Scienty

Фото: img.freepik.com

Китайские исследователи сообщили о создании прототипа гиперзвукового летательного аппарата со складывающимися крыльями, который способен изменять свою конфигурацию в полете и развивать скорость, превышающую пять скоростей звука. Согласно имеющимся данным, новая технология предполагает возможность убирания крыльев, что делает аппарат более обтекаемым и уменьшает его размеры, снижая сопротивление и обеспечивая возможность достижения экстремально высоких скоростей. В развернутом виде крылья обеспечивают дополнительную подъемную силу и улучшают маневренность, что позволяет аппарату более эффективно выполнять развороты или выполнять планирование.

Эксперты полагают, что способность к адаптации является ключевым достижением в сфере гиперзвуковых технологий. Дело в том, что большинство подобных устройств вынуждены выбирать между оптимальной формой для достижения высокой скорости и формой, обеспечивающей эффективное управление, но не могут совмещать оба эти качества. Разработкой «трансформирующегося» гиперзвукового аппарата занимается группа профессора Ван Пена в Национальном университете оборонных технологий – крупном китайском исследовательском центре, находящемся в подчинении военных.

В статье, опубликованной в журнале Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, авторы представили не только теоретические разработки, но и результаты практических испытаний, проведенных с использованием реального оборудования в замкнутом контуре. Такой подход подразумевает подключение системы управления к действующим компонентам и датчикам, функционирующим в симуляторе, воспроизводящем условия полета. Это позволяет продемонстрировать работоспособность системы в реальном времени с использованием физических компонентов, а не только на основе компьютерного моделирования.

Новая технология способна привести к значительным изменениям в военной сфере. Китай уже продемонстрировал гиперзвуковую крылатую ракету CJ-1000, которая, по утверждениям разработчиков, может поражать цели в движении, такие как самолеты или корабли, на удалении тысяч километров. До этого момента большинство специалистов полагали, что это невозможно, поскольку гиперзвуковой полет обычно требует компромисса между скоростью и маневренностью. Предполагается, что новая концепция с изменяемой геометрией крыла может предоставить Китаю перспективные возможности в области гиперзвуковых разработок.

Существенной возможностью является разработка устройства, способного с сложенными крыльями оперативно достигать заданной области, а после – незначительно раскрывать их для осуществления маневров, корректировки траектории или пикирования, что существенно затрудняет перехват или прогнозирование его движения. В случае достоверности сообщений о новейшем гиперзвуковом аппарате, это предоставит Китаю заметное преимущество в обходе систем противоракетной обороны или нанесении ударов по подвижным, важным целям, например, авианосцам или самолетам, использующим технологию «стелс.

Разработка сталкивается с существенными трудностями. Перелет на скорости, превышающей Мах 5, предполагает воздействие температур, достигающих 2000 °C и выше, что способно привести к размягчению металла и ионизации воздуха. Кроме того, аппарат должен противостоять значительным аэродинамическим нагрузкам, делая каждую подвижную часть потенциально уязвимой. Внедрение новой конструкции усугубляется наличием подвижных крыльев: каждое их перемещение меняет аэродинамические характеристики, что, в свою очередь, влияет на действующие на аппарат силы и его управляемость.

Помимо неисправностей механического характера, бортовой компьютер аппарата обязан в кратчайшие сроки рассчитывать подъемную силу, сопротивление и устойчивость. По словам разработчиков, это требует от приводных механизмов физического перемещения крыльев без каких-либо задержек или вибраций. Следует отметить, что бортовые компьютеры, используемые в ракетах, отличаются компактностью и устойчивостью к перегрузкам, но не являются суперкомпьютерами, поэтому алгоритм управления должен быть предельно эффективным, обеспечивая моментальные и стабильные решения без значительных вычислительных затрат. Команда Ван Пена заявляет о решении проблемы управления благодаря новому алгоритму, объединяющему ряд инноваций, в том числе высокоточное математическое моделирование системы, заданное управление производительностью и усовершенствованный метод скользящего управления.

Эта инновационная технология имеет потенциал для применения не только в военных целях, но и в гражданских отраслях, таких как коммерческие авиаперевозки и доставка грузов. В частности, время международных деловых поездок может уменьшиться до 1–2 часов вместо нынешних 10–12. Подобным образом, она может обеспечить оперативную транспортировку товаров между континентами. Если сведения об этой технологии подтверждаются, то это может стать одним из самых существенных прорывов в гиперзвуковых технологиях, достигнутых со времени их появления, и продемонстрировать, что Китай продвинулся в областях, которые недоступны другим государствам, даже в рамках секретных разработок.