Progresele în tehnologia hipersonică au dus la crearea sistemelor de arme de mare viteză. La rândul lor, aceștia au fost identificați ca o zonă cheie în direcția căreia armata trebuie să se miște pentru a ține pasul cu adversarii în ceea ce privește tehnologia.
În ultimele decenii, dezvoltarea pe scară largă a fost realizată în acest domeniu tehnologic, în timp ce principiul ciclicității a fost utilizat pe scară largă, unde o campanie de cercetare a fost folosită ca bază pentru următoarea. Acest proces a condus la progrese semnificative în tehnologia armelor hipersonice. Timp de două decenii, dezvoltatorii au folosit în mod activ tehnologia hipersonică, în principal în rachetele balistice și de croazieră, precum și în blocurile de alunecare cu un rachetă.
Munca activă se realizează în domenii precum simularea, testarea tunelului eolian, proiectarea conului nasului, materialele inteligente, dinamica reintrării și software-ul personalizat. Ca urmare, sistemele de lansare la sol hipersonice au acum un nivel ridicat de pregătire și o precizie ridicată, permițând armatei să atace o gamă largă de ținte. În plus, aceste sisteme pot slăbi semnificativ apărarea antirachetă a inamicului.
Programe americane
Departamentul Apărării al SUA și alte agenții guvernamentale acordă din ce în ce mai multă atenție dezvoltării armelor hipersonice, care, potrivit experților, vor atinge nivelul de dezvoltare necesar în anii 2020. Acest lucru este demonstrat de creșterea investițiilor și a resurselor alocate de Pentagon pentru cercetarea hipersonică.
Administrația de rachete și sisteme spațiale a armatei SUA și Laboratorul Național Sandia colaborează la Advanced Hypersonic Weapon (AHW), cunoscut acum sub denumirea de Sistem alternativ de reintrare. Acest sistem folosește o unitate de alunecare hipersonică HGV (vehicul cu glisare hipersonică) pentru a furniza un focos convențional, similar cu conceptul DARPA și al Forței Aeriene SUA Hypersonic Technology Vehicle-2 (HTV-2). Cu toate acestea, această unitate poate fi instalată pe o rachetă purtătoare cu o rază mai mică decât în cazul HTV-2, care la rândul său poate indica prioritatea desfășurării avansate, de exemplu, pe uscat sau pe mare. Unitatea HGV, diferită structural de HTV-2 (conică, fără formă de pană), este echipată cu un sistem de ghidare de înaltă precizie la sfârșitul traiectoriei.
Primul zbor al rachetei AHW din noiembrie 2011 a făcut posibilă demonstrarea nivelului de sofisticare a tehnologiilor de planificare hipersonică cu un accelerator de rachete, tehnologii de protecție termică și, de asemenea, verificarea parametrilor locului de testare. Unitatea de planare, lansată dintr-o rază de acțiune din Hawaii și care zboară aproximativ 3800 km, și-a atins cu succes ținta.
A doua lansare a testului a fost efectuată de la locul de lansare Kodiak din Alaska în aprilie 2014. Cu toate acestea, la 4 secunde după lansare, controlorii au dat comanda de a distruge racheta atunci când protecția termică externă a atins unitatea de control a vehiculului de lansare. Următoarea lansare de test a unei versiuni mai mici a fost efectuată dintr-o gamă de rachete din Oceanul Pacific în octombrie 2017. Această versiune mai mică a fost adaptată pentru a se potrivi unei rachete balistice standard lansate de submarine.
Pentru lansările de testare programate în cadrul programului AHW, Departamentul Apărării a solicitat 86 milioane USD pentru anul fiscal 2016, 174 milioane USD pentru anul fiscal 2017, 197 milioane USD pentru 2018 și 263 milioane USD pentru 2019. Cea mai recentă cerere, împreună cu planurile de a continua programul de testare AHW, indică faptul că ministerul este hotărât să dezvolte și să implementeze sistemul utilizând platforma AHW.
În 2019, programul se va concentra pe producția și testarea unui vehicul de lansare și a unui planor hipersonic care vor fi utilizate în experimentele de zbor; privind continuarea studiului sistemelor promițătoare pentru a verifica costul, letalitatea, caracteristicile aerodinamice și termice; și efectuarea de cercetări suplimentare pentru a evalua alternativele, fezabilitatea și conceptele pentru soluții integrate.
