Гиперзвуковые ракеты США могут развалиться в воздухе: в Китае выяснили, что с ними не так
По мнению китайских исследователей, программисты NASA допустили серьезный просчет в специальном программном обеспечении, используемом для создания ракет.
Китайские ученые из лаборатории гиперзвуковых технологий Национального университета оборонных технологий обнаружили "смертельную" ошибку в программном обеспечении NASA Vulcan-CFD для расчетов в сфере гиперзвуковой аэродинамики, что может привести к развалу гиперзвуковой ракеты во время полета из-за перегрева, передает SCMP.
Найденная ошибка, по мнению исследователей из КНР, может привести к неизбежно неверным результатам в ходе анализа высокотемпературной абляции (абляция — унос массы с поверхности твердого тела обтекающим эту поверхность потоком горячих газов или, в более общем смысле, удаление или разрушение материала объекта путем испарения, — ред.).
Изъян был найден в уравнении, написанном для Vulcan-CFD и используемом для описания изменений в концентрации различных химических компонентов, таких как кислород и азот, в высокотемпературных газовых смесях. Данное уравнение не учитывает смешивание и перемещение компонентов, вызванных маломасштабной турбулентностью, когда температура быстро меняется или колеблется. Из-за сложности гиперзвуковой аэродинамики некоторые маломасштабные движения могут быть проигнорированы разработчикам из-за отсутствия понимания или слишком сложных для решения вычислений.
Китайская команда заявила, что недостаточное внимание NASA к этой детали привело к неспособности программного обеспечения (ПО) точно прогнозировать химический состав и температурные изменения на поверхности самолета или ракеты, которые могут оказать существенное влияние на моделирование, проектирование или анализ работы, опирающейся на ПО.
Когда скорость самолета превышает 5 Махов (6125 км/ч), интенсивное трение с воздухом генерирует высокие температуры, которые могут ионизировать молекулы воздуха и искровые химические реакции. Эти сложные реакции могут разрушать поверхность самолета или гиперзвуковой ракеты и изменять температуру или плотность окружающего воздуха. Неточности в данных моделирования могут иметь серьезные последствия для характеристик и безопасности воздушного судна или снаряда.
Программное обеспечение Vulcan-CFD, разработанное исследовательским центром NASA в Лэнгли, подлежит экспортному контролю и не должно покидать границы США. Но китайские исследователи все равно узнали о нем и воспользовались информацией из научной статьи, опубликованной в 2020 году, в где команда американских разработчиков представила принципы работы ПО и некоторые ключевые уравнения, которые они использовали. Основная проблема, с которой сталкиваются американские инженеры, это управление экстремально высокими температурами, воздействующими подвергаются на ракеты.
"Защита чувствительной электроники гиперзвуковых ракет, понимание работы различных материалов и прогнозирование аэродинамики при температуре до 1648 градусов по Цельсию требуют обширных летных испытаний. Испытания продолжаются, но неудачи в последние годы задержали прогресс", — сказали китайские эксперты, комментируя неудачи американцев.
Ученые и инженеры НАСА провели много новаторских исследований и летных тестов, но в последние годы отрасль пострадала от постоянных бюджетных сокращений и "утечки мозгов". Например, компания JPL уволила 530 сотрудников в феврале 2024 года на фоне неопределенности финансирования.
Ранее мы писали о том, что Пентагону предcтавили сверхзвуковой аппарат Quarterhorse Mk1. Прототип высокоскоростного реактивного беспилотника может стать основой для создания военного гиперзвукового самолета Darkhorse, а также гражданского Halcyon, который долетит из Нью-Йорка в Лондон всего за 90 минут.