A legutóbbi, lézerekkel foglalkozó poszt után ismét egy nem konvencionális módszerről lesz szó. Ezúttal a szovjet mérnökök egy szuperszonikus repülőgép hangrobbanását próbálták meg védelmi célokra hasznosítani.

Az ötlet: hangrobbanás 

Az ötlet állítólag az 1969 márciusi, szovjet-kínai határincidens miatt jött. Itt a Vörös Hadseregnek rakéta-sorozatvetőket kellett bevetnie, hogy taktikai fölénybe kerülhessen, noha stratégiai szinten épp a háború elkerülése volt a valódi érdeke. Ezt persze nem segítette a tüzérségi tűz használata. Ezért jutottak arra, hogy egy hasonló, jövőbeli konfliktusban egy újfajta, akár nem halálos erővel is bevethető fegyver sokat segíthetne. Ha voltak is a poszt témáján kívül további, erre irányuló kutatások, azokról nem lesz szó. De a „25-ös témáról” igen, melyet Vlagyimir Vasziljevics Sztruminszkij akadémikus javasolt.

Amint az ismert, egy, a közegbeli hangsebességnél gyorsabban haladó test körül az általa keltett hullámfrontok szuperpozícióba kerülnek („egyesülnek”), nyomáscsúcsot létrehozva. (Sőt, valójában kettős csúcsot, melyet grafikus alakja miatt N-hullámnak neveznek.) Mindez robbanásszerűen hallható egy adott távolságon belül. Adódott a következtetés, hogyha ez a nyomáscsúcs elég nagy – és persze éles – akkor ez pusztító hatást is eredményezhet. Ez épp jól jött volna a Távol-Keleten, a határincidens során, ahol a kínaiak viszonylag kevés járművet vetettek be, de sok katonát. A nyílt színen tartózkodókat fizikailag károsíthatta egy erős hangrobbanás.

Ezt figyelembe véve, 1969. június 17-én vette napirendre a témát a Repülésügyi Minisztérium Tudományos és Technikai Bizottsága. Július 15-én a miniszterhelyettes alá is írta az utasítást a kutatás-fejlesztés megkezdéséről a самолёту специального назначения с ударной волной, azaz a hangrobbanást alkalmazó, különleges célú támadó repülőgép tárgyában, melyet csak az első három szó után SzSzN-ként rövidítettek. Bár a megvalósítás ekkortól datálható, a téma mégsem volt előzmény nélküli. Sztruminszkij még 1968 augusztusában hagyott jóvá egy tanulmányt, „Alapvető adatok és megfontolások nagy célterület támadására szolgáló, új módszerek terén” címmel. Ennek alapján még abban az évben egy MiG-21-essel méréseket végeztek, hogy tulajdonképpen mennyire is hangos a hangrobbanás. 0,025-0,05 kg/cm² értékeket kaptak.

0,025-0,05 kg/cm²-t, azaz 2,45-4,90 kPa-t, és pontosan mondva túlnyomást. Gyorsan hozzáférhető adatok szerint a 15 km felett repülő szuperszonikus gépek csupán 40-90 Pa (0,04-0,09 kPa) túlnyomást hoznak létre a felszínen, ebből következően a MiG-21-essel nagyon alacsonyan repültek. (Vagy nem igazak az értékek.)

(forrás)

A projektből fennmaradt rajzok alapján a közelmúltban készített számítógépes grafikán a talán legreálisabbnak tűnő verzió

Előzetes becslések alapján legalább néhány 10 kPa nyomáskülönbséget kellett generálni épületek megrongálásához. Ezek szerint az embereknek sérülést okozó szintnek kisebbnek kellett lennie, tehát ez elérhetőnek tűnt elméleti alapon. Az egyes épülettípusok megrongálásához szükséges túlnyomást az alábbi táblázat szerint állapították meg a szovjetek.

