MiG-41, hyperzvuk na dosah.

[absik]

Pekne a jasne... Dole sú rozobraté princípy a 2 vzorce z dynamiky, v istej časti sa píše že pre vysoké rýchlosti sa oba prúdy najskôr spoja a forsáž je v spoločnej komore a tryske. U Migu-41 by tak nešlo o kombinované motory (jet/ramjet) ale o klasické turbofany zo spoločnou forsážnou komorou. Hmm, v termodynamike si stále udržiavajú náskok pred Západom... Zaujímalo by ma ako je to zo spotrebou - vysokorýchlostný TRDDF a západné jet/ramjet? MiG-31 s forsážou je smädná pri 2,8 M a o SR-71 pri M 3,1 ani nehovorím. Však prakticky celá okrem motorov, kokpitu a prednej prístrojovej časti to bol komplex lietajúcich nádrží s tankovaním za letu...


http://avia-simply.ru/trdd/

[Alchymista]

Dá sa použiť ešte jeden trik, ktorý tam nie je zachytený - druhý (studený) prúd nemusí vôbec prechádzať kompresorom motoru.
Jednoducho ho pustíš "okolo" motoru a za motorom zmiešaš s horúcim prúdom - je to v podstate princíp ejektoru, ktorý môžeš využiť i s forsážou.
Pri vysokej rýchlosti sa však začne v studenom prúde výrazne prejavovať náporové stlačenie a to je vhodný moment pre zapálenie "druhého stupňa" forsáže, napríklad v podobe vonkajšieho venca forsážnych kolektorov.

Inak tá stránka je vynikajúca, je tam toho o motoroch celkom dosť....

[Skeptik]

Alchymisto,myslíš takto nějak? ... pracovní režimy motoru J58-1 (SR-71)
Poz. Vlastní proudový motor je ten "šedý válec" v druhé polovině motoru

Ale to je přesně to, co tvrdím od počátku - normálním proudovým motorem (jedno jestli jednoproudovým či dvouproudovým) to nad M4 nepůjde. Cesta vede přes hybrid ... ale to není tak jednoduché a o jeho vývoji v Rusku zatím nic nevím.
Navíc takovýto motor vyžaduje nový drak = poměrně dlouhý vývoj.

[Alchymista]

V podstate ano, aj keď u J-58 je to urobené až prehnane zložito a "vonkajší prúd" je využitý len na zosilnenie ejekčného účinku, nie na spaľovanie paliva.
Jedno upresnenie - samotný motor končí zhruba na konci nápisu MACH XY - to, čo je ďalej, je forsážna komora motoru.
A mimochodom - nenašiel som zatial jedinú dobrú fotku, ktorá by ukazovala, ako vyzerá motor J-58 na lietadle SR-71 zozadu, teda ako sú usporiadané forsážne kolektory a ďalšie detaily, napríklad či má forsážna komora spojená s motorom regulovanú trysku...

[absik]

Dá sa použiť ešte jeden trik, ktorý tam nie je zachytený - druhý (studený) prúd nemusí vôbec prechádzať kompresorom motoru.
Jednoducho ho pustíš "okolo" motoru a za motorom zmiešaš s horúcim prúdom - je to v podstate princíp ejektoru, ktorý môžeš využiť i s forsážou.

To je vlastne ten princíp kombinovaného alebo hybridného motoru (Bernoulliho jav) keď prúdový motor vytvára zdroj rýchleho prúdu ktorý strháva okolitý(druhý prúd ktorý obteká prúdový motor) prúd a významne navyšuje hmotnosť"pretečeného" vzduchu pretože množstvo vzduchu(plynov) za časovú jednotku vytvára "kýžený tah". Čím vyššia je rýchlosť lietadla tým klesá rýchlostný rozdiel medzi rýchlosťou výstup. plynov a rýchlosťou telesa(lietadlo, ponorka, vznášadlo) a tým klesá účinnosť motora. Hmotnosť plynov vieš zvýšiť buď rýchlosťou alebo zmenou hustoty - tlakom. Preto sa na nadzvukových lietadlách používajú konvergertno-divergentné trysky ktoré rýchlosť menia na tlak - vidno to aj na tej schéme motora J-58 kde okrem pohybu vstupného kužeľa je aj znázornené roztvorenie výst. trysiek. U SR-71 tá forsáž v celom objeme vzduchu sa nevyužíva preto aby sa výrazne potlačilo tepelné vyžarovanie(termický stealth).

