Напредъкът в хиперзвуковите технологии доведе до създаването на високоскоростни оръжейни системи. Те от своя страна са идентифицирани като ключова област, в посоката, в която военните трябва да се движат, за да са в крак с противниците по отношение на технологиите.
През последните няколко десетилетия в тази технологична област е извършено мащабно развитие, докато принципът на цикличност е широко използван, като една изследователска кампания е използвана като основа за следващата. Този процес доведе до значителен напредък в технологията на хиперзвуковото оръжие. В продължение на две десетилетия разработчиците активно използват хиперзвукови технологии, главно в балистични и крилати ракети, както и в плъзгащи се блокове с ракетен усилвател.
Активната работа се извършва в области като симулация, тестване на аеродинамични тунели, дизайн на носови конуси, интелигентни материали, динамика на повторно влизане на самолети и специален софтуер. В резултат на това хиперзвуковите наземни системи за изстрелване вече имат високо ниво на готовност и висока точност, което позволява на военните да атакуват широк спектър от цели. Освен това тези системи могат значително да отслабят съществуващата противоракетна отбрана на противника.
Американски програми
Министерството на отбраната на САЩ и други правителствени агенции все повече обръщат внимание на разработването на хиперзвукови оръжия, които според експерти ще достигнат необходимото ниво на развитие през 2020 -те. Това се доказва от увеличаването на инвестициите и ресурсите, отпуснати от Пентагона за хиперзвукови изследвания.
Администрацията на ракетно-космическите системи на американската армия и Националната лаборатория Sandia си сътрудничат по усъвършенстваното хиперзвуково оръжие (AHW), сега известно като алтернативна система за повторно влизане. Тази система използва HGV (хиперзвукова плаваща машина) хиперзвукова плъзгаща единица, за да достави конвенционална бойна глава, подобна на DARPA и концепцията на Hypersonic Technology Vehicle-2 (HTV-2) на ВВС на САЩ. Това устройство обаче може да бъде инсталирано на ракета-носител с по-малък обхват, отколкото в случая с HTV-2, което от своя страна може да показва приоритета на разширеното разполагане, например на сушата или в морето. Блокът HGV, структурно различен от HTV-2 (коничен, без клиновиден), е оборудван с високо прецизна система за насочване в края на траекторията.
Първият полет на ракетата AHW през ноември 2011 г. даде възможност да се демонстрира нивото на сложност на хиперзвуковите технологии за планиране с ракетен ускорител, технологии за термична защита, както и да се проверят параметрите на полигона. Плъзгащият блок, изстрелян от ракетен полигон в Хавай и летящ на около 3800 км, успешно удари целта си.
Второто тестово изстрелване беше извършено от стартовата площадка Kodiak в Аляска през април 2014 г. Въпреки това, 4 секунди след изстрелването, контролерите дадоха команда да унищожат ракетата, когато външната термична защита докосне блока за управление на ракетата -носител. Следващото тестово изстрелване на по -малка версия беше извършено от ракета в Тихия океан през октомври 2017 г. Тази по-малка версия е адаптирана, за да побере стандартна балистична ракета с подводница.
За планирани изпитания по програмата AHW, Министерството на отбраната поиска 86 милиона долара за фискалната 2016 г., 174 милиона долара за фискалната 2017 година, 197 милиона долара за 2018 г. и 263 милиона долара за 2019 г. Последната заявка, заедно с плановете за продължаване на тестовата програма AHW, показват, че министерството определено се ангажира с разработването и внедряването на системата, използвайки платформата AHW.
През 2019 г. програмата ще се фокусира върху производството и тестването на ракета -носител и хиперзвуков планер, който ще се използва в полетни експерименти; относно продължаването на проучването на обещаващи системи с цел проверка на разходите, леталността, аеродинамичните и топлинните характеристики; и за провеждане на допълнителни изследвания за оценка на алтернативи, осъществимост и концепции за интегрирани решения.
DARPA, заедно с ВВС на САЩ, едновременно изпълняват демонстрационната програма HSSW (High Speed Strike Weapon), която се състои от два основни проекта: програмата TBG (Tactical Boost-Glide), разработена от Lockheed Martin и Raytheon, и програмата HAWC (Hypersonic Air-дыхателно оръжие).), ръководена от Boeing. Първоначално се планира разполагането на системата във военновъздушните сили (въздушен старт) и след това преминаване към морска операция (вертикален старт).