Egy amerikai tanulmány 0,7 kPa túlnyomásban adja meg az épületek ablaktörésnél komolyabb sérüléseinek alsó határát, és 0,095-nél a legkisebb károkét. Ez nagyjából egybevág a köznapi tapasztalatokkal, vagyis, hogy szuperszonikus repülőgépek még több kilométer magasból is képesek ablakokat betörni. Ennek fényében a fenti táblázatnak még a legkisebb oszlopa is elég komoly károkat jelent, de ez logikus is. Egy katonai ellenfél nem fog megijedni pár betört ablaktól, komolyabb hatást kell elérni ehhez. Ugyanez a tanulmány azt írja, hogy 7 kPa volt a valaha mért (tehát nem produkált, csak megfigyelt) hangrobbanás, amit egy 30 m-en, alig 1 Mach felett elhúzó F-4 Phantom II keltett.

(forrás)

Illusztrációként egy görög F-4 száguld igencsak alacsonyan a táj felett

A hangrobbanás erejét nagyon sok tényező befolyásolja. Érdekes, hogy a sebesség nem igazán, ha már meghaladta a helyi hangsebességet a repülőgép. De a forma, a hossz, a szárnyak és más kiálló részek kialakítása, nagyon is. Hasonlóan kézenfekvő, hogy a repülési magasság és persze a megfigyelő távolsága is erősen hatással van az észlelésre. Gyorsítás, fordulók és zuhanórepülés adott helyeken fokozza a túlnyomást, emelkedés és lassítás meg persze csökkenti. A légköri viszonyok, mint a szél, a turbulencia és a hőmérséklet is megváltoztatja a jelenséget.

Visszatérve magára az alapelvre, mint pozitívum, felmerül az is, hogy – szemben a hidegháborús atomőrülettel – ez egy „tiszta” fegyver volna: nem hagyna hátra sugárzást vagy bármi mást, ami hosszú távon hatna. Ez elég cinikus hozzáállás, bár az annyira korlátozott esetekben, mint például egy határincidens, ez valóban egy előnyös faktor.

Állítólag az amerikaiak és a franciák is foglalkoztak ezzel a témával, és a méréseik szerint – melyeket azért nem biztos, hogy kifejezetten a fegyverként való alkalmazás motivált – az F-104, F-105 és a Mirage III mintegy 0,05 kg/cm² túlnyomást hozott létre.

Milyen legyen a hanggal támadó repülőgép?

A táblázatot és a MiG-gel végzett méréseket összevetve adódott, hogy legalább négyszer nagyobb értékeket kell produkálnia egy, pusztító erővel is bíró, speciális repülőgépnek. Ez nem tűnt elérhetetlennek, mivel az akkori típusokat értelemszerűen igyekeztek minél kisebb ellenállásúra tervezni. Magának a hangerőnek a csökkentése persze nem szerepelt a szempontok között, de mégis, a minél hatékonyabb aerodinamikára való törekvés valamelyest magával vonta ezt is. Ezúttal tehát a szokásossal épp ellentétesen kellett gondolkodni.

A fentiek alapján nem a sebességet kellett nagyra növelni, hanem a repülőgép hullámellenállását. Kis magasságban viszont eleve nagy a légellenállás, pláne hangsebesség körül, felett. Ez a két tényező együtt brutális tolóerőt és nagyon erős, a melegedést is jól bíró szerkezetet kívánt meg. A direkt generált hangrobbanás a gép különböző pontjain, a nyilván nem egyenletes forma miatt, még dinamikusan változó, kisebb lökéshullámokat is létrehoz mellékhatásként, ami megnehezíti a kormányzást. Ez közvetlenül igen erős orr-részt és különleges hajtóműveket diktál. A hangrobbanás megnövelésére legalább a törzs egy részét nagy ellenállásúra kell formálni. Ez legalább 5-6-szorosára növeli a túlnyomást – épp, amire szükség is volt.