A mimochodom - nenašiel som zatial jedinú dobrú fotku, ktorá by ukazovala, ako vyzerá motor J-58 na lietadle SR-71 zozadu, teda ako sú usporiadané forsážne kolektory a ďalšie detaily...

Zato fotiek z výstupných trysiek z MiGu-31 je dosť a ukazujú že tá forsáž do spoločnej komory je zavedená už na motoroch D-30F:

http://www.leteckemotory.cz/motory/d-30 ... f6_cut.png
http://www.leteckemotory.cz/motory/d-30f6/d-30f6_04.jpg
http://www.leteckemotory.cz/motory/d-30f6/3157.jpg

[Skeptik]

Ještě lépe je princip "hybridního motoru" pro SR-71 popsán zde:

Motorové gondoly letounů "Blackbird"

Konstrukce motorových gondol má zcela zásadní vliv na generování tahu při hypersonické rychlosti a zajištění spolehlivé práce motoru. Gondolami vedou dva hlavní proudy vzduchu - vnitřní skrz motor a vnější kolem pláště motoru. Oba proudy jsou propojeny různými dvířky a uzávěrami, které jsou ovládány regulačním systémem. Přestavenímt vstupní a výstupní části gondol spolu s řízením připouštěcích a odpouštěcích otvorů se mění druh pohonné jednotky (systém motor-gondola). Vnější vzduchový kanál při vysoké rychlosti pak funguje jako náporový motor, kterému dodává energii motor J58.
Vstupní kužel řídí počítač a pohybuje se automaticky tak, aby byly vznikající rázové vlny ve správné pozici vzhledem ke vstupu vzduchu do gondoly. V kombinaci se složitým systémem připouštěcích a odpouštěcích otvorů a vzduchových kanálů zajišťuje celý systém přívod odpovídajícího množství podzvukového vzduchu do motoru. Při letu rychlostí M=3,2 je kužel posunut o 90 cm vzad oproti pozici při startu. Kombinací šikmých a terminální kolmé rázové vlny těsně za vstupním ústrojím je přicházející vzduchu zpomalen na podzvukovou rychlost, přičemž výrazně vzroste tlak. V difuzoru za kuželem rychlost dále klesá až na hodnotu mezi M=0,3 a M=0,5, tlak dále vzrůstá a jeho působení na plášť vstupního kanálu vyvolává při rychlosti M=3,2 až 58% celkového tahu, dalších 25% produkuje výstupní tryska, motor vyvolává jen 17% tahu (urychlením vnitřního proudu vzduchu). Každopádně motor je ten element, který celému náporovému systému dodává přídavným spalováním energii. Jen pro úplnost, při rychlosti M=2,2 vstupní ústrojí produkuje 13% tahu, motor 73% a výstupní tryska 14%.

A toto stávající MiG-31 nemá a ani si nedovedu představit jak by se takováto soustava zabudovala do jeho draku.
U té kresby, co jsem uveřejnil dříve, je to jiná. Ten rozměrný kužel na čumáku přímo na takový motor, tj. kombinace proudový / náporový, upozorňuje.

[absik]

arten v téme o PAK DA písal:

Nedávno sa medializoval koncept 4 machovej náhrady MiG-31....
Ale Mach 4 neposkytuje tak závažnú výhodu a ako bolo spomenuté, nákladová efektivita nepustí. Vyvíjať pre tieto potreby špeciálny stroj je mrhaním prostriedkov.
Varianta „2xzväčšeného PAK-FA“ by však plne postačovala na tieto úlohy.

