Hüperhelikiirusel lend

Hüperhelikiirusel lend on aerodünaamiliste jõudude mõjul juhitava keha lend atmosfääris (kõrguseni kuni 90 km), kiirusel 5 või enam Machi. 1930. aastatel hakkasid teadlased uurima võimalust ületada helibarjääri, mis saavutati 1947. aastal USA-s Chuck Yeager Bell X-1-ga. Selle saavutusega pöördus tähelepanu ülehelikiirusele ja hüperhelikiirusele. 1960. ja 1970. aastatel töötati välja mitmeid programme, sh USA X-15 ja Nõukogude Liidu Holod, mille käigus arendati hüperhelikiirusel lendavaid lennukeid. Neid lennukeid kasutati peamiselt uurimiseks ja katsetamiseks, kuid need tõestasid hüperhelikiirusel lennu teostatavust ning aitasid edendada teadmisi hüpersoonilise aerodünaamika ja materjalide kohta. Hüperhelikiirusel lendavate kehade konstruktsiooni nõuded on silmitsi mitme suure väljakutsega, näiteks aerodünaamiline kuumenemine, konstruktsiooni vastupidavus. Hüperhelikiirusel lendamisel tekib keha ümber rõhulaine ja hõõrdumisest kõrge kuumus, mis võib tekitada konstruktsiooni struktuurseid kahjustusi materjali sulatamise või aurustamisega. Nende väljakutsetega tegelemiseks tuleb hüperhelikiirusega lendkehade konstruktsioonis kasutada materjale, mis taluvad hüperhelikiirusega lennu äärmuslikke tingimusi. Näiteks kasutatakse keraamilisi materjale ja süsinikkomposiite. Hüperhelikiirusel lend esitab ka olulisi aerodünaamilisi väljakutseid. Hüperhelikiirusel lennates mõjutavad sõiduki kuju ja pinnaomadused oluliselt selle jõudlust ja stabiilsust. Näiteks võivad väiksed erinevused sõiduki kujus või pindade kareduses põhjustada olulisi muutusi selle aerodünaamilistes omadustes. See tähendab, et disainijad peavad soovitud jõudluse saavutamiseks hoolikalt optimeerima sõiduki kuju ja pinda. Lisaks kujule ja pinnaomadustele peavad hüperhelikiirusega sõidukid stabiilsuse ja juhtimise säilitamiseks kasutama ka spetsiaalseid aerodünaamilisi juhtimissüsteeme. Need süsteemid kasutavad sõiduki suunamiseks ja trajektoori reguleerimiseks tavaliselt kiirete gaasijugade süsteeme (inglise keeles RCS Thrusters). (https://en.wikipedia.org/wiki/Reaction_control_system). Hüperhelikiirusel lennul on lai valik potentsiaalseid rakendusi, sealhulgas sõjaliseks, teaduslikuks ja äriliseks kasutuseks. Sõjalised rakendused hõlmavad hüperhelikiirusega rakette ja luuresõidukeid, mis võivad pakkuda kiiret reageerimisvõimet ja parandada olukorrateadlikkust. Teaduslikud rakendused hõlmavad hüperhelikiiruse aerodünaamika ja materjalide uurimist, mis võib viia uute tehnoloogiate ja materjalideni, mida võidakse kasutada muudes valdkondades. Hüperhelikiirusega lendude kaubanduslikud rakendused hõlmavad kiiret transporti, nagu hüperhelikiirusega lennukid ja kosmoselennukid. Hüperhelikiirusega lennukid võivad potentsiaalselt lühendada kaugemate linnade vahelist reisimisaega mõne tunnini või isegi mitmekümne minutini, samas kui kosmoselennukid võivad pakkuda odavat juurdepääsu kosmosele teadusuuringute ja äriliste eesmärkide jaoks. Kaubanduslike hüperhelisõidukite väljatöötamine on siiski alles algusjärgus ning olulisi tehnilisi ja majanduslikke väljakutseid on alles lahendamisel. Üks probleemidest, mida käsitletakse, on helikiiruse ületamisel tekkiv pauk (inglise keeles sonic boom), mis välistab mandri kohal lendamise. Hüperhelikiirusega relv W. Kay, “The X-15 Hypersonic Flight Research Program: Politics and Permutations at NASA,” Eng. Sci. Big Sci. NACA NASA Collier Trophy Res. Proj. Win., pp. 149–164, 1998. C. R. McClinton, V. L. Rausch, L. T. Nguyen, and J. R. Sitz, “Preliminary X-43 flight test results,” Acta Astronaut., vol. 57, no. 2–8, pp. 266–276, 2005. A. J. Eggers, H. J. Allen, and S. E. Neice, A comparative analysis of the performance of long-range hypervelocity vehicles, vol. 1382. National Advisory Committee for Aeronautics, 1957.             P. L. Moses, V. L. Rausch, L. T. Nguyen, and J. R. Hill, “NASA hypersonic flight demonstrators—overview, status, and future plans,” Acta Astronaut., vol. 55, no. 3–9, pp. 619–630, 2004. S. J. Dick, NASA 50th Anniversary Proceedings: NASA’s First 50 Years: Historical Perspectives: NASA’s First 50 Years, Historical Perspectives, vol. 4704. US National Aeronautics & Space Administration, 2010.