Hypersonic Aircraft

விமானவியற் தொழிநுட்பத்தில், ஒலியின் வேகத்திலும் ஐந்து மடங்கு அதிகமான வேகத்திற் பயணிக்கவல்ல விமானங்கள் hypersonic விமானங்கள் என்றழைக்கப்படுகின்றன. சாதாரண தாரை இயந்திரங்களின் (jet engines) மூலம் ஒலியின் ஐந்து மடங்கு வேகத்தினைப் பெறுவதென்பது இலகுவான காரியமில்லை. இதன் காரணமாக இவ்வகை விமானங்களுக்கு, அடிப்படையில் ramjet இயந்திரத்தின் தத்துவத்தில் இயங்கினாலும், அதனைவிட அதிகளவாக உந்துசக்தியைப் பிறப்பிக்கவல்ல scramjet இயந்திரங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

2004 ஆம் ஆண்டு அமெரிக்க விண்வெளி ஆய்வு நிறுவனமான நாசாவினாற் (NASA) பரிசோதிக்கப்பட்ட X-43A என்ற விமானமே உலகின் அதிவேகமான விமானமாகும். பொதுப்பயன்பாட்டிற்கு வராது பரிசோதனையிலிருக்கும் இவ்விமானம் ஒலியைவிட 10 மடங்கு வேகத்திற் பறக்கவல்லது. அதாவது ஒரு மணித்தியாலத்தில் 6600 மைல்கள் அல்லது 10600 கிலோமீற்றர்கள் தூரத்தைக் கடக்கவல்லது. இவ்விமானத்தில் scramjet வகை இயந்திரங்களே பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

பொதுவாக உந்துகணைகள் (rockets) அவற்றின் எரிபொருளை எரிப்பதற்குத் தேவையான எரியூக்கியையும் (ஒட்சிசன்) கொள்கலனிலேயே காவிச்செல்லும். அமெரிக்க விண்வெளி ஆய்வு மையத்தினாற் பயன்படுத்தப்படும் விண்ணோடங்கள் 1 359 000 பவுண்ட் (pounds) நிறையுடைய 143 000 கலன் (gallons) ஒட்சிசனைக் காவிச்செல்கின்றன. எரியூக்கியையும் காவிச்செல்வதன் காரணமாக உந்துகணைகளால் புவியின் வளிமண்டலத்தைத் தாண்டியும் பயணிக்க முடியும் என்றபோதிலும் ஒட்சிசனுக்கான நிறை காரணமாக, அவற்றால் அதிகமாக சுமையினைக் காவிச்செல்ல முடியாது. X-43A விமானத்தினை நாசா நிறுவனம் விண்வெளிப் பயணத்திற்குப் பயன்படுத்துவதற்குத் திட்டமிட்டுள்ளது. இவ்விமானத்தில் scramjet வகை இயந்திரம் பயன்படுத்தப்படுவதனால் வளிமண்டலத்தினூடான பயணத்தின்போது இவ்விமானம் எரிபொருளை எரிப்பதற்கான ஒட்சிசனை வளியிலிருந்து பெற்றுக்கொள்ளும். அத்தோடு வளிமண்டலம் தாண்டிய பயணத்திற்கான ஒட்சிசனை மட்டும் தாங்கியிற் காவிச்செல்லும்.

hypersonic வகை விமானங்களிற் பயன்படுத்தப்படும் scramjet வகை தாரை இயந்திரங்கள் அவற்றின் அடிப்படை வடிவமைப்பில் ramjet வகை தாரை இயந்திரங்களை ஒத்திருந்தாலும் அதிகளவான உந்துவிசையைப் பெறுவதற்காக தேவையான மாற்றங்களைக் கொண்டதாகக் காணப்படுகின்றன. ramjet இனைப் போன்றே scramjet இயந்திரமும் நகரும் பாகங்கள் (moving parts) எவற்றையும் கொண்டிருக்க மாட்டா. எனவே விமானத்தின் உயர் வேகத்தின்காரணமாகவே இயந்திரத்தில் வளியமுக்கம் ஏற்பட்டு எரிபொருள் எரிக்கப்படுகின்றது. இதன்காரணமாக, இவ்வகை விமானங்களுக்கான ஆரம்பநிலை உந்துவிசை தாங்கியில் நிரப்பப்பட்டிருக்கும் எரியூக்கியின் உதவியுடனேயே வழங்கப்படுகின்றது. ஆகவே இவ்வகை விமானங்னளால் சாதாரண விமானங்களைப்போன்று தரையில் ஓடி மேலெழ முடியாது. X-43A விமானம் ஆரம்பத்தில் மேலெழுவதற்காக ஊக்கி உந்துகணைகளைக் (booster rockets) கொண்டுள்ளது. இந்த X-43A விமானம் ஆரம்பத்தில் ஊக்கி உந்துகணையினால் உந்திச்செல்லப்பட்டு hypersonic வேகத்தை அடைந்ததும் உந்துகணைகள் தனியாகப் பிரிந்துவிட இயந்திரத்தின் மூலம் தொடர்ந்து பறக்கின்றது.