Tiež sa zamýšľam nad efektivitou takého stroja, tentokrát skôr z hľadiska TTD a technológií: aby mohol dosahovať rýchlosť 4 - 4,3 M, musí mať operačnú výšku odhadom 30 000 m, čas od štartu do dosiahnutia ustálenej operačnej výšky ? cca 20 min? Na pristátie musí mať možnosť nejakého min. ťahu motorov(neviem si predstaviť 4-machový stroj ako klzák ) po dobu cca 20 - 30 min. Koľko paliva/ času mu zostane na operačný let? 15 - 20 min? To stihne preletieť nejakých 1200 - 1500 km. Aký význam má takýto "skok" do ozónovej vrstvy? Prieskum sa dnes uberá cestou výškových heliodronov , ktoré vďaka nízkym nákladom môžu pôsobiť v početných skupinách pri vytrvalosti niekoľko desiatok hodín, ba dní. Neviem či pri sofistikovaných PVO systémoch radu S-300, 400 a 500 zostal priestor pre záchytné prepadové stíhače.

[Alchymista]

Je toho zrejme viac, čo vedie k úvahám a prácam na hypersonikoch - napríklad projekty okolo programu Prompt Global Strike (PGS) a ďalšie podobné, proti ktorým prestávajú klasické rakety PVO a stíhače stačiť.
U hypersoniku diskutovanej kategórie môžeš uvažovať stúpavosť aj hodne cez 300m/s, teda hladinu ~30 000 metrov by mohol dosiahnuť za cca 100-120 sekúnd od štartu z dráhy. To zasa nie je tak špatný výkon, zvlášť v spojení s dosahom cca 1200-1500km a raketami s dosahom ďalších 200-500km. Pritom klasické "protilietadlové" rakety s maximálnymi rýchlosťami na úrovni Mach 3-4 majú proti hypersoniku šancu na zásah len na stretávacom kurze.
Ďalšia vec - takýto záchytný stíhač je plne schopný plniť aj úlohy v rámci protidružicovej/kozmickej obrany pri použití "protilietadlových/protidružicových" rakiet viacmenej "bežných" rozmerov a hmotností a je zrejme spôsobilý aj na prepad balistických hlavíc. Pritom rozmer pásma pokrytého pri "protidružicových" akciách hypersoniku je minimálne 1200-2500 km - rozmer pásma pokrytého jedným pozemným "protidružicových" systémom neprevyšuje 200-300km.

[Hektor]

Aké protidružicové prostriedky vlastne Rusko má? A aké sú odpálitelné z lietadla?

[arten]

No, M4 je supersonický, nie hypersonický stíhač. Ale to je jedno, ide o to, že na M4 síce treba "strašne veľa roboty" ale "zisk" je malý - M4 skrátka nedokáže prekonávať efektívne modernú PVO. Hovorím nie o "bežných" raketách ale o S-300V, SM-3, Thaad, či Arrow...

Kým to nejde M7+ podľa mňa tie náklady za to nestoja...

[Alchymista]

Hektor - dosť dobrá otázka, ale čo je reálne k dispozícii - neviem. Mali niekoľko systémov rozpracovaných, prinajmenšom jeden sa dostal aj do výzbroje (lenže na štart potreboval regulérny kozmický nosič s výkonom ~1500kg @~500km/~90°).
Mig-31D skončil pred oficiálnymi skúškami na základe zmluvy (rovnako aj americký ASAT)... Od vtedy sa v Rusku oficiálne nič nevyvýjalo. Lenže s koncom/vypovedaním zmluvy ABM a po "oficiálnom" protidružicovom teste USA RIM-161 SM-3 a pokusoch s NCADE sa do toho zrejme pustili znovu a zrejme v oboch smeroch - pre pozemné prostriedky (S-300, S-400, S-500) i pre lietadlá, nejaké info o obnove vývoja sa znovu objavuje až po roku 2009.
V podstate každú protilietadlovú riadenú strelu s dosahom nad 250km je možné považovať za "dostatočne výkonnú" aby s vhodným stupňom KEM/KEW dosiahla prinajmenšom na nízke obežné dráhy do výšok ~300km.
Výhodou supersoniku s rýchlosťou okolo Mach 4 a dostupom <30km je fakt, že protidružicová riadená raketa môže mať hmotnosť pod 500kg (ASM-135 ASAT vážila cez tonu pri dosahu do výšky cca 560km) - lietadlový nosič prakticky nahradí celý prvý stupeň nosnej rakety.

