Napredak hipersonične tehnologije doveo je do stvaranja oružanih sustava velike brzine. Oni su pak identificirani kao ključno područje u čijem smjeru se vojska mora kretati kako bi tehnološki držala korak s protivnicima.
U posljednjih nekoliko desetljeća u ovom je tehnološkom području proveden veliki razvoj, dok se načelo cikličnosti naširoko koristilo, pri čemu je jedna istraživačka kampanja korištena kao osnova za sljedeću. Taj je proces doveo do značajnog napretka u tehnologiji hipersoničnog oružja. Dva desetljeća programeri su aktivno koristili hiperzvučnu tehnologiju, uglavnom u balističkim i krstarećim projektilima, kao i u kliznim blokovima s raketnim pojačivačem.
Aktivno se radi u područjima kao što su simulacija, ispitivanje zračnih tunela, dizajn konusa nosa, pametni materijali, dinamika ponovnog ulaska i prilagođeni softver. Kao rezultat toga, hipersonični kopneni sustavi za lansiranje sada imaju visoku razinu spremnosti i visoku točnost, dopuštajući vojsci da napada širok raspon ciljeva. Osim toga, ti sustavi mogu značajno oslabiti neprijateljsku postojeću proturaketnu obranu.
Američki programi
Ministarstvo obrane SAD -a i druge vladine agencije sve više obraćaju pozornost na razvoj hipersoničnog oružja koje će, prema mišljenju stručnjaka, dostići potrebnu razinu razvoja 2020 -ih. O tome svjedoči povećanje ulaganja i sredstava koje je Pentagon izdvojio za hipersonična istraživanja.
Uprava američkih raketnih i svemirskih sustava i Nacionalni laboratorij Sandia surađuju na naprednom hipersoničnom oružju (AHW), sada poznatom kao alternativni sustav ponovnog ulaska. Ovaj sustav koristi HGV (hipersonično klizno vozilo) hipersonično klizno postrojenje za isporuku konvencionalne bojeve glave, slično konceptu DARPA-e i američkog ratnog zrakoplovstva Hypersonic Technology Vehicle-2 (HTV-2). Međutim, ova se jedinica može instalirati na raketu-nosač s kraćim dometom nego u slučaju HTV-2, što pak može ukazivati na prioritet naprednog raspoređivanja, na primjer, na kopnu ili na moru. HGV jedinica, strukturno drugačija od HTV-2 (stožasta, a ne klinasta), opremljena je visoko preciznim sustavom navođenja na kraju putanje.
Prvi let rakete AHW u studenom 2011. omogućio je demonstraciju razine sofisticiranosti tehnologija hiperzvučnog planiranja s raketnim akceleratorom, tehnologije toplinske zaštite, kao i provjeru parametara poligona. Jedrilica koja je lansirana s raketnog poligona na Havajima i preletjela oko 3800 km uspješno je pogodila svoj cilj.
Drugo testno lansiranje izvedeno je s lansirnog mjesta Kodiak na Aljasci u travnju 2014. godine. Međutim, 4 sekunde nakon lansiranja, kontrolori su dali naredbu da unište raketu kada je vanjska toplinska zaštita dotaknula upravljačku jedinicu nosača vozila. Sljedeće probno lansiranje manje verzije izvedeno je s raketnog poligona u Tihom oceanu u listopadu 2017. godine. Ova manja verzija prilagođena je standardnim balističkim raketama lansiranim podmornicama.
Za predviđena testiranja u okviru programa AHW, Ministarstvo obrane zatražilo je 86 milijuna dolara za fiskalnu 2016. godinu, 174 milijuna dolara za fiskalnu 2017., 197 milijuna dolara za 2018. i 263 milijuna dolara za 2019. godinu. Najnoviji zahtjev, zajedno s planovima za nastavak programa testiranja AHW -a, ukazuje na to da je ministarstvo definitivno predano razvoju i primjeni sustava pomoću platforme AHW.
U 2019. program će se usredotočiti na proizvodnju i testiranje lansirne rakete i hiperzvučnog jedrilice koje će se koristiti u letnim pokusima; o nastavku istraživanja perspektivnih sustava radi provjere troškova, smrtonosnosti, aerodinamičkih i toplinskih karakteristika; te o provođenju dodatnih istraživanja radi procjene alternativa, izvedivosti i koncepata za integrirana rješenja.
