ПОДХОД К РАСЧЕТУ ДАЛЬНОСТИ ПОЛЕТА ГИПЕРЗВУКОВОГО САМОЛЕТА-РАЗГОНЩИКА

© М.А.Киселев, А.Е.Парненков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2005 г.

Гиперзвуковой самолет-разгонщик (ГСР) при наборе высоты пуска орбитального самолета (ОС) и снижении пролетает большое расстояние, составляющее значительную часть общей дальности. Поэтому возникает необходимость оптимизировать как дальность полета на крейсерском горизонтальном режиме полета, так и дальность на наборе высоты и снижении при посадке.

Дальность полета на горизонтальном участке рассчитывается по формуле Бреге. Расчет дальности полета на снижении осуществляется в предположении, что аэродинамическое качество постоянно.

При полетах на гиперзвуковых скоростях учитываются составляющие центробежных сил, связанные с кривизной земной поверхности.

ГСР при сравнительно больших расходах топлива имеет такую же дальность полета при одинаковой относительной массе топлива, что и сверхзвуковой самолет, выполняющий сходные задачи.

Применение водорода в качестве топлива для ГСР приводит к меньшим значениям относительной массы топлива по сравнению с ГСР на керосине. Это связано с тем, что удельный расход водорода меньше, чем удельный расход керосина. Однако выигрыш в дальности, получаемый в результате перехода на водородное топливо, будет уменьшаться за счет снижения аэродинамического качества в связи с увеличением миделевого сечения ГСР, связанного с ростом объемов топливных баков.

Поэтому, чтобы оценить уменьшение дальности полета за счет увеличения объема топливных баков для различных значений удельной нагрузки на крыло и относительной массы топлива, были рассчитаны коэффициенты увеличения объема фюзеляжа.

Анализ показывает, что увеличение объема фюзеляжа при применении в качестве топлива водорода, сильно сказывается на ГСР со сравнительно небольшой взлетной массой и высокой удельной нагрузкой на крыло. В результате этого происходит значительное уменьшение дальности полета. Следовательно, ГСР, применяющий в качестве топлива жидкий(ВКД) водород, будет иметь тем больше преимуществ по сравнению с ГСР на керосине, чем больше его взлетная масса и чем ниже его удельная нагрузка на крыло.