(forrás)

A 251-es oldalszám utal a 25-ös téma 1-es számot kapott tervezetére. Ez a kialakítás felel meg legjobban a szövegben leírtaknak

(forrás)

A korabeli rajzokon számos adat is fel van tüntetve. A nem túl hatalmas 1-es verzió is 110 tonnás tömeggel szerepel. Ebben biztosan főszerepe van a rendkívül erős teherviselő szerkezetnek és a borításnak egyaránt. (A borításra is feltétlen gondolni kell, tekintettel a szuperszonikus Tu-144 szárnyának gyűrődéses problémáira.)

(forrás)

További elrendezések rajzai. A szárnyak alatti, gondolás hajtóművek is talán elég távol lehettek a lökéshullámoktól

(forrás)

Az orr kiemelkedő szerepét, jól definiált formáját mutatja be a 3-as elgondolás két grafikája

(forrás)

(forrás)

A háromnézeti rajzon még több is látszik: az egész orr állítható, minden bizonnyal az utazórepülés és a bevetési időszak eltérő igényei közt egyensúlyozva. Mint minden 25-ösön, megfigyelhető, hogy sokkerekes minden futószár, ami a gépek nem feltétlen túl nagy mérete melletti, jókora tömegre utal

A feladatot a hányattatott sorsú Mjasziscsev kapta, tekintettel főleg arra, hogy az ’50-es években számos, nagyméretű szuperszonikus (bombázó)gépen dolgozott, majd a CAGI-t vezette, azaz volt tapasztalata az ilyen tartományú repülésben és az aerodinamika legmagasabb szintű művelésében. A munka során a tudományos akadémia AT-313, majd a CAGI AT-112 és -113 szélcsatornájában fúvatták meg a különféle modelleket. De újabb, gyakorlati kísérletekre is sor került a MiG-21-essel: Lipeckben, a légierő tesztközpontjában 25 méteren, 1050 km/h-val repültek fél perces teszteket. Ezekből megtudták, hogy a nyomáshullám érzékenyen reagál, és veszít energiájából a talaj egyenetlenségein, főleg az árkokon.

A kitűzött sebesség 1,4 Mach lett, de ez gondot jelentett, mert már akkoriban is voltak hiányosságok a szovjet hajtóműiparban. Konkrétan, nem volt olyan gázturbina, ami képes lett volna a különösen nagy ellenállású, ráadásul a legsűrűbb légkörben száguldó, immár M-25 jelet kapott gépet felgyorsítani erre a tempóra. Igaz, ez nem is csoda, mert nem volt még igény az alacsonyan, de szuperszonikusan repülő típusokra korábban. Az elsődlegesen szóba jöhető típus a már meglévők közül a Ljulka AL-21F volt, mely a kis magasságban amúgy otthonosan mozgó Szu-24 fedélzetén is ott volt. Ez viszont csak 1,15 Mach-ot tudott biztosítani a számítások szerint, ami kevés volt. Felmerült a később a Szu-27-est eredményező projekthez készítendő Tumanszkij R59F-300, mint elég erős típus, de ez végül sosem realizálódott. Áthidalandó a problémát, kisegítő rakétahajtóművet is javasolt Mjasziscsev, ami a bevetési zónában gyorsítja fel kellőképpen az M-25-öst.

Az viszont hamar eldöntötté vált, hogy a hatótáv elfogadható mértékéhez az eleve aerodinamikailag rossz hatásfokú gépen a „hullámgenerátor” elemet, azaz egy nagy, lapos, szögben döntött felületet behúzhatóra kell kialakítani. Ezzel kialakult az SzSzN alapvető elrendezése: aszimmetrikus orrkúp, utána nem-aerodinamikus, nagyon széles orr-rész, majd lapos törzsközéprész, nyilazott szárnyak nagy felületi terheléssel, felül lévő hajtóművek és nagy, hatásos vezérsíkok és kormányfelületetek. Legalább ötféle, tömegben, méretben (20-165 tonna, max. 40, máshol 100 méteres hossz) és szárnyelrendezésben is eltérő tervezetet vizsgáltak, így voltak köztük hagyományos és kacsavezérsíkos, valamint kettős és szimpla függőleges vezérsíkkal ellátott megoldások is. Minden tervezetben közös volt viszont a nagy és szinte teljesen lapos felső rész, ami szintén a hangrobbanás lefelé irányítását szolgálta. Ugyancsak általános volt a mentőkabinos rendszer a katapultülés helyett, ami akkoriban viszonylag új volt. Nyilván a kis magasság és a nagy sebesség együttese (igen nagy torlónyomás) mutatott efelé, az egyszerűbb, de kevesebb védelmet kínáló katapultülések helyett.