DARPA, împreună cu Forțele Aeriene ale SUA, implementează simultan programul demonstrativ HSSW (High Speed Strike Weapon), care constă din două proiecte principale: programul TBG (Tactical Boost-Glide), dezvoltat de Lockheed Martin și Raytheon și programul HAWC (Hypersonic Air-breath Weapon Concept).), condus de Boeing. Inițial, este planificată desfășurarea sistemului în forța aeriană (lansare aeriană) și apoi trecerea la operarea pe mare (lansare verticală).
În timp ce obiectivul principal de dezvoltare hipersonică al Departamentului Apărării este armele de lansare aeriană, DARPA în 2017, ca parte a proiectului Operational Fires, a început un nou program pentru a dezvolta și demonstra un sistem de lansare la sol hipersonic care încorporează tehnologia din programul TBG.
Într-o cerere de buget pentru 2019, Pentagonul a solicitat 50 de milioane de dolari pentru a dezvolta și demonstra un sistem de lansare la sol care permite unei unități înaripate cu aripi hipersonice să depășească apărările aeriene inamice și să atingă rapid și cu exactitate țintele prioritare. Scopul proiectului este: dezvoltarea unui transportator avansat capabil să livreze diferite focoase la distanțe diferite; dezvoltarea de platforme de lansare la sol compatibile care permit integrarea în infrastructura de sol existentă; și realizarea caracteristicilor specifice necesare pentru implementarea rapidă și redistribuirea sistemului.
În cererea sa de buget pentru 2019, DARPA a solicitat 179,5 milioane de dolari pentru finanțare TBG. Scopul TBG (cum ar fi HAWC) este de a atinge o viteză de bloc de Mach 5 sau mai mult atunci când planificați către țintă pe etapa finală a traiectoriei. Rezistența la căldură a unei astfel de unități trebuie să fie foarte mare, trebuie să fie foarte manevrabilă, să zboare la altitudini de aproape 61 km și să poarte un focos cântărind aproximativ 115 kg (aproximativ dimensiunea unei bombe cu diametru mic, Bombă cu diametru mic). Un program focos și un sistem de ghidare sunt, de asemenea, dezvoltate în cadrul programelor TBG și HAWC.
Anterior, Forțele Aeriene ale SUA și DARPA au lansat un program comun FALCON (Forța de aplicare și lansare de la CONtinental Statele Unite) în cadrul proiectului CPGS (Conventional Prompt Global Strike). Obiectivul său este de a dezvolta un sistem format dintr-un vehicul de lansare similar cu o rachetă balistică și un vehicul de intrare atmosferică hipersonică cunoscut sub numele de vehicul aerian comun (CAV) care ar putea livra un focos oriunde în lume în decurs de una până la două ore. Unitatea de planare CAV extrem de manevrabilă cu aripă deltoidă-fuselaj, care nu are elice, poate zbura în atmosferă la viteze hipersonice.
Lockheed Martin a lucrat cu DARPA la conceptul timpuriu al vehiculului hipersonic HTV-2 din 2003 până în 2011. Rachetele ușoare Minotaur IV, care au devenit vehiculul de livrare pentru blocurile HTV-2, au fost lansate de la Vandenberg AFB din California. Primul zbor al HTV-2 din 2010 a furnizat date care au demonstrat progrese în îmbunătățirea performanței aerodinamice, a materialelor la temperatură înaltă, a sistemelor de protecție termică, a sistemelor autonome de siguranță a zborului și a sistemelor de ghidare, navigație și control pentru zborul hipersonic prelungit. Cu toate acestea, acest program a fost închis și în prezent toate eforturile sunt axate pe proiectul AHW.
Pentagonul speră că aceste programe de cercetare vor deschide calea pentru diferite arme hipersonice și, de asemenea, intenționează să își consolideze activitățile privind dezvoltarea armelor hipersonice ca parte a unei foi de parcurs în curs de dezvoltare pentru a finanța în continuare proiecte în acest domeniu.
