dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Про “отклоняемое сопло” и управление вектором тяги, применительно к авиационным двигателям, то и дело рассказывают в СМИ и на популярных сайтах. Особенно если речь идёт о пятом поколении истребителей (которое нужно пропустить). Правда, с терминологией иногда случается путаница.

Вообще, под понятие “управление вектором тяги” реактивного двигателя попадает всякое техническое решение, позволяющее отклонять реактивную струю от некоторого, условно говоря, “основного” положения. При этом “отклоняемое сопло” – это только один из методов управления вектором тяги.

“Манипуляции” с вектором тяги служат для создания дополнительных управляющих сил. Например, на многих гражданских авиалайнерах двигатели оборудованы реверсивным устройством, которое используют обычно для торможения самолёта во время посадки. Реверсивное устройство управляет вектором тяги двигателя, “обращая” этот вектор относительно его направления в крейсерском режиме работы двигателя. Есть разные технические решения, включающие в себя отклоняемые элементы. Пример – на фото:

Так что само по себе управление вектором тяги – вещь давно известная и многократно реализованная. И, конечно, вовсе не привязанная именно к истребителю пятого поколения. Более того, давно состоящие на вооружении истребители вертикального взлёта и посадки активно используют управление вектором тяги.

Управление вектором тяги применяется в двигателях целого ряда ракет самого различного назначения. В том числе, некоторые ракеты воздух-воздух используют двигатели с отклоняемым соплом, позволяющие ракете лучше маневрировать в полёте.

Отклоняемое сопло в двигателях, предназначенных для истребителей пятого поколения, также служит для улучшения маневренных показателей. При этом управление вектором возможно как в одной плоскости (наиболее распространённое сейчас решение), так и в “трёх измерениях”. Фото “управляющих вектором” сопел:

(На фото – сопло двигателя прототипа F-22, Bartholomew Hott, George E. Pollock)

(На этом фото – сопла перспективного двигателя 117С НПО “Сатурн”)

На фотографии – подъём самолётов ДРЛО Hawkeye на палубу авианосца:

(U.S. Navy Photo)

Получение многогранников из бумаги, методом оригами:

Подробности с инструкциями по складыванию модулей – по ссылке.

Среди реактивных самолётов, успевших так или иначе поступить на вооружение Третьего Рейха во время Второй мировой войны был и ракетный самолёт Me 163 Komet.

Кстати, ракетный самолёт – это самолёт, использующий в качестве источника энергии для реактивного двигателя только компоненты топлива, находящиеся на борту. Грубо говоря, для окисления реактивного топлива не используется атмосферный воздух (поэтому в конструкции истребителя Me 163 нет воздухозаборника двигателя). Жидкостный реактивный двигатель, установленный на Me 163, использовал различные самовоспламеняющиеся топлива.

Важное преимущество ракетного двигателя в конце 30-х годов прошлого века, когда начинались работы над Me 163, состояло вот в чём: появлялась возможность сделать очень компактный и технологичный двигатель, так как не требовалось сложных систем для нагнетания воздуха, приготовления топливной смеси и управления её горением в камере сгорания.

Реактивное двигателестроение тогда было делом весьма новым, поэтому создавать различные компрессоры и прочую хитрую механику для реактивных двигателей ещё не умели.

Впрочем, у ракетного двигателя, конечно, имелись и весьма серьёзные недостатки: например, необходимость для обслуживающего персонала и пилотов постоянно работать в непосредственной близости от токсичного и взрывоопасного топлива.

(Фото: National Museum of the USAF)

Прототип Me 163, сконструированный доктором Александром Липпишем, и построенный на мощностях фирмы “Мессершитт”, совершил первый самостоятельный полёт в 1941 г. Историки авиации полагают, кстати, что осенью 1941-го года, запущенный с высоты около 3000 метров Me 163 достиг скорости свыше 1000 км/ч. (При взлёте с земли для разгона до максимальной скорости прототипу не хватало топлива, поэтому для рекордного полёта Me 163 поднимали в воздух с помощью другого самолёта.) Правда, и при взлёте собственными силами Me 163 разгонялся до огромной скорости в 880 км/ч.

