MY.UAНовини
Гіперзвукові реактивні літаки, створені НАСА, здатні змінити космічні подорожі
Гіперзвукові реактивні літаки, створені НАСА, здатні змінити космічні подорожі

Гіперзвукові реактивні літаки, створені НАСА, здатні змінити космічні подорожі

Дослідження аеродинамічної труби показує, що потоком гіперзвукового реактивного двигуна можна керувати оптично. Дослідники з Університету Вірджинії досліджують потенціал гіперзвукових реактивних літаків для космічних подорожей, використовуючи інновації в управлінні двигуном і методах зондування. Робота, яку підтримує NASA, спрямована на підвищення продуктивності ГВРПД за допомогою адаптивних систем керування та оптичних датчиків, що потенційно призведе до створення безпечніших і ефективніших транспортних засобів доступу в космос, які функціонують як літаки.

Майбутнє космічних подорожей: гіперзвукові реактивні літаки

Що, якби майбутнє космічних подорожей мало виглядати не тому, що ракетний корабель Space-X, а більше як Hyper-X від NASA, гіперзвуковий реактивний літак, який 20 років тому цього року літав швидше, ніж будь-який інший літак до чи після? У 2004 році останні випробування безпілотного прототипу NASA X-43A стали важливою віхою в новітній епосі розвитку реактивних літаків — переходу від ПВРД до швидших і ефективніших ПВРД. Під час останнього випробування в листопаді того ж року була встановлена ​​світова рекордна швидкість, якої могла досягнути лише ракета: 10 Махів. Швидкість у 10 разів перевищує швидкість звуку.

NASA зібрало багато корисних даних із випробувань, як це зробили ВПС через шість років під час аналогічних випробувань X-51 Waverider, перш ніж прототипи впали в океан. Хоча гіперзвуковий доказ концепції був успішним, технологія була далека від роботи. Завдання полягало в тому, щоб досягти контролю над двигуном, оскільки технологія базувалася на сенсорних підходах десятиліттями.

Прорив в управлінні гіперзвуковим двигуном

Однак цей місяць приніс надію на потенційних наступників серії X-plane. У рамках нового дослідження, фінансованого NASA, дослідники Школи інженерії та прикладних наук Університету Вірджинії опублікували дані в червневому номері журналу Aerospace Science and Technology , які вперше показали, що потоком повітря в надзвукових реактивних двигунах згоряння можна керувати за допомогою оптичний датчик. Це відкриття може призвести до більш ефективної стабілізації гіперзвукових реактивних літаків.

Крім того, дослідники досягли адаптивного керування ГПВРД, що стало ще одним першим для гіперзвукової тяги. Адаптивні системи керування двигуном реагують на зміни в динаміці, щоб підтримувати загальну продуктивність системи оптимальною.

«Одним із наших національних аерокосмічних пріоритетів з 1960-х років було створення одноступеневих орбітальних літаків, які літають у космос із горизонтального зльоту, як традиційні літаки, і сідають на землю, як традиційні літаки», — сказав професор Крістофер Гойн, директор Лабораторії аерокосмічних досліджень UVA, де проходили дослідження.

«Наразі найсучаснішим апаратом є SpaceX Starship. Він має два ступені, з вертикальним стартом і посадкою. Але щоб оптимізувати безпеку, зручність і багаторазове використання, аерокосмічна спільнота хотіла б створити щось більше схоже на 737».

Гойн і його співдослідник Хлоя Дедік, доцент UVA Engineering, вважають, що оптичні датчики можуть бути значною частиною рівняння контролю.

«Нам здавалося логічним, що якщо літак працює на гіперзвуковій швидкості 5 Махів і вище, краще вбудувати датчики, які працюють ближче до швидкості світла, ніж до швидкості звуку», — сказав Гойн.

Додатковими членами команди були докторант Макс Черн, який був першим автором статті, а також колишній аспірант Ендрю Ванчек, докторант Лорі Елковіц і старший науковий співробітник UVA Роберт Роквелл. Робота була підтримана грантом NASA ULI під керівництвом Університету Пердью.

