Post sponsored by NewzEngine.com

MIL OSI Перевод. Анализ вечернего отчета – с английского на русский –

Источник: The Conversation (Австралия и Новая Зеландия). – Крис Джеймс, научный сотрудник ARC DECRA, Центр гиперзвука, Школа машиностроения и горного дела, Университет Квинсленда

Дориан Харгартен/DLR

Стартует гиперзвуковой летный эксперимент BOLT II сегодня вечером из Центра испытательных полетов НАСА Уоллопс в Вирджинии.

Гиперзвуковые транспортные средства, которые могут летать намного быстрее, чем пассажирские самолеты, позволят пассажирам добраться из Сиднея в Лос-Анджелес, например, всего за пару часов.

Они также могут предложить более гибкие варианты запуска полезной нагрузки в космос, чем обычные ракеты, а их скорость и маневренность означают, что у них также есть ряд потенциальных тактических военных применений.

Россия и Китай уже претендуют на действующие гиперзвуковые ракеты, но гиперзвуковая пассажирская авиация пока скорее мечта, чем реальность.

Подробнее:Гиперзвуковые ракеты подпитывают опасения новой гонки вооружений сверхдержав

Тем не менее уже существует несколько типов гиперзвуковых аппаратов, в том числе ракеты, космические аппараты, такие как космические аппараты SpaceX. Капсула дракона и межконтинентальные баллистические ракеты.

Что такое гиперзвуковой полет?

Гиперзвуковой полет быстрее, чем сверхзвуковой — последний термин по определению означает скорость выше скорости звука.

Чтобы преодолеть звуковой барьер и превзойти «1 Мах», вам нужно двигаться быстрее, чем примерно 1235 км в час, или километр менее чем за 3 секунды. 2 Маха в два раза быстрее и так далее.

Нет четко определенного числа Маха, которое отмечает границу между сверхзвуковым и гиперзвуковым полетом. Но 5 Маха Аэрокосмические инженеры обычно считают, что это место, где начинается гиперзвуковая скорость.

Гиперзвуковое путешествие создает несколько дополнительных проблем, которые не возникают при большей скорости пешехода. Главным из них является тот факт, что воздушный поток над транспортным средством вызывает такое сильное трение, что температура снаружи корабля может превышать 1000 ℃.

Как и все самолеты, полет зависит от того, не слишком ли много массы на борту. Итак, специальные материалы, либо высокотемпературная керамика, либо «абляционные» материалы, медленно сгорающие в полете, требуются снаружи транспортных средств, чтобы изолировать корабль от этого тепла и при этом оставаться достаточно легким для полета.

Гиперзвуковые двигатели, называемые ГПВРД (сверхзвуковые ПВРД), должны сжигать топливо в сверхзвуковом воздушном потоке, что очень сложно.

Впечатление художника от Boeing X-51A Waverider, гиперзвуковой испытательной машины с ГПВРД. ВВС США.

Еще одна постоянная проблема заключается в том, что гиперзвуковой полет трудно точно смоделировать из-за взаимодействия различных физических эффектов, которые вступают в игру на экстремальных скоростях.

Так что, если вы хотите понять все вместе, вы должны провести настоящие летные испытания, такие как сегодняшний запуск. Но это дорого и технически сложно.

Подробнее:Гонка за гиперзвуковой скоростью: почувствуют ли преимущества авиапассажиры?

Проверка границ

Одной из самых сложных гиперзвуковых задач является предсказание так называемого «местоположения перехода пограничного слоя».

Когда самолет летит по воздуху, вокруг его поверхности образуется тонкий слой воздуха, который увлекается транспортным средством.

Этот «пограничный слой» очень важен, так как здесь происходит большая часть нагрева, а также значительная часть сил сопротивления, пытающихся замедлить транспортное средство.

По мере роста этого пограничного слоя по длине транспортного средства он в конечном итоге «перейдет» от спокойного «ламинарного» течения вблизи передней кромки транспортного средства к бурному «турбулентному» течению ниже по течению.

Поток газа переходит от ламинарного к переходному (промежуточному) и затем к турбулентному на плоской пластине. Дэвид Л. Чандлер, MIT News Office.

Хотя мы понимаем, что приводит к этому «переходу через пограничный слой», мы не можем точно предсказать его, особенно на гиперзвуковых скоростях.

Проблема в том, что точное предсказание места перехода пограничного слоя очень важно для проектирования гиперзвуковых аппаратов. В большинстве случаев турбулентный поток — это плохо. Это значительно увеличивает как нагрев, так и сопротивление.

