Hypersound apare ca următorul parametru cheie pentru arme și platforme de supraveghere și, prin urmare, merită să aruncăm o privire mai atentă asupra cercetărilor efectuate în această zonă de Statele Unite, Rusia și India
Departamentul Apărării din SUA și alte agenții guvernamentale dezvoltă tehnologie hipersonică pentru două obiective imediate și unul pe termen lung. Potrivit lui Robert Mercier, șeful sistemelor de mare viteză la Laboratorul de Cercetare al Forțelor Aeriene din SUA (AFRL), cele două ținte apropiate sunt arme hipersonice, care se așteaptă să fie gata tehnologic la începutul anilor 1920, și un vehicul de supraveghere fără pilot, care va fiți gata de desfășurare la sfârșitul anilor 1920. sau la începutul anilor 30, iar vehiculele hipersonice vor urma în viitorul mai îndepărtat.
„Explorarea spațiului cu ajutorul navelor spațiale cu un motor cu jet de aer este o perspectivă mult mai îndepărtată”, a spus el într-un interviu. „Este puțin probabil ca nava spațială hipersonică să fie gata înainte de anii 2050”. Mercier a adăugat că strategia generală de dezvoltare este de a începe cu arme mici și apoi, pe măsură ce tehnologia și materialele se dezvoltă, să se extindă la vehiculele aeriene și spațiale.
Spiro Lekoudis, directorul Departamentului Sistemelor de Arme, Achiziții, Tehnologie și Aprovizionare din cadrul Ministerului Apărării, a confirmat că armele hipersonice vor fi probabil primul program de achiziții care va apărea după dezvoltarea acestei tehnologii de către minister și organizațiile sale partenere.. „Aeronava este cu siguranță un proiect pe termen mult mai lung decât o armă”, a spus el într-un interviu. Se așteaptă ca Forța Aeriană a SUA să desfășoare o demonstrație a Armei de Strike de Mare Viteză (HSSW) - o dezvoltare comună cu Agenția pentru Proiecte de Cercetare Avansată în Apărare (DARPA) - în jurul anului 2020, când Pentagonul va decide cum să transfere cel mai bine această tehnologie în programul de dezvoltare și achiziționarea de rachete hipersonice.
„Există două lucrări de cercetare principale care vizează demonstrarea tehnologiei HSSW”, spune Bill Gillard, proiectant de planuri și programe la AFRL. „Primul este programul de planificare a accelerației tactice TBG (Tactical BoosWSIide) al lui Lockheed Martin și Raytheon, iar al doilea este HAWC (Hypersonic Air-breath Weapon Concept), condus de Boeing.”
„Între timp, AFRL realizează un alt studiu fundamental pentru a completa proiectele DARPA și ale Forțelor Aeriene SUA”, a spus Gillard. De exemplu, în cadrul validării conceptului conceptului de aeronavă reutilizabilă pentru hipersonici (REACH), pe lângă studiul materialelor de bază, au fost efectuate mai multe experimente cu motoare cu ramjet de dimensiuni mici și mijlocii. „Scopul nostru este să promovăm baza de date și să dezvoltăm și să demonstrăm tehnologii care pot fi luate pentru a crea noi sisteme.” Cercetările fundamentale pe termen lung ale AFRL în domeniul îmbunătățirii materialelor compozite ceramice-matrice și a altor materiale rezistente la căldură sunt extrem de importante pentru crearea de vehicule hipersonice promițătoare.
AFRL și alte laboratoare ale Pentagonului lucrează intens la două aspecte principale ale vehiculelor hipersonice promițătoare: capacitatea de reutilizare și creșterea dimensiunii acestora."Există chiar o tendință la AFRL de a promova conceptul de sisteme hipersonice reutilizabile și mai mari", a spus Gillard. „Am concentrat toate aceste tehnologii pe proiecte precum X-51, iar REACH va fi un altul”.
„Demonstrația din 2013 a rachetei Boeing X-51A WaveRider va constitui baza planurilor de armament hipersonic ale Forțelor Aeriene ale SUA”, a declarat John Leger, inginer șef de proiect aerospațial la departamentul de arme al AFRL. „Studiem experiența acumulată în timpul dezvoltării proiectului X-51 și o folosim în dezvoltarea HSSW.”
Concomitent cu proiectul rachetei de croazieră hipersonice X-51, diferite organizații de cercetare au dezvoltat, de asemenea, motoare ramjet mai mari (10x) (ramjet), care „consumă” de 10 ori mai mult aer decât motorul X-51. "Aceste motoare sunt ideale pentru sisteme precum supravegherea de mare viteză, platforme de recunoaștere și informații și rachete de croazieră atmosferice", a spus Gillard. „Și, în cele din urmă, planurile noastre sunt de a merge mai departe către numărul 100, care va permite accesul la spațiu utilizând sisteme de respirație a aerului”.
AFRL explorează, de asemenea, posibilitatea integrării unui motor hipersonic ramjet cu un motor cu turbină sau rachetă de mare viteză pentru a avea suficientă propulsie pentru a obține un număr mare de Mach. „Explorăm toate posibilitățile de îmbunătățire a eficienței motoarelor aeriene supersonice. Condițiile în care trebuie să zboare nu sunt în totalitate favorabile."
La 1 mai 2013, racheta Kh-51A WaveRider a trecut cu succes testele de zbor. Aparatul experimental s-a descuiat de pe avionul B-52H și a accelerat folosind un accelerator de rachete la o viteză de 4,8 numere Mach (M = 4, 8). Apoi, X-51A s-a separat de accelerator și a pornit propriul motor, a accelerat la Mach 5, 1 și a zburat 210 secunde până când a fost ars tot combustibilul. Forțele aeriene au colectat toate datele de telemetrie pentru 370 de secunde de zbor. Divizia Rocketdyne a Pratt & Whitney a dezvoltat motorul pentru WaveRider. Ulterior, această divizie a fost vândută către Aerojet, care continuă să lucreze la centralele hipersonice, dar nu oferă niciun detaliu pe această temă.
Anterior, din 2003 până în 2011, Lockheed Martin a lucrat cu DARPA la conceptul inițial al vehiculului Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. Boosterul pentru aceste vehicule, care a fost lansat de la baza aeriană Vandenberg din California, a fost o rachetă ușoară Minotaur IV. Zborul inițial al HTV-2 din 2010 a generat date care au demonstrat progresul în performanțele aerodinamice, materialele refractare, sistemele de protecție termică, sistemele autonome de siguranță a zborului și sistemele de ghidare, navigație și control ale zborului hipersonic cu rază lungă de acțiune.
Două lansări demonstrative au fost efectuate cu succes în aprilie 2010 și august 2011, dar, conform declarațiilor DARPA, ambele vehicule Falcon în timpul zborului, încercând să atingă viteza planificată de M = 20, au pierdut contactul cu centrul de control timp de câteva minute.
Rezultatele programului X-51A sunt acum utilizate în proiectul HSSW. Armamentul și sistemul de ghidare sunt dezvoltate în două programe demonstrative: HAWC și TBG. DARPA a atribuit contracte Raytheon și Lockheed Martin în aprilie 2014 pentru a continua dezvoltarea programului TBG. Companiile au primit 20, respectiv 24 de milioane de dolari. Între timp, Boeing dezvoltă proiectul HAWC. Ea și DARPA refuză să ofere orice detalii despre acest contract.
Scopul programelor TBG și HAWC este de a accelera sistemele de arme la o viteză de M = 5 și de a le planifica în continuare pentru propriul lor scop. Astfel de arme trebuie să fie manevrabile și extrem de rezistente la căldură. În cele din urmă, aceste sisteme vor putea atinge o altitudine de aproape 60 km. Focosul, dezvoltat pentru o rachetă hipersonică, are o masă de 76 kg, care este aproximativ egală cu masa unei bombe cu diametru mic SDB (Small Diameter Bomb).
În timp ce proiectul X-51A a demonstrat cu succes integrarea unei aeronave și a unui motor hipersonic, proiectele TBG și HAWC se vor concentra pe îndrumare și control avansat, care nu au fost implementate pe deplin în proiectele Falcon sau WaveRider. Subsistemele Seeker (GOS) sunt angajate în mai multe laboratoare de armament ale Forțelor Aeriene ale SUA pentru a spori în continuare capacitățile sistemelor hipersonice. În martie 2014, DARPA a declarat într-o declarație că, în cadrul proiectului TBG, care urmează să finalizeze un zbor demonstrativ până în 2020, companiile partenere încearcă să dezvolte tehnologii pentru un sistem de planare tactică hipersonică cu o rachetă de rapel, lansată de pe un avion de transport.
„Programul va aborda problemele de sistem și tehnologie necesare pentru a crea un sistem de planare hipersonică cu un rapel de rapel. Acestea includ dezvoltarea conceptelor pentru un aparat cu caracteristicile aerodinamice și aerotermodinamice necesare; controlabilitate și fiabilitate într-o gamă largă de condiții de operare; caracteristicile sistemului și subsistemului necesare pentru eficiență în condițiile de operare relevante; în cele din urmă, abordări pentru reducerea costurilor și creșterea accesibilității sistemului experimental și a sistemelor de producție viitoare , se spune în declarație. Aeronava pentru proiectul TBG este un focos care se separă de accelerator și alunecă la viteze de până la M = 10 sau mai mult.
Între timp, ca parte a programului HAWC, în urma proiectului X-51A, o rachetă de croazieră hipersonică cu un motor ramjet va fi demonstrată la viteze mai mici - aproximativ M = 5 și mai mari. "Tehnologia HAWC s-ar putea extinde la platforme aeriene hipersonice reutilizabile promițătoare care pot fi utilizate ca vehicule de recunoaștere sau acces la spațiul cosmic", a spus DARPA într-un comunicat. Nici DARPA și nici contractorul părinte al Boeing nu au dezvăluit toate detaliile programului lor comun.
În timp ce principalele ținte hipersonice ale Departamentului Apărării sunt sistemele de arme și platformele de recunoaștere, DARPA a început un nou program în 2013 pentru a dezvolta un rapel hipersonic fără pilot reutilizabil pentru a lansa sateliți mici cu o greutate de 1.360-2270 kg pe orbită mică, care vor servi simultan ca laborator de testare pentru vehicule hipersonice. În iulie 2015, Biroul i-a acordat companiei Boeing și partenerului său Blue Origin un contract de 6,6 milioane de dolari pentru a continua lucrările la avionul spațial experimental XS-1, potrivit unei declarații a Congresului. În august 2014, Northrop Grumman a anunțat că lucrează și cu Scaled Composites și Virgin Galactic la proiectarea tehnică și planul de zbor al programului XS-1. Compania a primit un contract de 13 luni în valoare de 3,9 milioane de dolari.
Se așteaptă ca XS-1 să aibă un rapel de lansare reutilizabil care, atunci când este combinat cu o etapă de rapel unică, va oferi livrarea la prețuri accesibile a unui vehicul din clasa de 1360 kg către LEO. În plus față de lansarea ieftină, estimată la o zecime din costul unei lansări de rachete grele actuale, XS-1 va servi și ca laborator de testare pentru vehiculele noi hipersonice.
DARPA ar dori să lanseze în cele din urmă XS-1 în fiecare zi pentru mai puțin de 5 milioane de dolari pe zbor. Conducerea dorește să obțină un dispozitiv care poate atinge viteze de peste 10 numere Mach. Principiile de funcționare solicitate „ca un avion” includ aterizări orizontale pe piste standard, în plus, lansarea trebuie să fie de la un lansator de ascensoare, plus că trebuie să existe o infrastructură minimă și personal la sol și un nivel ridicat de autonomie. Primul zbor orbital de testare este programat pentru 2018.
După mai multe încercări nereușite ale NASA, începând cu anii 1980, de a dezvolta un sistem precum XS-1, cercetătorii militari cred acum că tehnologia s-a maturizat suficient datorită progreselor în compozite ușoare și ieftine și protecției termice îmbunătățite.
XS-1 este unul dintre mai multe proiecte Pentagon care vizează reducerea costului lansării sateliților. Odată cu reducerile bugetului american pentru apărare și acumularea capacităților altor națiuni, accesul de rutină la spațiu devine o prioritate de securitate națională din ce în ce mai mare. Folosirea rachetelor grele pentru lansarea sateliților este costisitoare și necesită o strategie elaborată, cu puține opțiuni. Aceste lansări tradiționale pot costa sute de milioane de dolari și necesită menținerea infrastructurii costisitoare. În timp ce Forțele Aeriene SUA insistă asupra faptului că parlamentarii emit un decret de suspendare a utilizării motoarelor rachete rusești RD-180 pentru lansarea sateliților americani, cercetarea hipersonică a DARPA va contribui la scurtarea semnificativă a drumului care va trebui parcurs, bazându-se doar pe propriile forțe și mijloace.
Rusia: recuperarea timpului pierdut
La sfârșitul existenței Uniunii Sovietice, biroul de proiectare a construcției de mașini MKB "Raduga" de la Dubna a proiectat GELA (Hypersonic Experimental Aircraft), care urma să devină prototipul rachetei de lansare aeriană strategică X-90 ("Produsul 40 ") cu un motor ramjet" Produsul 58 "Dezvoltat de TMKB (biroul de proiectare a construcțiilor de mașini Turaevskoe)" Soyuz ". Racheta trebuia să fie capabilă să accelereze la o viteză de 4,5 numere Mach și să aibă o autonomie de 3000 km. Setul de arme standard al bombardierului strategic modernizat Tu-160M trebuia să includă două rachete X-90. Lucrările la racheta de croazieră supersonică Kh-90 au fost întrerupte în 1992 în etapa de laborator, iar aparatul GELA în sine a fost prezentat în 1995 la expoziția de aviație MAKS.
Cele mai cuprinzătoare informații despre programele actuale de lansare a aerului hipersonic au fost prezentate de fostul comandant al Statului Major General al Forțelor Aeriene Ruse, Alexander Zelin, într-o conferință pe care a ținut-o la o conferință a producătorilor de aeronave de la Moscova în aprilie 2013. Potrivit lui Zelin, Rusia desfășoară un program în două etape pentru dezvoltarea unei rachete hipersonice. Prima etapă prevede dezvoltarea până în 2020 a unei rachete sub-strategice de lansare aeriană cu o rază de acțiune de 1.500 km și o viteză de aproximativ M = 6. Mai departe, în următorul deceniu, ar trebui dezvoltată o rachetă cu o viteză de 12 numere Mach, capabilă să atingă orice punct din lume.
Cel mai probabil, racheta Mach 6 menționată de Zelin este produsul 75, denumit și GZUR (rachetă ghidată HyperSonic), care se află în prezent în etapa de proiectare tehnică la Tactical Missiles Corporation. „Produsul 75”, aparent, are o lungime de 6 metri (dimensiunea maximă pe care o poate lua golful bombei Tu-95MS; se poate încadra și în compartimentul de armament al bombardierului Tu-22M) și cântărește aproximativ 1.500 kg. Ar trebui să fie pus în mișcare de motorul ramjet Product 70 dezvoltat de Soyuz TMKB. Căutătorul său activ de radar Gran-75 este în prezent dezvoltat de Detal UPKB din Kamensk-Uralsky, în timp ce capul de bandă pasivă de bandă largă este fabricat de Biroul de proiectare central Omsk.
În 2012, Rusia a început testele de zbor ale unui vehicul hipersonic experimental atașat la suspendarea unui bombardier supersonic Tu-23MZ cu rază lungă de acțiune (denumirea NATO „Backfire”). Nu mai devreme de 2013, acest dispozitiv a efectuat primul său zbor gratuit. Dispozitivul hipersonic este instalat în secțiunea nasului rachetei X-22 (AS-4 "Bucătărie"), care este utilizată ca un rapel de lansare. Această combinație are o lungime de 12 metri și cântărește aproximativ 6 tone; componenta hipersonică are aproximativ 5 metri lungime. În 2012, Uzina de construcție a mașinilor Dubna a finalizat construcția a patru rachete anti-navă lansate cu aerul de croazieră supersonică X-22 (fără căutător și focoase) pentru a fi utilizate în testele vehiculelor hipersonice. Racheta este lansată dintr-o suspensie sub-aripă Tu-22MZ la viteze de până la Mach 1, 7 și altitudini de până la 14 km și accelerează vehiculul de testare la Mach 6, 3 și o altitudine de 21 km înainte de lansarea componentei de testare, care aparent se dezvoltă o viteză de 8 numere Mach.
Rusia era de așteptat să participe la teste de zbor similare ale vehiculului hipersonic francez MBDA LEA lansat de la Backfire. Cu toate acestea, conform datelor disponibile, componenta hipersonică de testare este un proiect primordial rus.
În octombrie-noiembrie 2012, Rusia și India au semnat un acord preliminar pentru a lucra la racheta hipersonică BrahMos-II. Schema de cooperare include NPO Mashinostroeniya (rachetă), TMKB Soyuz (motor), TsAGI (cercetare aerodinamică) și TsIAM (dezvoltare motor).
India: un nou jucător pe teren
În urma unui acord privind dezvoltarea comună cu Rusia, programul de rachete BrahMos din India a fost lansat în 1998. Conform acordului, principalii parteneri au fost ONP-ul rus Mashinostroyenia și Organizația indiană pentru cercetare și dezvoltare (DRDO).
Prima sa versiune este o rachetă de croazieră supersonică în două etape cu ghidare radar. Motorul cu propulsie solidă din prima etapă accelerează racheta la viteze supersonice, în timp ce ramjetul cu propulsie lichidă din a doua etapă accelerează racheta la viteza M = 2. 8. BrahMos este, de fapt, versiunea indiană a Racheta rusească Yakhont.
În timp ce racheta BrahMos a fost deja livrată armatei indiene, marinei și aviației, decizia de a începe dezvoltarea unei versiuni hipersonice a rachetei BrahMos-II prin parteneriatul deja stabilit a fost luată în 2009.
În conformitate cu proiectarea tehnică, BrahMos-ll (Kalam) va zbura la viteze mai mari de Mach 6 și va avea o precizie mai mare în comparație cu varianta BrahMos-A. Racheta va avea o autonomie maximă de 290 km, care este limitată de regimul de control al tehnologiei antirachete semnat de Rusia (limitează dezvoltarea rachetelor cu o rază de acțiune mai mare de 300 km pentru o țară parteneră). Pentru a crește viteza rachetei BrahMos-2, va fi utilizat un motor ramerson hipersonic și, potrivit mai multor surse, industria rusă dezvoltă un combustibil special pentru aceasta.
Pentru proiectul BrahMos-II, a fost luată o decizie cheie de a menține parametrii fizici ai versiunii anterioare, astfel încât noua rachetă să poată utiliza lansatoarele deja dezvoltate și alte infrastructuri.
Ținta stabilită pentru noua variantă include ținte fortificate precum adăposturi subterane și depozite de arme.
Un model la scară al rachetei BrahMos-II a fost prezentat la Aero India 2013, iar testarea prototipului va începe în 2017. (La expoziția recent organizată Aero India 2017, a fost prezentat un luptător Su-30MKI cu o rachetă Brahmos pe un pilon sub aripi). În 2015, într-un interviu, directorul executiv al Brahmos Aerospace, Kumar Mishra, a spus că configurația exactă trebuie încă aprobată și că un prototip complet este așteptat nu mai devreme de 2022.
Una dintre principalele provocări este găsirea de soluții de proiectare pentru BrahMos-II care să permită rachetei să reziste temperaturilor extreme și încărcăturilor de zbor hipersonic. Printre cele mai dificile probleme se află căutarea celor mai potrivite materiale pentru fabricarea acestei rachete.
Se estimează că DRDO a investit aproximativ 250 de milioane de dolari în dezvoltarea unei rachete hipersonice; în acest moment, testele unui VRM hipersonic au fost efectuate în laboratorul de sisteme moderne din Hyderabad, unde, conform rapoartelor, s-a realizat o viteză de M = 5, 26 într-un tunel de vânt. Tunelul de vânt hipersonic joacă un rol cheie rol în simularea vitezei necesare testării diferitelor elemente structurale ale unei rachete.
Este clar că racheta hipersonică va fi furnizată numai Indiei și Rusiei și nu va fi disponibilă pentru vânzare către țări terțe.
Există un lider
Fiind cea mai puternică putere militară și economică din lume, Statele Unite conduc tendințele de dezvoltare hipersonică, dar țări precum Rusia și India o împiedică.
În 2014, Înaltul Comandament al Forțelor Aeriene din SUA a anunțat că capacitățile hipersonice vor ieși pe primul loc în primele cinci priorități de dezvoltare pentru următorul deceniu. Armele hipersonice vor fi dificil de interceptat și vor oferi capacitatea de a efectua lovituri la distanță mai rapidă decât permite tehnologia actuală a rachetelor.
În plus, această tehnologie este văzută de unii ca un succesor al tehnologiei stele, deoarece armele care se mișcă la viteze mari și la altitudini mari vor avea o supraviețuire mai bună decât sistemele lente de zbor scăzut, ceea ce înseamnă că vor putea angaja ținte în acces limitat contestat. spaţiu. Datorită progresului în domeniul tehnologiilor de apărare aeriană și a proliferării rapide a acestora, este vital să găsim noi modalități de a pătrunde în „cordoanele inamice”.
În acest scop, parlamentarii americani forțează Pentagonul să accelereze avansarea tehnologiei hipersonice. Mulți dintre ei indică evoluțiile din China, Rusia și chiar India ca justificare a eforturilor SUA mai agresive în această direcție. Camera Reprezentanților, în versiunea sa a proiectului de lege privind cheltuielile pentru apărare, a spus că „sunt conștienți de amenințarea în evoluție rapidă reprezentată de dezvoltarea armelor hipersonice în tabăra potențialilor adversari”.
Aceștia menționează acolo „câteva teste recente ale armelor hipersonice efectuate în China, precum și evoluțiile din acest domeniu în Rusia și India” și îndeamnă „să avansăm cu putere”. „Camera consideră că capacitățile în creștere rapidă ar putea reprezenta o amenințare la adresa securității naționale și a forțelor noastre active”, spune legea. În special, acesta afirmă, de asemenea, că Pentagonul ar trebui să folosească „tehnologia rămasă din testele hipersonice anterioare” pentru a continua dezvoltarea acestei tehnologii.
Oficialii Forțelor Aeriene ale SUA prezic că aeronavele hipersonice reutilizabile pot intra în funcțiune până în anii 1940, iar experții din laboratoarele militare de cercetare confirmă aceste estimări. Ieșirea cu o soluție competitivă înaintea potențialilor adversari ar pune Statele Unite într-o poziție avantajoasă, în special în Pacific, unde predomină distanțele mari și vor fi preferate viteze mari la altitudini mari.
Întrucât tehnologia, care ar trebui să „se maturizeze” în viitorul apropiat, poate fi aplicată la dezvoltarea armelor și a aeronavelor de recunoaștere, apare o mare întrebare - în ce direcție se va mișca primul Pentagon. Atât proiectele Pentagonului, proiectul „aeronave arsenal” pionierat de secretarul apărării Carter în februarie 2016, cât și noul bombardier cu rază lungă de acțiune (LRS-B) / B-21, sunt platforme care pot transporta o încărcătură hipersonică utilă, indiferent dacă fie arme sau echipamente de recunoaștere și supraveghere.
Pentru restul lumii, inclusiv Rusia și India, drumul înainte este mai puțin clar atunci când vine vorba de cicluri lungi de dezvoltare și implementări viitoare de tehnologie hipersonică și platforme hipersonice.