Підвищення продуктивності двигуна Scramjet

NASA давно намагається запобігти тому, що може статися у двигунах ГВРПД, під назвою «відключення». Термін вказує на раптову зміну потоку повітря. Назва походить від спеціальної випробувальної установки під назвою надзвукова аеродинамічна труба, де «початок» означає, що вітер досяг бажаних надзвукових умов.

UVA має кілька надзвукових аеродинамічних труб, у тому числі UVA Supersonic Combustion Facility, яка може імітувати роботу двигуна гіперзвукового транспортного засобу, що рухається зі швидкістю в п’ять разів вищою за швидкість звуку.

«Ми можемо проводити випробувальні умови годинами, що дозволяє нам експериментувати з новими датчиками потоку та підходами до керування на реалістичній геометрії двигуна», — сказав Дедік.

Гойн пояснив, що «ПВРД» — скорочення від надзвукових прямоточних двигунів згоряння — це технологія прямоточного реактивного двигуна, яка широко використовується протягом багатьох років.

ПВРД по суті «вбиває» повітря у двигун, використовуючи рух літака вперед, щоб створити температуру та тиск, необхідні для спалювання палива. Вони працюють у діапазоні приблизно від 3 до 6 Махів. Коли впускний отвір у передній частині корабля звужується, внутрішня швидкість повітря сповільнюється до дозвукових у прямоточно-реактивному двигуні внутрішнього згоряння. Сам літак, однак, ні.

Однак літаки Scramjet трохи відрізняються. Хоча вони також «дихають повітрям» і мають однакові базові налаштування, їм потрібно підтримувати надшвидкий потік повітря через двигун, щоб досягти гіперзвукової швидкості.

«Якщо щось відбувається всередині гіперзвукового двигуна і раптово виникають дозвукові умови, це означає, що він не запускається», — сказав Гойн. «Тяга раптово зменшиться, і в цей момент може бути важко перезапустити впускний отвір».

Тестування дворежимного двигуна Scramjet

Наразі, як і прямоточні реактивні двигуни, ГПВРД потребують посилення, щоб досягти швидкості, при якій вони можуть споживати достатньо кисню для роботи. Це може включати поїздку, прикріплену до нижньої частини літака-носія, а також розгін ракети.

Останньою інновацією є дворежимна реактивна камера згоряння, яка була типом двигуна, який тестував проект під керівництвом UVA. Подвійний двигун запускається в режимі прямоточного реактивного двигуна при нижчих числах Маха, а потім перемикається на отримання повного надзвукового повітряного потоку в камері згоряння зі швидкістю понад 5 Махів. Запобігання відключенню, коли двигун здійснює цей перехід, має вирішальне значення.

Вхідний вітер взаємодіє зі стінками входу у формі серії ударних хвиль, відомих як «поїзд ударів». Традиційно передній край цих хвиль, які можуть бути руйнівними для цілісності літака, контролювався датчиками тиску. Машина може регулюватися, наприклад, змінюючи положення амортизатора.

Але розташування передньої кромки поштовху може швидко змінитися, якщо збурення польоту змінюють динаміку в повітрі. Ударний механізм може створювати тиск на вході, створюючи умови для відключення. Отже, «якщо ви відчуваєте зі швидкістю звуку, але процеси двигуна рухаються швидше, ніж швидкість звуку, у вас не дуже багато часу на відгук», — сказав Гойн.

Він і його співробітники задалися питанням, чи можна передбачити очікуваний відключення, спостерігаючи натомість за властивостями полум’я двигуна. Команда вирішила використовувати датчик оптичної емісійної спектроскопії для зворотного зв’язку, необхідного для контролю передньої кромки ланцюга ударів.