[kenavf]

Ako by vyzeral taký útok hypersoniku?
Otočiť to v takej rýchlosti by bol asi problém.
To by obletel Zem?Alebo spomalil,otočil a zase zrýchlil na cestu späť?

[absik]

Ako by vyzeral taký útok hypersoniku?
Otočiť to v takej rýchlosti by bol asi problém.
To by obletel Zem?Alebo spomalil,otočil a zase zrýchlil na cestu späť?

Tak treba si uvedomiť že taký útok sa vykonáva na známy objekt z definovanou dráhou letu. Ostatné je už len otázkou načasovania - kde sa čo v danej chvíli nachádza/bude nachádzať. Nosič vo výške 30 - 40km stačí aby bol v prednej polosfére letiaceho cieľa, vypustený impaktor má dosť času a dostatočnú dráhu na zmenu vektora. Na zničenie cieľa sa využíva jeho vlastná hybnosť, impaktor sa mu len "postaví do dráhy" preletu.
Tak som pochopil alchymistu.. Spomínaný S-500 má mať obdobnú schopnosť zasahovať kozmické ciele na spodnej letovej hladine, t.j. cca 100 km. Nevýhodou PVO systémov je ich obmedzený diaľkový dosah a nízka mobilita v čase. Rýchlostný letecký nosič - interceptor môže pri dobrom rozložení siete letísk dosiahnuť ľubovoľný bod nad vlastným územím v priebehu niekoľkých minút.

[Hektor]

Teraz sa bavíme o satelitoch?
Takže raketa na takomto lietadle by pre dosah 500-600 km (neviem či to nazvať výška alebo vzdialenosť od zeme) by vážila asi 500 kg?
A čo útok/zachitenie bombardéra/prieskumníka s podobným výkonom M3 M4?

[cernakus]

kenavf:

zase bych nepřeháněl. Pokud pilot vydrží 6g, tak otáčka při 4M má poloměr 30km. To se dá. Při 3g je to 60km. Při předpokládaných doletech není problém.

absik:

přesně tak. Chránit hranice Ruska, když nepřítel může přiletět odkudkoliv je obtížný úkol. Baterie S-400 stojí kolem 300mil. USD. Na plné pokrytí Ruských hranic by jich bylo třeba nejméně 50 a to by kryly jen hranice. Připočítej k tomu důležité města a objekty a jsme na 100-150 kusech. Nyní jich mají kolik? 14? Navíc ani baterie S-400 není záruka neprůchodnosti. Sama baterie je schopna postihnout cca 32 letících objektů, pak musí přebíjet a je v tu chvíli průchozí. Hypersonik je schopen pokrýt obrovské plochy sibiře, které není třeba hustě chránit, ale nepřítel by je mohl použít jako cestu do "týla" pozemní PVO.Samozřejmě však bude nutná nejen vysoká rychlost, ale i dolet při této rychlosti. 1000-1500km nestačí. Jako minimum vidím vytrvalost alespoň 30 minut, tedy 2500km při M4 (plus něco navíc). Doby, kdy SSSR mělo stovku základen s Mig-25 jsou IMHO taky pryč.

[Alchymista]

Hektor - prepad supersonického aerodynamického cieľa, hoci i vo výškach ~30000 metrov je "energeticky náročnejší", ako prepad rovnako vzdialenej družice. Jednoducho preto, že pri prepade družice ide o "nemanévrujúci cieľ" (hoci s vysokou rýchlosťou) a tiež aerodynamické straty riadenej strely rýchlo klesajú k nule s tým, ako získava výšku.
Samozrejme, na družicu môžno viesť paľbu len z ich prednej polosféry, na vstriecnych kurzoch. Lenže dosť podobné omedzenie platí i pri paľbe na výškové supersonické aerodynamické ciele - prepad zo zadnej polosféry je energeticky veľmi náročný a možný len na relatívne malé diaľky.

Jednoduchým výpočtom odstredivých zrýchlení možno ukázať, že vysoká rýchlosť stíhača nie je prekážkou pre manévre potrebné pre prepad družice: pri rýchlosti ~1200m/s a povolenom preťažení supersonického stíhača 3 - 4G (30-40m/s^2) je potrebný polomer zátačky 48km a 36km a doba manévru pre zmenu smeru o 90°dosahuje potom 63 a 57 sekúnd.

