De-a lungul mileniilor, omenirea a dezvoltat o regulă conform căreia, pentru a supraviețui și a învinge inamicul, armele trebuie să fie mai precise, mai rapide și mai puternice decât cele ale inamicului. Armele de aviație îndeplinesc aceste cerințe în condiții moderne. În prezent, în străinătate, armele aeriene ghidate (UASP), în special bombele aeriene ghidate (UAB), al căror calibru se află într-o gamă largă - de la 9 la 13600 kg, se dezvoltă intens: sunt echipate cu noi tipuri de îndrumare și sistemele de control, părțile eficiente de luptă, metodele de utilizare a luptei sunt îmbunătățite. UAB sunt un accesoriu indispensabil al complexelor moderne de avioane de atac (UAK) în scopuri tactice și strategice. În ciuda nivelului ridicat de eficiență al modelelor moderne UAB, acestea, făcând parte din UAK, nu îndeplinesc întotdeauna cerințele pentru îndeplinirea misiunilor de luptă promițătoare. De regulă, UAK funcționează în apropierea liniei frontale, în timp ce toată eficiența se pierde.
Războaiele locale din ultimele decenii și, mai presus de toate, operațiunile militare din Irak și Afganistan, au dezvăluit eficiența insuficientă a armelor convenționale de înaltă precizie, inclusiv UAB. Atunci când efectuați o misiune de luptă, trece prea mult timp din momentul în care ținta este detectată și decizia de atac este luată până când este învinsă. De exemplu, un bombardier B-2 Spirit, care decolează dintr-un aerodrom din Statele Unite, trebuie să zboare 12-15 ore către zona de atac a țintei. Prin urmare, în condiții moderne, arme de răspuns rapid și acțiune de înaltă precizie sunt necesare la o distanță mare, ajungând la zeci de mii de kilometri.
Una dintre direcțiile de cercetare privind îndeplinirea acestor cerințe în străinătate este crearea unei noi generații de sisteme de șoc hipersonic. În SUA, Marea Britanie, Franța și Germania se desfășoară lucrări pentru crearea de aeronave hipersonice (rachete) și arme cinetice capabile să distrugă ținte de înaltă precizie.
Studiul experienței străine pentru noi este extrem de important, întrucât în fața complexului industrial industrial-apărare (MIC), așa cum a remarcat D. Rogozin în articolul său „Rusia are nevoie de o industrie de apărare inteligentă” (Ziarul „Krasnaya Zvezda”. 2012. - 7 februarie - С 3) sarcina a fost stabilită „pentru a recâștiga conducerea tehnologică mondială în domeniul producției de arme în cel mai scurt timp posibil”. După cum sa menționat în articolul de V. V. Putin „Să fii puternic: garanții de securitate națională pentru Rusia” (Ziarul „Rossiyskaya Gazeta”. - 2012. - Nr. 5708 (35). - 20 februarie - pp. 1-3) „Sarcina deceniului următor este pentru a se asigura că noua structură Forțele Armate s-au putut baza pe o tehnologie fundamental nouă. Tehnica care „vede” mai departe, trage mai precis, reacționează mai repede decât sistemele similare ale oricărui inamic potențial”.
Pentru a realiza acest lucru, este necesar să cunoaștem temeinic starea, tendințele și principalele direcții de lucru în străinătate. Desigur, specialiștii noștri au încercat întotdeauna să îndeplinească această condiție atunci când efectuează cercetare și dezvoltare. Dar în mediul actual, când „industria de apărare nu are ocazia să ajungă cu cineva cu calm, trebuie să facem o descoperire, să devenim inventatori și producători de frunte … Să răspundem doar amenințărilor și provocărilor de astăzi înseamnă să ne condamnăm pe noi înșine la rolul etern al întârzierilor. Prin toate mijloacele trebuie să asigurăm superioritatea tehnică, tehnologică, organizațională asupra oricărui potențial inamic”(Dintr-un articol al lui V. V. Putin).