X-43A விமானம் இதுவரை பொதுப்பயன்பாட்டிற்கு வராது பரிசோதனை நிலையிலேயே காணப்படுகின்றது. இப்பரிசோதனை விமானங்கள் விமானிகளின்றித் முற்கூட்டிப் பதிவுசெய்யப்பட்ட நிரலுக்கேற்பவே பரிசோதனைப் பறப்புக்களை மேற்கொள்கின்றது (preprogrammed test flight). இப்பரிசோதனைப் பறப்பிலுள்ள ஆறு படிநிலைகளும் வருமாறு.

ஊக்கி உந்துகணையினை விமானத்துடன் பொருத்தப்படுகின்றது.

ஊக்கி உந்துகணை பொருத்தப்பட்ட X-43A விமானத்தினை B-52 விமானம் ஒன்றின்மூலம் 20000 அடிகள் (6000 m) உயரத்திற்கு எடுத்துச்செல்லப்படுகின்றது.

20000 அடி உயரத்தில் X-43A விமானத்தை B-52 விமானத்திலிருந்து தனியாகக் கழற்றி விடப்படுகின்றது.

X-43A விமானம் ஊக்கி உந்துகணையினால் ஒலியின் ஐந்து மடங்கு வேகத்திற்கு (5 Mach) ஆர்முடுக்கப்பட்டு 100 000 அடி உயரத்திற்கு செலுத்தப்படுகின்றது.

100 000 அடி உயரத்தில் ஊக்கி உந்துகணைகள் விமானத்திலிருந்து கழற்றிவிடப்பட்ட பின்னர் விமானம் இயந்திரத்தின் உந்துசக்தியிற் தொடர்ந்து பறக்கின்றது.

சில நிமிடங்கள் கடலின் மேலாகப் பறந்து பின்னர் கடலினுள் இறங்குகின்றது.

எறிபாதை ஏவுகணை (Ballistic Missile)

மிகத் தொலைதூர இலக்குக்களை நோக்கி உயர் புவிச்சுற்றுவட்டப்பாதைவழியே வழிநடாத்தப்பட்டு இலக்குகளைத் தாக்கியழிப்பதற்குப் பயன்படுத்தப்படும் ஏவுகணையே எறிபாதை ஏவுகணை (Ballistic Missile) என்றழைக்கப்படுகின்றது. இவ்வகை ஏவுகணைகள் எறிபாதை ஏவுகணை என்று அழைக்கப்படுவதன் காரணம் இவை ஒரு எறியப்பாதையினூடாகவே பயணிக்கின்றன. இவ்வகை ஏவுகணைகள் கிடைப்பறப்பை மேற்கொள்வதில்லை. சாதாரணமாக பந்து ஒன்றையோ அல்லது வேறொரு பொருளையோ எறியும்போது அது எவ்வாறு ஒரு எறியப்பாதையில் பயணிக்கின்றதோ, அவ்வாறே எறியப்பாதை ஏவுகணைகளும் பயணிக்கின்றன.

ஏவுகணையின் துரவீச்சு அதிகரிக்கும்போது அதன் எறியப்பாதை புவியீர்ப்பைத் தாண்டிய வெற்றிடத்தினூடாக அமைகின்றது. இவ வெற்றிடத்தினூடான எறியப்பாதையே ஏவுகணையின் புவிச்சுற்றுவட்டப்பாதை என்றழைக்கப்படுகின்றது. பந்து ஒன்றையோ அல்லது வேறொரு பொருளையோ எறியும்போது அதற்கான உந்துவிசை கையிலிருந்து கிடைக்கின்றது.

