Hypersound sa ukazuje ako ďalší kľúčový parameter pre platformy pre zbrane a sledovanie, a preto stojí za to sa bližšie pozrieť na výskum, ktorý v tejto oblasti vykonávajú Spojené štáty, Rusko a India
Americké ministerstvo obrany a ďalšie vládne agentúry vyvíjajú hypersonickú technológiu pre dva bezprostredné a jeden dlhodobý cieľ. Podľa Roberta Merciera, vedúceho vysokorýchlostných systémov vo Výskumnom laboratóriu amerického letectva (AFRL), sú dvoma blízkymi cieľmi hypersonické zbrane, od ktorých sa očakáva, že budú technologicky pripravené na začiatku 20. rokov minulého storočia, a bezpilotné sledovacie vozidlo, ktoré bude buďte pripravení na nasadenie koncom 20. alebo začiatkom 30. rokov a hypersonické vozidlá budú nasledovať vo vzdialenejšej budúcnosti.
"Prieskum vesmíru pomocou kozmických lodí s prúdovým motorom je oveľa vzdialenejšia perspektíva," povedal v rozhovore. „Je nepravdepodobné, že by nadzvukové vesmírne plavidlá boli pripravené do 50 -tych rokov 20. storočia.“Mercier dodal, že celkovou stratégiou vývoja je začať s malými zbraňami a potom, ako sa budú vyvíjať technológie a materiály, expandovať do leteckých a vesmírnych lodí.
Spiro Lekoudis, riaditeľ odboru zbraňových systémov, obstarávania, technológie a dodávok na ministerstve obrany, potvrdil, že hypersonické zbrane budú pravdepodobne prvým programom obstarávania, ktorý vznikne po vývoji tejto technológie ministerstvom a jeho partnerskými organizáciami. "Lietadlo je určite oveľa dlhodobejším projektom ako zbraň," povedal v rozhovore. Očakáva sa, že americké vojenské letectvo okolo roku 2020, keď sa Pentagon rozhodne, ako najlepšie preniesť túto technológiu, predvedie ukážku vysokorýchlostných úderných zbraní (HSSW) - spoločný vývoj s Agentúrou pre pokročilé obranné projekty (DARPA). do vývojového programu a nákupov hypersonických rakiet.
"Existujú dva hlavné výskumné práce, ktoré sú zamerané na demonštráciu technológie HSSW," hovorí Bill Gillard, plánovač a programový dizajnér spoločnosti AFRL. „Prvým je program taktického plánovania akcelerácie TBG (Tactical BoosWSIide) spoločnosti Lockheed Martin a Raytheon a druhým je koncept HAWC (Hypersonic Air -pirating Weapon Concept), vedený spoločnosťou Boeing.“
"Medzitým AFRL vykonáva ďalšiu zásadnú štúdiu na doplnenie projektov DARPA a amerického letectva," povedal Gillard. Napríklad v rámci validácie konceptu koncepcie opakovane použiteľného lietadla pre hypersoniku (REACH) bolo okrem štúdia základných materiálov vykonaných niekoľko experimentov s malými a stredne veľkými náporovými motormi. „Našim cieľom je propagovať databázu a vyvíjať a predvádzať technológie, ktoré je možné využiť pri vytváraní nových systémov.“Dlhodobý základný výskum spoločnosti AFRL v oblasti zlepšovania kompozitných materiálov s keramickou matricou a iných tepelne odolných materiálov je mimoriadne dôležitý pre tvorbu sľubných hypersonických vozidiel.
AFRL a ďalšie laboratóriá Pentagonu intenzívne pracujú na dvoch hlavných aspektoch sľubných nadzvukových vozidiel: schopnosti opätovného použitia a zväčšenia ich veľkosti."V AFRL je dokonca trend propagovať koncept opakovane použiteľných a väčších hypersonických systémov," povedal Gillard. „Všetky tieto technológie sme zamerali na projekty ako X-51 a REACH bude ďalší.“
„Demonštrácia rakety Boeing X-51A WaveRider v roku 2013 bude základom plánov hypersonickej výzbroje amerického letectva,“povedal John Leger, hlavný inžinier leteckých projektov v zbrojnom oddelení AFRL. „Študujeme skúsenosti získané pri vývoji projektu X-51 a používame ich pri vývoji HSSW.“
Súčasne s projektom hypersonickej riadenej strely X-51 vyvinuli rôzne výskumné organizácie aj väčšie (10x) ramjet motory (ramjet), ktoré „spotrebujú“10-krát viac vzduchu ako motor X-51. „Tieto motory sú ideálne pre systémy, ako sú vysokorýchlostné sledovacie, prieskumné a spravodajské platformy a atmosférické riadené strely,“povedal Gillard. "A nakoniec, naše plány sú posunúť sa ďalej k číslu 100, ktoré umožní prístup do vesmíru pomocou systémov na dýchanie vzduchu."