(forrás)

A négy, felül lévő hajtóműves M-25 1-es verziója, hátulról

(forrás)

A gép többnézeti rajzai. A két rajz közötti különbség jól láthatóan a nyomásnövelő elem kitolt és behúzott (utazó) helyzete

(forrás)

Bár elvileg a lökéshullám föld felé terelésével a szokásosabb, alsó hajtóműelhelyezés nem jöhetett szóba, mert nem volt egyszerű kezelni az alul kialakuló, igen komplex hullámrendszert, mégis a tervek többsége ilyen volt. Maga a nagy felületű, mozgatható, ellenállást keltő elem a számítások szerint a hangrobbanás energiájának 60%-át állította elő kibocsátott állapotában. A tervezett, 50 m-es repülési magasságon 0,22 kg/cm² (21,5 kPa) túlnyomás keletkezett a kalkulációk alapján.

A 25-ös téma lezárva

Az elméleti munka közben nem állt le, és úgy találták, hogy még 1,5-2-szeresére lehetne növelni a túlnyomást, különféle módosítások révén. Felmerült, hogy több gép kötelékben repülve megnövelheti a hatást, bár ehhez különlegesen pontosan kellett volna tartani a formációt a földközeli, nagy sebesség ellenére is. Ez tehát valójában inkább csak papíron használható ötlet volt, bár azt remélték tőle, hogy így akár tankokat is harcképtelenné lehetne tenni. Közben a párt akadékoskodott a műszaki részleteken az amúgy is igen képlékeny projektben, ami nem tett jót az előrehaladásnak.

Végül is 1969-72 között folyt a munka, és bár nem teljesen világos a végső ok, amiért lezárták a témát, a költségek nagysága, a kutatások nehézségei, a konkrét, technikai problémák és épp a gép bevetésének etikai kérdései miatt érhetett véget a program. Az első verziók ugyanis inkább csak élőerő ellen lehettek hatékonyak, ami még a szovjetek köreiben sem aratott osztatlan sikert. A források megjegyzik, hogy utólag nézve, valószínűleg több, téves következtetést is levontak a mérnökök a korabeli technológia és szimulációs lehetőségek hiányosságai miatt.

(forrás)

Ránézésre a kisebb tervezetek közé tartozik a 4-essel jelölt, amely amúgy egy űrrepülőnek is beillene egy korabeli sci-fiből. A farokrész kialakítása meglepően hagyományos, még a négy hajtómű ellenére is

(forrás)

(forrás)

Végül a nagyágyú, a talán legnagyobb M-25 változat, az 5-ös. Feltűnőek a kicsiny szárnyak, de ez, a földközeli, turbulens levegőben való bevetés miatt nem különleges (lásd a TSR-2-est)

(forrás)

