Hypersound се очертава като следващият ключов параметър за оръжията и платформите за наблюдение и затова си струва да разгледаме по -отблизо изследванията, извършвани в тази област от САЩ, Русия и Индия
Министерството на отбраната на САЩ и други правителствени агенции разработват хиперзвукова технология за две непосредствени и една дългосрочна цел. Според Робърт Мерсие, ръководител на високоскоростни системи в Изследователската лаборатория на ВВС на САЩ (AFRL), двете близки цели са хиперзвукови оръжия, които се очаква да бъдат технологично готови в началото на 20-те години на миналия век, и безпилотно средство за наблюдение, което ще бъде готов за внедряване в края на 20 -те или началото на 30 -те години, а хиперзвуковите превозни средства ще последват в по -далечното бъдеще.
„Изследването на космоса с помощта на космически кораби с въздушно-реактивен двигател е много по-далечна перспектива“, каза той в интервю. "Малко вероятно е хиперзвуковите космически кораби да бъдат готови преди 2050 -те години." Мерсие добави, че цялостната стратегия за развитие е да започне с малки оръжия и след това, с развитието на технологиите и материалите, да се разшири до въздушни и космически превозни средства.
Спиро Лекудис, директор на Департамента по оръжейни системи, доставки, технологии и доставки в Министерството на отбраната, потвърди, че хиперзвуковите оръжия вероятно ще бъдат първата програма за поръчки, която ще се появи след разработването на тази технология от министерството и неговите партньорски организации. „Самолетът определено е много по -дългосрочен проект, отколкото оръжие“, каза той в интервю. Очаква се ВВС на САЩ да проведат демонстрация на високоскоростното ударно оръжие (HSSW) - съвместна разработка с Агенцията за напреднали отбранителни проекти (DARPA) - около 2020 г., когато Пентагонът ще реши как най -добре да прехвърли тази технология в програмата за развитие и закупуването на хиперзвукови ракети.
„Има две основни научни статии, които имат за цел да демонстрират технологията HSSW“, казва Бил Гилард, дизайнер на планове и програми във AFRL. „Първият е програмата за планиране на тактическо ускорение на TBG (Tactical BoosWSIide) на Lockheed Martin и Raytheon, а вторият е HAWC (Hypersonic Air-disable Weapon Concept), ръководен от Boeing.“
„Междувременно AFRL провежда друго фундаментално проучване в допълнение на проектите DARPA и ВВС на САЩ“, каза Гилард. Например, в рамките на валидирането на концепцията за концепцията за летателни апарати за многократна употреба за хиперзвука (REACH), в допълнение към изследването на основните материали, бяха проведени няколко експеримента с малки и средни двигатели с реактивни двигатели. "Нашата цел е да популяризираме базата данни и да разработим и демонстрираме технологии, които могат да бъдат използвани за създаване на нови системи." Дългосрочните фундаментални изследвания на AFRL в областта на подобряването на керамично-матрични композитни и други топлоустойчиви материали са изключително важни за създаването на обещаващи хиперзвукови превозни средства.
AFRL и други лаборатории на Пентагона работят усилено по два основни аспекта на обещаващите хиперзвукови превозни средства: възможността за повторна употреба и увеличаване на техния размер.„В AFRL дори има тенденция за популяризиране на концепцията за многократни и по -големи хиперзвукови системи“, каза Гилард. „Ние фокусирахме всички тези технологии върху проекти като X-51 и REACH ще бъде друг.“
„Демонстрацията през 2013 г. на ракетата Boeing X-51A WaveRider ще бъде в основата на плановете за хиперзвуково въоръжение на ВВС на САЩ“, каза Джон Леджър, главен инженер по космически проекти в оръжейния отдел на AFRL. "Ние изучаваме опита, натрупан по време на разработването на проекта X-51 и го използваме при разработването на HSSW."
Едновременно с проекта за хиперзвукова крилата ракета X-51, различни изследователски организации разработиха и по-големи (10x) прямоточни двигатели (ramjet), които "консумират" 10 пъти повече въздух от двигателя X-51. "Тези двигатели са идеални за системи като високоскоростно наблюдение, разузнавателни и разузнавателни платформи и атмосферни крилати ракети", каза Гилард. "И в крайна сметка плановете ни са да преминем по-нататък към номер 100, което ще позволи достъп до космоса с помощта на въздушнодишащи системи."