AFRL tiež skúma možnosť integrácie hypersonického ramjet motora s vysokorýchlostným turbínovým motorom alebo raketou, aby mal dostatočný pohon na dosiahnutie veľkého počtu Machov. "Skúmame všetky možnosti na zlepšenie účinnosti nadzvukových leteckých motorov." Podmienky, v ktorých musia lietať, nie sú úplne priaznivé. “
Dňa 1. mája 2013 raketa Kh-51A WaveRider úspešne absolvovala letové skúšky. Experimentálne zariadenie sa odpojilo od lietadla B-52H a zrýchlilo pomocou raketového urýchľovača na rýchlosť 4,8 Machových čísel (M = 4, 8). Potom sa X-51A oddelil od akcelerátora a naštartoval vlastný motor, zrýchlil na Mach 5, 1 a letel 210 sekúnd, kým sa nespálilo všetko palivo. Letectvo zhromaždilo všetky telemetrické údaje za 370 sekúnd letu. Rocketdynská divízia Pratt & Whitney vyvinula motor pre WaveRider. Neskôr bola táto divízia predaná spoločnosti Aerojet, ktorá pokračuje v práci na hypersonických elektrárňach, ale neposkytuje k tejto téme žiadne podrobnosti.
Spoločnosť Lockheed Martin v rokoch 2003 až 2011 spolupracovala s DARPA na počiatočnom koncepte vozidla Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. Posilňovačom týchto vozidiel, ktoré boli vypustené z leteckej základne Vandenberg v Kalifornii, bola ľahká raketa Minotaur IV. Prvý let HTV-2 v roku 2010 vygeneroval údaje, ktoré demonštrovali pokrok v aerodynamickom výkone, žiaruvzdorných materiáloch, systémoch tepelnej ochrany, autonómnych systémoch letovej bezpečnosti a hypersonických navádzacích, navigačných a riadiacich systémoch na dlhé vzdialenosti.
V apríli 2010 a v auguste 2011 boli úspešne vykonané dve ukážkové štarty, ale podľa vyhlásení DARPA obidva prípady, keď sa vozidlá Falcon počas letu pokúšali dosiahnuť plánovanú rýchlosť M = 20, stratili na niekoľko minút kontakt s riadiacim strediskom.
Výsledky programu X-51A sú teraz použité v projekte HSSW. Výzbroj a navádzací systém sa vyvíjajú v dvoch demonštračných programoch: HAWC a TBG. DARPA v apríli 2014 udelila spoločnosti Raytheon a Lockheed Martin zmluvy na pokračovanie vo vývoji programu TBG. Spoločnosti získali 20, respektíve 24 miliónov dolárov. Medzitým Boeing vyvíja projekt HAWC. Ona a DARPA odmietajú poskytnúť akékoľvek podrobnosti o tejto zmluve.
Cieľom programov TBG a HAWC je urýchliť zbraňové systémy na rýchlosť M = 5 a ďalej ich plánovať pre vlastný účel. S takýmito zbraňami musí byť manévrovateľné a extrémne odolné voči teplu. V konečnom dôsledku budú tieto systémy schopné dosiahnuť výšku takmer 60 km. Hlavica vyvinutá pre hypersonickú raketu má hmotnosť 76 kg, čo je približne rovnaká hmotnosť ako malá bomba SDB (bombička s malým priemerom).