Більше не обмежуючись інформацією, отриманою на стінках двигуна, як датчики тиску, оптичний датчик може ідентифікувати незначні зміни як усередині двигуна, так і в межах потоку. Інструмент аналізує кількість світла, випромінюваного джерелом — у цьому випадку реагуючими газами в камері згоряння ГПВРД — а також інші фактори, такі як розташування полум’я та спектральний вміст.

«Світло, яке випромінює полум’я всередині двигуна, виникає внаслідок релаксації молекулярних форм, які збуджуються під час процесів згоряння», — пояснив Ельковіц, один із докторантів. «Різні види випромінюють світло з різною енергією або кольорами, пропонуючи нову інформацію про стан двигуна, яка не вловлюється датчиками тиску».

Випробування в аеродинамічній трубі фактично стало першим у світі доказом того, що адаптивне управління в цих типах подвійних двигунів може бути досягнуто за допомогою оптичних датчиків.

«Ми були дуже раді продемонструвати роль оптичних датчиків у керуванні майбутніми гіперзвуковими транспортними засобами», — сказав перший автор Черн. «Ми продовжуємо тестувати конфігурації датчиків, коли працюємо над прототипом, який оптимізує об’єм і вагу упаковки для умов польоту».

Будівництво в майбутнє

Хоча попереду ще багато роботи, оптичні датчики можуть бути компонентом майбутнього, який, як вважає Гойн, буде реалізовано за його життя: подорож у космос і назад на літаку. Дворежимні реактивні літаки все одно вимагатимуть певного прискорення, щоб розвинути літак принаймні до 4 Махів. Але буде додаткова безпека, якщо не покладатися виключно на ракетні технології, які вимагають транспортування легкозаймистого палива разом із великою кількістю хімікатів. окислювач для спалювання палива. Зменшення ваги дасть більше місця для пасажирів і корисного вантажу.

Такий літальний апарат «все-в-одному», який міг би ковзати назад на Землю, як колись космічні човники, міг би навіть забезпечувати ідеальне поєднання економічності, безпеки та багаторазового використання.

«Я думаю, що це можливо, так», — сказав Гойн. «Хоча комерційна космічна галузь змогла знизити витрати шляхом багаторазового використання, вона ще не охопила операції, подібні до літаків. Наші висновки потенційно можуть спиратися на легендарну історію Hyper-X і зробити його доступ у космос безпечнішим, ніж сучасні ракетні технології».