அதேபோன்றே ஏவுகணையின் உந்துகணை செலுத்தி (rocket) ஏவுகணைக்கான ஆரம்ப உந்துவிசையை (thrust) வழங்குகின்றது. இதன்பின் ஏவுகணை புவியீர்ப்பு விதிக்கமைய எறியப்பாதையினூடு பயணித்து இலக்கைத் தாக்குகின்றது. இவ்வகை ஏவுகணைகள் இலக்கை நோக்கிப் பயணிக்கும்போது புவியீர்ப்பு விசையைத் தாண்டிய புவிச்சுற்றுவட்டப் பாதையினூடு பயணித்து இலக்கின்மீது மோதி வெடிக்கின்றது. இவ்வகை ஏவுகணைகள் மூன்று பறப்பு நிலைகளைக் கொண்டுள்ளன.

ஆரம்பநிலை உந்துவிசையுடனான பறப்பு (powered flight).

புவிச்சுற்றுவட்டப் பாதையூடான சுயபறப்பு (free flight).

இலக்குநோக்கிய உள்நுழைவுப் பறப்பு (re-entry).

ஏவுதளத்திலிருந்து ஏவப்பட்டதும் ஏவுகணையின் உந்துகணை (rocket), அதனை உயர்நிலைப் புவிச்சுற்றுவட்டப்பாதை நோக்கி உந்திச் செல்கின்றது. குறித்த உயர்நிலைச் சுற்றுவட்டப்பாதையை அடைந்ததும், ஏவுகணை இலக்கைநோக்கி வழிநடாத்தப்படுகின்றது. குறித்த இலக்கின் தாக்குதல் வீச்செல்லையை அடைந்ததும் ஏவுகணை புவியீர்ப்பு எல்லைக்குள் செலுத்தப்பட்டு புவியீர்ப்பு விசையின் கட்டுப்பாட்டில் இலக்கை நோக்கிச் செலுத்தப்படுகின்றது.

எறிபாதை ஏவுகணைகள் தரையிலமைந்துள்ள ஏவுதளம், வாகனங்களிலமைந்துள்ள நகர்த்தக்கூடிய தளம், கப்பல் மற்றும் நீர்மூழ்கி போன்றவற்றிலிருந்து ஏவப்படுகின்றன. இவ்வகை ஏவுகணைகளின் ஆரம்பநிலை உந்துவிசையுடனான பறப்பு சில விநாடி நேரத்திலிருந்து சில நிமிடங்கள் வரை நீடிக்கலாம். அத்துடன் இவ்வகை ஏவுகணைகள் தனியாக ஒரு உந்துகணை செலுத்தியையோ (rocket) அல்லது ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட உந்துகணை அடுக்குக்களையோ (rocket stage) கொண்டிருக்கின்றன. ஆரம்பநிலை உந்துவிசையின் மூலம் சுற்றுவட்டப்பாதையில் செலுத்தப்பட்டதும் ஏவுகணைக்கான உந்துவிசை தேவையற்றதாகின்றது. தொடர்ந்து ஏவுகணை இலக்குநோக்கிய நீண்ட பறப்பினை புவிச்சுற்றுவட்டப் பாதையூடாகச் சுயமாக மேற்கொள்கின்றது. இவ்வகை ஏவுகணைகளின் புவிச்சுற்றுவட்டப்பாதையின் உயரம் கடல் மட்டத்திலிருந்து சில நூறு கிலோமீற்றர்களிலிருந்து ஆயிரம் கிலோமீற்றர் வரை காணப்படும். கண்டம்விட்டுக் கண்டம் பாயும் இவ்வகை ஏவுகணைகள் (intercontinental ballistic missiles) அவற்றின் சுயபறப்பிற்கான ஆகக்கூடிய உயர்சுற்றுவட்டப்பாதையாக 1200 கிலோமீற்றர் உயரச் சுற்றுவட்டப்பாதைக்கு செலுத்தப்படுகின்றன. இவ்வகை ஏவுகணைகள் இலக்கினை அண்மிக்கும்போது புவியீர்ப்புவிசைக்குள் உள்நுளைவதற்கு ஏற்றாற்போல் அவற்றின் பறப்புப்பாதை தீர்மானிக்கப்படுகின்றது. இதன்காரணமாக, ஏவுகணை இலக்கை அண்மிக்கும்போது இது புவியீர்ப்பு விசைக்குள் நுழைந்து இலக்குநோக்கிய உள்நுழைவுப் பறப்பினை மேற்கொள்கின்றது.

