아약스

Ayaks
1993년 모스크바 MAKS 에어쇼에서 공개된 레니넷츠 HLDG사의 소형 항공기 모델.날카로운 이등변 사다리꼴 노즈, 평평한 상단, 경사진 하부 표면 및 후면 SERN은 NASA X-43과 유사한 웨이브라이더 구성의 전형입니다.

The Ayaks (Russian: АЯКС, meaning also Ajax) is a hypersonic waverider aircraft program started in the Soviet Union and currently under development by the Hypersonic Systems Research Institute (HSRI) of Leninets Holding Company in Saint Petersburg, Russia.[1][2][3]

목적

Ayaks는 처음에는 중층권에서의 다양한 군사 임무를 수행하고 비행할 수 있는 새로운 종류의 글로벌 레인지 극초음속 크루즈 차량을 설계하는 것을 목표로 한 소련의 기밀 우주선 프로젝트였다.원래 개념은 극초음속 정찰기 프로젝트를 중심으로 이루어졌지만, 이후 위성 발사를 위한 SSTO 플랫폼뿐만 아니라 더 넓은 극초음속 다목적 군사 및 민간 제트기로 확장되었다.

중간권은 성층권 위 및 열권 아래 50km(160,000ft)에서 85km(279,000ft) 높이까지의 지구 대기층이다.중간권을 비행하는 것은 매우 어렵다.-항공기의 날개가 양력을 발생시키기에는 공기가 너무 희박하지만 위성에 공기역학적 항력을 일으키기에는 충분히 밀도가 높다.게다가, 중간층의 일부는 전리층 안에 있는데, 이는 태양 복사로 인해 공기가 이온화된다는 것을 의미한다.

중간권에서 군사 활동을 할 수 있는 능력은 그 나라에 상당한 군사적 잠재력을 준다.

역사

투영된 아약스 항공기 배치

1970년대 후반, 소련 과학자들은 극초음속 추진 시스템 개념을 탐구하기 시작했고, 러시아 신문에서 처음으로 아야크스의 발명가 Pr.의 짧은 인터뷰를 통해 공개되었다.블라디미르 L.프래쉬타트Frashshtadt는 당시 [4]레닌그라드에 있는 PKB Nevskoye-Neva 설계국의 항공 지사에서 근무했다.그는 효율적인 극초음속 차량이 주변(즉, 공기 저항을 극복하기 위해)에 에너지를 빼앗길 여력이 없으며, 대신 고속 유입 플럭스에 의해 전달되는 에너지를 활용해야 한다는 아이디어를 바탕으로 Ayaks 개념을 개발했습니다.초기 개발에는 소련의 산업 기업, 기술 기관, 소련 군사 산업 위원회(VPK) 및 러시아 과학 아카데미의 협력이 포함되었지만, 그 당시 서양에는 이 모든 개념이 알려지지 않았다.

1990년, 국방 전문가이자 작가인 니콜라이 노비치코프의 두 기사가 아약스 프로그램에 대한 더 자세한 내용을 전했다.두 번째는 영어로 [5][6]된 첫 번째 문서였다.

소련이 해체된 직후, 자금이 삭감되었고, 특히 미국 정부국립항공우주비행기(NASP) 프로그램을 발표하면서, 아야크스 프로그램은 발전해야 했다. 무렵, Frashshatt는, 상트페테르부르크에 있는 오픈 주식 회사 국가 극초음속 시스템 연구소(HSRI)를 운영하는 지주 회사, OKB-794 설계국의 국장이 되었습니다.

1993년 초, X-30 NASP 데모레이터의 미국 발표에 대한 답변으로, Ayaks 프로젝트는 더 넓은 국가 ORYOL(러시아어: лл: pr: "Or'yol, Eagle") 프로그램으로 통합되어 모든 러시아 극초음속 작업을 재사용 가능한 발사 시스템으로 설계하기 위한 경쟁 우주선을 결합합니다.

1993년 9월 이 프로그램이 공개되고 모스크바에서 열린 제2회 MAKS 에어쇼의 레니넷츠 부스에서 처음으로 소형 모델인 아야크스가 공개되었다.

