проблем обеспечения работоспособности аппарата. При этом ряд принципи-
альных вопросов может быть решен только путем экспериментальных иссле-
дований. Проведение натурного эксперимента даже для уменьшенных моде-
лей перспективных ГЛА, например таких, как Х-43, сопряжено с большими
техническими трудностями и экономическими затратами. Так, часть иссле-
дований ГЛА Х-30 в рамках программы NASP (CША) обошлась в 2 млрд
долл., а ее выводом была невозможность создания летного образца на основе
современного уровня технологии; на весьма ограниченную программу испы-
таний ГЛА Х-43А в рамках проекта Hyper-X затрачено 230 млн долл. США
[3]; программа 10 опытных пусков гиперзвуковой летающей лаборатории
(ГЛЛ) “Игла” (Россия) оценивается в 50 млн долл. [4]. Это обусловливает не-
обходимость разработки технических средств если не полнофункциональных
испытаний, то, по крайней мере, дающих возможность исследования влияния
отдельных факторов на работоспособность конструкции или ее фрагментов.
Важнейшим вопросом создания ГЛА является разработка и производство
эффективной тяговой системы, в качестве которой рассматривают прямоточ-
ные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД)
1
со сверхзвуковым горением
(СПВРД) на водороде или керосине, а для их экспериментальной отработки
используют летающие лаборатории-демонстраторы типа “Радуга Д2” на базе
крылатой ракеты Х-22 [7], ГЛЛ “Холод”, ГЛЛ “Игла” [4] и др.
Наиболее перспективные конструкции ГЛА связаны с интегрированием
двигательной установки и планера, а наиболее сложной задачей, определяю-
щей возможность создания таких ГЛА с временем полета на гиперзвуковой
скорости в течение десятков минут, является отработка температурных ре-
жимов и теплопрочности конструкции, так как согласно схемам выведения
полезной нагрузки на околоземную орбиту с использованием ВКС, б ´ольшая
часть гиперзвукового полета (разгона) происходит на высотах 30. . . 40 км в
относительно плотных слоях атмосферы и аэродинамический нагрев кон-
струкции превышает 2000
◦
C [8, 9], что определяет необходимость использо-
вания перспективных жаропрочных материалов или систем активной тепло-
вой защиты и, соответственно, экспериментальной отработки конструкции
при этом уровне температур [8].
Успешное решение задачи создания ГЛА требует большого объема экс-
периментальных исследований, что во многом определяется возможностя-
ми экспериментальной базы. Использование для этой цели гиперзвуковых
аэродинамических труб не позволяет в полной мере обеспечить проведе-
ние исследований в области теплопрочности конструкции даже по одному из
значимых параметров — времени теплового воздействия, для реальных режи-
мов полета в стратосфере исчисляемому десятками минут. Другие трудности
моделирования теплопрочностного состояния ГЛА, связанные в первую оче-
редь с необходимостью переноса опытных данных, полученных на модели,
на натурное изделие и особенностями свойств используемых в них матери-
алов, обусловливают необходимость проведения испытаний на достаточно
крупных моделях с большой площадью нагрева. В связи с этим в настоящей
работе рассмотрены возможности использования альтернативных источников
нагрева и создания на их основе технических средств тепловых и теплопроч-
ностных испытаний. За исходную информацию приняты расчетные данные
о распределении температуры по поверхности аппарата Х-43А, приведенные
в работе [10] для широкого диапазона скоростей гиперзвукового полета.
1
Первые в мировой практике конструкции ЛА с ПВРД были разработаны и испытаны под
руководством выдающегося ученого в области ракетной техники, первого заведующего кафед-
рой “Космические аппараты и ракеты-носители” (СМ-1) МГТУ им. Н.Э. Баумана (в 1948 г.
кафедра РТ-2 МВТУ им. Н.Э. Баумана) Ю.А. Победоносцева (1907–1973) [5, 6].
58 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 1