A különböző fórumokon általában az a vélemény, hogy teljes képtelenség az ötlet. Gyakran napjaink tapasztalatait is említik a hozzászólók, amik szerint azért nem szoktak különösebben nagy károk keletkezni egy-egy, ritkán előforduló, szuperszonikus elfogásból sem. Néha a reálisabb, kisebb magasságú, hangnál gyorsabb áthúzásokra is hivatkoznak. Ez azonban nem teljesen helytálló. A nem erre tervezett repülőgépek értelemszerűen jóval kisebb túlnyomást keltenek, mert másként igen rossz teljesítményadataik lennének. Még a mélyrepülésben támadó, szuperszonikus típusok (Szu-24, F-111, Tornado) is csak legfeljebb 1000 km/h körül haladnak földközelben, a hangsebességet csak nagy magasságban lépik át. Hasonlóképpen félrevezető az M-25 számaira hagyatkozni. Az itteni adatok csak néhány év, merőben szokatlan munka első, papíron meglévő eredményét mutatják. Hosszabb, kifejezetten ilyen célú fejlesztések biztosan javították volna a nyomásértékeket. Egy 1,5-2-szeres szorzót már akkoriban előrevetítettek a megvalósíthatósági tanulmányok. Egyébként is, a táblázatot figyelembe véve, már ebben a korai fázisban biztosítottnak tűnt az épületekben kisebb rongálódásokat okozó, kb. 20 kPa elérése. Ez pedig, az eredeti, nem halálos erőhöz, szabadban lévő katonák elleni fegyverhez képest máris komoly adat, és használható eszközt jelent egy korlátozott összecsapásban.

Kihasználva és lecsendesítve

Bár nem egyértelmű, hogy erre ténylegesen gondoltak, és, hogy ténylegesen milyen hatása lett volna, de az USA – mintegy mellékesen – szintén indított egy versenyzőt a hanggal pusztító repülőeszköz kategóriában: az amúgy is rendkívüli SLAM-et (Supersonic Low Altitude Missile, azaz Szuperszonikus, Kis Magasságú Robotrepülőgép). Ez a Project Pluto, vagyis a manőverező robotrepülőgépek számára készülő, nukleáris energiával működő torlósugárhajtómű repülőeszköze volt. A SLAM lényege az volt, hogy kis magasságban, legalább 3, de inkább 4 Mach sebességgel tudjon megtenni több tízezer kilométert is. Az 1955-64 között zajló fejlesztés idején egy ilyen fegyver lényegében ugyanúgy elháríthatatlan volt, mint egy ballisztikus rakéta. A Pluto keretében elkészültek a nukleáris torlósugárhajtóművek technológiai demonstrátorai, és ezek tesztjei szerint a SLAM rendkívül hangos volt a hajtóműtől is, már magában súlyos halláskárosodást okozhatott volna könnyedén. Mivel nem készült prototípus, nem derült ki, hogy a 4000 km/h körül száguldó robotgép mekkora túlnyomást keltett volna. Azonban a koncepció számolt azzal, hogy a hordozott, több atombomba ledobása után, amíg van energia a reaktorban, a fegyver utazósebességgel cirkáljon az ellenséges lakott területek felett, további károkat okozva, és terrorizálva a lakosságot. A ballisztikus rakéták miatt aztán a SLAM-et törölték.

(forrás)

A SLAM utólagos számítógépes grafikája, illetve a robotrepülőgép út közben

(forrás)

A nem hagyományos, fegyverként használható képességeknél még említhető ez esetben a radioaktív sugárzás is, amit a robotgép reaktora keltett. Bár józan ésszel is könnyen belátható, hogy az adott pont felett másodpercnyi időt sem töltő eszköz ezzel senkit nem tudott kicsit sem besugározni, ezt mégis említeni szokták. Ugyanígy nem igaz, hogy az akut biológiai hatáshoz elegendő mennyiségű, felaktivált részecskét hagyott volna maga után a nukleáris torlósugárhajtómű. Sőt, van, ahol még azt is hamisnak nevezik, hogy a projekt alapján a végül lezuhanó SLAM reaktora komolyabb kárt okozott volna.