Samozrejme, ani supersonik nemôže robiť prepad družice "sám" - je len jednou zo súčastí celého systému ničenia orbitálnych cieľov. Prieskum cieľa a vyvedenie stíhača na vhodnú dráhu a pozíciu musí začať ešte predtým, než sa cieľ objaví na miestnym horizontom.

[absik]

Hektor:
Takže raketa na takomto lietadle by pre dosah 500-600 km (neviem či to nazvať výška alebo vzdialenosť od zeme) by vážila asi 500 kg?
A čo útok/zachytenie bombardéra/prieskumníka s podobným výkonom M3 M4?

Nazvyme to prevýšenie pretože uvažujeme o nosiči vo výške nad 30 km. Pre prevýšenie cca 500 km a využití 2-stupňového interceptora/impaktora postačí hmotnosť do 700 kg, niečo rozmerov a hmotnosti supernovatora - izdelje 801. Šlo by v princípe o 3-stupňovú raketu - 1. stupeň - aerodynamický nosič MiG-41
2.stupeň pohon scramjet(rýchlosť cez 4 Machy postačuje na spolahlivý rozbeh scramjetu) ktorý vynesie impaktor do výšky 70 - 80 km pri konečnej rýchlosti 15 - 20 M. 3 -tí stupeň "vytrvalostný" raketový motor v závislosti od dĺžky horenia môže dosiahnuť vysoké prevýšenie vďaka nižšej zostatkovej hmotnosti a využitia faktu že pri výške letu cca 220 km od povrchu je odpor atmosféry zanedbateľný. Následný stret odolnej hlavice impaktora s vektorom rýchlosti asi 6 km/sec. a prvej kozmickej rýchlosti družice rozmetá cieľ na kozmické mračno mikroúlomkov za efektného svetelného záblesku, žiaľ bez patričného zvukového efektu.

3-machový bombardér prakticky nelieta a tých pár SR-71 zmietne S-300 PMU2 z oblohy pri pokuse dostať sa na 200 - 250 km k ruským hraniciam. Možnosti obnovených MiGov-31 ani nespomínam.

cernakus:
Pokiaľ bude mať Putin vplyv na mocenskú stratégiu RF tak od svojho protiraketového "dáždnika" neustúpi bez ohľadu čo to bude stáť. Takže zapojí všetky PVO/PRO systémy od ručnej Igly M cez Pancir S1/2 po mobilné systémy radu 300/400/500 cez zapojenie statických strategických systémov A-135,235. Migy-31 budú plniť úlohu lietajúcich "mucholapiek" a pre MiGy-41 to budú nejaké delikatesy, napr. prieskumné bezpilotniky 6. generácie.
Ten operačný dolet cez 2000 km je ošemetná záležitosť. Ak máš útočiť proti výškovým narušiteľom, potrebuješ dosiahnuť max.výšku v priebehu pár minút na úkor doletu - typická úloha záchytného stíhača. Alebo budeš letieť do max. výšky hoci aj hodinu pri min. spotrebe paliva a podzvukovej rýchlosti a zostane ti viac paliva na operačný let - úloha skôr pre strategický prieskum.

[jersey.se]

No... pokud byl J-58 v Blackbirdu "turbonáporový", pak byl turbonáporový i RM8 ve Viggenovi

[Skeptik]

No... pokud byl J-58 v Blackbirdu "turbonáporový", pak byl turbonáporový i RM8 ve Viggenovi

Přiznám se, že netuším proč?
Pokud vím, tak RM je vojenská verze civilního Pratt & Whitney JT8D (B727, B731, B731, DC9 apod.), což je dvouproudový motor s nízkým obtokem vyvinutý z vojenského jednoproudového motoru Pratt & Whitney J-52 (A-6 Intruder).
Pokud je zde souvislost s J-58, a zvláště jeho zajímavou zástavbu do SR-71, tak mi uniká.

[jersey.se]

Asi proto (z mé monografie):

Mimochodem, on J-58 mimo gondolu Blackbirda by taky fungoval trochu jinak.