1994년 노비치코프는 러시아 연방이 8년간 아약스 프로그램에 자금을 지원할 준비가 되어 있으며 재사용 가능한 소형 비행 시험 모듈이 아스널 디자인국에 의해 만들어졌다고 밝혔다.그는 또한 Ayaks의 작동 원리가 풍동 엔진 테스트 스탠드를 통해 검증되었다고 진술했다.같은 해, 미국 NASP 프로젝트는 취소되었고, 3개월 후에 HySTP(Hypersonic Systems Technology Program)로 대체되었습니다.1995년 NASA는 고도 재사용 가능 우주 운송(HRST) 이니셔티브의 일부인 첨단 재사용 가능 운송 기술(ART) 프로그램을 시작했지만, 아약스 기술을 평가하는 컨설팅 회사 ANSER의 전문가들은 처음에는 러시아인들이 발표한 성능을 믿지 않았고 같은 경로를 따른 개발을 권장하지 않았다..

그러나 1995년 10월부터 1997년 4월까지 Ayaks 테크놀로지에 관한 일련의 러시아 특허가 Leninetz HLDG사에 부여되었고, 그 결과 가장 오래된 특허는 14년 전에 [7][8][9][10]출원된 것입니다.

러시아 밖에서 입수할 수 있는 정보가 늘어나기 시작하면서, 세 명의 서양 학술 연구자들이 아야크에 대한 희박한 자료를 수집하기 시작했다: 로마 사피엔자 대학의 클라우디오 브루노 교수; 폴 A.Czysz, Saint Louis UniversityParks College of Engineering, Aviation and Technology 교수, S. N. B.머시, 퍼듀 대학의 교수입니다.1996년 9월, 파크스 칼리지의 캡스톤 디자인 코스 및 극초음속 에어로 추진 통합 코스의 일부로서 Czysz는 학생들에게 수집된 정보를 분석하도록 ADDYSEUS [11]프로젝트로 지정했다.그 후, 세 명의 연구자는 서양의 아이악스 [12]원리 분석을 요약한 회의 논문을 공동으로 발표했다.

이러한 정보를 바탕으로 오랜 기간 ANSER의 주요 전문가인 Ramon L.Chase는 이전 직책을 검토하고 HRST 프로그램 내에서 Ayaks 기술의 미국 버전을 평가하고 개발하기 위해 팀을 구성했습니다.그는 Flight Unlimited의 CEO인 H. David Froning Jr.를 영입했다.McKinney, 유체역학 세계 전문가, Paul A.Czysz; Maryland 대학의 공기역학자인 Mark J. Lewis, College Park, 최첨단 파도와 공기 흐름 전문가이자 NASA가 후원하는 Maryland Center for Hypersonic Education and Research의 소장이며, Rockheed Martin Skunk의 Robert Boyd 박사는 예산으로 실제 작업 프로토타입을 제작할 수 있습니다. 프로젝트: General Atomics초전도 자석(Ayaks가 사용하는) 분야의 세계적인 리더이며, Textron Systems의 Daniel Swallow 박사는 아직도 Ayaks가 [13][14]광범위하게 사용하는 자기유체역학 변환기에 대한 전문 지식을 보유하고 있습니다.

새로운 테크놀로지

MHD 바이패스

Ayaks 엔진 레이아웃

Ayaks는 자기유체역학 발전기를 사용하는 새로운 엔진을 사용하여 공기 호흡 제트 엔진(일반적으로 스크램젯)의 높은 이온화 및 희박한 공기를 수집하고 감속할 것으로 예상되었지만 HSRI 프로젝트는 블라디미르 L.을 주도했다.Frashshtadt는 2001년 인터뷰에서 Ayaks MHD 바이패스 시스템이 유입되는 극초음속 기류를 기존 터보머신[15][16]거의 사용할 수 있을 정도로 충분히 감속시킬 수 있다고 말했다.이는 이러한 극초음속 속도를 고려할 때 놀라운 기술적 해결책이지만 마하 2.7 터보젯[17][18][19] 또는 아음속 램젯을 사용한 독립적인 [20]연구에 의해 실현 가능한 것으로 확인되었습니다.