Докато основната цел за развитие на хиперзвуковото управление на Министерството на отбраната е оръжия за изстрелване с въздух, DARPA през 2017 г., като част от проекта Operational Fires, стартира нова програма за разработване и демонстриране на система за хиперзвуково наземно изстрелване, която включва технология от програмата TBG.
В искане за бюджет за 2019 г. Пентагонът поиска 50 милиона долара за разработване и демонстриране на наземна система за изстрелване, която позволява на хиперзвукова плъзгаща се крилата единица да преодолее противовъздушната отбрана на противника и бързо и точно да удари приоритетни цели. Целта на проекта е: разработване на усъвършенстван носител, способен да доставя различни бойни глави на различни разстояния; разработване на съвместими платформи за наземно изстрелване, които позволяват интеграция в съществуващата наземна инфраструктура; и постигане на специфичните характеристики, необходими за бързо разгръщане и пренасочване на системата.
В искането си за бюджет за 2019 г. DARPA поиска 179,5 милиона долара за финансиране от TBG. Целта на TBG (подобно на HAWC) е да постигне скорост на блока от 5 или повече маха при планиране до целта на последния участък от траекторията. Топлоустойчивостта на такава единица трябва да бъде много висока, тя трябва да бъде силно маневрена, да лети на височина почти 61 км и да носи бойна глава с тегло около 115 кг (приблизително с размерите на бомба с малък диаметър, бомба с малък диаметър). Бойна глава и система за насочване също се разработват по програмите TBG и HAWC.
По -рано ВВС на САЩ и DARPA стартираха съвместна програма FALCON (Force Application and Launch from CONtinental United States) по проекта CPGS (Conventional Prompt Global Strike). Неговата цел е да разработи система, състояща се от ракета -носител като балистична ракета и хиперзвукова атмосферна реактивна машина за излитане, известна като обща авиационна машина (CAV), която може да достави бойна глава навсякъде по света в рамките на един до два часа. Високо маневреният CAV плъзгащ блок с делтоидно крило-фюзелаж, който няма витло, може да лети в атмосферата с хиперзвукови скорости.
Lockheed Martin работи с DARPA върху ранната концепция за хиперзвуковия автомобил HTV-2 от 2003 до 2011 г. Леките ракети Minotaur IV, които станаха превозно средство за блокове HTV-2, бяха изстреляни от Vandenberg AFB в Калифорния. Първият полет на HTV-2 през 2010 г. предостави данни, демонстриращи напредък в подобрените аеродинамични характеристики, високотемпературни материали, системи за термична защита, автономни системи за безопасност на полета и системи за насочване, навигация и управление при продължителен хиперзвуков полет. Тази програма обаче беше затворена и в момента всички усилия са насочени към проекта AHW.
Пентагонът се надява, че тези изследователски програми ще проправят пътя за различни хиперзвукови оръжия, а също така планират да консолидират своите дейности по разработването на хиперзвукови оръжия като част от пътна карта, която се разработва за по -нататъшно финансиране на проекти в тази област.
През април 2018 г. заместник -министърът на отбраната обяви, че му е наредено да изпълни „80% от плана“, който трябва да проведе тестове за оценка до 2023 г., чиято цел е да се постигнат хиперзвукови възможности през следващото десетилетие. Една от приоритетните задачи на Пентагона е също да постигне синергия в хиперзвукови проекти, тъй като много често компоненти с подобна функционалност се разработват в различни програми. „Въпреки че процесите на изстрелване на ракета от морска, въздушна или наземна платформа са значително различни. необходимо е да се стремим към максимална еднородност на неговите компоненти”.
Руски успехи
Руската програма за разработване на хиперзвукова ракета е амбициозна, което до голяма степен се улеснява от всеобхватната подкрепа на държавата. Това се потвърждава от годишното послание на президента до Федералното събрание, което той връчи на 1 март 2018 г. По време на обръщението си президентът Путин представи няколко нови оръжейни системи, включително обещаващата стратегическа ракетна система Avangard.
Путин разкри тези оръжейни системи, включително авангарда, в отговор на разполагането на американската глобална система за противоракетна отбрана. Той заяви, че „въпреки дълбоката загриженост на Руската федерация, САЩ продължават системно да изпълняват своите планове за противоракетна отбрана“и че отговорът на Русия е да увеличи ударните способности на своите стратегически сили, за да победи отбранителните системи на потенциални противници (въпреки че сегашната американска система за противоракетна отбрана едва ли е способна да прихване дори някои от 1550 ядрени бойни глави на Русия).
