Почти одновременно.
Соединенные Штаты Америки, штат Делавэр.
Испытательный центр Боинг в Уилмингтоне.
Руководитель проекта X-51A Шапур Колинджер склонился над монитором, внимательно изучая несколько трёхмерных спектрограмм на экране, с выражением удовлетворения, смешанного с некоторым волнением.
Несмотря на то, что для получения и обработки подробных данных испытаний потребуется некоторое время, как опытный инженер, он, основываясь только на звуковых и световых эффектах, возникающих в процессе горения топлива, мог с уверенностью сказать, что стадия низко- и среднечастотных колебаний давления в конце работы двигателя сократилась с первоначальных 12 секунд до примерно 7-8 секунд.
В нормальных условиях твердотопливный ракетный двигатель от ракеты ATACMS может поддерживать эффективное время работы более 40 секунд, но когда горение топлива достигает средней и поздней стадии, связь между колеблющейся скоростью тепловыделения и колебаниями давления может усилить амплитуду давления воздуха, что для гиперзвуковых летательных аппаратов с довольно хрупкой конструкцией может привести к аномальному запуску прямоточного воздушно-реактивного двигателя или даже к его разрушению.
Поэтому необходимо сбросить разгонный блок до того, как колебания давления приведут к резкому увеличению давления в камере сгорания, чтобы обеспечить нормальный переход от ракетного двигателя к воздушно-реактивному.
Таким образом, первоначальная версия твердотопливного ускорителя имела полезное время работы менее 30 секунд.
Хотя для того, чтобы разогнать гиперзвуковой летательный аппарат до заданной скорости более 5,5 Маха с помощью твердотопливной ракеты, это полезное время работы должно достигать уровня, близкого к 40 секундам, что эквивалентно стадии колебаний менее 5 секунд, но научные исследования - это не тот процесс, который можно завершить в одночасье.
Если исключить около двух месяцев, потраченных на начальном этапе на контакты и взаимную адаптацию, то Колинджер был весьма доволен тем, что за каких-то полгода удалось продвинуться более чем на половину.
В конце концов, двигатель SJX61-1 компании Инклюзивный, являющийся основным двигателем летательного аппарата X-51A, только-только начал проходить имитационные испытания на высотном стенде.
Если продолжать в том же темпе, то завершение всего проекта на год раньше, до 2008 года, и проведение первого испытательного полёта, похоже, действительно перестаёт быть несбыточной мечтой.
При этой мысли Колинджер немного расслабился, и его настроение, подавленное сроками проекта на протяжении большей части года, наконец-то улучшилось.
Он начал внушать себе:
На протяжении более чем столетия, будь то высота или скорость, Соединенные Штаты Америки всегда были лидером в развитии самых передовых авиационных технологий человечества.
Несмотря на то, что в течение всего этого процесса неизбежно возникали многочисленные проблемы, лидерство никогда не передавалось другим.
Раз уж так было в прошлом, то и сейчас должно быть так...
Восстановивший своё самообладание Колинджер не стал долго предаваться размышлениям, а сразу же собрался связаться с отделом испытаний, чтобы организовать стенд для испытаний модернизированного твердотопливного ракетного ускорителя.
В этот момент в дверь постучал и вошёл его заместитель Чарли Блинк, держа в руках раскрытую папку.
"Руководитель, результаты тестов получены."
С этими словами он развернул папку и положил её перед Колинджером, указывая на несколько графиков зависимости давления от времени:
"Судя по результатам, после введения третьего металлического компонента в топливо, интервал колебаний давления, возникающих на заключительном этапе горения твёрдого топлива, действительно заметно сократился. Из пяти протестированных соотношений самое большое составило всего 7,4 секунды, а самое короткое достигло 5,6 секунды, что очень близко к нашей проектной цели."
"Далее, доктор Хёрст продолжит оптимизировать состав топлива и форму частиц, и, согласно используемым в настоящее время эмпирическим формулам, в идеальных условиях можно достичь уровня около 3,5 секунд..."
"3,5 секунды..."
Колинджер, садясь на стул, пробормотал про себя:
"Это означает, что до сброса разгонного блока можно эффективно работать более 40 секунд, примерно 5% проектного запаса..."
Для большинства инженерных проектов запас в 5% действительно кажется предельно малым.
Но, учитывая, что установленная скорость запуска в 5,5 Маха сама по себе является страховочной величиной, для проекта X-51A это вполне приемлемо.
Напротив, Колинджера больше беспокоил риск в другой области.
Поразмыслив несколько секунд, он снова поднял голову и посмотрел на стоящего рядом Блинка:
"А как насчёт моделирования рабочих условий, приближенных к реальным? В частности, после процесса зажигания, каковы отличия характеристик горения топлива в условиях давления по сравнению с идеальными условиями?"
Из-за ограниченности условий, в испытательном центре Уилмингтона был выбран следующий метод испытаний: сначала металлические частицы распыляются с помощью генератора металлических аэрозольных частиц, затем металлические частицы попадают в поток газа-носителя, где с помощью принципа рассеяния света измеряется размер отдельных частиц алюминия, и, наконец, с помощью лазера на углекислом газе производится зажигание, и получаются различные характеристики процесса горения частиц.
