Экспериментальный беспилотный ГЛА X-43A Hyper-X (США)

X-43A - беспилотный экспериментальный гиперзвуковой летательный аппарат, построенный по программке NASA «Hyper-X» - разработка самолёта с прямоточным реактивным движком. После того как в ноябре 1994 г. была прекращена программка NASP (одноступенчатого орбитального ЛА X-30 с расчетным числом М=25), ВВС США в сотрудничестве с NASA приступили к исследованиям действенных гиперзвуковых технологий по программке НуTech. Главной задачей программки является создание СУ, отлично работающей в спектре чисел М = 4-8. Рассмотрены разные проекты ГПВРД. По аспектам лаборатории AFRL для этого спектра, соответственного «рутинным» (неглобальным) боевым действиям, идеальнее всего подходит ГПВРД на обыкновенном углеводородном горючем, тогда как выход на скорость, подобающую М > 10 вероятен только при использовании водянистого водорода, имеющего высшую скорость горения и выделяющего втрое больше энергии на единицу массы.

Программка HyTech предугадывала создание серии экспериментальных ГЛА X-43: X-43A, X-43B, X-43C и X-43D, выполняемых в виде композиции несущего корпуса (волнолет) с ГПВРД плоской схемы под фюзеляжем. До шага летных испытаний доведен проект X-43F. Длина ГЛА составляет 3.65 м, размах крыла - 1.5 м, стартовая масса - 1270 кг. Вариант X-43B, значительно превосходящий другие ГЛА этой серии по габаритам, разрабатывался в качестве летающей лаборатории для тесты движков комбинированного цикла (RBCC и TBCC) на водородном горючем. Увеличенная копия X-43A, получившая обозначение X-43C (длина 4.8 м, стартовая масса 1300-1400 кг), предназначалась для испытаний ГПВРД GDE-2 на углеводородном горючем JP-7 при М=5-7. Проект X-43D рассчитывался на скорость, подобающую М=15. Удачные летные тесты ГЛА X-43A с ГПВРД на водородном горючем, выполненные в 2004 г. с реализацией скоростей, соответственных М=7 и 10, явились важным шагом в развитии гиперзвуковых технологий. Описанию ГЛА, программки, техники, методики и результатов испытаний посвящены 10-ки публикаций и докладов на интернациональных конференциях. Основной вклад в воплощение проекта, инициированного ВВС США, внесен NASA и фирмами «Боинг», ATK, «Орбител Сайнсез».

Пуск ГЛА производился при помощи беспилотного носителя «Пегас»; всю систему поднимал самолет В-52. Анализ результатов летных испытаний подтвердил соответствие черт отдельных фаз полета расчетным данным и результатам наземных испытаний. Объем и качество инфы неоднократно превосходят все, что можно получить в АДТ и на щитах. Утверждается, что в полете подтверждена возможность действенной работы ГПВРД на водородном горючем при М=9.86 на высоте около 32 220 м. Тяга оказалась на 2% выше ожидаемой. Водород массой 1.36 кг хранится на борту в 2-ух емкостях объемом по 0.015 м3. Результаты испытаний расцениваются как фуррор всей методологии проектирования, производства и организации (первых в мире) летных испытаний ГЛА с ГПВРД. Вместе с этим отмечается ряд неудачных и неясных моментов. В процессе последнего, третьего, полета в течение 13 с конкретно перед отделением ускорителя закончила поступать телеметрическая информация на пульт управления, также в систему слежения на авиационной базе Ванденберг. Движок работал менее 10 с, потому что не была решена неувязка остывания конструкции. Применение силана SiH4 свидетельствует о ненадежности системы инициирования процесса горения. Наличие изолятора в канале ГПВРД для предупреждения нарушений работы воздухопоглотителя при горении водорода быть может обосновано неоптимальной организацией смешения газов и термообмена. Процесс горения локализован; спецы обычно разъясняют это торможением потока в косых скачках уплотнения на входе в камеру сжигания и дозвуковым, а не сверхзвуковым режимом горения.

Через 22 с после отделения работа мотора завершилась, воздухозаборник был перекрыт. Начались мощная раскачка ГЛА по наклону и колебания по тангажу, при всем этом давление в канале СУ превысило номинально допустимые величины, что значит непредусмотренное поступление воздуха в канал при закрытом воздухопоглотителе. В качестве другого возмущающего воздействия указывается возгорание силана на 90-й секунде после расцепки. Отмечены ненужные перекрестные связи меж телеметрическими каналами: превышение допустимого уровня сигнала из-за аномального давления в канале СУ ведет к неверному срабатыванию других каналов, в том числе передающих команды на рули. Зафиксировано некое запаздывание при выходе ГЛА на угол атаки, соответственный запуску ГПВРД. Особенностью данной сборки является большой центровочный балласт в фронтальной части ГЛА - 363-417 кг, т. е. 29-32% его массы.

Сразу после третьего полета аппарата X-43A финансирование NASA по этой теме было увеличено на 25 млн долл. Но в текущее время муниципальная поддержка фактически прекращена, перспективы программки не ясны. Спецы конторы «Боинг» считают, что ГПВРД на водородном горючем, полностью не загрязняющие окружающую среду, будут освоены в течение ближайших 10-15 лет применительно к самолетам средней дальности, галлактическим тс и ракетам с маршевым числом М > 5.