AFRL също проучва възможността за интегриране на хиперзвуков двигател с реактивен двигател с високоскоростен турбинен двигател или ракета, за да има достатъчно задвижване за постигане на големи числа на Мах. „Ние проучваме всички възможности за подобряване на ефективността на свръхзвуковите самолетни двигатели. Условията, при които трябва да летят, не са напълно благоприятни."
На 1 май 2013 г. ракетата Kh-51A WaveRider успешно премина летателни изпитания. Експерименталният апарат е откачен от самолета B-52H и е ускорен с помощта на ракетен ускорител до скорост от 4,8 числа на Мах (M = 4, 8). Тогава X-51A се отдели от газта и стартира собствен двигател, ускори до 5, 1 Mach и полетя 210 секунди, докато изгори цялото гориво. ВВС събраха всички телеметрични данни за 370 секунди полет. Отделението Rocketdyne на Pratt & Whitney разработи двигателя за WaveRider. По -късно това подразделение е продадено на Aerojet, което продължава да работи по хиперзвукови електроцентрали, но не предоставя подробности по тази тема.
Преди това, от 2003 до 2011 г., Lockheed Martin работи с DARPA върху първоначалната концепция на Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. Ускорителят за тези превозни средства, които бяха изстреляни от авиобазата Vandenberg в Калифорния, беше лека ракета Minotaur IV. Първият полет на HTV-2 през 2010 г. генерира данни, които демонстрират напредък в аеродинамичните характеристики, огнеупорни материали, системи за термична защита, автономни системи за безопасност на полета и хиперзвукови системи за навигация и управление на далечни разстояния.
Два демонстрационни изстрелвания бяха успешно проведени през април 2010 г. и август 2011 г., но според изявленията на DARPA и двата пъти превозни средства на Falcon по време на полет, опитвайки се да достигнат планираната скорост M = 20, загубиха връзка с контролния център за няколко минути.
Резултатите от програмата X-51A сега се използват в проекта HSSW. Системата за въоръжение и насочване се разработва в две демонстрационни програми: HAWC и TBG. DARPA възложи договори на Raytheon и Lockheed Martin през април 2014 г. за продължаване на развитието на програмата TBG. Компаниите получиха съответно 20 и 24 милиона долара. Междувременно Boeing разработва проекта HAWC. Тя и DARPA отказват да предоставят подробности за този договор.
Целта на програмите TBG и HAWC е да ускорят оръжейните системи до скорост M = 5 и да ги планират допълнително за собствените си цели. Такива оръжия трябва да бъдат маневрени и изключително устойчиви на топлина. В крайна сметка тези системи ще могат да достигнат надморска височина от почти 60 км. Бойната глава, разработена за хиперзвукова ракета, има маса от 76 кг, което е приблизително равно на масата на бомба с малък диаметър SDB (бомба с малък диаметър).
Докато проектът X-51A успешно демонстрира интеграцията на самолет и хиперзвуков двигател, проектите на TBG и HAWC ще се съсредоточат върху разширено насочване и управление, което не беше напълно приложено в проектите на Falcon или WaveRider. Подсистемите за търсещи (GOS) са ангажирани в няколко оръжейни лаборатории на ВВС на САЩ с цел допълнително подобряване на възможностите на хиперзвуковите системи. През март 2014 г. DARPA заяви в изявление, че по проекта TBG, който трябва да завърши демонстрационен полет до 2020 г., компаниите партньори се опитват да разработят технологии за тактическа хиперзвукова плъзгаща система с ракетен усилвател, изстрелян от самолет -носител.
„Програмата ще разгледа системните и технологичните проблеми, необходими за създаването на хиперзвукова плъзгаща система с ракетен ускорител. Те включват разработването на концепции за апарат с необходимите аеродинамични и аеротермодинамични характеристики; управляемост и надеждност в широк диапазон от работни условия; характеристиките на системата и подсистемата, необходими за ефективност при съответните условия на работа; накрая, подходи за намаляване на разходите и увеличаване на достъпността на експерименталната система и бъдещите производствени системи “, се казва в изявлението. Самолетът за проекта TBG е бойна глава, която се отделя от ускорителя и се плъзга със скорост до M = 10 или повече.
