Китайские ученые добились определенных успехов в разработке теорий, материалов, технологий и процессов, обещающих кардинально изменить аэрокосмическую область и не только. Речь идет о гиперзвуковом транспорте, который на начальном этапе может использовать электромагнитное ускорение. Технология также может найти воплощение в гиперлупе — гиперзвуковых поездах в вакуумных тоннелях.
Источник изображения: Weibo
В настоящее время в Китае есть ряд экспериментальных решений, создающих основу для моделирования и опытов. Как сообщается в недавно опубликованной статье в рецензируемом журнале Acta Aeronautica, процессы разгона и отделения воздушного судна от рельсотронной катапульты были исследованы в аэродинамической трубе и подвергнуты анализу на компьютере. Разработчики проекта отмечают, что им неизвестно о проведении подобных работ в США или других странах. Между тем анализ процессов в момент отделения самолета от гиперзвуковой катапульты является одним из важнейших в процессе запуска.
На авианосцах ВМФ США для запуска самолетов используются паровые катапульты. При попытке перейти на электромагнитные катапульты инженеры столкнулись с трудом. В частности, электромагнитные катапульты получили авианосцы типа «Джеральд Р. Форд». Сообщается, что у них достаточно большая частота отказов. Еще раньше NASA отказалось от проекта разработки электромагнитной катапульты для замены первой ступени ракет. Тогда считалось, что для этого необходимо разогнать вторую степень до скорости 700 км/ч. После работы над аналогичным проектом в Китае ученые пришли к выводу, что для отказа от первой ступени космолит придется разгонять до более высокой скорости.
В 2016 году в Китае начали разрабатывать проект «Тэньюнь» – это многоразовая аэрокосмическая платформа с гиперзвуковым разгонщиком и космолетом. Как вариант, рассматривается возможность разгона 50-тонного космолета на гигантской электромагнитной стартовой трассе, которая придаст судну скорость до 1,6 Маха (1960 км/ч). После отделения от катапульты космоплан запускает свои двигатели и разгоняется до скорости, что семикратно превышает скорость звука. Тем самым будет достигаться колоссальная экономия на топливе.
Момент отделения 50 машин размерами больше лайнера Boeing 737 будет критическим для системы и именно ему посвящены многочисленные эксперименты в аэродинамической трубе. Как выяснили ученые, при преодолении космоплана звукового барьера на катапульте между самолетом и землей запускается каскад ударных волн. Нижняя часть аппарата начинает испытывать бессчетные ударные перегрузки из-за отражения ударных волн от близкой поверхности земли. Эти ударные волны нарушают воздушный поток, создавая очаги воздушного потока дозвуковой скорости между аппаратом, электромагнитными санками и треком.
Когда сани достигают заданной скорости, они резко останавливаются и происходит отделение космоплана. Хаотический поток воздуха сначала поддерживает аппарат, но через четыре секунды, как показало испытание в аэродинамической трубе, поток срывается в тягу. Для гипотетических пассажиров судна и экипажа в этот момент возникла бы кратковременная невесомость. По мере увеличения расстояния между самолетом и взлетной полосой интенсивность воздушного потока уменьшается, пока полностью не исчезнет. К этому моменту двигатели самолета должны добиться необходимой тяги и создать условия для набора высоты.
Моделирование показало, что конструкция космоплана требует усиления в местах наиболее сильно подверженных аэродинамическим ударам. Но в целом этот подход признан безопасным и выполнимым, как написали ученые в своей статье. Очевидно, что предложенный подход будут проверяться на практике. Для этого уже построены две экспериментальные трассы. Трассы, что показательно, построены не только и не столько для аэрокосмического проекта, но и для разработки поездов на магнитной подушке. Одна из них – 2 км вакуумная труба в промышленном центре Датун, провинция Шаньси, построенная Китайской корпорацией аэрокосмической науки и промышленности (CASIC), позволит разгонять маглевы в трубе с низким вакуумом до 100 км/ч. В перспективе длина трубы достигнет 60 км, по которой можно будет разгонять поезд до 5000 км/ч. На трассе будут проверяться возможности электромагнитного разгона, управления и прочего, что также найдет применение в катапультах для космических запусков.
Аналогичную площадку также создали в Цзинане, столице восточной провинции Шаньдун, там проводятся схожие эксперименты со сверхскоростными электромагнитными санями под наблюдением Академии наук Китая (CAS). Наконец, в Китае также создаются обычные боевые рельсотроны, если слово «обычные» применяется к подобным проектам.
Все вместе означает, что Китай постепенно развивает материально-техническую базу, которая в перспективе может совершить революцию в сфере запусков в космос. Если рельсовый ускоритель и гиперзвуковой космоплан станут реальностью, то цена доставки каждого килограмма полезной нагрузки на орбиту будет существенно дешевле $100 (до $60 и даже меньше).
Если вы заметили ошибку, выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