DARPA zajedno s američkim ratnim zračnim snagama istodobno provodi demonstracijski program HSSW (High Speed Strike Weapon) koji se sastoji od dva glavna projekta: programa TBG (Tactical Boost-Glide), koji su razvili Lockheed Martin i Raytheon, i program HAWC (Hypersonic Air-disable Weapon Concept).), koji vodi Boeing. U početku se planira razmještanje sustava u zračne snage (zračno lansiranje), a zatim prijelaz na operaciju na moru (vertikalno lansiranje).
Dok je primarni hipersonični razvojni cilj Ministarstva obrane oružje za lansiranje iz zraka, DARPA je 2017. godine, u sklopu projekta Operational Fires, započela novi program za razvoj i demonstraciju hiperzvučnog sustava za lansiranje sa zemlje koji uključuje tehnologiju iz programa TBG.
U zahtjevu za proračun za 2019. godinu, Pentagon je zatražio 50 milijuna dolara za razvoj i demonstraciju sustava za lansiranje sa zemlje koji omogućuje hipersoničnoj kliznoj krilnoj jedinici da svlada neprijateljsku protuzračnu obranu i brzo i točno pogodi prioritetne ciljeve. Cilj projekta je: razvoj naprednog nosača sposobnog za isporuku različitih bojevih glava na različitim udaljenostima; razvoj kompatibilnih platformi za lansiranje na zemlji koje omogućuju integraciju u postojeću zemaljsku infrastrukturu; te postizanje posebnih karakteristika potrebnih za brzu implementaciju i ponovnu primjenu sustava.
U svom zahtjevu za proračun za 2019. DARPA je zatražila 179,5 milijuna dolara za financiranje TBG -a. Cilj TBG -a (poput HAWC -a) je postići brzinu bloka od 5 maha ili više pri planiranju do cilja na posljednjoj dionici putanje. Otpor topline takve jedinice mora biti vrlo visok, mora biti vrlo upravljiv, letjeti na nadmorskoj visini od gotovo 61 km i nositi bojnu glavu težine oko 115 kg (približno veličine bombe malog promjera, bombe malog promjera). U okviru programa TBG i HAWC također se razvijaju bojeve glave i sustav navođenja.
Ranije su američko ratno zrakoplovstvo i DARPA pokrenuli zajednički program FALCON (Force Application and Launch from CONtinental United States) u okviru projekta CPGS (Conventional Prompt Global Strike). Njegov cilj je razviti sustav koji se sastoji od lansirnih vozila sličnih balističkim raketama i hiperzvučnog vozila za povratak u atmosferu poznatog kao uobičajeno zrakoplovno vozilo (CAV) koje bi moglo isporučiti bojevu glavu bilo gdje u svijetu u roku od jednog do dva sata. Visoko upravljiva CAV klizna jedinica s deltoidnim krilom-trupom, koja nema elisu, može letjeti u atmosferi hipersoničnim brzinama.
Lockheed Martin radio je s DARPA-om na ranom konceptu hiperzvučnog vozila HTV-2 od 2003. do 2011. godine. Lake rakete Minotaur IV, koje su postale dostavno vozilo za blokove HTV-2, lansirane su iz Vandenberg AFB-a u Kaliforniji. Prvi let HTV-2 2010. pružio je podatke koji su pokazali napredak u poboljšanju aerodinamičkih performansi, visokotemperaturnih materijala, sustava toplinske zaštite, autonomnih sustava sigurnosti leta te sustava navođenja, navigacije i upravljanja za dugotrajni hiperzvučni let. Međutim, ovaj je program zatvoren i trenutno su svi napori usmjereni na projekt AHW.
Pentagon se nada da će ovi istraživački programi otvoriti put raznim hipersoničnim oružjima, a također planira konsolidirati svoje aktivnosti na razvoju hipersoničnog oružja kao dio plana koji se razvija za daljnje financiranje projekata na ovom području.