Поділитися
Поділитися сюжетом
Джерело матеріала
Готовьте запас на несколько суток без света: что должно лежать дома к зиме
Знай
2026-10-31T07:06:49Z
Как почистить орехи без молотка за 5 минут
AgroNews
2026-10-20T19:21:53Z
Удача уже близко: эти четыре знака Зодиака с сегодняшнего дня ждут незабываемые изменения в жизни
Comments UA
2026-10-23T07:00:17Z
107-летний мужчина из Уэльса раскрыл секрет долголетия: что он ел всю жизнь?
MY.UA
2026-10-18T17:37:05Z
Аэропорт Неаполя закрывается из-за масштабного ремонта
Европейская правда
2026-10-31T09:49:19Z
Всего несколько прядей — и совсем другой образ: тренд на контуринг волос осенью 2026 года
TSN
2026-10-31T09:36:48Z
Конец октября все изменит: три знака Зодиака окажутся на пороге новой жизни
Comments UA
2026-10-20T13:39:02Z
В чем ваша суперсила: астролог раскрыл тайные способности каждого знака зодиака
Gazeta UA
2026-10-22T03:03:59Z
Сколько можно хранить сырое мясо в морозилке: когда оно теряет вкус и качество
TSN
2026-10-25T06:12:17Z
РФ собрала 40 тысяч войск у границы и готовит штурмы: какая область Украины под угрозой
Comments UA
2026-10-23T08:42:05Z
Пенсию приостановят с 2027: украинцам дали время до 31 декабря
Знай
2026-10-22T18:33:26Z
Скоропостижно скончался 46-летний Галустян: в соцсетях появился некролог
GlavRed
2026-10-25T15:27:03Z
23 октября – какой сегодня церковный праздник, что сегодня нельзя делать, приметы и традиции этого дня
Комсомольская правда
2026-10-23T02:34:37Z
Я, украинка, написала письмо Камилле — королеве Великобритании: она мне ответила
Фокус
2026-10-31T11:12:27Z
ПЦУ чтит последнего кошевого атамана: кого вспоминают верующие 31 октября
Знай
2026-10-31T10:36:50Z
107-летняя бабушка раскрыла секрет долголетия: каждый день она ест одинаковое блюдо
TSN
2026-10-21T15:06:55Z
Елена-Кристина Лебедь и Павел Розенко восемь лет вместе: как тайно обручились и почему не женятся
TSN
2026-10-23T04:51:00Z
РФ вдруг перестала запускать "Калибры" с моря: в чём причина
Comments UA
2026-10-26T18:27:53Z
Черная точка в кругу: что это за дорожный знак и почему он сбивает с толку всех водителей
TSN
2026-10-18T14:06:09Z
Более 1300 сил и полный привод: Honda готовит невиданный внедорожник для гонок
Фокус
2026-10-30T14:33:05Z
Одна кнопка в авто усиливает запотевание окон: что не стоит делать в дождь
GlavRed
2026-10-19T14:36:45Z
Эти пятнадцать функций автомобиля удивят даже опытных водителей
TSN
2026-10-27T17:06:23Z
Проверка на алкотестере: какую ошибку заставляют совершить водителей
Знай
2026-10-30T20:21:28Z
Renault увеличила квартальную выручку благодаря спросу на электромобили
Корреспондент
2026-10-30T19:57:21Z
Porsche отказалась от электрического суперкара: причина удивит даже фанатов бренда
Фокус
2026-10-20T10:07:40Z
Забронированный номер не выдадут: водителей предупредили об ошибке с типом транспорта
Знай
2026-10-22T17:36:41Z
Не BMW и не Mercedes: названы 4 недорогих авто, которые могут пережить сотни тысяч километров
Фокус
2026-10-30T16:42:57Z
"Шахеды" поразили ТЭЦ, подстанции, объект газораспределения и железную дорогу в трех областях Украины
ZN UA
2026-10-31T10:36:55Z
Отмечал день рождения дочери и изнасиловал ребёнка: в Одесской области задержали 32-летнего мужчину
TSN
2026-10-21T17:24:43Z
Подвергаетесь опасности и штрафу: что категорически нельзя в квартире
Знай
2026-10-24T10:21:29Z
Автобус с 20 детьми врезался в дом: 14 раненых, водительницу зажало
MY.UA
2026-10-31T00:49:09Z
В РФ горит один из крупнейших НПЗ: под ударом мог оказаться сразу ряд предприятий
TSN
2026-10-31T09:18:07Z
В Уфе горит НПЗ Башнефти после атаки дронов