반면 전기 흡입되는 MHD발전기에 의해 생산된 추가적인 추력 및 비추력 공급하기 위해 MHD가속기 제트 엔진 뒤에 단일 확장 진입로 노즐 근처에 위치하고 공기는 연료를 연소실에 화상을 혼합물에, 섞인다.플라즈마는 연통이 공기 흡입구에 대한 로렌츠 힘에서 발전했다 크게, 수백미터까지 공기 흡입구의 유효 직경 증가는 엔진의 능력 공기를 모으는 것을 증가시킨다.이 위원회는 또한 항공기를 볼 수 있저압은 마하 정권을 연장한다.이렇게 그것은 Ayaks의 엔진 대기의 산소를 사용하여 35킬로미터(11만 5천개피트)위에 높이 심지어에서 작동할 수 있다는 설이 있다.[21]

Anon-equilibrium MHD발전기 일반적으로 매개 변수와 같은(채널 단면적, 자기장 강도, 압력, 이온화 정도 작동 유체의 속도)지만, 공기 흡입구의 가상 플라즈마 깔때기에 의해 증가된 유효 지름은 권력 45–100 MWe 엔진으로 생산을 증가시키 1–5 MWe을 생산한다.[12][22]으로서 Ayaks 2~4명 엔진을 사용할 수도 있지만 일부 전기 에너지나 군사 평화로운 directed-energy 장치로 전환될 수 있다.[2]

열화학 원자로

그 Ayaks 엔진의 연료 공급 시스템은 역시 신기하다.초음속의 속도에서 공기 잔인하게 recompress, 열을 낸 충격파의 정체점 downstream.온도가 마하 수의 제곱에 비례한다의 극초음파 속도에서 항공기의 신체에 코와 주요 가장자리에 충격 전파와 공기 마찰, 열을 유동, 상당한이 된다.왜 극초 음속의 속도 물질의 강도에 관해서이고 종종 더위 장벽이라 한다 문제가 있는 이유이다.[23]

Ayaks(TCRs):공기 마찰에서 난방 에너지, 촉매 화학 반응에 연료 균열에 의한 연료의 열 용량을 증가시키기 위해 사용은 열화학적 원자로를 사용한다.그 비행기 이중 차폐물이 있는 물과 기체의 더운 지역의 보통, 값싼 등유를 순환하게 사이에 있습니다.표면 가열의 에너지는 열 교환기를 통해 화학 반응의 니켈 캐털 라이저의 존재의 소설 시리즈, 탄화 수소 증기 도망 쳐라고 불리는 계기로 흡수된다.새로운 연료 reformate에 등유와 물을 뱉는다:첫번째 무대에 메탄(볼륨에 70–80%)과 이산화 탄소(20–30%):.

CHnm + HO2 { \ CH4 + CO2

그 후 메탄과 물은 강력한 흡열 반응으로 두 번째 단계에서 더 좋은 품질의 새로운 연료인 수소로 재형성된다.

CH4 + HO2 { \ CO + 3H2
CO + HO2 { \ CO2 + H2

따라서 연료의 가열 용량이 증가하고 항공기 표면이 [24]냉각됩니다.

수증기 개질(62,900 kJ)을 통해 1kg의 메탄에서 생성된 CO2 + 3H 혼합물의 열량은 메탄만의 열량(50,100 kJ)[16]보다 25% 높다.

혼합물은 보다 에너지 높은 연료 외에 플라즈마의 이온화 정도를 높이는 많은 유리기로 채워지며, 전자 농도를 제어하는 전자 빔과 전자 온도를 제어하는 HF 펄스 반복 방전(PRD)의 조합에 의해 더욱 증가한다.이러한 시스템은 이온화된 흐름을 자유 전자로 관개하는 스트리머 방전을 생성하여 연소 효과를 증가시킵니다. 이 과정은 플라즈마 보조 연소(PAC)[25][26][27][28]라고 알려져 있습니다.