Zatiaľ čo projekt X-51A úspešne predviedol integráciu lietadla a hypersonického motora, projekty TBG a HAWC sa zamerajú na pokročilé navádzanie a riadenie, ktoré nebolo v projektoch Falcon alebo WaveRider úplne implementované. Hľadačské subsystémy (GOS) pôsobia v niekoľkých zbrojných laboratóriách amerického letectva s cieľom ďalej posilniť schopnosti hypersonických systémov. V marci 2014 DARPA vo vyhlásení uviedla, že v rámci projektu TBG, ktorý má dokončiť ukážkový let do roku 2020, sa partnerské spoločnosti pokúšajú vyvinúť technológie pre taktický hypersonický klzný systém s raketovým posilňovačom, ktorý štartuje z nosného lietadla.
"Program sa bude zaoberať systémovými a technologickými problémami potrebnými na vytvorenie hypersonického kĺzavého systému s raketovým posilňovačom." Patrí sem vývoj koncepcií pre zariadenie s potrebnými aerodynamickými a aerotermodynamickými vlastnosťami; ovládateľnosť a spoľahlivosť v širokom rozsahu prevádzkových podmienok; charakteristiky systému a subsystému nevyhnutné pre účinnosť v príslušných prevádzkových podmienkach; konečne prístupy na zníženie nákladov a zvýšenie cenovej dostupnosti experimentálneho systému a budúcich výrobných systémov, “uvádza sa vo vyhlásení. Lietadlo pre projekt TBG je bojová hlavica, ktorá sa oddeľuje od urýchľovača a kĺže rýchlosťou až M = 10 a viac.
Medzitým bude v rámci programu HAWC po projekte X -51A predvedená hypersonická riadená strela s ramjetovým motorom pri nižších rýchlostiach - približne M = 5 a vyšších. „Technológia HAWC by sa mohla rozšíriť na sľubné opakovane použiteľné nadzvukové výsadkové platformy, ktoré môžu byť použité ako prieskumné vozidlá alebo prístup do vesmíru,“uvádza sa vo vyhlásení DARPA. DARPA ani materský dodávateľ spoločnosti Boeing nezverejnili všetky podrobnosti o svojom spoločnom programe.
Zatiaľ čo primárnymi hypersonickými cieľmi ministerstva obrany sú zbraňové systémy a prieskumné platformy, DARPA začala v roku 2013 nový program na vývoj opakovane použiteľného bezpilotného hypersonického posilňovača na vypustenie malých satelitov s hmotnosťou 1 360-2 270 kg na nízku obežnú dráhu, ktoré budú súčasne slúžiť ako testovacie laboratórium pre hypersonické vozidlá. Podľa vyhlásenia Kongresu úrad v júli 2015 udelil spoločnosti Boeing a jej partnerovi Blue Origin zmluvu na 6,6 milióna dolárov na pokračovanie v práci na experimentálnom vesmírnom lietadle XS-1. V auguste 2014 spoločnosť Northrop Grumman oznámila, že spolupracuje so spoločnosťami Scaled Composites a Virgin Galactic aj na technickom návrhu a letovom pláne programu XS-1. Spoločnosť dostala 13-mesačnú zmluvu v hodnote 3,9 milióna dolárov.
Očakáva sa, že XS-1 bude mať opakovane použiteľný posilňovač štartu, ktorý v kombinácii s jednorazovým posilňovacím stupňom poskytne cenovo dostupné dodanie vozidla triedy 1360 kg do spoločnosti LEO. Okrem lacného štartu, odhadovaného na desatinu nákladov súčasného štartu ťažkej rakety, bude XS-1 pravdepodobne slúžiť aj ako testovacie laboratórium pre nové hypersonické vozidlá.
DARPA by chcela časom spustiť XS-1 každý deň za menej ako 5 miliónov dolárov za let. Vedenie chce získať zariadenie, ktoré môže dosiahnuť rýchlosť viac ako 10 Machových čísel. Požadované prevádzkové zásady „ako lietadlo“zahŕňajú horizontálne pristátia na štandardných vzletových a pristávacích dráhach, okrem toho štart musí byť z nosnej plošiny, plus minimálna infraštruktúra a pozemný personál a vysoká autonómia. Prvý testovací orbitálny let je naplánovaný na rok 2018.
Po niekoľkých neúspešných pokusoch NASA o vývoj systému ako XS-1 zo začiatku osemdesiatych rokov minulého storočia vojenskí vedci teraz veria, že táto technológia dostatočne dozrela vďaka pokroku v ľahkých a lacných kompozitoch a zlepšenej tepelnej ochrane.
