Группа исследователей стремится создать электромагнитную пушку, которая могла бы запускать самолеты в космос на высокой скорости.
Проект китайского космоплана. Фото: Weibo
Китайские ученые и инженеры работают над объединением основных достижений в области электромагнитного запуска и гиперзвукового полета за последние годы. По сути, их цель — использовать гигантскую электромагнитную стартовую дорожку для разгона гиперзвукового самолета до скорости 1,6 Маха (1975 км/ч). Затем самолет отделится от дорожки, включит двигатели и взлетит в космос со скоростью, в семь раз превышающей скорость звука (8643 км/ч). 50-тонный космоплан, который длиннее Boeing 737, является частью проекта Tengyun, анонсированного в 2016 году, сообщила Mail 14 марта.
Использование собственной мощности самолета для взлета требует огромного количества топлива. Для обеспечения безопасности при взлете на низкой скорости ученым и инженерам необходимо скорректировать аэродинамическую конструкцию и компоновку двигателя, что влияет на производительность высокоскоростных полетов. Однако команда экспертов, работающих над проектом, уверена, что они смогут решить многие проблемы.
«Электромагнитная технология запуска представляет собой многообещающее решение для преодоления вышеуказанных проблем и становится стратегической технологией, которой занимаются ведущие страны мира », — заявил ученый Ли Шаовэй из Научно-исследовательского института технологий воздушных транспортных средств Китайской корпорации аэрокосмической науки и промышленности (CASIC) в статье, опубликованной в журнале Acta Aeronautica.
Для проверки гипотезы CASIC, один из ведущих китайских оборонных и аэрокосмических подрядчиков, построил 2-километровый испытательный стенд для высокоскоростного магнитного левита с низким вакуумом в Датуне, провинция Шаньси. Установка может разгонять тяжелые объекты до скорости 1000 км/ч, что близко к скорости звука. В ближайшие годы длина испытательного трека будет увеличена, чтобы достичь максимальной рабочей скорости 5000 км/ч.
Это специализированная электромагнитная тяговая установка, поддерживающая разработку высокоскоростной железной дороги следующего поколения, а также собирающая важные научные и технические данные для проекта электромагнитного космического запуска. Тем временем в Цзинане, столице провинции Шаньдун, под надзором Китайской академии наук (CAS) также работает еще одна гигантская трасса на магнитной подвеске, поддерживающая эксперимент с сверхскоростным электромагнитным рикшей.
Китай не первая страна, предложившая электромагнитную космическую систему запуска. Идея восходит к временам холодной войны. В 1990-х годах NASA попыталось воплотить идею в реальность, сначала построив 15-метровую мини-испытательную трассу. Однако из-за нехватки финансирования и технических трудностей фактическая длина завершенной трассы составила менее 10 метров. В конечном итоге проект был заброшен, а правительство и военные лидеры вместо этого переключили ресурсы на разработку низкоскоростной электромагнитной катапульты для авианосцев. Но USS Ford, первый авианосец, оснащенный этой новой технологией, также столкнулся с проблемами. Из-за серьезных неудач в технологии электромагнитного запуска американские военные прекратили разработку связанных проектов, таких как рельсовые пушки, и сосредоточили свой бюджет на гиперзвуковых ракетах.
В начале исследования Ли и его коллеги обнаружили, что NASA не проводило никаких испытаний в аэродинамической трубе, чтобы убедиться в способности космического корабля отделиться от траншеи. Первоначальная идея NASA состояла в том, чтобы разогнать шаттл до 700 км/ч, что было бы достаточно, чтобы исключить необходимость в ракетах, но китайские ученые посчитали, что эта скорость слишком мала. Однако по мере увеличения скорости воздушный поток между самолетом, электромагнитным рикшей и наземной траншеей становится очень сложным. Поэтому одной из первых вещей, которую должна была подтвердить команда проекта, было то, что самолет безопасно отделится от траншеи.
Команда Ли провела компьютерное моделирование и испытания в аэродинамической трубе. Результаты показали, что когда самолет пересекал звуковой барьер, по его нижней части распространялись множественные ударные волны, которые ударялись о землю и создавали отражения. Ударные волны нарушали воздушный поток, создавая инфразвуковые воздушные карманы между самолетом, электромагнитными санями и трассой. Когда позже сани достигли своей целевой скорости, отпустили самолет и резко затормозили, турбулентный воздушный поток сначала поднял самолет, а затем через четыре секунды переключился на нисходящую тягу, согласно результатам испытаний в аэродинамической трубе.
Если бы на борту были пассажиры, они могли бы испытывать кратковременные периоды головокружения или невесомости. Но по мере увеличения расстояния между самолетом и канавкой интенсивность воздушного потока постепенно уменьшается, пока не исчезает полностью. Под звук двигателей самолет быстро набирает высоту. Хотя необходимы дополнительные испытания в реальных условиях, команда приходит к выводу, что метод безопасен и осуществим. Хотя многоразовые ракеты SpaceX снизили стоимость запуска спутников до 3000 долларов за килограмм, некоторые ученые подсчитали, что электромагнитные космические системы запуска могут снизить стоимость до 60 долларов за килограмм.
Ан Кханг (согласно Mail )
Ссылка на источник
Комментарий (0)