Очевидно Vanguard е по-нататъшно развитие на проекта 4202, който е трансформиран в проекта Yu-71 за разработване на хиперзвукова управляема бойна глава. Според Путин той може да поддържа скоростта от 20 числа на Маха на участъка на марша или плъзгането на траекторията си и „когато се движи към целта, може да извършва дълбоко маневриране, като странична маневра (и над няколко хиляди километра). Всичко това го прави абсолютно неуязвим за всякакви средства за противовъздушна и противоракетна отбрана."
Полетът на авангарда се осъществява практически в условия на образуване на плазма, тоест той се движи към целта като метеорит или огнена топка (плазма е йонизиран газ, образуван поради нагряването на въздушните частици, определено от високата скорост на блок). Температурата на повърхността на блока може да достигне "2000 градуса по Целзий".
В съобщението на Путин видеото показва концепцията на Avangard под формата на опростена хиперзвукова ракета, способна да маневрира и да преодолява системите за ПВО и ПРО. Президентът заяви, че показаното във видеото крилато звено не е „истинско“представяне на окончателната система. Според експертите обаче крилатото звено на видеото може да представлява напълно реализуем проект на система с тактически и технически характеристики на Vanguard. Освен това, като се вземе предвид добре познатата история на изпитанията на проекта Ю-71, можем да кажем, че Русия уверено се движи към създаването на масово производство на хиперзвукови плъзгащи се крилати единици.
Най-вероятно структурната конфигурация на апарата, показана във видеото, е клиновидно тяло от типа крило-фюзелаж, което е получило общото определение за „водено от вълни“. Показано е отделянето му от ракетата -носител и последващо маневриране към целта. Видеото показва четири кормилни повърхности, две в горната част на фюзелажа и две спирачни пластини на фюзелажа, всички в задната част на кораба.
Вероятно Vanguard се планира да бъде изстрелян с новата тежка многоетапна междуконтинентална балистична ракета "Сармат". В обръщението си обаче Путин каза, че „той е съвместим със съществуващите системи“, което показва, че в близко бъдеще носителят на крилатото подразделение „Авангард“най-вероятно ще бъде модернизираният комплекс UR-100N UTTH. Приблизителният работен обхват на Sarmat 11 000 км в комбинация с обхват от 9 900 км на управляваната бойна глава Yu-71 позволява максимален обхват от над 20 000 км.
Съвременното развитие на Русия в областта на хиперзвуковите системи започна през 2001 г., когато бяха тествани ICRM UR-100N (според класификацията на НАТО SS-19 Stiletto) с плъзгащ блок. Първото изстрелване на ракета Project 4202 с бойната глава Ю-71 е извършено на 28 септември 2011 г. Въз основа на проекта Yu-71/4202 руските инженери са разработили друг хиперзвуков апарат, включително втория прототип Yu-74, който беше пуснат за първи път през 2016 г. от полигон в района на Оренбург, като поразява целта на Кура полигон в Камчатка. На 26 декември 2018 г. беше извършен последният (от гледна точка на времето) успешен старт на комплекса „Авангард“, който разви скорост от около 27 Маха.
Китайски проект DF-ZF
Според доста оскъдна информация от отворени източници, Китай разработва хиперзвуков автомобил DF-ZF. Програмата DF-ZF остана строго секретна, докато тестването не започна през януари 2014 г. Американски източници проследиха факта на изпитанията и нарекоха устройството Wu-14, тъй като тестовете бяха проведени на полигона Wuzhai в провинция Шанси. Докато Пекин не разкрива подробностите за този проект, американските и руските военни предполагат, че досега са проведени седем успешни теста. Според американски източници проектът е имал известни трудности до юни 2015 г. Едва от петата серия тестови изстрели можем да говорим за успешното изпълнение на възложените задачи.
Според китайската преса, за да се увеличи обхватът, DF-ZF съчетава възможностите на небалистични ракети и плъзгащи се блокове. Типичен хиперзвуков дрон DF-ZF, движещ се след изстрелване по балистична траектория, ускорява до суборбитална скорост от 5 маха и след това, влизайки в горната атмосфера, лети почти успоредно на земната повърхност. Това прави общия път до целта по -кратък от този на конвенционалната балистична ракета. В резултат на това, въпреки намаляването на скоростта поради въздушното съпротивление, хиперзвуковият автомобил може да достигне целта по -бързо от конвенционалната бойна глава на ICBM.
След седмия доказателствен тест през април 2016 г., по време на следващите тестове през ноември 2017 г. апаратът с ядрена ракета DF-17 на борда достигна скорост от 11 265 км / ч.