XS-1 je jedným z niekoľkých projektov Pentagonu zameraných na zníženie nákladov na vypúšťanie satelitov. Vzhľadom na škrty v rozpočte USA na obranu a budovanie kapacít iných národov sa rutinný prístup do vesmíru stáva čoraz dôležitejšou národnou bezpečnosťou. Používanie ťažkých rakiet na vypúšťanie satelitov je nákladné a vyžaduje si prepracovanú stratégiu s niekoľkými možnosťami. Tieto tradičné spustenia môžu stáť stovky miliónov dolárov a vyžadujú údržbu nákladnej infraštruktúry. Keďže americké vojenské letectvo trvá na tom, aby zákonodarcovia vydali výnos o pozastavení používania ruských raketových motorov RD-180 na vypúšťanie amerických satelitov, hypersonický výskum agentúry DARPA pomôže výrazne skrátiť cestu, po ktorej bude potrebné cestovať, pričom sa bude spoliehať iba na svoje vlastné sily a prostriedky.
Rusko: Nahradenie strateného času
Na konci existencie Sovietskeho zväzu navrhla kancelária strojárskej konštrukcie MKB „Raduga“z Dubna spoločnosť GELA (Hypersonic Experimental Aircraft), ktorá sa mala stať prototypom rakety strategického vzduchového štartu X-90 („produkt 40“") s ramjetovým motorom" Výrobok 58 "Vyvinutý spoločnosťou TMKB (Turaevskoe Machine-Building Design Bureau)" Sojuz ". Raketa mala byť schopná akcelerovať na rýchlosť 4,5 Macha a mala dosah 3000 km. Sada štandardných zbraní modernizovaného strategického bombardéra Tu-160M mala obsahovať dve rakety X-90. Práce na nadzvukovej riadenej strele Kh-90 boli prerušené v roku 1992 v laboratórnej fáze a samotný prístroj GELA bol predstavený v roku 1995 na leteckej výstave MAKS.
Najkomplexnejšie informácie o súčasných programoch hypersonického štartu vzduchu predstavil bývalý veliteľ generálneho štábu ruského letectva Alexander Zelin v prednáške, ktorú predniesol na konferencii výrobcov lietadiel v Moskve v apríli 2013. Podľa Zelina Rusko uskutočňuje dvojstupňový program na vývoj hypersonickej rakety. Prvá etapa predpokladá do roku 2020 vývoj podstrategickej rakety so vzdušným štartom s dosahom 1 500 km a rýchlosťou približne M = 6. Ďalej v nasledujúcom desaťročí by mala byť vyvinutá raketa s rýchlosťou 12 Machových čísel, schopná dosiahnuť akýkoľvek bod na svete.
Zelin s najväčšou pravdepodobnosťou uvádza, že raketa Mach 6, ktorú uvádza Zelin, je výrobok 75, označovaný tiež ako GZUR (HyperSonic Guided Missile), ktorý je v súčasnej dobe v štádiu technického návrhu v spoločnosti Tactical Missiles Corporation. „Produkt 75“má zrejme dĺžku 6 metrov (maximálna veľkosť, ktorú môže bombový bombardér Tu-95MS prijať; zmestí sa aj do priestoru pre výzbroj bombardéra Tu-22M) a váži asi 1 500 kg. Mal by ho uviesť do pohybu ramjetový motor Product 70 vyvinutý spoločnosťou Sojuz TMKB. Jeho aktívny radarový hľadač Gran-75 v súčasnosti vyvíja Detal UPKB v Kamensk-Uralsky, zatiaľ čo širokopásmovú pasívnu navádzaciu hlavu vyrába Omsk Central Design Bureau.