Egy, a nyugati szférába sorolható légierő aztán nem is olyan régen kihasználta a hangrobbanásokban rejlő lehetőségeket. A rendhagyó megoldásokat gyakran bevető izraeliek F-16-osai 2005-ben legalább néhány tucatszor hajtottak végre alacsony áthúzásokat a Gázai övezet felett, szuperszonikus sebességgel, több ízben éjjel is. A civil lakosságban keltett hosszú távú, elrettentő hatás erősen kérdéses, noha a műveletnek ilyen célja volt. A rövid távú viszont kétségtelen. A leírások szerint egy bombarobbanás közepén érezhette magát az ember, és persze törtek az ablakok mindenhol az érintett körzetben.

(forrás)

Bár léteznek a felhasznált F-16-osról is fényképek [mivel anno láttam egyet nyomtatásban], az interneten csak egy makettről készülteket találtam. Ezeken jól látszik, hogy, bár műszakira nem volt szükség, de optikai módosításra sor került: hatalmas méretű felségjeleket festettek a szárnyakra, fokozva – vagy legalábbis erre apellálva – a pszichológiai hatást. A képek forráslinkjén van fotó normál méretű felségjelzéses F-16-osról is, amiből jól látható a különbség

(forrás)

A sugárhajtású gépek dübörgését és a rácsapás jelentette idegi terhelést a nem jól kiképzett katonák, harcosok gyakran nehezen viselik. Ezt fegyverhasználat nélküli áthúzások során jóval gyakrabban kihasználják, főleg a nyugati légierők a sokszor félkatonai, légvédelem nélküli ellenfeleik kárára az ún. terrorizmus elleni háborúban, tehát napjainkban. Ilyenkor azonban nem repülnek hangsebességnél gyorsabban.

Épp a posztban szereplővel ellentétes a jelenlegi egyik legizgalmasabb repülőgépipari kutatási program, a hangrobbanás lecsendesítése, és ennek révén ismét egy kereskedelmi forgalomban, szélesebb körben is használt szuperszonikus utasszállító repülőgép (SST) létrehozása. A régóta zajló munka hamarosan egy különleges kísérleti gépben, az X-59-esben fog testet ölteni. Az USA illetékes hivatala, a NASA által kiírt, közel negyed milliárd dolláros projektben a Lockheed Martin kapta a szerződést a hosszú idő óta első, pilóta vezette, tisztán technológiai kísérleti gép, az X-59 QueSST (Quiet Supersonic Transport, azaz Csendes SST) létrehozására. A típus a legendás X sorozat tagjaként, az X-1-eshez hasonlóan, újra áttöri majd a „hangfalat”, de ezúttal nem a jól ismert, kettős dörrenést létrehozva, hanem – a tervek szerint – egy kocsiajtó becsapásának hanghatása mellett.

(forrás)

Az igazán kortárs formájú X-59 épp az M-25-ösök ellentéte: nagyon hosszú, lapos orr, maximálisan aerodinamikus törzs és szárny, és mellékesen, lehetőleg minimális tömeg. Azonban van, ami közös: a hátul és felül lévő hajtómű. Itt viszont erre éppen, hogy a zajcsökkentés miatt van szükség, nem pedig a lökéshullámoktól való védettség érdekében

(forrás)

Források

Alap

http://www.arms-expo.ru/articles/124/103243/?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com#

https://bazaistoria.ru/blog/43801988390/Samolyot-M-25---Adskiy-kosilschik-Myasischeva

http://forum.topwar.ru/topic/107-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D1%91%D1%82-%D0%BC-25-%D0%B0%D0%B4%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9-%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%89%D0%B8%D0%BA-%D0%BC%D1%8F%D1%81%D0%B8%D1%89%D0%B5%D0%B2%D0%B0/

http://proceedings.esri.com/library/userconf/proc01/professional/papers/pap284/p284.htm a hangrobbanásról szóló, amerikai tanulmány

https://aviation.stackexchange.com/questions/35771/is-it-correct-that-a-jet-fighter-can-be-used-as-a-non-lethal-sonic-weapon lehet-e elég nagy a hangrobbanás ereje

https://www.theguardian.com/world/2005/nov/03/israel az izraeli alkalmazás

http://www.merkle.com/pluto/pluto.html a SLAM