U travnju 2018. zamjenik ministra obrane priopćio je kako mu je naloženo da ispuni "80% plana", a to je provođenje testova ocjenjivanja do 2023. godine, čiji je cilj postizanje hipersoničnih sposobnosti tijekom sljedećeg desetljeća. Jedan od prioritetnih zadataka Pentagona je i postizanje sinergije u hipersoničnim projektima, budući da se vrlo često komponente sa sličnom funkcionalnošću razvijaju u različitim programima. “Iako su procesi lansiranja rakete s morske, zračne ili kopnene platforme značajno različiti. potrebno je težiti maksimalnoj ujednačenosti njegovih sastavnica”.
Ruski uspjesi
Ruski program razvoja hipersonične rakete ambiciozan je, čemu uvelike olakšava sveobuhvatna podrška države. To potvrđuje predsjednikova godišnja poruka Federalnoj skupštini koju je dostavio 1. ožujka 2018. godine. Tijekom svog obraćanja predsjednik Putin predstavio je nekoliko novih sustava naoružanja, uključujući obećavajući raketni sustav Avangard.
Putin je predstavio te sustave naoružanja, uključujući i Vanguard, kao odgovor na razmještanje američkog globalnog obrambenog sustava protiv projektila. Izjavio je da "Sjedinjene Države, unatoč dubokoj zabrinutosti Ruske Federacije, nastavljaju sustavno provoditi svoje planove proturaketne obrane", te da je odgovor Rusije da poveća udarne sposobnosti svojih strateških snaga za poraz obrambenih sustava potencijalnih protivnika (iako će sadašnji američki sustav proturaketne obrane jedva uspjeti presresti čak i dio od 1.550 ruskih nuklearnih bojevih glava).
Vanguard je, očito, daljnji razvoj projekta 4202, koji je transformiran u projekt Yu-71 za razvoj hipersonične vođene bojeve glave. Prema Putinovim riječima, on može održavati brzinu od 20 Mahovih brojeva na maršu ili kliznom dijelu svoje putanje, a „pri kretanju prema cilju može izvesti duboko manevriranje, poput bočnog manevra (i na nekoliko tisuća kilometara). Sve to ga čini apsolutno neranjivim za bilo koja sredstva protuzračne i proturaketne obrane."
Let Vanguarda odvija se praktički u uvjetima stvaranja plazme, odnosno kreće se prema cilju poput meteorita ili vatrene kugle (plazma je ionizirani plin nastao uslijed zagrijavanja čestica zraka, određen velikom brzinom blok). Temperatura na površini bloka može doseći "2000 stupnjeva Celzijusa".
U Putinovoj poruci video je pokazao koncept Avangarda u obliku pojednostavljene hiperzvučne rakete sposobne za manevriranje i nadvladavanje sustava protuzračne obrane i projektila. Predsjednik je izjavio da krilata jedinica prikazana u videu nije "pravi" prikaz konačnog sustava. Međutim, prema stručnjacima, krilata jedinica na videu može predstavljati potpuno ostvariv projekt sustava s taktičkim i tehničkim karakteristikama Vanguarda. Osim toga, uzimajući u obzir dobro poznatu povijest ispitivanja projekta Yu-71, možemo reći da se Rusija s pouzdanjem kreće prema stvaranju masovne proizvodnje hipersoničnih kliznih krilnih jedinica.
Najvjerojatnije je strukturna konfiguracija aparata prikazana na videu klinasto tijelo tipa krilo-trup, koje je dobilo opću definiciju "valnog jedrilice". Prikazano je njegovo odvajanje od lansirnog vozila i kasnije manevriranje do cilja. Videozapis prikazuje četiri upravljačke površine, dvije na vrhu trupa i dvije kočne ploče trupa, sve na stražnjoj strani letjelice.
Vjerojatno se namjerava lansirati Vanguard s novom teškom višestupanjskom interkontinentalnom balističkom raketom Sarmat. Međutim, u svom obraćanju, Putin je rekao da je "kompatibilan sa postojećim sustavima", što ukazuje na to da će u bliskoj budućnosti nositelj krilate jedinice Avangard najvjerojatnije biti nadograđeni kompleks UR-100N UTTH. Procijenjeni raspon djelovanja Sarmata od 11.000 km u kombinaciji s dometom od 9.900 km kontrolirane bojeve glave Yu-71 omogućuje postizanje maksimalnog dometa od preko 20.000 km.