V roku 2012 Rusko začalo s letovými testami experimentálneho hypersonického vozidla pripevneného k zaveseniu nadzvukového bombardovacieho bombardéra Tu-23MZ s dlhým doletom (označenie NATO „Backfire“). Nie skôr ako v roku 2013 uskutočnilo toto zariadenie svoj prvý bezplatný let. Hypersonické zariadenie je nainštalované v nosovej časti rakety X-22 (AS-4 „Kuchyňa“), ktorá sa používa ako posilňovač štartu. Táto kombinácia je 12 metrov dlhá a váži asi 6 ton; hypersonická zložka je dlhá asi 5 metrov. V roku 2012 strojárska fabrika v Dubne dokončila stavbu štyroch nadzvukových protilietových rakiet X-22 s riadeným vzduchom (bez hľadača a hlavíc), ktoré sa majú použiť pri testoch hypersonických vozidiel. Raketa je vypustená zo závesného závesu Tu-22MZ s rýchlosťou až Mach 1, 7 a nadmorskou výškou až 14 km a pred štartom testovacej súčasti zrýchľuje testované vozidlo na Mach 6, 3 a nadmorskú výšku 21 km. rýchlosť 8 Machových čísel.
Očakávalo sa, že Rusko sa zúčastní podobných letových skúšok francúzskeho hypersonického vozidla MBDA LEA vypusteného zo systému Backfire. Podľa dostupných údajov je však testová hypersonická zložka prapôvodne ruským projektom.
V októbri až novembri 2012 Rusko a India podpísali predbežnú dohodu o práci na hypersonickej rakete BrahMos-II. Schéma spolupráce zahŕňa NPO Mashinostroeniya (raketa), TMKB Sojuz (motor), TsAGI (výskum aerodynamiky) a TsIAM (vývoj motora).
India: nový hráč na ihrisku
Po dohode o spoločnom vývoji s Ruskom bol v roku 1998 zahájený indický raketový program BrahMos. Podľa dohody boli hlavnými partnermi ruská NPO Mashinostroyenia a Indická organizácia pre výskum a vývoj obrany (DRDO).
Jeho prvou verziou je dvojstupňová nadzvuková riadená strela s radarovým navádzaním. Motor na tuhé palivo prvého stupňa zrýchľuje raketu na nadzvukové rýchlosti, zatiaľ čo ramjet druhého stupňa na kvapalné palivo zrýchľuje raketu na rýchlosť M = 2. 8. BrahMos je v skutočnosti indická verzia Ruská raketa Yakhont.
Zatiaľ čo raketa BrahMos už bola dodaná indickej armáde, námorníctvu a letectvu, rozhodnutie o zahájení vývoja hypersonickej verzie rakety BrahMos-II podľa už zavedeného partnerstva bolo prijaté v roku 2009.
V súlade s technickým návrhom bude BrahMos-ll (Kalam) lietať rýchlosťou presahujúcou Mach 6 a bude mať väčšiu presnosť v porovnaní s variantom BrahMos-A. Raketa bude mať maximálny dosah 290 km, ktorý je obmedzený režimom riadenia raketových technológií podpísaným Ruskom (obmedzuje vývoj rakiet s dosahom viac ako 300 km pre partnerskú krajinu). Na zvýšenie rýchlosti v rakete BrahMos-2 bude použitý hypersonický ramjet a podľa viacerých zdrojov ruský priemysel na to vyvíja špeciálne palivo.
V prípade projektu BrahMos-II bolo prijaté kľúčové rozhodnutie zachovať fyzické parametre predchádzajúcej verzie, aby nová raketa mohla využívať už vyvinuté nosné rakety a inú infraštruktúru.
Cieľ stanovený pre nový variant zahŕňa opevnené ciele, ako sú podzemné úkryty a sklady zbraní.
Na Aero India 2013 bol predstavený zmenšený model rakety BrahMos-II a prototypové testovanie sa má začať v roku 2017. (Na nedávno uskutočnenej výstave Aero India 2017 bola predstavená stíhačka Su-30MKI s raketou Brahmos na závesnom pylóne). V roku 2015 v rozhovore výkonný riaditeľ spoločnosti Brahmos Aerospace Kumar Mishra uviedol, že je potrebné schváliť presnú konfiguráciu a že plnohodnotný prototyp sa očakáva najskôr v roku 2022.
Jednou z hlavných výziev je nájsť konštrukčné riešenia pre BrahMos-II, ktoré by rakete umožnili odolávať extrémnym teplotám a zaťaženiu hypersonickým letom. Medzi najťažšie problémy patrí hľadanie najvhodnejších materiálov na výrobu tejto rakety.