От докладите на местната преса става ясно, че китайското хиперзвуково устройство DF-ZF е тествано с носителя-балистичната ракета със среден обсег DF-17. Тази ракета скоро ще бъде заменена с ракета DF-31 с цел увеличаване на обхвата до 2000 км. В този случай бойната глава може да бъде оборудвана с ядрен заряд. Руски източници предполагат, че устройството DF-ZF може да навлезе в производствения етап и да бъде прието от китайската армия през 2020 г. Съдейки по развитието на събитията, обаче Китай все още е на около 10 години от приемането на своите хиперзвукови системи.
Според американското разузнаване Китай може да използва хиперзвукови ракетни системи за стратегически оръжия. Китай може също така да разработи хиперзвукова технология за движение на въздушни потоци, за да осигури способност за бърз удар. Ракета с такъв двигател, изстреляна от Южнокитайско море, може да прелети 2000 км в близкото пространство с хиперзвукови скорости, което ще позволи на Китай да доминира в региона и да може да пробие дори най -модерните системи за противоракетна отбрана.
Индийско развитие
Индийската организация за научни изследвания и развитие в областта на отбраната (DRDO) работи над хиперзвукови наземни системи за изстрелване повече от 10 години. Най -успешният проект е ракетата Shourya (или Shaurya). Две други програми, BrahMos II (K) и Hypersonic Technology Demonstrating Vehicle (HSTDV), изпитват някои трудности.
Разработването на тактическа ракета „земя-земя“започва през 90-те години. Съобщава се, че ракетата има типичен обхват от 700 км (въпреки че може да бъде увеличен) с кръгово отклонение от 20-30 метра. Ракетата Shourya може да бъде изстреляна от ракета -носител, която се монтира на мобилна ракета -носител 4х4, или от неподвижна платформа от земята или от силоз.
Във версията на стартовия контейнер се изстрелва двустепенна ракета с помощта на газов генератор, който поради високата скорост на горене на горивото създава високо налягане, достатъчно за излитането на ракетата от контейнера с висока скорост. Първият етап поддържа полет за 60-90 секунди преди началото на втория етап, след което се изстрелва от малко пиротехническо устройство, което работи и като двигател за наклон и криволичене.
Газовият генератор и двигателите, разработени от Лабораторията за високоенергийни материали и Лабораторията за усъвършенствани системи, задвижват ракетата до скорост 7 маха. Всички двигатели и етапи използват специално формулирани твърди горива, за да позволят на превозното средство да достигне хиперзвукови скорости. Ракета с тегло 6,5 тона може да носи конвенционална фугасна бойна глава с тегло почти тон или ядрена бойна глава, еквивалентна на 17 килотона.
Първите наземни тестове на ракетата Shourya на полигона в Чандипур бяха проведени през 2004 г., а следващото изпитание беше през ноември 2008 г. В тези тестове бяха постигнати скорост от 5 маха и пробег от 300 км.
Тестовете от силоза на ракетата Shourya в окончателната конфигурация бяха проведени през септември 2011 г. Съобщава се, че прототипът има подобрена система за навигация и насочване, която включва пръстен лазерен жироскоп и акселерометър DRDO. Ракетата разчита главно на жироскоп, проектиран специално за подобряване на маневреността и точността. Ракетата достигна скорост от 7, 5 маха, летейки 700 км на ниска надморска височина; в същото време повърхностната температура на корпуса достигна 700 ° C.
Министерството на отбраната проведе последното си изпитание през август 2016 г. от полигона в Чандипур. Ракетата, достигайки височина 40 км, прелетя 700 км и отново със скорост 7,5 Маха. Под действието на изхвърлящия заряд ракетата лети по балистична траектория от 50 метра, след което преминава към маршируващ полет по хиперзвук, като прави последната маневра, преди да достигне целта.
На DefExpo 2018 беше съобщено, че следващият модел на ракетата Shourya ще претърпи известно усъвършенстване с цел увеличаване на обхвата на полета. Очаква се Bharat Dynamics Limited (BDL) да започне серийно производство. Говорителят на BDL обаче каза, че не са получили никакви производствени инструкции от DRDO, намеквайки, че ракетата все още се финализира; информацията за тези подобрения е класифицирана от организацията DRDO.
Индия и Русия съвместно разработват хиперзвукова крилата ракета BrahMos II (K) като част от съвместното предприятие BrahMos Aerospace Private Limited. DRDO разработва хиперзвуков реактивен двигател, който е успешно тестван на земята.
Индия с помощта на Русия създава специално гориво за реактивни двигатели, което позволява на ракетата да достигне хиперзвукови скорости. Няма повече подробности за проекта, но служителите на компанията заявиха, че те все още са в предварителна фаза на проектиране, така че ще минат поне десет години, преди BrahMos II да започне да функционира.