Междувременно, като част от програмата HAWC, вследствие на проекта X -51A, ще бъде демонстрирана хиперзвукова крилата ракета с двигател с реактивен реактивен двигател при по -ниски скорости - приблизително M = 5 и по -висока. „Технологията на HAWC може да се разшири до обещаващи хиперзвукови бордови платформи за многократна употреба, които могат да се използват като разузнавателни средства или достъп до космоса“, се казва в изявление на DARPA. Нито DARPA, нито родителският изпълнител на Boeing са разкрили всички подробности за съвместната си програма.
Докато основните хиперзвукови цели на Министерството на отбраната са оръжейни системи и разузнавателни платформи, DARPA стартира нова програма през 2013 г. за разработване на безпилотен хиперзвуков усилвател за многократна употреба за изстрелване на малки спътници с тегло 1360-2270 кг на ниска орбита, които едновременно ще служат като тестова лаборатория за хиперзвукови превозни средства. През юли 2015 г. Службата възлага на Boeing и неговия партньор Blue Origin договор от 6,6 милиона долара за продължаване на работата по експерименталния космически самолет XS-1, според изявление на Конгреса. През август 2014 г. Northrop Grumman обяви, че работи и с Scaled Composites и Virgin Galactic по техническия дизайн и плана за полет за програмата XS-1. Компанията получи 13-месечен договор на стойност 3,9 милиона долара.
Очаква се XS-1 да има бустер за многократна употреба, който, когато се комбинира с еднократен бустер, ще осигури достъпна доставка на превозно средство от клас 1360 кг до LEO. В допълнение към евтиния старт, оценен на една десета от цената на текущото изстрелване на тежка ракета, XS-1 вероятно ще служи и като тестова лаборатория за нови хиперзвукови превозни средства.
DARPA би искала в крайна сметка да пуска XS-1 всеки ден за по-малко от 5 милиона долара на полет. Ръководството иска да получи устройство, което може да достигне скорост над 10 числа на Мах. Изискваните принципи на експлоатация „като самолет“включват хоризонтални кацания на стандартни писти, освен това изстрелването трябва да бъде от лифт стартер, плюс трябва да има минимална инфраструктура и наземен персонал и високо ниво на автономност. Първият изпитателен орбитален полет е насрочен за 2018 г.
След няколко неуспешни опита на НАСА, започвайки през 80-те години на миналия век, да разработи система като XS-1, военните изследователи сега смятат, че технологията е узряла достатъчно поради напредъка в леките и евтини композити и подобрената термична защита.
XS-1 е един от няколкото проекта на Пентагона, насочени към намаляване на разходите за изстрелване на спътници. С съкращаването на бюджета за отбрана на САЩ и нарастването на способностите на други нации рутинният достъп до космоса се превръща във все по-приоритет на националната сигурност. Използването на тежки ракети за изстрелване на спътници е скъпо и изисква сложна стратегия с малко възможности. Тези традиционни изстрелвания могат да струват стотици милиони долари и изискват скъпа инфраструктура за поддържане. Тъй като ВВС на САЩ настояват законодателите да издадат указ за спиране на използването на руски ракетни двигатели RD-180 за изстрелване на американски спътници, хиперзвуковите изследвания на DARPA ще помогнат значително за съкращаване на пътя, който ще трябва да се измине, разчитайки само на собствените си сили и означава.
Русия: компенсира загубеното
В края на съществуването на Съветския съюз машиностроителното конструкторско бюро МКБ „Радуга“от Дубна проектира GELA (хиперзвуков експериментален самолет), който трябваше да се превърне в прототип на стратегическата въздушна ракета X-90 („Продукт 40 ") с реактивен двигател" Продукт 58 ", разработен от TMKB (Тураевско машиностроително конструкторско бюро)" Союз ". Ракетата трябваше да може да ускорява до скорост от 4,5 числа на Мах и да има обхват от 3000 км. Комплектът стандартни оръжия на модернизирания стратегически бомбардировач Ту-160М трябваше да включва две ракети Х-90. Работата по свръхзвуковата крилата ракета Х-90 беше прекратена през 1992 г. на лабораторния етап, а самият апарат GELA беше показан през 1995 г. на авиационното изложение MAKS.
Най -изчерпателната информация за настоящите програми за хиперзвукови изстрелвания на въздух беше представена от бившия командир на Генералния щаб на ВВС на Русия Александър Зелин в лекция, която той изнесе на конференция на производителите на самолети в Москва през април 2013 г. Според Зелин Русия изпълнява двустепенна програма за разработване на хиперзвукова ракета. Първият етап предвижда разработването до 2020 г. на подстратегическа ракета за изстрелване на въздух с обсег 1500 км и скорост приблизително M = 6. През следващото десетилетие трябва да се разработи ракета със скорост 12 числа на Мах, способна да достигне всяка точка в света.