Odhaduje sa, že spoločnosť DRDO investovala približne 250 miliónov dolárov do vývoja hypersonickej rakety; v súčasnej dobe boli v laboratóriu moderných systémov v Hajdarábade vykonané testy hypersonického VRM, kde podľa správ bola vo veternom tuneli dosiahnutá rýchlosť M = 5, 26. Hypersonický veterný tunel hrá kľúčovú úlohu úlohu pri simulácii rýchlosti potrebnej na testovanie rôznych konštrukčných prvkov rakety.
Je zrejmé, že hypersonická strela bude dodávaná iba do Indie a Ruska a nebude k dispozícii na predaj tretím krajinám.
Existuje vodca
USA ako najmocnejšia vojenská a ekonomická veľmoc na svete riadia trendy hypersonického rozvoja, ale krajiny ako Rusko a India to brzdia.
V roku 2014 vrchné velenie amerického letectva oznámilo, že nadzvukové schopnosti budú v budúcom desaťročí na vrchole piatich najdôležitejších rozvojových priorít. Hypersonické zbrane budú ťažko zachytiteľné a poskytnú schopnosť poskytovať údery na diaľku rýchlejšie, ako to súčasná raketová technológia umožňuje.
Niektorí túto technológiu navyše vnímajú ako nástupcu technológie stele, pretože zbrane pohybujúce sa vysokou rýchlosťou a vo vysokých nadmorských výškach budú mať lepšiu životnosť ako pomalé nízko letiace systémy, čo znamená, že budú schopné zaútočiť na ciele v spornom obmedzenom prístupe. priestor. Vzhľadom na pokrok v oblasti technológií protivzdušnej obrany a ich rýchle šírenie je nevyhnutné nájsť nové spôsoby, ako preniknúť do „nepriateľských kordónov“.
Za týmto účelom americkí zákonodarcovia nútia Pentagon, aby urýchlil pokrok v hypersonických technológiách. Mnoho z nich poukazuje na vývoj v Číne, Rusku a dokonca Indii ako ospravedlnenie agresívnejšieho úsilia USA v tomto smere. Snemovňa reprezentantov vo svojej verzii zákona o výdavkoch na obranu uviedla, že „sú si vedomí rýchlo sa vyvíjajúcej hrozby, ktorú predstavuje vývoj hypersonických zbraní v tábore potenciálnych protivníkov“.
Spomínajú tam „niekoľko nedávnych testov hypersonických zbraní vykonaných v Číne, ako aj vývoj v tejto oblasti v Rusku a Indii“a vyzývajú „, aby sme rázne napredovali“. "Komora sa domnieva, že rýchlo rastúce kapacity by mohli predstavovať hrozbu pre národnú bezpečnosť a naše aktívne sily," hovorí zákon. Konkrétne tiež uvádza, že Pentagon by mal na pokračovanie vývoja tejto technológie použiť „technológiu, ktorá zostala z predchádzajúcich hypersonických testov“.
Predstavitelia amerických vzdušných síl predpovedajú, že opakovane použiteľné nadzvukové lietadlá môžu byť uvedené do služby do štyridsiatych rokov minulého storočia a experti z vojenských výskumných laboratórií tieto odhady potvrdzujú. Vychádzanie z konkurenčného riešenia pred potenciálnymi protivníkmi by Spojené štáty dostalo do výhodnej pozície, najmä v Tichomorí, kde prevládajú dlhé vzdialenosti a uprednostňujú sa vysoké rýchlosti vo vysokých nadmorských výškach.
Keďže technológiu, ktorá by mala v blízkej budúcnosti „dozrieť“, je možné uplatniť pri vývoji zbraní a prieskumných lietadiel, nastáva veľká otázka - akým smerom sa Pentagon pohne ako prvý. Projekty Pentagonu, projekt „lietadla arzenálu“, ktorého priekopníkom bol minister obrany Carter vo februári 2016, ako aj nový diaľkový úderný bombardér (LRS-B) / B-21 sú platformy, ktoré môžu niesť užitočné hypersonické zaťaženie, či už byť zbraňami alebo prieskumným a sledovacím zariadením.
Vo zvyšku sveta, vrátane Ruska a Indie, je cesta vpred menej jasná, pokiaľ ide o dlhé vývojové cykly a budúce nasadenie hypersonickej technológie a hypersonických platforiem.
