Гигантская электромагнитная пушка может запустить гиперзвуковой самолет в космос

Группа исследователей стремится создать электромагнитную пушку, которая могла бы запускать самолеты в космос на высокой скорости.

Проект китайского космоплана. Фото: Weibo — Проект китайского космоплана. Фото: *Weibo*

В последние годы китайские ученые и инженеры работали над объединением крупных достижений в области электромагнитного запуска и гиперзвукового полета. По сути, их цель — использовать гигантские электромагнитные пусковые пути, чтобы помочь гиперзвуковым самолетам разогнаться до скорости 1,6 Маха (1975 км/ч). Затем самолет отделится от трассы, включит двигатели и выйдет в космос со скоростью, в семь раз превышающей скорость звука (8643 км/ч). Как сообщила газета Mail 14 марта, 50-тонный космоплан, длиннее Boeing 737, является частью проекта Tengyun, анонсированного в 2016 году.

Использование собственной тяги самолета для взлета требует огромного количества топлива. Чтобы обеспечить безопасность при взлете на низкой скорости, ученым и инженерам необходимо скорректировать аэродинамическую конструкцию и компоновку двигателя, что влияет на летные характеристики на высокой скорости. Однако команда экспертов, работающих над проектом, уверена, что он способен решить множество различных проблем.

«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.

Чтобы проверить эту гипотезу, CASIC, один из ведущих китайских подрядчиков в оборонной и аэрокосмической промышленности, построил в Датуне, провинция Шаньси, двухкилометровый испытательный стенд для высокоскоростного магнитной подвески с низким вакуумом. Установка способна разгонять тяжелые предметы до скорости 1000 км/ч, что близко к скорости звука. В ближайшие годы длина испытательной трассы увеличится, чтобы достичь максимальной эксплуатационной скорости 5000 км/ч.

Это специализированная установка электромагнитной тяги, поддерживающая разработку высокоскоростных железных дорог 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 (КАН) также действует еще одна гигантская трасса на магнитной подвеске, поддерживающая эксперимент с сверхскоростным электромагнитным рикшей.

Китай — не первая страна, предложившая электромагнитную космическую систему запуска. Подобные идеи существовали со времен холодной войны. В 1990-х годах НАСА попыталось воплотить эту идею в реальность, и первым шагом стало строительство 15-метровой мини-испытательной трассы. Однако из-за отсутствия финансирования и технических трудностей фактическая длина проложенной траншеи составила менее 10 м. В конечном итоге проект был заброшен, а правительство и военные лидеры переключили ресурсы на разработку технологии низкоскоростных электромагнитных катапульт для авианосцев. Однако USS Ford, первый авианосец, на котором была применена эта новая технология, также столкнулся с проблемами. Из-за серьезных неудач в технологии электромагнитного запуска американские военные прекратили разработку некоторых связанных с этим проектов, таких как рельсовая пушка, и направили свой бюджет на гиперзвуковые ракеты.

В начале исследования Ли и его коллеги обнаружили, что НАСА не проводило никаких испытаний в аэродинамической трубе, чтобы убедиться в способности космического корабля пережить отделение от траншеи. Первоначальная идея НАСА состояла в том, чтобы разогнать шаттл до 700 км/ч, что позволило бы отказаться от ракет, но китайские ученые заявили, что эта скорость слишком мала. Однако по мере увеличения скорости воздушный поток между самолетом, электромагнитным тягачом и канавкой на земле становится существенно сложнее. Поэтому одним из первых требований проектной группы было подтверждение того, что самолет безопасно отделится от трассы.

Команда Ли провела компьютерное моделирование и испытания в аэродинамической трубе. Результаты показали, что когда самолет пересекал звуковой барьер, по его нижней части распространялось несколько ударных волн, которые ударялись о землю и создавали отражения. Ударная волна нарушает воздушный поток, создавая инфразвуковые воздушные карманы между самолетом, электромагнитным тягачом и траншеей. Согласно результатам испытаний в аэродинамической трубе, когда буксирующее транспортное средство достигает заданной скорости, отцепляет самолет и резко тормозит, турбулентный поток воздуха сначала поднимает самолет, а затем через 4 секунды переключается на нисходящую тягу.

Если пассажиры находятся в самолете, они могут испытывать кратковременные периоды головокружения или невесомости. Однако по мере увеличения расстояния между самолетом и канавкой интенсивность воздушного потока уменьшается, пока не исчезает полностью. Под звук работающего двигателя самолет вошел в фазу быстрого набора высоты. Хотя необходимы дальнейшие практические испытания, группа пришла 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