Китайские ученые добились прогресса в разработке теорий, материалов, технологий и процессов, которые обещают радикально изменить аэрокосмическую сферу и за ее пределами. Речь идет о гиперзвуковом транспорте, который изначально может использовать электромагнитное ускорение. Технология также может быть воплощена в «гиперпетлях» — гиперзвуковых поездах в вакуумных туннелях.

В настоящее время в Китае существует ряд экспериментальных решений, которые обеспечивают основу для моделирования и экспериментов. Как сообщается в статье, недавно опубликованной в рецензируемом журнале Acta Aeronautica, процессы разгона и отделения самолета от железнодорожной артиллерийской катапульты изучались в аэродинамической трубе и подвергались компьютерному анализу. Инициаторы проекта подчеркивают, что им не известно о подобных работах, проводимых в США и других странах. Между тем анализ процессов в момент отделения самолета от гиперзвуковой катапульты является одним из важнейших в процессе запуска.

Авианосцы ВМС США используют паровые катапульты для запуска своих самолетов. При попытке перейти к электромагнитным катапультам инженеры столкнулись с трудностями. Авианосцы типа Джеральда Р. Форда, в частности, получили электромагнитные катапульты. У них будет довольно высокий процент отказов. Еще раньше НАСА отказалось от планов по разработке электромагнитной катапульты для замены первой ступени ракет. Тогда считалось, что для этого необходимо разогнать вторую ступень до скорости 700 км/ч. Проработав аналогичный проект в Китае, ученые пришли к выводу, что для отказа от первой ступени космический корабль придется разогнать до более высокой скорости.

В 2016 году Китай начал разработку проекта «Тэнъюнь» — многоразовой аэрокосмической платформы с гиперзвуковым двигателем и космическим кораблем. В качестве варианта прорабатывается возможность разгона 50-тонного космического корабля на гигантской электромагнитной стартовой площадке, что придало бы ему скорость до 1,6 Маха (1960 км/ч). Отделившись от катапульты, космический самолет запускает двигатели и разгоняется до скорости, в семь раз превышающей скорость звука. Это обеспечит огромную экономию топлива.

ЧИТАТЬ   Как флагманы: Samsung перестала комплектовать бюджетные смартфоны зарядными устройствами

Момент отделения 50-тонного корабля, большего, чем авиалайнер Boeing 737, будет критическим для системы, и ему посвящено множество экспериментов в аэродинамической трубе. Как обнаружили ученые, когда космический самолет преодолевает звуковой барьер, на катапульту между самолетом и землей запускается каскад ударных волн. Нижняя часть устройства начинает испытывать множество ударных нагрузок из-за отражения ударных волн от околоземной поверхности. Эти же ударные волны нарушают воздушный поток, создавая очаги дозвукового воздушного потока между транспортным средством, электромагнитными салазками и гусеницей.

Когда сани достигают заданной скорости, они резко останавливаются и космический самолет отделяется. Хаотический поток воздуха изначально поддерживает устройство, но через четыре секунды, как показали испытания в аэродинамической трубе, поток срывается на нисходящий поток. Для гипотетических пассажиров и экипажа корабля в это время наступит кратковременная невесомость. Но по мере увеличения расстояния между самолетом и взлетно-посадочной полосой интенсивность воздушного потока снижается вплоть до полного исчезновения. В этот момент двигатели самолета должны достичь необходимой тяги и создать условия для набора высоты.

Моделирование показало, что конструкция космического самолета требует усиления в местах, наиболее чувствительных к аэродинамическим воздействиям. Но в целом этот подход кажется безопасным и осуществимым, пишут ученые в своей статье. Разумеется, предложенный подход будет проверен на практике. Для этого уже построены два экспериментальных маршрута. Пути, что немаловажно, строились не только и не столько для аэрокосмического проекта, сколько для разработки поездов на магнитной подушке. Один из них, 2-километровая вакуумная труба в промышленном центре Датун провинции Шаньси, построенная Китайской корпорацией аэрокосмической науки и промышленности (CASIC), позволит маглевам разгоняться в вакуумной трубке при низком вакууме до 100 км/ч. . В будущем длина трубы достигнет 60 км, на которой поезд можно будет разогнать до 5000 км/ч. На трассе будут проверены возможности электромагнитного ускорения, управления и всего остального, что также найдет применение в катапультах для космических запусков.

ЧИТАТЬ   Эксперты установили, что 5-нм чип для ноутбуков Huawei был выпущен на Тайване, а не в Китае.

Аналогичная площадка также создана в Цзинане, столице восточной провинции Шаньдун, где под руководством Китайской академии наук (CAS) проводятся аналогичные эксперименты со сверхскоростными электромагнитными санями. Наконец, в Китае создаются и обычные боевые орудия, если к таким проектам применимо слово «обычные».

Все это означает, что Китай постепенно создает материально-техническую базу, которая в будущем может произвести революцию в сфере космических запусков. Если железнодорожный ускоритель и гиперзвуковой космический самолет станут реальностью, стоимость вывода на орбиту каждого килограмма полезной нагрузки составит существенно меньше 100 долларов (до 60 долларов, а то и меньше).

Source

От admin