Корреспондент
2026-10-31T08:54:17Z
Украинец перелетел границу с Молдовой на мотопараплане: что произошло дальше
TSN
2026-10-26T17:18:08Z
На западе Украины жителей села призывают покинуть свои дома — что произошло
TSN
2026-10-18T07:06:25Z
Мужчину арестовали после разговора с искусственным интеллектом: что он рассказал чату
TSN
2026-10-22T22:33:48Z
Не гречка и не овсянка: какую крупу врачи рекомендуют употреблять для регулирования сахара в крови
TSN
2026-10-25T16:09:00Z
В этом продукте больше белка, чем в яйцах: что лучше есть на завтрак
TSN
2026-10-29T13:51:01Z
Как правильно обрезать черешню, чтобы она не росла «до неба» и давала богатый урожай
TSN
2026-10-30T16:21:53Z
ТОП-9 продуктов, которые убивают сердце: один из них есть в каждом холодильнике
Comments UA
2026-10-22T20:09:19Z
Пенсии, субсидии и бесплатные лекарства: полный гид по льготам для людей с инвалидностью
Знай
2026-10-31T09:57:12Z
Биопанк уже здесь: ученые создали робота с человеческим мозгом
Фокус
2026-10-31T09:36:21Z
В центре внимания уже не белок: какой новый тренд в питании набирает популярность
UAToday
2026-10-26T15:00:43Z
Скорлупа отвалится сама: как варить и чистить яйца, чтобы не повредить белок
GlavRed
2026-10-24T19:39:16Z
Диабет и группа крови: исследователи обнаружили неожиданную связь
TSN
2026-10-21T17:33:37Z
Надя Дорофеева попала в больницу
Фокус
2026-10-30T12:00:59Z
Ада Роговцева в 89 стала лицом украинского бренда CHER’17: четыре роскошных образа
Знай
2026-10-25T17:06:27Z
Известная украинская звезда перенесла операцию по уменьшению желудка и назвала желаемый вес
TSN
2026-10-24T07:22:19Z
Лилия Подкопаева приехала в Украину из США: как выглядит 48-летняя олимпийская чемпионка
TSN
2026-10-23T16:21:47Z
Звезда «Игры престолов» вышла на сцену в Киеве: чем поразила ветерана его монопьеса
Знай
2026-10-31T11:06:23Z
Ведро крови для эпохи Instagram: что не так с новой экранизацией Стивена Кинга
ZN UA
2026-10-31T11:03:45Z
Екатерина Кузнецова ошеломила заявлением о пенсиях украинских актеров
TSN
2026-10-27T19:36:37Z
Звезда "Игры престолов" Николай Костер-Вальдау рассказал, как прятался в метро: Довольно тяжелая ночь
Комсомольская правда
2026-10-30T11:31:53Z
Резервистка армии Израиля устроила эротическую фотосессию
Gazeta UA
2026-10-23T21:33:01Z
В России арестовали командира базы ВМФ
Корреспондент
2026-10-31T10:48:08Z
В Раде ошеломили: как одна фраза Зеленского остановила мирные переговоры
Comments UA
2026-10-22T22:21:04Z
Только после этого у Путина исчезнет желание воевать: эксперт ошарашил категорическим ультиматумом
Comments UA
2026-10-21T09:12:44Z
Сестра Ефросининой показала избитую дочь: внучку Ющенко
GlavRed
2026-10-25T16:51:16Z
Берлин закрывает двери для уклонистов: приняты новые правила защиты украинцев в Германии
Новости Украины
2026-10-31T11:36:24Z
Трамп назвал Норвегию "дерь**вой страной": в ответ там устроили экскурсию по туалетам
Фокус
2026-10-31T11:30:23Z
"На кого работает президент Украины?" В Раде раскритиковали заявление Зеленского
Comments UA
2026-10-23T21:12:56Z
Кремль пойдет на самый жесткий шантаж Украины и США: эксперт ошарашил кровавым замыслом Путина
Comments UA
2026-10-29T16:48:04Z
У Путина сказали, кто помешал США принудить Украину к капитуляции в войне
TSN
2026-10-25T13:09:34Z
Аномальное тепло возвращается в Украину: синоптик назвал даты смены погоды
GlavRed
2026-10-25T14:12:46Z
Ноябрь станет большим шоком для украинцев: этот прогноз синоптиков удивит каждого
Comments UA
2026-10-23T17:24:55Z
Света не будет по несколько дней: каким городам и областям Украины грозит длительный блэкаут