மேலே குறிப்பிடப்பட்டது போன்று இவ்வகை ஏவுகணைகள் ஒரு தனி உந்துகணை செலுத்தியையோ அல்லது ஒன்றிற்கு மேற்பட்ட உந்துகணைச் செலுத்திகளின் தொகுதிகயையோ கொண்டிருக்கலாம். ஒவ்வொரு உந்துகணை செலுத்தியும் தன்னகத்தே தனித்தனியாக எரிபொருளையும் எரியூக்கியையும் (திரவ அல்லது வாயுநிலை ஒட்சிசன்) கொண்டிருக்கும். இவ்வகை ஏவுகணைகள் எரியூக்கியையும் தன்னகத்தே கொண்டிருப்பதன் காரணம் இவை புவியின் வளிமண்டலம் தாண்டியும் தமது பறப்பை மேற்கொள்வதன் காரணமாக எரிபொருளை எரிப்பதற்கான எரியூக்கியை (ஒட்சிசன்) வளியிலிருந்து பெற்றுக்கொள்வதில்லை. ஒன்றிற்கு மேற்பட்ட உந்துகணை செலுத்தித் தொகுதிகளை (rocket stage) கொண்ட ஏவுகணைகளில் ஒவ்வொரு உந்துகணை செலுத்தியும் அதன் எரிபொருள் தீர்ந்ததும் ஏவுகணையிலிருந்து தனியே பிரிந்துவிட அதற்கு அடுத்த நிலையிலுக்க உந்துகணை செலுத்தி (next stage rocket) ஏவுகணையை உந்திச்செல்லும்.

எறிபாதை ஏவுகணைகளுக்கும் குரூஸ் வகை ஏவுகணைகளுக்கும் இடையே பெரும் வேறுபாடுகள் காணப்படுகின்றன. குரூஸ் வகை ஏவுகணைகள் ஒரு விமானத்தைப்போன்று இலக்குநோக்கிப் பறந்து செல்கின்றன. ஆனால் எறிபாதை ஏவுகணைகள் வளியினூடாக விமானம் போன்று பறக்கமாட்டா. அவை எறிபாதையூடாக (trajectory) இலக்குநோக்கி உந்திச் செலுத்தப்படுகின்றன. எனவே இவ்வகை ஏவுகணைகளில், குரூஸ் வகை ஏவுகணைகளில் காணப்படுவதுபோன்று வளியினூடான மேல்நோக்கிய தூக்குவிசையை (lifting force) ஏற்படுத்துவதற்கான இறக்கைகள் காணப்படமாட்டா. இவ்வகையான ஏவுகணைகள் ஒலியின் வேகத்திலும் 20 அல்லது அதற்கும் மேலான மடங்கு வேகத்திற் பயணிக்கின்றன. கண்டம்விட்டுக் கண்டம் பாயும் ஏவுகணைகள் பொதுவான மணிக்கு 15000 மைல் வேகத்தில் (7 km/sec) பயணிக்கவல்லனவாகக் காணப்படுகின்றன.

சராசரியாக 30 தொடக்கம் 100 அடிகள் வரை நீளமானதாகக் காணப்படும் எறிபாதை ஏவுகணைகள் பெரும்பாலும் திரவ (liquid) அல்லது திண்ம (solid) எரிபொருளின் மூலம் இயங்குகின்றதன. இவற்றின் வாற்பகுதியில் உந்துகணை செலுத்தி இயந்திரமும் பறப்புத்திசைக் கட்டுப்பாட்டுக் கருவிகளும் காணப்படுகின்றன. ஏவுகணையின் மூக்குப்பகுதியில் இலக்கினை அழிப்பதற்குத் தேவையான வெடிபொருளும் (warhead) ஏவுகணைக் கட்டுப்பாட்டுத் தொகுதியும் (missile control system) அமைந்திருக்கும். இவ்வகையான ஏவுகணைகள் அவற்றின் வெடிபொருட்களாக சாதாரண வெடிமருந்தினாலான வெடிபொருளையோ அல்லது அணுவாயுதங்களையோ கொண்டிருப்பதுடன் இவை ஒன்றிற்கு மேற்பட்ட தாக்குதல் வெடிபொருட்களைக் காவிச்சென்று பல இலக்குகளை அழிக்கவல்லன. இவ்வகையான ஒன்றிற்கு மேற்பட்ட இலக்குகளை அழிக்கவல்ல ஏவுகணைகள் Multiple Interdependently-targetable Reentry Vehicle (MIRV) என்றழைக்கப்படுகின்றன.