Въпреки че традиционната свръхзвукова ракета BrahMos се е доказала успешно, Индийският технологичен институт, Индийският научен институт и самият BrahMos Aerospace провеждат голямо количество изследвания в областта на материалознанието в рамките на проекта BrahMos II, тъй като материалите трябва да издържат на високо налягане и високи аеродинамични и топлинни натоварвания, свързани с хиперзвукови скорости.
Изпълнителният директор на BrahMos Aerospace Судхир Мишра заяви, че руската ракета Zircon и BrahMos II имат обща технология за двигател и задвижване, докато системата за насочване и навигация, софтуер, корпус и системи за управление се разработват от Индия.
Планира се обсегът и скоростта на ракетата да бъдат съответно 450 км и 7 маха. Обхватът на ракетата първоначално беше определен на 290 км, тъй като Русия подписа Режима за контрол на ракетните технологии, но Индия, която също е подписала този документ, в момента се опитва да увеличи обхвата на ракетата си. Очаква се ракетата да бъде изстреляна от въздушна, наземна, повърхностна или подводна платформа. Организацията DRDO планира да инвестира 250 милиона долара в тестване на ракета, способна да развие хиперзвукови скорости от 5, 56 маха над морското равнище.
Междувременно индийският проект HSTDV, в който двигател с въздушно -реактивен двигател се използва за демонстриране на независим дълъг полет, е изправен пред структурни трудности. Лабораторията за отбранителни изследвания и развитие обаче продължава да работи за подобряване на технологията за прямото движение. Съдейки по декларираните характеристики, с помощта на стартиращ ракетен двигател с твърдо гориво, апаратът HSTDV на височина 30 км ще може да развие скорост от 6 маха за 20 секунди. Основната конструкция с корпус и опора за мотор е проектирана през 2005 г. Повечето от аеродинамичните изпитания са извършени от Националната аерокосмическа лаборатория на NAL.
Умаленият модел HSTDV е тестван в NAL за всмукване и изпускане на отработени газове. За да се получи хиперзвуков модел на поведението на превозното средство във аеродинамична тунел, бяха проведени и няколко теста при по -високи свръхзвукови скорости (поради комбинация от вълни на компресия и разреждане).
Лабораторията за отбранителни изследвания и развитие извърши работа, свързана с изследване на материали, интегриране на електрически и механични компоненти и двигател на прямото движение. Първият базов модел беше представен на обществеността през 2010 г. на специализирана конференция, а през 2011 г. в Aerolndia. Според графика производството на пълноправен прототип беше насрочено за 2016 г. Въпреки това, поради липсата на необходимите технологии, недостатъчното финансиране в областта на хиперзвуковите изследвания и липсата на производствената площадка, проектът изостава от графика.
Характеристиките на аеродинамичните, задвижващите и реактивните двигатели обаче са внимателно анализирани и изчислени и се очаква пълноразмерният реактивен двигател да може да генерира тяга от 6 kN, което ще позволи на спътниците да изстрелват ядрени бойни глави и други балистични / не балистични / -балистични ракети на голям обсег. Осмоъгълният корпус с тегло един тон е оборудван с крейсерски стабилизатори и кормила отзад.
Критични технологии, като горивната камера на двигателя, се тестват в друга терминална балистична лаборатория, също част от DRDO. DRDO се надява да изгради хиперзвукови аеродинамични тунели за тестване на системата HSTDV, но липсата на средства е проблем.
С появата на съвременни интегрирани системи за ПВО военно мощните въоръжени сили разчитат на хиперзвукови оръжия, за да противодействат на стратегиите за отказ / блокиране на достъп и да нанасят регионални или глобални удари. В края на 2000 -те години програмите за отбрана започнаха да обръщат специално внимание на хиперзвуковото оръжие като оптималното средство за нанасяне на глобален удар. В тази връзка, както и факта, че геополитическото съперничество става все по -ожесточено всяка година, военните се стремят да увеличат максимално размера на средствата и ресурсите, отпуснати за тези технологии.
В случай на хиперзвукови оръжия за наземно изстрелване, по-специално системи, използвани извън зоната на действие на активните системи за противовъздушна отбрана на противника, оптималните и нискорискови възможности за изстрелване са стандартни комплекси за изстрелване и мобилни пускови установки за земя-земя и оръжия земя-въздух, и подземни мини за нанасяне на удари на средни или междуконтинентални обхвати.