이러한 개념은 처음에 MPCE([29][30][31]Magneto-Plasma-Chemical Engine)로 명명되었으며, 작동 원리는 CHRFT(Chemical [32]Heat Regeneration and Fuel Transformation)로 언급되었다.후속 문헌에서는 이러한 엔진의 화학적인 부분보다는 자기유체역학에 중점을 두고 있습니다.이러한 개념은 서로 효율적으로 [33]작동해야 하기 때문에 현재는 단순히 MHD 바이패스가 있는 스크램젯이라고 불립니다.

엔진을 열적으로 차폐한다는 개념은 공기 열역학 [34]문헌에서 최대 추력 분석을 위한 이상적인 터보제트의 기본 분석에 자세히 설명되어 있습니다.즉, 터빈(작업 추출)을 업스트림으로 하고 컴프레서(작업 추가)를 다운스트림으로 합니다.기존 제트 엔진의 경우 열역학이 작동하지만, 고급 열유체 분석에서는 흐름을 열적으로 질식시키지 않고(그리고 엔진을 분리하지 않고) 항공기에 동력을 공급하기 위해 충분한 열을 가하려면 연소기가 증가해야 하고 가해지는 열량도 증가해야 한다는 것을 보여줍니다.열을 사용할 때 더 "효율적"입니다. 단지 많은 열이 필요할 뿐입니다.열역학적으로 매우 건전한 반면, 실제 엔진은 너무 크고 너무 많은 전력을 소비해서 항공기를 날지 못한다.플라즈마 깔때기가 제한된 물리적 크기를 유지하면서 공기 흡입구의 단면을 가상으로 증가시키고 흐름 자체에서 추가 에너지가 소모되기 때문에 이러한 문제는 Ayaks 개념에서 발생하지 않습니다.Fratshtadt는 "CHRFT 기술을 활용하기 때문에 Ayaks는 고전적인 [16]열기관으로 분석할 수 없다"고 말했다.

플라즈마 칼집

고도가 높아짐에 따라 공기의 전기 저항은 파셴의 법칙에 따라 감소합니다.아약스 코의 공기는 이온화되어 있다.전자빔 및 HF 펄스 방전 외에도 MHD 발생기의 홀 효과에 의해 고전압이 생성되며, 이는 항공기의 날카로운 노즈 및 날개의 얇은 선단 가장자리에서 St.에 의해 평면 글로우 방전을 방출할 수 있다. 엘모의 불꽃 효과.항공기 전면과 주변의 이러한 플라즈마 쿠션은 다음과 같은 [2][35][36]몇 가지 이점을 제공하는 것으로 알려져 있다.

  • 이온화된 공기는 전기적으로 전도성을 띠게 되며, 이를 통해 MHD 제너레이터가 작동하여 공기를 흡입하는 제트 엔진으로 흘러내리는 흐름을 감속할 수 있습니다.
  • 활 충격파는 항공기보다 더 전방에서 분리되며, 코는 물리적으로 매우 날카롭게 유지되지만 이 영역의 에너지 증착은 가상의 블러드 코 역할을 한다.이를 통해 [35]재료의 열 유속을 최소화할 수 있습니다.
  • 공기 중의 온도 구배는 국소적으로 변경되므로 음속의 속도는 충격파를 완화 및 완화합니다.이렇게 하면 재료에 대한 열 효과와 파장 [35][37][38]항력을 더 낮출 수 있습니다.
  • 항공기 전체를 감싸고 있는 플라즈마 고치는 플라즈마 스텔스를 제공한다.극초음속 속도와 기동성을 결합하면 이러한 플랫폼은 탐지, 추적 및 표적이 매우 어려울 것이다.

사양

2001년 MAKS Airshow에서 제공된 데이터에 따르면, Ayaks의 사양은 다음과 같습니다.

