Сергей Гольтяпин
Сергей Гольтяпин александр фоксенко 12 января, в 17:21 У вас ни одна ссылка не работает...
Текст скрыт развернуть
0
Показать новые комментарии
Комментарии с 1 по 20 | всего: 42
Комментарии Facebook

Поиск по блогу

Комментарии

Владимир Табаран
Я уже понял :)
Владимир Табаран Таинственные Махи "Авангарда"
Shavkat Kuvatov
КП 44_77
Ильдар
Сергей Гольтяпин
Владимир, это бессмысленно...
Сергей Гольтяпин Таинственные Махи "Авангарда"
Сергей Гольтяпин
Михаил Кузьмин
Побеждатель
Анатолий Емельянов
Геннадий Нестёркин
Михаил Кузьмин
Alex Mikhailov
Благодарю
Alex Mikhailov Этот день в авиации. 19 января
Владимир Петров
Семен Смолкин
Спасибо!
Семен Смолкин Этот день в авиации. 18 января
Владимир Петров
Владимир Петров
Владимир Барашкин
Спасибо за материал!!!
Владимир Барашкин Этот день в авиации. 19 января
Сергей Цыбин
Эдуард Сугатов
Сергей Саенко
Да никогда хохлы не станут производителями!
Сергей Саенко Украина возобновит производство самолетов «Руслан»
Елена Голубева (Зубченко)
Николай Яковлев

Большое  СПАСИБО !
Николай Яковлев Этот день в авиации. 19 января
Ильдар
Господин Никто
Спасибо за интересную информацию, Семён !
Господин Никто Этот день в авиации. 19 января
НИКОЛА ЧИРКОВ
НИКОЛА ЧИРКОВ
Михаил Кузьмин
НИКОЛА ЧИРКОВ
Михаил Кузьмин
Леонид Бирюков
Игорь Егоров
Владимир Моловик
Сергей Гольтяпин
Комментарий скрыт
Сергей Гольтяпин Два Су-34 столкнулись в небе на Дальнем Востоке
Сергей Гольтяпин
Vladislav Gretsov
РФ если напряжется то сможет....а вот незалежная увы...
Vladislav Gretsov Кому под силу воссоздать советский «Руслан»
Семен Смолкин
Сергей Цыбин
Алекс Вайс
Побеждатель
Смешной анекдот.
Побеждатель Украина возобновит производство самолетов «Руслан»
Михаил Кузьмин
Ильдар
Михаил Кузьмин
Ильдар
Виталий Иванович
Alex Mikhailov
*
Alex Mikhailov Этот день в авиации. 18 января
Селезнев Евгений
Сергей Гольтяпин
Владимир Барашкин
Спасибо за материал!!!
Владимир Барашкин Этот день в авиации. 18 января
Господин Никто
Спасибо,Семён, за интересную информацию !
Господин Никто Этот день в авиации. 18 января
Александр Зонов