Se crede că prima creație de aeronave hipersonice a fost propusă în anii 1930 în Germania de profesorul Eigen Senger și inginerul Irene Bredt. S-a propus crearea unei aeronave lansate orizontal pe o catapultă de rachete, sub acțiunea motoarelor rachete care accelerează la o viteză de aproximativ 5900 m / s, realizând un zbor transcontinental cu o rază de acțiune de 5-7 mii km de-a lungul unei traiectorii ricoșate cu sarcină utilă de până la 10 tone și aterizare la o distanță de peste 20 mii km de punctul de plecare.
Având în vedere dezvoltarea rachetei în anii 1930, inginerul S. Korolev și pilotul-observator E. Burche (S. Korolev, E. Burche Rocket în război // Tekhnika-Youth. - 1935. - Nr. 5. - P. 57 -59) a propus o schemă pentru utilizarea unei aeronave de luptă cu rachete-stratoplan: „Mergând la bombardament, este necesar să se ia în considerare faptul că acuratețea loviturilor de la înălțimi măsurate în zeci de kilometri și la viteze extraordinare ale stratoplanului ar trebui să fie neglijabil. Dar, pe de altă parte, este destul de posibil și de o mare importanță este abordarea către țintă în stratosferă dincolo de îndemâna armelor terestre, coborârea rapidă, bombardarea de la înălțimi normale care asigură acuratețea cerută și apoi urcarea fulgerătoare din nou la o înălțime de neatins."
Conceptul unei grevă globală bazată pe arme hipersonice
În prezent, această idee începe să fie implementată practic. În Statele Unite, la mijlocul anilor 1990, a fost formulat conceptul Global Reach - Global Power. În conformitate cu aceasta, Statele Unite ar trebui să aibă capacitatea de a lovi ținte terestre și de suprafață oriunde în lume în decurs de 1-2 ore de la primirea unui ordin, fără a utiliza baze militare străine folosind arme convenționale, de exemplu, UAB. Acest lucru se poate face folosind o nouă armă hipersonică, formată dintr-o platformă de transport hipersonică și o aeronavă autonomă cu o sarcină de luptă, în special UAB. eficienta operationala.
În cadrul programului pe scară largă al Forțelor Armate SUA Promt Global Strike ("Rapid Global Strike"), care permite să lovească cu arme convenționale (non-nucleare) de acțiune cinetică în orice punct al planetei într-o oră, și desfășurat în interesul armatei SUA, se dezvoltă un sistem de grevă hipersonică de nouă generație în două opțiuni:
• primul, denumit AHW (Advanced Hypersonic Weapon), folosește un vehicul de lansare de unică folosință ca platformă supersonică, urmat de o lansare către ținta unui avion supersonic AHW (un avion planor hipersonic poate fi numit și focos de manevră) echipat cu antenă ghidată bombe pentru a atinge ținta;
• al doilea, denumit sistemul FALCON HCV-2 de lovire hipersonică, folosește o aeronavă hipersonică pentru a crea condiții pentru lansarea unei aeronave autonome planante hipersonice, care zboară către țintă și o distruge folosind UAB.
Prima versiune a soluției tehnice are un dezavantaj semnificativ, care este că racheta purtătoare care livrează un proiectil hipersonic către punctul de lansare AHW poate fi confundată cu o rachetă cu un focos nuclear.
În 2003, Forțele Aeriene și Administrația pentru Dezvoltare Avansată (DARPA) din Departamentul Apărării al SUA, pe baza propriilor dezvoltări și propuneri ale industriei pentru sisteme hipersonice avansate, au dezvoltat un nou concept pentru un sistem promițător de grevă hipersonică numit FALCON (Force Application and Lansare de la lansarea continentală din SUA din Statele Unite continentale ") sau" Falcon ". Conform acestui concept, sistemul de atac FALCON constă dintr-un portavion hipersonic reutilizabil (de exemplu, fără pilot) HCV (Hypersonic Cruise Vehicle - un avion care zboară la altitudini de ordinul 40-60 km cu o viteză de croazieră hipersonică, cu o luptă sarcină de până la 5400 kg și o rază de acțiune de 15 -17000 km) și un cadru aerian controlat hipersonic foarte manevrabil reutilizabil CAV (Common Aero Vehicle - aeronavă autonomă unificată) cu o calitate aerodinamică de 3-5. Se presupune că baza vehiculelor HCV se află pe aerodromuri cu o pistă de până la 3 km lungime.