파라미터 극초음속 위성 발사체 다목적 극초음속 공예 수송용 극초음속 비행선
최대 이륙 중량() 267 200 390
적재 중량, 톤 113 85 130
빈 중량, 톤 76
2단 질량, 톤네 36
페이로드, 톤수 10 10
위성 질량(톤) 6
터보젯 엔진 4 4 4
마그네토 플라스마 화학 엔진 4 6 4
스러스트, 터보젯 엔진, 톤 4×25 4×25 4×40
스러스트, 마그네토 플라스마 화학 엔진 4×25 6×14 4×40
최대 속도(m/s) 4000 4000 4600
서비스 상한(km) 36 36 36
M = 8 ... 10 및 높이 30km, km의 실용 범위 14200 10000 12000

이후 간행물은 60km의 서비스 상한과 마하 10-20의 순항 속도, 그리고 부스터 로켓을 추가하여 28,440km/h의 궤도 속도에 도달할 수 있는 능력을 포함하여 훨씬 더 인상적인 수치를 인용한다. 그리고 나서 우주 비행기는 부스트 글라이드 궤적으로 비행한다(연속 리바운드 또는 "스킵").40:[15][39][40]1의 높은 활공비로 미국의 극초음속 웨이브라이더 프로젝트인 HyperSoar와 유사하게 대기, 무출력 활공 모드와 동력 모드를 번갈아 사용).

투기

2003년, 프랑스의 기술자인 장 피에르 프티의 연구 논문을 2001년 1월의 프랑스 잡지 항공 et 코스모스 Alexandre-David Szamès,[15]에 의해 정보 BrightonEngland,[41]에 따른 선진국 추진에 작은 워크숍에서 데이비드 Froning 주니어 비행 Unl에서 협의하고 특히 모였다에서 같은 달에 출판된 기반을 두었다.한 imited워크숍에서 [35]제시된 극초음속 흐름에서의 전기 및 전자파 방전을 포함하는 그의 이전 작업에 대해 설명합니다.

쁘띠는 일반적으로 고려되는 채널 내에 위치한 선형 교차장 패러데이 변환기 대신, 자유 스트림과 접촉하는 항공기의 상부 평탄 표면에 크고 긴 다극 벽 MHD 변환기에 대해 썼다.이러한 다극 변환기에서 자기장은 더 큰 전자석의 쌍 대신 다수의 평행 초전도 가는 와이어에 의해 발생한다.이러한 와이어는 공기 흐름과 직접 접촉하여 표면 아래를 통과하며, 차체를 따라 프로파일이 형성됩니다.공기는 너무 많은 재압축 없이 층류에서 점차적으로 경계층에서 감속되며, 흡입구로 유입될 때 아음속 값까지 낮아지고 공기 흡입 제트 엔진이 작동합니다.MHD로 제어되는 이러한 개방벽의 흡입구는 2년 후 두 명의 아약스 프로그램에 의해 비슷한 방식으로 노출될 것이다. 비록 그들은 충격파를 속도와 [42]고도에 관계없이 공기 흡입구에 "쇼크 온 립(shock-on-lip)"으로 감지하기 위해 항공기 아래의 경사 전면 램프 표면에 배치할 것을 제안하지만 말이다.

외부 흐름이 여전히 극초음속인 동안 아음속 속도가 내부적으로 달성될 수 있기 때문에, Petit는 그러한 플랫폼이 제어하기 더 어려운 스크램젯 대신 거의 일반적인 터보젯과 램젯을 사용할 수 있으며, 그러한 비행기는 국지적으로 증가하거나 r를 통해 움직이기 때문에 수직 안정기핀이 더 이상 필요하지 않을 것이라고 제안한다.전자력에 의한 습윤 지역의 특정 영역에 대한 항력을 교육한다.그런 다음 반유도 램프 노즐의 물리적 표면에 위치한 유사한 다극 MHD 가속기에 대해 설명합니다. 이 가속기는 제트 엔진 하류에서 전도성 배기 가스를 가속합니다.

쁘띠보다 10년 전에 니즈니노브고로드 전파공학연구소장 블라디미르 I. 크레멘초프 박사와 러시아 과학아카데미(MRTI RAS)의 모스크바 방사선기술연구소장 아나톨리 클리모프 박사가 Kaufmann에 피폭되었다.록히드 SR-71 블랙버드[40][43][44]후계기로 소문난 오로라 비밀 우주선에 탑승했습니다

대중문화에 관한 참고 자료

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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