Най -вероятно споменатата от Зелин ракета Mach 6 е продукт 75, също обозначен като GZUR (HyperSonic Guided Missile), която в момента е на етап техническо проектиране в Tactical Missiles Corporation. "Продукт 75" очевидно е с дължина 6 метра (максималният размер, който може да поеме бомбоотсека на Ту-95МС; може да се побере и в отделението за въоръжение на бомбардировача Ту-22М) и тежи около 1500 кг. Той трябва да бъде задействан от двигателя 70 на реактивния реактивен двигател, разработен от Soyuz TMKB. Неговият активен търсач на радари Gran-75 в момента се разработва от UPKB в Каменск-Уралски, докато широколентовата пасивна насочваща глава се произвежда от Централното конструкторско бюро в Омск.
През 2012 г. Русия започна летателни изпитания на експериментален хиперзвуков автомобил, прикрепен към окачването на свръхзвуков бомбардировач-бомбардировач на далечни разстояния Ту-23МЗ (обозначението на НАТО „Backfire“). Не по -рано от 2013 г. това устройство направи първия си безплатен полет. Хиперзвуковото устройство е инсталирано в носовата част на ракетата Х-22 (AS-4 "Кухня"), която се използва като ускорител за изстрелване. Тази комбинация е дълга 12 метра и тежи около 6 тона; хиперзвуковият компонент е дълъг около 5 метра. През 2012 г. машиностроителният завод в Дубна завърши изграждането на четири свръхзвукови крилати противокорабни ракети X-22 (без търсачка и бойни глави), които да бъдат използвани при изпитания на хиперзвукови превозни средства. Ракетата се изстрелва от подкачване на Ту-22МЗ със скорости до 1, 7 Маха и надморска височина до 14 км и ускорява изпитваното превозно средство до 6, 3 Маха и надморска височина от 21 км преди изстрелването на тестовия компонент, който очевидно се развива скорост от 8 числа на Мах.
Очакваше се Русия да участва в подобни летателни тестове на френския хиперзвуков автомобил MBDA LEA, изстрелян от Backfire. Според наличните данни тестовият хиперзвуков компонент е първоначално руски проект.
През октомври-ноември 2012 г. Русия и Индия подписаха предварително споразумение за работа по хиперзвуковата ракета BrahMos-II. Схемата за сътрудничество включва NPO Mashinostroeniya (ракета), TMKB Soyuz (двигател), TsAGI (аеродинамични изследвания) и TsIAM (разработка на двигатели).
Индия: нов играч на терена
След споразумение за съвместно развитие с Русия, индийската ракетна програма BrahMos стартира през 1998 г. Съгласно споразумението, основните партньори бяха руското НПО „Машиностроения“и Индийската организация за отбранителни изследвания и развитие (DRDO).
Първата му версия е двустепенна свръхзвукова крилата ракета с радарно насочване. Двигателят с твърдо гориво на първия етап ускорява ракетата до свръхзвукови скорости, докато течно-горивният реактивен реактор на втория етап ускорява ракетата до скоростта M = 2. 8. BrahMos всъщност е индийската версия на Руска ракета "Яхонт".
Докато ракетата BrahMos вече беше доставена на индийската армия, флот и авиация, решението да започне разработването на хиперзвукова версия на ракетата BrahMos-II от вече установеното партньорство беше взето през 2009 г.
В съответствие с техническия проект, BrahMos-ll (Kalam) ще лети със скорости над 6 Mach и ще има по-висока точност в сравнение с варианта BrahMos-A. Ракетата ще има максимален обсег от 290 км, което е ограничено от подписания от Русия Режим за контрол на ракетните технологии (той ограничава разработването на ракети с обсег на действие над 300 км за страна партньор). За да се увеличи скоростта на ракетата BrahMos-2, ще бъде използван хиперзвуков реактивен двигател и според редица източници руската индустрия разработва специално гориво за нея.
За проекта BrahMos-II е взето ключово решение за поддържане на физическите параметри на предишната версия, така че новата ракета да може да използва вече разработените ракети-носители и друга инфраструктура.
Целта, поставена за новия вариант, включва укрепени цели като подземни убежища и складове за оръжие.