Lockheed-Martin a fost ales ca dezvoltator principal al aparatului de grevă hipersonică HCV și vehiculul de livrare CAV pentru sistemul de grevă FALCON. În 2005, a început să lucreze la determinarea aspectului tehnic al acestora și la evaluarea fezabilității tehnologice a proiectelor. Cele mai mari firme aerospațiale americane - Boeing, Northrop Grumman, Andrews Space - sunt, de asemenea, implicate în lucrare. Datorită nivelului ridicat de risc tehnologic al programului, au fost efectuate studii conceptuale ale mai multor variante de probe experimentale ale vehiculelor de livrare și ale purtătorilor acestora, cu o evaluare a caracteristicilor de manevrabilitate și controlabilitate.
Atunci când este aruncat de la un transportor la viteză hipersonică, acesta poate livra diverse sarcini de luptă cu o greutate maximă de 500 kg către o țintă la o distanță de până la 16.000 km. Dispozitivul ar trebui să fie realizat conform unei scheme aerodinamice promițătoare care oferă o calitate aerodinamică ridicată. Pentru reorientarea dispozitivului în zbor și pentru atingerea țintelor detectate pe o rază de până la 5400 km, echipamentul său ar trebui să includă echipamente pentru schimbul de date în timp real cu diferite sisteme de recunoaștere și puncte de control. Înfrângerea țintelor staționare extrem de protejate (îngropate) va fi asigurată prin utilizarea mijloacelor de distrugere a unui calibru de 500 kg cu un focos pătrunzător. Precizia (deviația circulară probabilă) ar trebui să fie de aproximativ 3 m la o viteză țintă de până la 1200 m / s.
Avionul planor hipersonic CAV cu comenzi aerodinamice are o masă de aproximativ 900 kg, din care avionul transportator poate transporta până la șase, poartă două bombe aeriene convenționale cu o greutate de 226 kg fiecare în compartimentul său de luptă. Precizia utilizării bombelor este foarte mare - 3 metri. Raza de acțiune a CAV-ului real poate fi de aproximativ 5000 km. În fig. 2 prezintă o diagramă a separării leziunilor penetrante folosind cochilii gonflabile.
Schema utilizării în luptă a sistemului de grevă hipersonică FALCON arată ca următoarea. După primirea sarcinii, bombardierul hipersonic HCV decolează dintr-un aerodrom convențional și, utilizând un sistem de propulsie combinat (DP), accelerează la o viteză aproximativ corespunzătoare M = 6. Când se atinge această viteză, sistemul de propulsie trece la modul a unui motor hipersonic ramjet, care accelerează aeronava la M = 10 și o altitudine de cel puțin 40 km. La un moment dat, avionul planor hipersonic CAV se separă de avionul purtător, care, după finalizarea unei misiuni de luptă pentru înfrângerea țintelor, revine la aerodromul uneia dintre bazele aeriene americane de peste mări (dacă CAV este echipat cu propriul motor și alimentarea necesară, poate reveni în Statele Unite continentale) (fig. 3).
Există două tipuri de căi de zbor posibile. Primul tip caracterizează o traiectorie ondulată pentru un avion hipersonic, care a fost propusă de inginerul german Eigen Zenger în proiectul de bombardier în timpul celui de-al doilea război mondial. Semnificația traiectoriei ondulate este următoarea. Datorită accelerației, dispozitivul părăsește atmosfera și oprește motorul, economisind combustibil. Apoi, sub influența gravitației, avionul se întoarce în atmosferă și pornește din nou motorul (pentru o perioadă scurtă de timp, doar pentru 20-40 s), care aruncă din nou dispozitivul în spațiu. O astfel de traiectorie, pe lângă creșterea autonomiei, contribuie și la răcirea structurii bombardierului atunci când se află în spațiu. Altitudinea zborului nu depășește 60 km, iar pasul valului este de aproximativ 400 km. Al doilea tip de traiectorie are o cale de zbor clasică în linie dreaptă.
Cercetări experimentale privind crearea armelor hipersonice
Modelele hipersonice HTV (Hypersonic Test Vehicle) cu o masă de aproximativ 900 kg și o lungime de până la 5 m au fost propuse pentru a evalua performanța lor de zbor, controlabilitatea și sarcinile termice la viteze de M = 10 - HTV-1, HTV-2, HTV-3.