În aprilie 2018, secretarul adjunct al apărării a anunțat că i s-a ordonat să îndeplinească „80% din plan”, adică să efectueze teste de evaluare până în 2023, al cărui obiectiv este să realizeze capacități hipersonice în următorul deceniu. Una dintre sarcinile prioritare ale Pentagonului este, de asemenea, realizarea de sinergie în proiectele hipersonice, deoarece foarte des componentele cu funcționalități similare sunt dezvoltate în diferite programe. „Deși procesele de lansare a unei rachete de pe o platformă maritimă, aeriană sau terestră sunt semnificativ diferite. este necesar să ne străduim pentru uniformitatea maximă a componentelor sale”.
Succesele rusești
Programul rusesc pentru dezvoltarea unei rachete hipersonice este ambițios, ceea ce este în mare parte facilitat de sprijinul cuprinzător al statului. Acest lucru este confirmat de mesajul anual al președintelui către Adunarea Federală, pe care l-a transmis pe 1 martie 2018. În timpul discursului său, președintele Putin a prezentat câteva noi sisteme de arme, inclusiv promițătorul sistem de rachete strategice Avangard.
Putin a dezvăluit aceste sisteme de arme, inclusiv Vanguard, ca răspuns la desfășurarea sistemului global de apărare antirachetă din America. El a declarat că „Statele Unite, în ciuda profundei preocupări a Federației Ruse, continuă să pună în aplicare în mod sistematic planurile sale de apărare antirachetă” și că răspunsul Rusiei este de a crește capacitățile de grevă ale forțelor sale strategice pentru a învinge sistemele defensive ale potențialilor adversari (deși actualul sistem american de apărare antirachetă abia va putea intercepta chiar și o parte din cele 1.550 de focoase nucleare ale Rusiei).
Aparent, Vanguard este o dezvoltare ulterioară a proiectului 4202, care a fost transformat în proiectul Yu-71 pentru dezvoltarea unui focos ghidat hipersonic. Potrivit lui Putin, el poate menține viteza a 20 de numere Mach pe secțiunea de marș sau alunecare a traiectoriei sale și „atunci când se deplasează spre țintă, poate efectua manevre profunde, ca o manevră laterală (și peste câteva mii de kilometri). Toate acestea îl fac absolut invulnerabil pentru orice mijloc de apărare aeriană și antirachetă.
Zborul Vanguardului are loc practic în condiții de formare a plasmei, adică se deplasează spre țintă ca un meteorit sau o minge de foc (plasma este un gaz ionizat format datorită încălzirii particulelor de aer, determinat de viteza mare a bloc). Temperatura de pe suprafața blocului poate atinge „2000 de grade Celsius”.
În mesajul lui Putin, videoclipul a arătat conceptul Avangard sub forma unei rachete hipersonice simplificate capabile să manevreze și să depășească sistemele de apărare aeriană și de apărare antirachetă. Președintele a declarat că unitatea înaripată prezentată în videoclip nu este o prezentare „reală” a sistemului final. Cu toate acestea, potrivit experților, unitatea înaripată din videoclip poate reprezenta un proiect complet realizabil al unui sistem cu caracteristicile tactice și tehnice ale Vanguard. În plus, ținând cont de istoria binecunoscută a testelor proiectului Yu-71, putem spune că Rusia se îndreaptă cu încredere către crearea producției de masă a unităților cu aripi planante hipersonice.
Cel mai probabil, configurația structurală a aparatului prezentat în videoclip este un corp în formă de pană de tip aripă-fuselaj, care a primit definiția generală a „planorului de undă”. A fost arătată separarea sa de vehiculul de lansare și manevrele ulterioare către țintă. Videoclipul a arătat patru suprafețe de direcție, două în partea de sus a fuselajului și două plăci de frânare a fuselajului, toate în partea din spate a navei.
Este probabil ca Vanguard să fie lansat cu noua rachetă balistică intercontinentală multietajată Sarmat. Cu toate acestea, în discursul său, Putin a spus că „este compatibil cu sistemele existente”, ceea ce indică faptul că, în viitorul apropiat, transportatorul unității cu aripi Avangard va fi cel mai probabil complexul UR-100N UTTH modernizat. Gama de acțiune estimată a Sarmat 11.000 km în combinație cu o rază de 9.900 km a focosului controlat Yu-71 face posibilă obținerea unei raze maxime de peste 20.000 km.