(Можно заметить, опять в скобках, что в 1941 году, во времена господства поршневой авиации, скорость уже в 600 км/ч считалась очень высокой и далеко не всякий истребитель того времени мог её достичь в принципе.)

На вооружение истребители Me 163 поступили в 1944-м году, на их счету числится девять побед (а возможно, на одну или две победы больше). Жертвами Me 163, действовавших под конец войны над территорией Германии, становились бомбардировщики, например, B-17.

Считается, что несколько Me 163 были сбиты истребителями союзников. Правда, во всех случаях Me 163 сбивали во время захода на посадку: дело в том, что эти самолёты приземлялись полностью истратив топливо, в планирующем полёте и поэтому оказывались беззащитными.

Интересное: на носу Me 163 хорошо заметен некий пропеллер – зачем он? А нужен он для привода бортового генератора. Дело в том, что на борту истребителя, использовавшего ракетный двигатель, не было вращающихся турбин и “валов компрессоров” от которых можно было бы “раскрутить” электрогенератор бортовой сети. Поэтому генератор раскручивался набегающим потоком воздуха, с помощью пропеллера. (А тележка шасси, которую хорошо видно на этом снимке, сбрасывалась после взлёта – приземлялся Me 163 на лыжу.)

В блоге на AviationWeek пишут, со ссылкой на официальных представителей ВВС США, что эти самые ВВС рассматривают возможность использования небольших ядерных реакторов для питания электроэнергией авиабаз. Такие реакторы могут на самих базах и располагаться.

Правда, это, якобы, дело далёкого будущего.

Вообще говоря, потребление энергии растёт, с нефтью возни много и зависимость от неё не всех радует, так что, в реальности, ядерное будущее электроэнергетики – не так уж далеко. Технологии развиваются и современные ядерные реакторы компактны, надёжны и, что главное, развивают большую мощность.

На фото, присланном с марсианской орбиты, Земля и Луна. Фото сделала камера HiRISE, которая находится на борту Mars Reconnaissance Orbiter:

(NASA/JPL/University of Arizona)

Все знают, что лазеры давно уже широко используются даже в быту, а не только в медицинской технике. Понятно, что осталось не так долго ждать момента, когда мощные лазеры поступят на вооружение, так сказать, в качестве средств доставки энергии к “атакуемому объекту”.

Заметьте, что лазеры как таковые уже давно на вооружение поступили: например, лазерные средства наведения много лет используются сплошь и рядом в самых разных оружейных системах. Нет пока только массовых лазеров очень большой мощности, таких, которые могли бы посоперничать с огнестрельной пушкой в способности наносить урон. Главное преимущество лазерного оружия достаточно очевидно: доставка энергии к цели на максимально доступной скорости (скорость света), по прямой, с максимальной точностью.

Малореально “перехватить” лазерную атаку. Почему? Опять же, по причине скорости распространения лазерного луча: узнать о его приближении “сильно заранее” не получится.

Подлетающую ракету можно наблюдать с достаточно большого расстояния, например посылая в направлении ракеты электромагнитные волны и принимая отражённый сигнал (РЛС). В случае с лазером скорость распространения зондирующего импульса и лазерного луча практически совпадают, так что обнаружить начало обстрела раньше попадания луча в цель – невозможно.

Лазеры привлекательны для использования в системах ПВО и ПРО, ведь здесь минимальное время доставки поражающей энергии к цели – ключевой момент. Собственно, лазерные средства ПВО и ПРО уже активно разрабатываются и испытываются.

Есть и множество других применений. Скажем, мгновенное “ослепление” систем наведения и наблюдательных систем противника. Здесь планируют использовать сверхмощные лазеры (гигаваттной мощности), очень быстро разрушающие компоненты оптики. Понятно, что оптика тут оказывается по определению открыта для атаки, а “моментальность” действия лазера позволяет (в теории) одной установке выводить из строя множество “биноклей и оптических прицелов” в какие-то доли секунды.

