Авиация и космонавтика 2003 10 - страница 21

(Продолжение следует)

Первый прототип МиГ-23Б

Александр ШУМИЛИН

Данный обзор посвящен американским НИОКР по перспективным силовыми установкам для летательных аппаратов, рассчитанных на скорость полета свыше М=3-4. Основное внимание в статье уделено силовым установкам, работающим, хотя бы на отдельных этапах полета, в режиме воздушно-реактивного двигателя (ВРД). Использование атмосферного кислорода существенно повышает эффективность таких установок по сравнению с жидкостными ракетными двигателями (ЖРД).

Наибольшее распространение в военной и гражданской авиации получили газотурбинные двигатели различных типов. Однако их скоростные характеристики ограничены значениями М=2-3 Тем не менее, модернизации силовых установок данного типа в США придается особое значение. Так, например, уже около пятнадцати лет правительственные организации совместно с промышленными компаниями ведут, и весьма успешно, работы по программе Integrated High Performance Turbine Engine Technologies (IHPTET), направленной на повышение энергетических и экономических показателей газотурбинных двигателей. В 2000 г. была учреждена новая долгосрочная программа Versatile Affordable Advanced Turbine Engine (VAATE) с примерно схожими задачами. Однако в ходе реализации последнего проекта основное внимание будет уделяться повышению эксплуатационных характеристик ВРД, применяемых в боевой авиационной технике.

В то же время изучаются возможности качественного улучшения скоростных показателей силовых установок, созданных на базе газотурбинных двигателей (ГРД). Весьма привлекательным вариантом считается двигатель Steam Jet, спроектированный при участии российских специалистов фирмой MSE Technology Applications.

Данная установка представляет собой обычный турбореактивный двигатель (ТРД) с инжектором, обеспечивающим впрыск воды, жидкого воздуха или кислорода в воздушный канал воздухозаборника. Подача газифицированного в теплообменнике компонента позволяет повысить эффективность работы компрессора, а также снизить температуру торможения; поэтому такая система охлаждения получила общее название MIPCC (Mass Injection Pre-Compressor Cooling).

Компьютерное моделирование работы двигателя SteamJet, выполненное в Исследовательской лаборатории ВВС AFRL (Air Force Research Laboratory), показало стабильность характеристик изделия от момента взлета до скоростей М=6, при этом расход топлива оказался несколько меньшим, чем у комбинированной турбо-прямоточной силовой установки, о тяговооруженность – на уровне ПВРД.

По мнению разработчиков, диапазон применения такого двигателя весьма широк: от крылатых ракет и гиперзвуковых экспериментальных аппаратов до самолетов-разгонщиков ракетно-космических систем.

Ток, например, двигательной установкой типа SteamJet предлагается комплектовать первую ступень частично многоразовой транспортной системы Rascal (Responsive Access Small Cargo Affordable Launch), которая предназначается для оперативного запуска военных спутников массой 75-100 кг Новое средство выведения представляется специалистами Управления перспективных разработок Министерства обороны DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) как сборка многоразовой первой ступени самолетного типа и двух одноразовых ракетных блоков.

После изучения конкурсных предложений промышленных компаний контракт на техническое проектирование системы был заключен весной 2003 г. с фирмой Space Launch. Продолжительность работ этого этапа программы, общая стоимость которой оценивается в 88 млн долл., составит 18 месяцев, и завершатся во второй половине 2004 г. Управление должно принять окончательное решение о создании летного образца системы и проведении в 2006 г. двух испытательных пусков.

Разрабатываемый компанией Space Launch самолет-разгонщик, получивший обозначение MPV (MIPCC-Powered Vehicle – «Аппарат с охлаждаемыми двигателями»), представляет собой высокоплан с треугольным крылом и двухкилевым хвостовым оперением. Планер проектируется фирмой Scaled Composites, в его конструкции будут преобладать композиционные материалы с абляционной теплозащитой, а отдельные термонагруженные элементы намечается изготавливать из титано и стали.