Dezvoltarea modernă a Rusiei în domeniul sistemelor hipersonice a început în 2001, când au fost testate ICBM-urile UR-100N (conform clasificării NATO SS-19 Stiletto) cu un bloc planor. Prima lansare a rachetei Project 4202 cu focosul Yu-71 a fost efectuată pe 28 septembrie 2011. Pe baza proiectului Yu-71/4202, inginerii ruși au dezvoltat un alt aparat hipersonic, inclusiv al doilea prototip Yu-74, care a fost lansat pentru prima dată în 2016 de la un loc de testare din regiunea Orenburg, lovind o țintă la Kura site-ul de testare din Kamchatka. Pe 26 decembrie 2018, a fost efectuată ultima (în termeni de timp) lansare cu succes a complexului Avangard, care a dezvoltat o viteză de aproximativ 27 Mach.
Proiect chinez DF-ZF
Potrivit unor informații destul de puține din surse deschise, China dezvoltă vehiculul hipersonic DF-ZF. Programul DF-ZF a rămas extrem de secret până când au început testele în ianuarie 2014. Surse americane au urmărit faptul testelor și au numit dispozitivul Wu-14, deoarece testele au fost efectuate la locul de testare Wuzhai din provincia Shanxi. În timp ce Beijingul nu a dezvăluit detaliile acestui proiect, militarii americani și ruși sugerează că au existat șapte teste reușite până în prezent. Potrivit unor surse americane, proiectul a întâmpinat anumite dificultăți până în iunie 2015. Abia începând cu a cincea serie de lansări de testare putem vorbi despre finalizarea cu succes a sarcinilor atribuite.
Potrivit presei chineze, pentru a crește raza de acțiune, DF-ZF combină capacitățile rachetelor nebalistice și a blocurilor de alunecare. O dronă tipică hipersonică DF-ZF, care se deplasează după lansare de-a lungul unei traiectorii balistice, accelerează la o viteză suborbitală de Mach 5 și apoi, intrând în atmosfera superioară, zboară aproape paralel cu suprafața Pământului. Acest lucru face ca drumul general către țintă să fie mai scurt decât cel al unei rachete balistice convenționale. Drept urmare, în ciuda reducerii vitezei datorită rezistenței aerului, un vehicul hipersonic își poate atinge ținta mai repede decât un focos ICBM convențional.
După al șaptelea test de probă din aprilie 2016, în timpul următoarelor teste din noiembrie 2017, aparatul cu racheta nucleară DF-17 la bord a atins o viteză de 11.265 km / h.
Din rapoartele presei locale este clar că dispozitivul hipersonic chinezesc DF-ZF a fost testat cu transportatorul - racheta balistică cu rază medie de acțiune DF-17. Această rachetă va fi în curând înlocuită de racheta DF-31 cu scopul de a crește autonomia la 2000 km. În acest caz, focosul poate fi echipat cu o sarcină nucleară. Surse ruse sugerează că dispozitivul DF-ZF poate intra în etapa de producție și poate fi adoptat de armata chineză în 2020. Cu toate acestea, judecând după dezvoltarea evenimentelor, China este încă la aproximativ 10 ani de la adoptarea sistemelor sale hipersonice.
Conform informațiilor americane, China ar putea folosi sisteme de rachete hipersonice pentru arme strategice. China poate dezvolta, de asemenea, tehnologie hipersonică cu ramjet pentru a oferi capacitatea de lovire rapidă. O rachetă cu un astfel de motor, lansată din Marea Chinei de Sud, poate zbura 2000 km în spațiu aproape la viteze hipersonice, ceea ce va permite Chinei să domine regiunea și să poată străpunge chiar și cele mai avansate sisteme de apărare antirachetă.
Dezvoltarea indiană
Organizația indiană pentru cercetare și dezvoltare (DRDO) lucrează de peste 10 ani la sisteme de lansare la sol hipersonice. Cel mai de succes proiect este racheta Shourya (sau Shaurya). Alte două programe, BrahMos II (K) și Hypersonic Technology Demonstrating Vehicle (HSTDV), se confruntă cu unele dificultăți.