(В скобках нужно заметить, что оружие, ослепляющее людей, запрещено соответствующей международной конвенцией. Тем не менее, маломощные лазеры уже используют в качестве “нелетального оружия”, вызывающего кратковременную потерю зрения.)

Так вот, как только лазеры поступят на вооружение, против них придумают защиту. Собственно, можно переформулировать: боевые лазеры не поступят на вооружение раньше, чем против них придумают защиту. Дело в том, что выпустить в свободное плавание “абсолютное оружие” – это не самая привлекательная перспектива.

Защита от лазеров может быть самой разной.

Банальный вариант, напрашивающийся на ум каждому начинающему писателю фантасту, – зеркало. Действительно, зеркала отражают свет. Но с зеркалами для лазеров есть большие проблемы. Такое зеркало должно отражать около 100% энергии. Это недостижимо на практике.

Особенно если учесть, что защита должна быть установлена на боевой технике, которая в условиях поля боя будет ползать и летать в дыму, песке и копоти. Даже не очень существенное ослабление отражающей способности зеркала приведёт к тому, что под воздействием лазерного излучения поверхность зеркала быстро нагреется и, собственно, зеркалу придёт конец. Хуже того, можно специально устроить лазер так, что он быстро лишит самое хорошее зеркало зеркальности – см. выше про “антиоптические” лазеры.

Другой вариант защиты – рассеивание луча. В этом случае перед прикрываемым объектом, на пути лазерного луча, создаётся среда, рассеивающая луч (это может быть облако аэрозоли или даже турбулентность в атмосферном воздухе). Рассеянный луч не страшен, так как главная “ударная сила” лазера в том, что энергия излучения фокусируется на малой площади.

Особой трудности с рассеиванием лазерного луча с помощью того или иного “атмосферного эффекта” – нет. Проблема тут другая: как очень быстро (доли секунды) доставить “рассеивающее облако” в нужную точку пространства. Впрочем, нужная среда может образоваться непосредственно в месте попадания луча по некой “лазерной броне” – например, вещество брони активно испаряется.

Но наиболее перспективно выглядит использование для защиты от лазеров метаматериалов (искусственных материалов, с особыми, заданными при конструировании материала, свойствами).

Метаматериалы, обладающие свойствами по рассеиванию лазерного излучения, но при этом имеющие подходящие для практического применения “механические параметры” могут быть включены в состав брони. При этом, лазерное излучение, по самой своей природе, сильно облегчает задачу конструирования нужного метаматериала, ведь обеспечить заданные электромагнитные свойства в узком диапазоне частот (а лазерное излучение монохромно, да ещё и когерентно) – гораздо проще, чем сделать что-то универсальное (как в случае с электромагнитной невидимостью).

Продолжение темы – в следующий раз.

Пять избранных записок в блоге dxdt.ru за неделю:

• Автомобиль вместо Hummer;
• Ядерное топливо на космических спутниках;
• Ракета SM-3, сбившая спутник;
• Радиолампы своими руками;
• Новинки дешифровки GSM.

В блоге dxdt.ru есть страница под названием “Избранное” (наверное, слишком пафосно, но такое название лучше всего подходит по смыслу – выбирать-то приходится среди тех коротких, которые влезают в меню). В “Избранные” попадают некоторые записки из блога. Так вот, сегодня страница с избранными записками обновилась в очередной раз.

Кстати, если ещё кто-то надумал пересесть с “Хаммера” на что-то более современное и приличное, то вот скоро появится вариант от BAE Systems и Navistar:

(Картинки прислала: BAE Systems)

Правда, не ясно, попадёт ли автоизделие на общедоступный рынок, но всё ж – тенденция развития отмечена.

Выбирали танкер, победил Northrop Grumman: именно этой корпорации достаются как минимум $40 млрд (понятно, что больше) в виде заказа от ВВС США на обновление флота летающих танкеров.

(Заправочная штанга, фото: Northrop Grumman)

KC-45A, который предлагает Northrop Grumman, конструируется на базе коммерческого лайнера A330 от европейского Airbus.