Aparatul HTV-1 cu o durată de zbor controlată de 800 s la o viteză de M = 10 a fost retras de la testare datorită complexității tehnologice în fabricarea corpului de protecție termică și a soluțiilor incorecte de proiectare (Fig. 4).
Aparatul HTV-2 este realizat conform unui circuit integrat cu margini ascuțite și oferă o calitate de 3, 5-4, care, după cum cred dezvoltatorii, va oferi o gamă de planare dată, precum și manevrabilitate și controlabilitate folosind scuturi aerodinamice pentru direcționare cu precizia necesară (fig. 5). Potrivit Serviciului de Cercetare al Congresului SUA (CRS), dispozitivul hipersonic FALCON HTV-2 este capabil să lovească ținte la intervale de până la 27.000 km și viteze de până la Mach 20 (23.000 km / h).
HTV-3 este un model la scară al aeronavei hipersonice de atac HCV cu o calitate aerodinamică de 4-5 (Fig. 6). Modelul este conceput pentru a evalua soluțiile tehnologice și de proiectare adoptate, performanțele aerodinamice și de zbor, precum și manevrabilitatea și controlabilitatea în interesul dezvoltării ulterioare a aeronavei HCV. Testele de zbor trebuiau efectuate în 2009. Costul total al lucrărilor la fabricarea modelului și efectuarea testelor de zbor este estimat la 50 de milioane de dolari.
Testele complexului de șoc trebuiau efectuate în 2008-2009. folosind vehicule de lansare. Schema zborului de test al avionului hipersonic HTV-2 este prezentată în Fig. 7.
După cum au arătat studiile, principalele probleme problematice pentru crearea unei aeronave hipersonice vor fi asociate cu dezvoltarea centralei electrice, alegerea combustibilului și a materialelor structurale, aerodinamica și dinamica zborului și sistemul de control.
Alegerea aspectului aerodinamic și a proiectului aeronavei ar trebui să se bazeze pe condiția de a asigura funcționarea comună a admisiei de aer, a centralei electrice și a altor elemente ale aeronavei. La viteze hipersonice, problemele studierii eficacității controalelor aerodinamice, cu zone minime de suprafețe de stabilizare și control, momentele de articulație, mai ales atunci când se apropie zona țintă cu o viteză de aproximativ 1600 m / s, devin primordiale, în primul rând, pentru asigurați rezistența structurii și îndrumarea de înaltă precizie către obiectiv.
Conform studiilor preliminare, temperatura de pe suprafața vehiculului hipersonic ajunge la 1900 ° C, în timp ce pentru funcționarea normală a echipamentului de la bord, temperatura din interiorul compartimentului nu trebuie să depășească 70 ° C. Prin urmare, corpul dispozitivului trebuie să aibă o carcasă rezistentă la căldură din materiale la temperaturi ridicate și protecție termică multistrat pe baza materialelor de construcție existente în prezent.
Vehiculul hipersonic este echipat cu un sistem de control inerțial-satelit combinat și, în viitor, cu un sistem optic-electronic de tip end-to-end sau de tip radar.
Pentru a asigura zborul în linie dreaptă, cele mai promițătoare pentru sistemele militare sunt motoarele ramjet: SPVRD (motor supersonic ramjet) și scramjet (motor hipersonic ramjet). Acestea sunt simple ca design, deoarece practic nu au piese în mișcare (cu excepția pompei de alimentare cu combustibil) care utilizează combustibili hidrocarburi convenționali.
Aspectul aerodinamic și proiectarea aparatului CAV sunt elaborate în cadrul proiectului X-41, iar aeronavele de transport - în cadrul programului X-51. Scopul programului X-51A este de a demonstra posibilitățile de creare a unui motor scramjet, dezvoltarea materialelor rezistente la căldură, integrarea cadrului aerian și a motorului, precum și alte tehnologii necesare pentru zbor în intervalul de 4, 5-6, 5 M. Ca parte a acestui program, se lucrează și la crearea unei rachete balistice cu un focos convențional, o rachetă hipersonică X-51A Waverider și o dronă orbitală X-37B.
Potrivit CRS, finanțarea programului în 2011 a fost de 239,9 milioane dolari, din care 69 milioane dolari au fost cheltuiți pentru AHW.