Dezvoltarea unei rachete tactice suprafață la suprafață a început în anii '90. Racheta are o rază de acțiune tipică de 700 km (deși ar putea fi mărită) cu o abatere circulară de 20-30 de metri. Racheta Shourya poate fi lansată de pe un pod de lansare care se montează pe un lansator mobil 4x4 sau de pe o platformă staționară de la sol sau dintr-un siloz.
În versiunea containerului de lansare, o rachetă în două etape este lansată folosind un generator de gaz, care, datorită vitezei mari de combustie a propulsorului, creează o presiune ridicată suficientă pentru ca racheta să decoleze din container la viteză mare. Prima etapă menține zborul timp de 60-90 de secunde înainte de începerea celei de-a doua etape, după care este declanșată de un mic dispozitiv pirotehnic, care funcționează și ca un pas și un motor de fală.
Generatorul de gaz și motoarele, dezvoltate de Laboratorul de Materiale pentru Energie Înaltă și Laboratorul de Sisteme Avansate, propulsează racheta la o viteză de Mach 7. Toate motoarele și treptele utilizează propulsori solizi special formulați, care permit vehiculului să atingă viteze hipersonice. O rachetă care cântărește 6,5 tone poate transporta un focos convențional cu exploziv ridicat care cântărește aproape o tonă sau un focos nuclear echivalent cu 17 kilotone.
Primele teste la sol ale rachetei Shourya la locul de testare Chandipur au fost efectuate în 2004, iar următoarea lansare a testului în noiembrie 2008. La aceste teste s-a atins o viteză de Mach 5 și o autonomie de 300 km.
Testele din silozul rachetei Shourya în configurația finală au fost efectuate în septembrie 2011. Prototipul ar fi avut un sistem îmbunătățit de navigație și ghidare care include un giroscop cu inel laser și un accelerometru DRDO. Racheta s-a bazat în principal pe un giroscop conceput special pentru a îmbunătăți manevrabilitatea și precizia. Racheta a atins o viteză de Mach 7, 5, zburând 700 km la altitudine mică; în același timp, temperatura suprafeței carcasei a ajuns la 700 ° C.
Departamentul Apărării a efectuat ultima lansare a testului în august 2016 de la locul de testare Chandipur. Racheta, ajungând la o altitudine de 40 km, a zburat 700 km și din nou cu o viteză de 7,5 Mach. Sub acțiunea încărcăturii de expulzare, racheta a zburat de-a lungul unei traiectorii balistice de 50 de metri, apoi a trecut la un zbor de marș pe hipersonic, făcând manevra finală înainte de a atinge ținta.
La DefExpo 2018, s-a raportat că următorul model de rachetă Shourya va fi supus unor rafinamente pentru a crește raza de zbor. Se așteaptă ca Bharat Dynamics Limited (BDL) să înceapă producția în serie. Cu toate acestea, un purtător de cuvânt al BDL a spus că nu au primit instrucțiuni de producție de la DRDO, sugerând că racheta era încă în curs de finalizare; informațiile despre aceste îmbunătățiri sunt clasificate de Organizația DRDO.
India și Rusia dezvoltă împreună racheta de croazieră hipersonică BrahMos II (K) ca parte a întreprinderii mixte BrahMos Aerospace Private Limited. DRDO dezvoltă un motor hipersonic cu jet de ram care a fost testat cu succes la sol.
India, cu ajutorul Rusiei, creează un combustibil special pentru jet care permite rachetei să atingă viteze hipersonice. Nu sunt disponibile alte detalii despre proiect, dar oficialii companiei au declarat că sunt încă în faza preliminară de proiectare, așa că va trece cel puțin zece ani până când BrahMos II va deveni operațional.
Deși racheta supersonică tradițională BrahMos s-a dovedit cu succes, Institutul Indian de Tehnologie, Institutul Indian de Știință și BrahMos Aerospace efectuează o mare cantitate de cercetări în domeniul științei materialelor în cadrul proiectului BrahMos II, deoarece materialele trebuie să reziste presiunea și sarcinile aerodinamice și termice ridicate asociate cu vitezele hipersonice.
Directorul executiv al BrahMos Aerospace, Sudhir Mishra, a declarat că racheta rusească Zircon și BrahMos II au un motor și o tehnologie de propulsie comune, în timp ce sistemul de ghidare și navigație, software-ul, corpul și sistemele de control sunt dezvoltate de India.
Este planificat ca autonomia și viteza rachetei să fie de 450 km, respectiv Mach 7. Raza de acțiune a rachetei a fost inițial stabilită la 290 km, întrucât Rusia a semnat regimul de control al tehnologiei rachetelor, dar India, care este și semnatară a acestui document, încearcă în prezent să-și mărească raza de acțiune. Este de așteptat ca racheta să poată fi lansată de pe o platformă aeriană, terestră, de suprafață sau subacvatică. Organizația DRDO intenționează să investească 250 de milioane de dolari în testarea unei rachete capabile să dezvolte viteze hipersonice de Mach 5, 56 deasupra nivelului mării.
Între timp, proiectul indian HSTDV, în care este utilizat un motor ramjet pentru a demonstra un zbor lung independent, se confruntă cu dificultăți structurale. Cu toate acestea, Laboratorul de cercetare și dezvoltare în domeniul apărării continuă să lucreze la îmbunătățirea tehnologiei ramjet. Judecând după caracteristicile declarate, cu ajutorul unui motor rachetă cu propulsie solidă, aparatul HSTDV la o altitudine de 30 km va putea dezvolta o viteză de Mach 6 timp de 20 de secunde. Structura de bază cu carcasă și suport motor a fost proiectată în 2005. Majoritatea testelor aerodinamice au fost efectuate de Laboratorul Național Aerospațial NAL.
HSTDV redus a fost testat în NAL pentru admisia de aer și evacuarea gazelor de eșapament. Pentru a obține un model hipersonic al comportamentului vehiculului într-un tunel de vânt, au fost efectuate, de asemenea, mai multe teste la viteze supersonice mai mari (datorită unei combinații de unde de compresie și de rarefacție).
Laboratorul de cercetare și dezvoltare în domeniul apărării a efectuat lucrări legate de cercetarea materialelor, integrarea componentelor electrice și mecanice și a motorului ramjet. Primul model de bază a fost prezentat publicului în 2010 la o conferință specializată, iar în 2011 la Aerolndia. Conform programului, producția unui prototip complet a fost programată pentru 2016. Cu toate acestea, din cauza lipsei tehnologiilor necesare, a finanțării insuficiente în domeniul cercetării hipersonice și a indisponibilității șantierului de producție, proiectul este cu mult în urmă.
Cu toate acestea, caracteristicile aerodinamice, de propulsie și ale motorului cu jet de ram au fost analizate și calculate cu atenție și se așteaptă ca un motor cu reacție de dimensiuni complete să poată genera o tracțiune de 6 kN, ceea ce va permite sateliților să lanseze focoase nucleare și alte focoase balistice / non -rachete balistice la distanță mare. Coca octogonală cântărind o tonă este echipată cu stabilizatoare de croazieră și cârme de control spate.
Tehnologiile critice, cum ar fi camera de ardere a motorului, sunt testate într-un alt laborator balistic terminal, care face parte, de asemenea, din DRDO. DRDO speră să construiască tuneluri eoliene hipersonice pentru testarea sistemului HSTDV, dar lipsa fondurilor este o problemă.
Odată cu apariția sistemelor moderne de apărare aeriană integrate, forțele armate puternice din punct de vedere militar se bazează pe arme hipersonice pentru a contracara strategiile de refuz / blocare a accesului și pentru a lansa greve regionale sau globale. La sfârșitul anilor 2000, programele de apărare au început să acorde o atenție specială armelor hipersonice ca mijloc optim de a face o grevă globală. În acest sens, precum și faptul că rivalitatea geopolitică devine din ce în ce mai acerbă în fiecare an, armata se străduiește să maximizeze cantitatea de fonduri și resurse alocate acestor tehnologii.
În cazul armelor hipersonice pentru lansarea la sol, în special a sistemelor utilizate în afara zonei de operare a sistemelor active de apărare antiaeriană ale inamicului, opțiunile de lansare optime și cu risc scăzut sunt complexele de lansare standard și lansatoarele mobile pentru sol-sol și arme sol-aer și mine subterane pentru lovirea la distanțe medii sau intercontinentale.
