Китайские ученые сообщают о сделанном ими важном шаге в области гиперзвуковых силовых установок, успешно испытав первый прямоточный двигатель для подводных применений. НОАК запустила первый такой двигатель, работающий на борсодержащем топливе, для создания противокорабельных ракет. Этот двигатель достиг впечатляющей эффективности в 90 % в лабораторных условиях, обещая заметно улучшить наступательные возможности китайской армии.
Двигатель, являющийся крупным нововведением, способен эффективно работать в воздушной и подводной среде, используя как воздух, так и воду в качестве окислителей. Эта универсальность позволяет ему использовать гиперзвуковое оружие на двух стратегических театрах военных действий.
Бор, выбранный из-за его высоких энергетических свойств, позволяет ракете разгоняться почти до 5 Махов при сгорании в присутствии кислорода в воздухе. Однако активация сжигания бора под водой представляла собой серьезную проблему. Чтобы преодолеть это, исследовательская группа КНР разработала новую конструкцию, которая предоставляет возможность сжигания твердого топлива в водной среде, значительно повышая эффективность двигателя.
Бор - это химический элемент, принадлежащий к семейству металлоидов и по своим свойствам находящийся между металлами и неметаллами. Естественно редкий на Земле, он встречается в основном в виде боратов в таких минералах, как бура или кернит. Используемый во многих промышленных применениях, он играет ключевую роль в сельском хозяйстве (в качестве микроэлемента), производстве материалов (боровое волокно, керамика) и возобновляемых источниках энергии (солнечные батареи).
Китайские исследователи оптимизировали подачу водяного пара в камеру сгорания и скорректировали соотношение активных металлов, таких как магний и алюминий, в топливе. Эти изменения позволили бору более полно сгорать в виде пара, что было доказано в ходе испытаний в имитируемой лабораторной среде, имитирующей подводные условия. Во время испытаний двигатель поддерживал яркое удлиненное желтое пламя на конце сопла, со стабильным пламенем и давлением в форсажной камере, демонстрируя исключительную устойчивость в экстремальных условиях. Датчики зафиксировали скорость струи выхлопных газов, превышающую 3 Маха (3704,4 км / ч), при эффективности сгорания 87 %. За счет увеличения доли бора в смеси удельный импульс достиг рекордных значений, намного превзойдя эффективность двигателя SpaceX Raptor.
В 2022 году ученые из Национального университета оборонных технологий (NUDT) в Чанше, провинция Хунань, предложили использовать этот двигатель под водой. Ракеты и любое другое оружие, оснащенное такими двигателями, может летать в воздухе на гиперзвуковых скоростях на сотни километров и погружаться в воду для атаки сильно укрепленных целей, таких как авианосцы, на скоростях, превышающих 200 узлов.
По словам исследователей, в настоящее время ни одна страна не обладает технологией перехвата такого универсального и высокоскоростного оружия. Как сообщает South China Morning Post, если дальнейшие испытания и внедрение такой технологии окажутся успешными, это может изменить ландшафт современной войны, особенно в области гиперзвукового оружия и оружия средней дальности.
В то время как Китай широко известен своими разработками силовой установки, работающей на боре, он далеко не первая страна, которая изучает потенциал использования бора в создании гиперзвуковых ракет. Так, ВВС США экспериментировали с авиационным топливом на основе бора еще в 1950-х годах после того, как сообщения американской разведки стали указывать на зеленое пламя, вырывающееся из выхлопа советской ракеты. Это наблюдение побудило американских военных протестировать добавление бора в реактивное топливо в надежде повысить мощность сверхзвуковых бомбардировщиков. Однако первые попытки США использовать топливо с повышенным содержанием бора положительных результатов у них не продемонстрировали. Хотя использование бора действительно увеличило мощность, военно-воздушные силы США вскоре отказались от этого проекта. С воспламеняющимися частицами бора оказалось трудно справиться, они образовывали слой мусора внутри двигателя, который постепенно снижал производительность. Кроме того, бораны — химические соединения, содержащие бор, — оказались высокотоксичными, что представляет серьезную опасность для здоровья персонала, работающего с ними. Те, кто имел дело с материалами, должны были носить специальные противогазы, а сами частицы бора были летучими, часто самовоспламенялись, а в некоторых случаях даже вызывали взрывы.
Однако в последние годы гиперзвуковая гонка возродила интерес к бору, и Китай стал активно использовать этот элемент для создания высокоскоростного оружия. Китайские военные, например, разработали воздушно-реактивные двигатели, работающие на твердом топливе, содержащем наночастицы бора. Эти двигатели могут разгонять ракеты до скорости 5 Махов и выше, что является крупным достижением в ракетной технике.
Американские военные также активизировали свои исследовательские усилия в этой области. В 2021 году НАСА, финансируемое ВМС США, провело исследование, которое показало, что нанотрубки из нитрида бора, полученные путем объединения бора и азота, потенциально могут быть использованы для приведения в действие гиперзвукового оружия, достигающего скорости свыше 6400 км/ч. В 2021 году ВМС США также объявили конкурс на получение предложений по изучению “формы бора или химического соединения на его основе” для использования в топливе, как твердом, так и жидком. Несмотря на эти достижения, большинство двигателей, работающих на боре, были разработаны в основном для использования в воздухе, с акцентом на двигательные установки для гиперзвуковых полетов.
В случае успеха китайская инновация может изменить мир современного вооружения. Разработка гиперзвукового двигателя, который может функционировать как в воздухе, так и под водой, является технологическим прорывом, который даст Китаю преимущество в растущей области мультимодальных военных систем. Последствия этой технологии выходят далеко за рамки простого повышения скорости и эффективности; они также предполагают улучшения в оперативной скрытности и поражающей способности во враждебных средах.