Неопределенность в отношении того, где поток будет турбулентным, является серьезной проблемой, поскольку большие неопределенности в отношении нагрева и сопротивления делают некоторые конструкции транспортных средств неэффективными или совершенно неосуществимыми.

BOLT II: новый переходный полетный эксперимент

BOLT (сокращение от Boundary Layer Transition) был 6 миллионов долларов США гиперзвуковые летные испытания, запущенные в июне 2021 года из Космического центра Эсрейндж на севере Швеции для изучения перехода пограничного слоя.

Но он не смог достичь гиперзвуковой скорости из-за проблем с механизмом запуска ракеты.

BOLT II (на этот раз сокращение от Boundary Layer Transition and Turbulence) является следующим запланированным полетом в программе с аналогичным бюджетом, но транспортное средство большего размера, чтобы можно было изучить больше турбулентности потока.

И автомобили BOLT, и BOLT II имеют сложная изогнутая геометрия с вогнутой поверхностью для представления настоящего гиперзвукового транспортного средства. Цель состоит в том, чтобы получить комплексные, реальные данные, которые инженеры и ученые могут использовать для улучшения своих моделей прогнозирования перехода на гиперзвуковые транспортные средства.

С каждой стороны автомобиля проводится отдельный эксперимент с одна «гладкая» сторона и одна «шероховатая» сторона. Длина потока вдоль транспортного средства 1 метр, немного больше оригинального автомобиля BOLT.

BOLT II будет запущен по суборбитальной траектории ракетой-носителем. двухступенчатая зондирующая ракета. Во время восхождения планируется достичь 6 Маха, где будет проходить эксперимент по взлету.. Он перевернется в космосе, а затем снова войдет в атмосферу, прежде чем выполнить эксперимент по спуску на скорости 5,5 Маха.

BOLT II является полностью автономным транспортным средством и имеет более 400 датчиков и приборов, установленных на борту для сбора данных о потоке среды во время экспериментов.

Предполагая, что запланированная траектория BOLT II будет аналогична запланированной первоначальной траектории полета BOLT, BOLT II достигнет максимальная высота около 281 км. Вся миссия закончится через менее чем через 10 минут после запуска.

Оригинальный летательный аппарат BOLT перед испытаниями. Управление научных исследований ВВС / Johns Hopkins APL

Куда отсюда?

Чтобы разработать гиперзвуковые транспортные средства будущего, нам необходимо правильно понять, как прогнозировать переход пограничного слоя на реалистичных формах транспортных средств и каковы незначительные эффекты турбулентного потока на гиперзвуковые транспортные средства. Именно в этом помогут данные летного эксперимента BOLT II.

Подробнее:Сидней в Лондон за час? Будущее гиперзвуковых авиаперевозок

Запуск будет транслироваться в прямом эфире Канал NASA Wallops на Youtube, так что мы сразу узнаем, удался полет или нет. Если предположить, что это так, в ближайшие годы мы увидим множество научных статей, опубликованных на основе достижений этого важного эксперимента.

Способность точно предсказывать передачу гиперзвукового пограничного слоя однажды значительно приблизит нас к гиперзвуковому пассажирскому полету. Запланированный НАСА гиперзвуковой космический самолет NASP был отменен в 1990-х годах, отчасти из-за невозможности точно предсказать его место перехода. Надеюсь, скоро мы сможем пройти мимо этого.

Однако многие вопросы все равно останутся. Воздушно-реактивные гиперзвуковые двигатели все еще находятся в зачаточном состоянии; материалы, используемые для экранирования гиперзвуковых аппаратов, очень дороги; а конструкция гиперзвуковых аппаратов пока очень сложна. Такие компании, как собственная австралийская Hypersonix, которая стремится использовать воздушно-реактивный гиперзвуковой аппарат для вывода на орбиту небольших полезных грузов, мы надеемся, приблизит нас к воплощению мечты о гиперзвуковом полете в реальность.

Крис Джеймс получает финансирование от Университета Квинсленда, Австралийского исследовательского совета и Управления военно-морских исследований США.

– исх. Гиперзвуковые летные испытания BOLT II могут приблизить сверхскоростное глобальное путешествие https://theconversation.com/the-bolt-ii-hysonic-flight-test-could-bring-superfast-global-travel-a-step-closer-179556

ПРИМЕЧАНИЕ РЕДАКТОРА: Эта статья является переводом. Приносим свои извинения, если грамматика и/или структура предложения не идеальны.

MIL OSI Europe News