Comments UA
2026-10-23T16:57:16Z
В Киеве введены экстренные отключения — где не будет света
TSN
2026-10-29T07:45:07Z
Дожди и понижение температуры: синоптики прогнозируют наступление глубокой осени
Gazeta UA
2026-10-31T11:30:31Z
Отключения света в Киеве: где 31 октября свет будет только 1,5 часа
Фокус
2026-10-31T11:03:52Z
Под чешским городом лежит золотой клад на миллиарды: почему местные власти выступили против его добычи
Comments UA
2026-10-21T18:15:10Z
Киев атакуют реактивные дроны: в столице слышны взрывы
Знай
2026-10-24T12:57:36Z
Вода по графику: Киев готовят к худшему сценарию
Знай
2026-10-25T06:15:38Z
Пенсии почти до 19 тысяч: кто имеет право на повышенные выплаты и как их оформить
TSN
2026-10-31T03:39:48Z
Пенсия в тройном размере: кто имеет право на выплаты и как их оформить
TSN
2026-10-24T12:54:38Z
Все вокзалы под прицелом: в УЗ объяснили, как произошла трагедия с 14 погибшими в Днепре
Фокус
2026-10-29T18:03:31Z
Газ перекроют прямо в квартире: за какие нарушения отключают даже без долгов
Знай
2026-10-23T02:37:01Z
Два отказа банка – не приговор: клиент заставил Ощадбанк вернуть украденные сбережения
Знай
2026-10-31T11:36:18Z
Криптобиржи усиливают меры безопасности после рекордного взлома Binance на сумму 6,3 миллиарда долларов
ZN UA
2026-10-31T10:24:54Z
Пенсия не ниже 6 197 гривен: кому государство гарантирует такие выплаты
Знай
2026-10-26T21:21:03Z
Масштабный коллапс в аэропортах и не только: что известно о новой атаке на Москву
Comments UA
2026-10-24T16:27:37Z
Налог на денежные переводы от родственников: кому и в каких случаях придется платить
TSN
2026-10-23T05:06:06Z
В первой телевизионной рекламе Grand Theft Auto VI не нашлось места для упоминания Xbox Series X|S
GameMag
2026-10-21T18:33:15Z
ТЦК требует показать смартфон: что нужно знать при проверке
Знай
2026-10-26T08:52:02Z
iPhone Duo в списке лучших изобретений: чем Apple и ИИ удивили мир
Знай
2026-10-30T07:00:56Z
Скорпионы, Тельцы, Львы и Водолеи выйдут из чёрной полосы: Плутон возобновил прямое движение
Знай
2026-10-22T12:06:03Z
Ученые предупредили о необычном начале зимы в Европе: каким будет конец 2026 года
Новости Украины
2026-10-31T10:33:15Z
Samsung готовит Galaxy S27: что улучшат в батарее, экране и ИИ
Знай
2026-10-31T09:06:01Z
Новая эволюция: Гейтс назвал появление ИИ скачком «от обезьян к людям»
ZN UA
2026-10-25T18:13:53Z
Космическое домино: Маск сделал новое заявление о страхе за свой Starlink
Новости Украины
2026-10-25T15:21:49Z
60 лет назад урановый рудник законсервировали и считали безопасным: оказалось, это не так
Фокус
2026-10-25T14:51:51Z
Человек с двумя сердцами: в Луцке простились с легендарным футболистом Романом Максимюком
Знай
2026-10-24T14:36:55Z
Элина Свитолина "кинула" Монфиса по телефону — СМИ
TSN
2026-10-21T21:27:42Z
Тренер сборной уже знает, кого вызовет: что показало дерби Шахтер — Динамо
Знай
2026-10-28T06:12:35Z
"Унизил Америку так, как никто за 80 лет": легенда НХЛ разнес посланника Трампа через Путина
Comments UA
2026-10-22T09:12:58Z
Усик планирует сменить весовую категорию и сразиться с непобежденным чемпионом
ZN UA
2026-10-31T10:48:23Z
Полесье сыплет огромные премии за победы: Вацко назвал это возвращением в золотые времена
Знай
2026-10-31T07:06:10Z
«Динамо» разгромило «Кудровку» 3:1 в дебюте Кендзерека: травма Петряка и два автогола
Знай
2026-10-24T18:57:07Z
38 лет держался рекорд — и пал: 11-летняя шахматистка превзошла достижение Юдит Полгар
Новости Украины
2026-10-24T15:48:59Z
Бывший главный тренер сборной Украины возглавил клуб УПЛ
ZN UA
2026-10-24T15:39:18Z