Очевидно, что в этой схеме весь процесс горения топлива находится в полностью открытом состоянии, поэтому требуется дополнительное оборудование для воспроизведения реальных условий работы при высокой температуре и высоком давлении.
"Это тоже уже измерили."
Блинк перелистнул результаты испытаний на несколько страниц назад, где был представлен ряд двумерных спектрограмм.
Судя по форме кривых, они были извлечены из той самой трёхмерной диаграммы на компьютере:
"Приложение давления снижает интенсивность спектра во всём диапазоне длин волн, причём снижение интенсивности характерных пиков алюминия и оксида алюминия более выражено, что указывает на то, что приложение дополнительного давления может уменьшить образование паров Al и групп AlO, то есть оказать определённое препятствующее воздействие на полное сгорание металлического топлива - алюминия - в топливе."
"Однако, с количественной точки зрения, величина этого влияния невелика. Например, при давлении 15 атмосфер образцы топлива с соотношениями компонентов 3 и 4 выделили меньше энергии всего на 1,5%, у образцов 1 и 2 снижение было больше, но всё равно не превышало 3%, и, очевидно, что это влияние ослабевает с уменьшением диаметра частиц алюминия..."
Колинджер не стал сразу же высказывать своё мнение, а лишь опустил голову, погрузившись в раздумья.
Как инженер старой школы, он всё же хотел получить как можно больше данных перед лётными испытаниями, чтобы обеспечить успех первого запуска.
Но, объективно говоря, текущие условия испытаний позволяют достичь только этого уровня.
Для более высоких скоростей, общих температур и давлений требуется более мощная сверхскоростная аэродинамическая труба.
И ни у Боинга, ни у НАСА нет оборудования, отвечающего требованиям.
Это означает, что в любом случае ему придётся взять на себя некоторую долю дополнительного риска.
Наблюдая за переменчивым выражением лица своего руководителя, Блинк быстро догадался, о чём тот думает.
Тот, кто смог за короткое время подняться с должности рядового инженера до заместителя руководителя проекта, несомненно, обладал незаурядными способностями к чтению людей.
"Хотя в настоящее время невозможно провести испытания с более высокой степенью воспроизведения, доктор Хёрст уже на основе имеющихся данных испытаний, а также модели механизма реакции плавления и рассеяния, подогнал полуэмпирическую-полутеоретическую кривую зависимости."
С этими словами он снова перелистнул страницу:
"Фактическая кривая выделения энергии резко возрастает в диапазоне 6-12 атмосфер, а при дальнейшем увеличении рабочего давления тенденция кривой становится пологой и практически не меняется после 15 атмосфер..."
В инженерных проектах, для тех частей, где теоретические принципы ещё не ясны, или из-за ограничений вычислительной мощности невозможно учесть все факторы, моделирование на основе частичных результатов испытаний является довольно распространённым методом.
На протяжении долгого времени Боинг действительно занимал лидирующие позиции в этой области, и лишь в последние несколько лет его постепенно превзошёл новичок с другого берега Тихого океана.
Поэтому Колинджер субъективно не отвергал этот вывод.
Но, в отличие от реальных испытаний, где всё чётко и ясно, точность результатов моделирования сильно зависит от мышления и способностей самого оператора, и такое косвенное ознакомление с ситуацией через технические документы всё же заставляло его чувствовать себя немного неуверенно.
"Где сейчас сам доктор Хёрст?"
Поразмыслив немного, Колинджер спросил:
"Я хотел бы лично поговорить с ней об этом результате."
Блинк слегка опешил:
"Она позавчера вернулась в Бостон, сказала, что у профессора есть какие-то срочные дела, которые нужно решить..."
Колинджер слегка нахмурился.
С тех пор, как в начале года началось сотрудничество, он лишь однажды видел доктора Мелли Хёрст, во время запуска исследовательской темы.
Хотя, конечно, исследователи такого уровня - люди занятые, и вполне нормально, что у них одновременно в работе несколько проектов, но то, что так продолжалось больше полугода, всё же заставляло Колинджера нервничать.
К счастью, в этот момент Блинк поспешил добавить:
"Однако доктор Даниил Джаболенски, который постоянно занимается этой работой, находится в соседнем центре сверхскоростных оптических испытаний, если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете связаться с ним..."
Поскольку дело обстояло так, Колинджеру оставалось только кивнуть, затем он встал и взял пиджак, висевший на спинке стула.
Но в момент выхода он внезапно остановился, обернулся и посмотрел на Блинка:
"Кстати, Чарли."
"Что касается прогресса по проекту X-51A, Министерство обороны и совет директоров уже много раз спрашивали об этом, ты приведи в порядок результаты этого теста, оформи в виде отчёта и как можно скорее отправь в Чикаго."
Тот в это время был занят приведением в порядок только что перевёрнутых результатов испытаний, и, услышав эти слова, немного замешкался:
"Чтобы сдать промежуточный отчёт, обязательно нужно предоставить более конкретный график..."
Колинджер поднял руку и потёр виски, которые немного ломило, одновременно прокручивая в голове недавние события с максимальной скоростью —
Несмотря на то, что всё ещё оставались некоторые несовершенства, в целом, оптимистичных новостей было больше.
"Сообщите, как того требуют военные, что первый испытательный пуск можно будет провести до 2008 года!"
http://tl.rulate.ru/book/129535/5735418
Готово:
