Za tisícročia si ľudstvo vytvorilo pravidlo, podľa ktorého na to, aby zbrane prežili a porazili nepriateľa, musia byť presnejšie, rýchlejšie a silnejšie ako tie nepriateľské. Letecké zbrane tieto požiadavky v moderných podmienkach spĺňajú. V súčasnej dobe sa v zahraničí intenzívne vyvíjajú navádzané vzduchom riadené zbrane (UASP), najmä riadené letecké bomby (UAB), ktorých kaliber leží v širokom rozsahu - od 9 do 13 600 kg: sú vybavené novými druhmi vedenia a zdokonaľujú sa riadiace systémy, účinné bojové diely, metódy bojového použitia. UAB sú nepostrádateľným doplnkom moderných úderných leteckých komplexov (UAK) na taktické a strategické účely. Napriek vysokej účinnosti moderných modelov UAB, ako súčasť UAK, nie vždy spĺňajú požiadavky na plnenie sľubných bojových misií. UAK spravidla funguje v blízkosti prvej línie, pričom sa stráca všetka účinnosť.
Miestne vojny posledných desaťročí a predovšetkým vojenské operácie v Iraku a Afganistane odhalili nedostatočnú účinnosť konvenčných vysoko presných zbraní vrátane UAB. Pri vykonávaní bojovej misie uplynie príliš veľa času od okamihu, keď je cieľ zistený, a kým sa nerozhodne, rozhodne sa zaútočiť. Napríklad bombardér B-2 Spirit, ktorý štartuje z letiska v USA, musí letieť 12-15 hodín do oblasti útoku cieľa. Preto sú v moderných podmienkach potrebné zbrane rýchlej reakcie a vysoko presnej akcie na veľkú vzdialenosť, dosahujúcu desaťtisíce kilometrov.
Jedným zo smerov výskumu plnenia týchto požiadaviek v zahraničí je vytvorenie novej generácie hypersonických šokových systémov. V USA, Veľkej Británii, Francúzsku a Nemecku prebiehajú práce na vytvorení hypersonických lietadiel (LA) (rakiet) a kinetických zbraní schopných zničiť vysoko presné ciele.
Štúdium zahraničných skúseností je pre nás mimoriadne dôležité, pretože pred domácim obranno-priemyselným komplexom (MIC), ako uviedol D. Rogozin vo svojom článku „Rusko potrebuje inteligentný obranný priemysel“(noviny „Krasnaya Zvezda“. 2012. - 7. februára - С 3) bola stanovená úloha „znovu získať svetové technologické prvenstvo v oblasti zbrojnej výroby v čo najkratšom čase“. Ako je uvedené v článku V. V. Putin „Byť silný: záruky národnej bezpečnosti pre Rusko“(Noviny „Rossiyskaya Gazeta“. - 2012. - č. 5708 (35). - 20. februára - s. 1–3) „Úlohou nasledujúceho desaťročia je zabezpečiť, aby sa nová štruktúra ozbrojených síl mohla spoľahnúť na zásadne novú technológiu. Technika, ktorá „vidí“ďalej, strieľa presnejšie, reaguje rýchlejšie ako podobné systémy akéhokoľvek potenciálneho nepriateľa. “
Aby ste to dosiahli, je potrebné dôkladne poznať stav, trendy a hlavné smery práce v zahraničí. Naši špecialisti sa samozrejme pri vykonávaní výskumu a vývoja vždy snažili splniť túto podmienku. Ale v dnešnom prostredí, keď „obranný priemysel nemá možnosť niekoho pokojne dobehnúť, musíme urobiť prielom, stať sa poprednými vynálezcami a výrobcami … Reagovať na hrozby a výzvy dnešnej doby znamená odsúdiť samých seba do večnej úlohy zaostalých. Musíme všetkými prostriedkami zabezpečiť technickú, technologickú a organizačnú prevahu nad akýmkoľvek potenciálnym nepriateľom “(z článku V. V. Putina).
Verí sa, že prvé vytvorenie hypersonických lietadiel navrhli v 30. rokoch 20. storočia v Nemecku profesor Eigen Senger a inžinierka Irene Bredt. Bolo navrhnuté vytvoriť lietadlo horizontálne vypustené na raketovom katapulte pôsobením raketových motorov zrýchľujúcich na rýchlosť asi 5900 m / s, ktoré bude vykonávať transkontinentálny let s dosahom 5 až 7 000 km po odrazovej dráhe s užitočné zaťaženie až 10 ton a pristátie vo vzdialenosti viac ako 20 000 km od východiskového bodu.
Vzhľadom na vývoj raketovej techniky v 30. rokoch minulého storočia inžinier S. Korolev a pozorovateľ pilota E. Burche (S. Korolev, E. Burche Rocket vo vojne // Tekhnika -mládež. - 1935. - č. 5. - S. 57 -59) navrhol schému použitia raketového bojového lietadla-stratoplánu: „Pri bombardovaní je potrebné vziať do úvahy skutočnosť, že presnosť zásahov z výšok sa meria v desiatkach kilometrov a pri obrovských rýchlostiach stratoplánu by mala byť zanedbateľná. Ale na druhej strane je to celkom možné a veľký význam má prístup k cieľu v stratosfére mimo dosahu pozemných zbraní, rýchly zostup, bombardovanie z bežných výšok, ktoré poskytujú požadovanú presnosť, a potom opäť bleskurýchle stúpanie do nedosiahnuteľnej výšky “.
Koncept globálneho úderu založeného na hypersonických zbraniach
V súčasnosti sa táto myšlienka začína prakticky realizovať. V USA v polovici 90. rokov minulého storočia bol sformulovaný koncept Global Reach - Global Power. V súlade s ním by USA mali mať schopnosť zasiahnuť pozemné a povrchové ciele kdekoľvek na svete do 1 až 2 hodín po prijatí rozkazu bez použitia zahraničných vojenských základní s použitím konvenčných zbraní, napríklad UAB. To sa dá dosiahnuť pomocou novej hypersonickej zbrane, ktorá pozostáva z platformy nadzvukového nosiča a autonómneho lietadla s bojovým zaťažením, najmä UAB. Hlavnými vlastnosťami týchto zbraní sú vysoká rýchlosť, dlhý dosah, dostatočne vysoká manévrovateľnosť, nízka viditeľnosť a vysoká prevádzková efektívnosť.
V rámci rozsiahleho programu amerických ozbrojených síl Promt Global Strike („Rapid Global Strike“), ktorý umožňuje do jednej hodiny zasiahnuť konvenčnými (nejadrovými) zbraňami kinetického účinku na ľubovoľnom mieste planéty, a ktorý sa vykonáva v záujme americkej armády, vyvíja sa hypersonický úderný systém novej generácie v dvoch variantoch:
• prvý, nazývaný AHW (Advanced Hypersonic Weapon), používa jednorazovú nosnú raketu ako nadzvukovú platformu, po ktorej nasleduje štart k cieľu nadzvukového lietadla AHW (hypersonické klzavé lietadlo sa môže nazývať aj manévrovacia hlavica) vybavené riadenou anténou bomby na zasiahnutie cieľa;
• druhý, nazývaný hypersonický úderový systém FALCON HCV-2, používa hypersonické lietadlo na vytvorenie podmienok pre štart autonómneho hypersonického kĺzavého lietadla CAV, ktoré letí k cieľu a zničí ho pomocou UAB.
Prvá verzia technického riešenia má značnú nevýhodu, ktorou je to, že nosnú raketu dodávajúcu hypersonický projektil na miesto štartu AHW je možné zameniť za raketu s jadrovou hlavicou.
V roku 2003 letectvo a Advanced Development Administration (DARPA) amerického ministerstva obrany vyvinuli na základe vlastného vývoja a návrhov priemyslu vyspelých hypersonických systémov nový koncept sľubného systému hypersonických úderov s názvom FALCON (Force Application and Spustiť z kontinentálneho USA Spustiť z kontinentálnych Spojených štátov “) alebo„ Falcon “. Podľa tejto koncepcie pozostáva úderný systém FALCON z nadzvukovej opakovane použiteľnej (napríklad bez posádky) lietadlovej lode HCV (Hypersonic Cruise Vehicle - lietadlo lietajúce vo výškach rádovo 40 - 60 km s hypersonickou cestovnou rýchlosťou, s bojom zaťaženie až 5400 kg a dolet 15 -17 000 km) a opakovane použiteľný hypersonický, vysoko manévrovateľný riadený drak lietadla CAV (Common Aero Vehicle -zjednotené autonómne lietadlo) s aerodynamickou kvalitou 3-5. Základňa vozidiel HCV by mala byť na letiskách s dráhou dlhou až 3 km.
Spoločnosť Lockheed-Martin bola vybraná ako hlavný vývojár hypersonického úderového zariadenia HCV a dodávkového vozidla CAV pre úderový systém FALCON. V roku 2005 začala pracovať na určení ich technického vzhľadu a posúdení technologickej realizovateľnosti projektov. Na práci sa podieľajú aj najväčšie americké letecké spoločnosti - Boeing, Northrop Grumman, Andrews Space. Vzhľadom na vysokú úroveň technologického rizika programu boli uskutočnené koncepčné štúdie niekoľkých variantov experimentálnych vzoriek doručovacích vozidiel a ich nosičov s hodnotením charakteristík ovládateľnosti a ovládateľnosti.
Pri páde z nosiča hypersonickou rýchlosťou dokáže dodať rôzne bojové náklady s maximálnou hmotnosťou 500 kg na cieľ vo vzdialenosti až 16 000 km. Zariadenie má byť vyrobené podľa sľubnej aerodynamickej schémy, ktorá poskytuje vysokú aerodynamickú kvalitu. Na retargeting zariadenia za letu a zasiahnutie cieľov zistených v okruhu až 5400 km má jeho zariadenie obsahovať zariadenie na výmenu dát v reálnom čase s rôznymi prieskumnými systémami a riadiacimi bodmi. Porážku stacionárnych vysoko chránených (zakopaných) cieľov zaistí použitie deštrukčných prostriedkov kalibru 500 kg s prenikavou hlavicou. Presnosť (kruhová pravdepodobná odchýlka) by mala byť asi 3 m pri cieľovej rýchlosti až 1200 m / s.
Hypersonické klzavé lietadlo CAV s aerodynamickými ovládacími prvkami má hmotnosť približne 900 kg, z ktorých môže nosné lietadlo uniesť až šesť, vo svojom bojovom priestore nesie dve konvenčné letecké pumy s hmotnosťou po 226 kg. Presnosť použitia bômb je veľmi vysoká - 3 metre. Dosah skutočnej CAV môže byť asi 5 000 km. Na obr. 2 ukazuje diagram oddelenia penetračných lézií pomocou nafukovacích škrupín.
Schéma bojového použitia systému nadzvukových úderov FALCON vyzerá nasledovne. Po obdržaní úlohy hypersonický bombardér HCV vzlietne z konvenčného letiska a pomocou kombinovaného pohonného systému (DP) zrýchľuje na rýchlosť približne zodpovedajúcu M = 6. Po dosiahnutí tejto rýchlosti sa pohonný systém prepne do režimu hypersonického ramjetového motora, urýchľujúceho lietadlo na M = 10 a výšku najmenej 40 km. V danom momente sa hypersonické kĺzavé lietadlo CAV oddeľuje od nosného lietadla, ktoré sa po dokončení bojovej misie na porazenie cieľov vracia na letisko jednej z amerických zámorských leteckých základní (ak je CAV vybavená vlastným motorom a potrebné zásoby paliva, môže sa vrátiť do kontinentálnych USA) (obr. 3).
Sú možné dva typy letových dráh. Prvý typ charakterizuje zvlnenú trajektóriu pre hypersonické lietadlo, ktorú navrhol nemecký inžinier Eigen Zenger v projekte bombardéra počas druhej svetovej vojny. Význam zvlnenej trajektórie je nasledujúci. Z dôvodu zrýchlenia zariadenie opustí atmosféru a vypne motor, čím ušetrí palivo. Potom sa lietadlo pod vplyvom gravitácie vráti do atmosféry a opäť zapne motor (na krátky čas, iba na 20-40 s), ktorý opäť vrhne zariadenie do vesmíru. Takáto trajektória okrem zvýšenia doletu prispieva aj k chladeniu konštrukcie bombardéra, keď je vo vesmíre. Letová výška nepresahuje 60 km a vlnový krok je asi 400 km. Druhý typ trajektórie má klasickú priamu dráhu letu.
Experimentálny výskum výroby hypersonických zbraní
Na posúdenie ich letových vlastností, ovládateľnosti a tepelného zaťaženia pri rýchlostiach M = 10-HTV-1, HTV-2, boli navrhnuté hypersonické modely HTV (Hypersonic Test Vehicle) s hmotnosťou asi 900 kg a dĺžkou až 5 m. HTV-3.
Prístroj HTV-1 s riadenou dobou letu 800 s pri rýchlosti M = 10 bol z testovania vyradený z dôvodu technologickej náročnosti výroby telesa tepelného štítu a nesprávneho konštrukčného riešenia (obr. 4).
Zariadenie HTV-2 je vyrobené podľa integrovaného obvodu s ostrými prednými hranami a poskytuje kvalitu 3, 5 až 4, čo, ako sa vývojári domnievajú, poskytne daný rozsah kĺzania, ako aj manévrovateľnosť a ovládateľnosť pomocou aerodynamických štítov. na zameranie s požadovanou presnosťou (obr. 5). Podľa americkej Kongresovej výskumnej služby (CRS) je hypersonické zariadenie FALCON HTV-2 schopné zasiahnuť ciele v rozmedzí až 27 000 km a rýchlosti až 20 Mach (23 000 km / h).
HTV-3 je zmenšený model hypersonického úderného lietadla HCV s aerodynamickou kvalitou 4-5 (obr. 6). Model je navrhnutý tak, aby hodnotil prijaté technologické a konštrukčné riešenia, aerodynamické a letové vlastnosti, ako aj manévrovateľnosť a ovládateľnosť v záujme ďalšieho vývoja lietadla HCV. Letové testy sa mali uskutočniť v roku 2009. Celkové náklady na prácu na výrobe modelu a vedení letových skúšok sa odhadujú na 50 miliónov dolárov.
Testy šokového komplexu sa mali vykonať v rokoch 2008-2009. pomocou nosných rakiet. Schéma skúšobného letu hypersonického lietadla HTV-2 je znázornená na obr. 7.
Ako ukázali štúdie, hlavné problematické problémy pri vytváraní hypersonického lietadla budú spojené s vývojom elektrárne, výberom paliva a konštrukčných materiálov, aerodynamiky a dynamiky letu a riadiaceho systému.
Voľba aerodynamického usporiadania a konštrukcie lietadla by mala byť založená na stave zabezpečenia spoločnej prevádzky prívodu vzduchu, elektrárne a ďalších prvkov lietadla. Pri hypersonických rýchlostiach sa otázky skúmania účinnosti aerodynamických ovládačov, s minimálnymi oblasťami stabilizačných a riadiacich plôch, momentov závesu, najmä keď sa približujete k cieľovej oblasti rýchlosťou okolo 1600 m / s, stávajú prvoradými, predovšetkým zaistiť pevnosť konštrukcie a vysoko presné vedenie k cieľu.
Podľa predbežných štúdií teplota na povrchu hypersonického vozidla dosahuje 1 900 ° C, zatiaľ čo pre normálnu funkciu palubného zariadenia by teplota vo vnútri priestoru nemala presiahnuť 70 ° C. Preto je telo zariadenia musí mať tepelne odolnú škrupinu vyrobenú z vysokoteplotných materiálov a viacvrstvovú tepelnú ochranu založenú na súčasných stavebných materiáloch.
Hypersonické vozidlo je vybavené kombinovaným inerciálnym satelitným riadiacim systémom a v budúcnosti optickým elektronickým alebo radarovým navádzacím systémom typu end-to-end.
Na zabezpečenie priameho letu sú pre vojenské systémy najsľubnejšie ramjetové motory: SPVRD (nadzvukový ramjet engine) a scramjet engine (hypersonický ramjet engine). Majú jednoduchý dizajn, pretože prakticky neobsahujú žiadne pohyblivé časti (s výnimkou palivového čerpadla), ktoré používajú konvenčné uhľovodíkové palivá.
Aerodynamické usporiadanie a konštrukcia zariadenia CAV sa pripravujú v rámci projektu X-41 a nosného lietadla v rámci programu X-51. Cieľom programu X-51A je predviesť možnosti vytvorenia motora scramjet, vývoja žiaruvzdorných materiálov, integrácie draku lietadla a motora, ako aj ďalších technológií potrebných pre let v rozsahu 4, 5-6, 5 M. V rámci tohto programu prebiehajú aj práce na vytvorení balistickej rakety s konvenčnou hlavicou, hypersonickej rakety X-51A Waverider a orbitálneho dronu X-37B.
Podľa CRS bolo financovanie programu v roku 2011 239,9 milióna dolárov, z toho 69 miliónov dolárov bolo vynaložených na AHW.
Americké ministerstvo obrany vykonalo ďalší test novej kĺzavej hypersonickej bomby AHW (Advanced Hypersonic Weapon). Test munície sa uskutočnil 17. novembra 2011. Hlavným účelom testu bolo otestovať manévrovateľnosť, ovládateľnosť a odolnosť voči vplyvom vysokých teplôt. Je známe, že AHW bol vypustený do horných vrstiev atmosféry pomocou posilňovacej rakety vypustenej z leteckej základne na Havaji (obr. 9). Po oddelení munície od rakety plánoval a hypersonickou rýchlosťou päťnásobkom rýchlosti zvuku zasiahol cieľ na Marshallových ostrovoch pri atole Kwajalein, ktorý sa nachádza štyri tisíc kilometrov juhozápadne od Havaja. Let trval necelých 30 minút.
Podľa hovorcu Pentagonu Melindy Morganovej bolo účelom testovania streliva zozbierať údaje o aerodynamike AHW, jeho ovládateľnosti a odolnosti voči vysokým teplotám.
Posledné testy HTV-2 sa uskutočnili v polovici augusta 2011 a boli neúspešné (obr. 10).
Podľa expertov je možné prijať novú generáciu šokového hypersonického systému prvej generácie prvej generácie do roku 2015. Považuje sa za potrebné zabezpečiť až 16 štartov denne pomocou nosného rakety na jedno použitie. Cena uvedenia na trh je asi 5 miliónov dolárov.
Vytvorenie úplného systému štrajkov sa očakáva najskôr v rokoch 2025-2030.
Myšlienka vojenského použitia lietadla s raketovým motorom, navrhnutá S. Korolevom a E. Burchem v 30. rokoch 20. storočia, súdiac podľa výskumu uskutočneného v USA, sa začína realizovať v projektoch na vytvorenie nová generácia hypersonických úderných zbraní.
Použitie UAB ako súčasti hypersonického autonómneho vozidla pri útoku na cieľ kladie vysoké nároky na zabezpečenie vysoko presného vedenia v podmienkach hypersonického letu a tepelnej ochrany zariadenia pred účinkami kinetického zahrievania.
Na príklade práce vykonanej v USA na vytváraní hypersonických zbraní vidíme, že možnosti bojového použitia UAB nie sú ani zďaleka vyčerpané a nie sú určené iba taktickými a technickými vlastnosťami samotného UAB, ktorá poskytuje daný rozsah, presnosť a pravdepodobnosť zničenia, ale aj prostredníctvom dodávky. Realizácia tohto projektu môže navyše vyriešiť aj mierovú úlohu rýchleho dodania nákladu alebo záchranného vybavenia v núdzi do ktorejkoľvek časti sveta.
Predložený materiál nás núti vážne premýšľať o obsahu hlavných smerov vývoja domácich systémov vedeného štrajku do roku 2020-2030. Zároveň je potrebné vziať do úvahy tvrdenie D. Rogozina (Rogozin D. Práca na presnom algoritme // Národná obrana. - 2012. - č. 2. - S. 34-406): „… musíme opustiť myšlienku „doháňať a predbiehať“… A je nepravdepodobné, že by sme rýchlo nazbierali sily a schopnosti, ktoré by nám umožnili dobehnúť krajiny špičkových technológií neuveriteľnou rýchlosťou. Nie je potrebné to robiť. Potrebujeme niečo iné, oveľa komplikovanejšie … Je potrebné vypočítať priebeh vedenia ozbrojeného boja s perspektívou až 30 rokov, určiť tento bod a dosiahnuť ho. Aby sme pochopili, čo potrebujeme, teda pripraviť zbrane nie na zajtra alebo dokonca pozajtra, ale na historický týždeň dopredu … Opakujem, nemyslite na to, čo robia v USA, Francúzsku, Nemecku, zamysli sa nad tým, čo to budú mať o 30 rokov. A musíte vytvoriť niečo, čo bude lepšie ako teraz. Nesledujte ich, snažte sa pochopiť, kam všetko smeruje, a potom vyhráme. “
To znamená, že je potrebné pochopiť, či pre nás taká úloha vznikla, a ak áno, ako ju potom vyriešiť.