Ministerul Apărării SUA a efectuat un alt test al unei noi bombe hipersonice planante AHW (Advanced Hypersonic Weapon). Testul muniției a avut loc pe 17 noiembrie 2011. Scopul principal al testului a fost testarea muniției pentru manevrabilitate, controlabilitate și rezistență la efecte de temperatură ridicată. Se știe că AHW a fost lansat în atmosfera superioară folosind o rachetă de rapel lansată de la o bază aeriană din Hawaii (Fig. 9). După ce a separat muniția de rachetă, el a planificat și a lovit o țintă din Insulele Marshall lângă atolul Kwajalein, situat la patru mii de kilometri sud-vest de Hawaii, la o viteză hipersonică de cinci ori mai mare decât viteza sunetului. Zborul a durat mai puțin de 30 de minute.
Potrivit purtătorului de cuvânt al Pentagonului, Melinda Morgan, scopul testării muniției a fost colectarea de date despre aerodinamica AHW, manevrabilitatea acestuia și rezistența la temperaturi ridicate.
Ultimele teste ale HTV-2 au avut loc la mijlocul lunii august 2011 și nu au avut succes (Fig. 10).
Potrivit experților, este posibil să se adopte un sistem hipersonic de șoc de primă generație de nouă generație până în 2015. Se consideră necesar să se furnizeze până la 16 lansări pe zi folosind un vehicul de lansare cu o singură utilizare. Costul lansării este de aproximativ 5 milioane de dolari.
Crearea unui sistem de grevă la scară largă este așteptată nu mai devreme de 2025-2030.
Ideea utilizării militare a unei aeronave stratoplane propulsate de rachete, propusă de S. Korolev și E. Burche în anii 1930, judecând după cercetările efectuate în Statele Unite, începe să fie implementată în proiectele de creare a unui noua generație de arme de atac hipersonice.
Utilizarea UAB ca parte a unui vehicul autonom hipersonic atunci când atacă o țintă necesită cerințe ridicate pentru asigurarea ghidării de înaltă precizie în condiții de zbor hipersonic și protecție termică a echipamentelor împotriva efectelor încălzirii cinetice.
La exemplul muncii desfășurate în Statele Unite pentru crearea armelor hipersonice, vedem că posibilitățile de utilizare în luptă a UAB sunt departe de a fi epuizate și sunt determinate nu numai de caracteristicile tactice și tehnice ale UAB în sine, care oferă intervalul dat, acuratețea și probabilitatea de distrugere, dar și prin intermediul livrării. În plus, implementarea acestui proiect poate rezolva, de asemenea, sarcina pașnică de livrare rapidă a echipamentului de marfă sau de salvare în primejdie în orice parte a lumii.
Materialul prezentat ne face să ne gândim serios la conținutul principalelor direcții de dezvoltare a sistemelor de grevă ghidate până în 2020-2030. În același timp, este necesar să se ia în considerare afirmația lui D. Rogozin (Rogozin D. Lucrul asupra algoritmului exact // Apărare Națională. - 2012. - Nr. 2. - P. 34-406): „… trebuie să abandonăm ideea de „recuperare și depășire” … Și este puțin probabil să adunăm rapid puteri și capacități care să ne permită să ajungem din urmă cu țările de înaltă tehnologie la viteze incredibile. Acest lucru nu trebuie făcut. Avem nevoie de altceva, mult mai complicat … Este necesar să se calculeze cursul desfășurării unei lupte armate cu perspectiva de până la 30 de ani, pentru a determina acest punct, pentru a ajunge la el. Pentru a înțelege de ce avem nevoie, adică să pregătim arme nu pentru mâine sau chiar poimâine, ci pentru o săptămână istorică care urmează … Repet, nu vă gândiți la ceea ce fac în SUA, Franța, Germania, gândiți-vă la ce o vor avea peste 30 de ani. Și trebuie să creați ceva care va fi mai bun decât au făcut-o acum. Nu-i urmați, încercați să înțelegeți unde merge totul și atunci vom câștiga.
Adică, este necesar să înțelegem dacă ne-a apărut o astfel de sarcină și, dacă da, atunci cum să o rezolvăm.
