Hüperhelikiirusel lend

Hüperhelikiirusel lend on aerodünaamiliste jõudude mõjul juhitava keha lend atmosfääris (kõrguseni kuni 90 km), kiirusel 5 või enam Machi.
pisi|231x231px|Varjugraafikud, nagu pildil oleva nüri koonuse vabalend Mach 5-ga, näitasid selgelt lööklaineid. Ninašoki moodustumine nürist kehast eespool vähendas oluliselt kehale ülekantavat soojust kiirustel üle 5 Machi

 Ajalugu 
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.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.

Rakettlennuk Talon-A2 lendas 2024. aasta detsembris ja 2025. aasta märtsis umbes 6200 kilomeetrit tunnis. See tõusis lennukilt Roc.

 Konstruktsioon ja materjalid 
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.
pisi|287x287px|Kosmosesüstik Discovery ninal ja põhjal olevad spetsiaalsed plaadid, mis takistasid süstiku ülekuumenemist Maa atmosfääri sisenemisel
Nende väljakutsetega tegelemiseks tuleb hüperhelikiirusega lendkehade konstruktsioonis kasutada materjale, mis taluvad hüperhelikiirusega lennu äärmuslikke tingimusi. Näiteks kasutatakse  keraamilisi materjale ja süsinikkomposiite.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.

 Aerodünaamika 
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).
pisi|236x236px|X-43A computational fluid dynamic (CFD) pilt Mach 7 katsetingimustes töötava mootoriga
pisi|Kosmosesüstiku mudel, mis on kinnitatud katsekambris katsetamiseks hüperhelikiiruste tingimustes
(https://en.wikipedia.org/wiki/Reaction_control_system).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.

 Rakendused 
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.            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.

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.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.

 Vaata ka 
 Hüperhelikiirusega relv

 Viited 

Kategooria:Lennundus
Kategooria:Kosmonautika
Kategooria:Aerodünaamika