Умален модел на ракетата BrahMos-II беше показан на Aero India 2013, а прототипните тестове трябва да започнат през 2017 г. (На наскоро проведеното изложение Aero India 2017 беше представен изтребител Су-30МКИ с ракета Brahmos на подкрилен пилон). През 2015 г. в интервю изпълнителният директор на Brahmos Aerospace Кумар Мишра заяви, че точната конфигурация все още трябва да бъде одобрена и че пълноправен прототип се очаква не по-рано от 2022 г.
Едно от основните предизвикателства е намирането на дизайнерски решения за BrahMos-II, които биха позволили на ракетата да издържи на екстремните температури и натоварванията при хиперзвуков полет. Сред най -трудните проблеми е търсенето на най -подходящите материали за производството на тази ракета.
Смята се, че DRDO е инвестирал приблизително 250 милиона долара в разработването на хиперзвукова ракета; в момента са проведени тестове на хиперзвуков VRM в лабораторията на съвременните системи в Хайдерабад, където според докладите е постигната скорост M = 5, 26. Във вятърен тунел е постигнат хиперзвуков аеродинамичен тунел. роля в симулирането на скоростта, необходима за тестване на различни конструктивни елементи на ракета.
Ясно е, че хиперзвуковата ракета ще се доставя само за Индия и Русия и няма да бъде достъпна за продажба на трети страни.
Има лидер
Като най -мощната военна и икономическа сила в света, САЩ стимулират хиперзвуковите тенденции в развитието, но страни като Русия и Индия го сдържат.
През 2014 г. Върховното командване на ВВС на САЩ обяви, че хиперзвуковите възможности ще излязат на първо място в първите пет приоритета за развитие за следващото десетилетие. Хиперзвуковите оръжия ще бъдат трудни за прихващане и ще осигурят способността да нанасят удари на далечни разстояния по-бързо, отколкото позволява настоящата ракетна технология.
В допълнение, тази технология се възприема от някои като наследник на технологията на стели, тъй като оръжията, движещи се с високи скорости и на голяма надморска височина, ще имат по-добра оцеляваща способност от бавните нисколетящи системи, което означава, че те ще могат да атакуват цели в оспорван ограничен достъп пространство. Поради напредъка в областта на технологиите за ПВО и бързото им разпространение е жизненоважно да се намерят нови начини за проникване във „вражеските кордони“.
За тази цел американските законодатели принуждават Пентагона да ускори напредъка на хиперзвуковите технологии. Много от тях посочват развитието в Китай, Русия и дори Индия като оправдание за по -агресивните усилия на САЩ в тази посока. Камарата на представителите в своята версия на законопроекта за разходите за отбрана заяви, че „те са наясно с бързо развиващата се заплаха, породена от развитието на хиперзвукови оръжия в лагера на потенциалните противници“.
Там те споменават „няколко скорошни теста на хиперзвукови оръжия, проведени в Китай, както и разработки в тази област в Русия и Индия“и настояват „да продължим енергично напред“. „Камарата смята, че бързо нарастващите способности могат да представляват заплаха за националната сигурност и нашите активни сили“, се казва в закона. По -специално, той също така заявява, че Пентагонът трябва да използва "технология, останала от предишни хиперзвукови тестове", за да продължи развитието на тази технология.
Служителите на ВВС на САЩ прогнозират, че хиперзвуковите самолети за многократна употреба могат да влязат в експлоатация до 1940 -те години, а експерти от военни изследователски лаборатории потвърждават тези оценки. Излизането с конкурентно решение пред потенциалните противници би поставило САЩ в изгодна позиция, особено в Тихия океан, където преобладават дългите разстояния и ще се предпочитат високи скорости на голяма надморска височина.
Тъй като технологията, която трябва да „узрее“в близко бъдеще, може да бъде приложена при разработването на оръжия и разузнавателни самолети, възниква голям въпрос - в коя посока Пентагонът ще се движи първи. И двата проекта на Пентагона, проектът за „арсенални самолети“, пионер на министъра на отбраната Картър през февруари 2016 г., и новият ударен бомбардировач за далечни разстояния (LRS-B) / B-21, са платформи, които могат да носят полезен хиперзвуков товар, независимо дали да бъде оръжие или разузнавателна и наблюдателна техника.
За останалата част от света, включително Русия и Индия, пътят напред е по-малко ясен, що се отнася до дългите цикли на развитие и бъдещото внедряване на хиперзвукови технологии и хиперзвукови платформи.