Suvremeni razvoj Rusije na području hiperzvučnih sustava započeo je 2001. godine, kada su testirane ICBM-ove UR-100N (prema NATO klasifikaciji SS-19 Stiletto) s kliznim blokom. Prvo lansiranje rakete projekta 4202 s bojevom glavom Yu-71 izvedeno je 28. rujna 2011. godine. Na temelju projekta Yu-71/4202, ruski inženjeri razvili su još jedan hiperzvučni aparat, uključujući i drugi prototip Yu-74, koji je prvi put lansiran 2016. godine s poligona u regiji Orenburg, pogađajući cilj na Kuri poligon na Kamčatki. Dana 26. prosinca 2018. godine izvedeno je posljednje (vremenski gledano) uspješno lansiranje kompleksa Avangard koji je razvio brzinu od oko 27 Mahova.
Kineski projekt DF-ZF
Prema prilično oskudnim informacijama iz otvorenih izvora, Kina razvija hiperzvučno vozilo DF-ZF. Program DF-ZF ostao je strogo povjerljiv sve do početka testiranja u siječnju 2014. Američki izvori pratili su činjenicu ispitivanja i nazvali uređaj Wu-14, budući da su ispitivanja provedena na poligonu Wuzhai u provinciji Shanxi. Iako Peking nije otkrio detalje ovog projekta, američka i ruska vojska sugeriraju da je do sada prošlo sedam uspješnih testova. Prema američkim izvorima, projekt je imao određenih poteškoća sve do lipnja 2015. godine. Tek od pete serije probnih lansiranja možemo govoriti o uspješnom izvršavanju dodijeljenih zadataka.
Prema kineskom tisku, kako bi se povećao domet, DF-ZF kombinira sposobnosti nebalističkih projektila i kliznih blokova. Tipičan hiperzvučni dron DF-ZF, krećući se nakon lansiranja po balističkoj putanji, ubrzava do suborbitalne brzine od 5 Mach, a zatim, ulazeći u gornju atmosferu, leti gotovo paralelno s površinom Zemlje. Time je ukupni put do cilja kraći od puta konvencionalnih balističkih projektila. Kao rezultat toga, unatoč smanjenju brzine zbog otpora zraka, hipersonično vozilo može postići cilj brže od konvencionalne ICBM bojeve glave.
Nakon sedmog dokaznog testa u travnju 2016., tijekom sljedećih ispitivanja u studenom 2017., aparat s nuklearnom projektilom DF-17 na brodu postigao je brzinu od 11.265 km / h.
Iz izvješća lokalnog tiska jasno je da je kineski hiperzvučni uređaj DF-ZF testiran s nosačem-balističkom raketom srednjeg dometa DF-17. Ovu raketu uskoro će zamijeniti raketa DF-31 s ciljem povećanja dometa na 2000 km. U tom slučaju bojna glava može biti opremljena nuklearnim nabojem. Ruski izvori sugeriraju da bi uređaj DF-ZF mogao ući u fazu proizvodnje i kineska vojska ga usvojiti 2020. Međutim, sudeći prema razvoju događaja, Kina ima još oko 10 godina od usvajanja svojih hiperzvučnih sustava.
Prema američkim obavještajnim službama, Kina bi mogla koristiti hipersonične raketne sustave za strateško naoružanje. Kina bi također mogla razviti hipersoničnu tehnologiju ramjet -a za isporuku sposobnosti brzog napada. Raketa s takvim motorom, lansirana iz Južnokineskog mora, može letjeti 2000 km u svemiru hipersoničnim brzinama, što će omogućiti Kini da dominira u regiji i da se može probiti čak i do najnaprednijih sustava obrane od projektila.
Indijski razvoj
Indijska organizacija za obranu i istraživanje obrane (DRDO) radi na hipersoničnim sustavima za lansiranje na zemlji više od 10 godina. Najuspješniji projekt je raketa Shourya (ili Shaurya). Dva druga programa, BrahMos II (K) i Hypersonic Technology Demonstrating Vehicle (HSTDV), imaju određene poteškoće.
Razvoj taktičkih projektila zemlja-zemlja započeo je 90-ih godina. Raketa ima tipičan domet od 700 km (iako bi se mogao povećati) s kružnim odstupanjem od 20-30 metara. Raketa Shourya može se lansirati s lansirne rampe koja se postavlja na pokretni bacač 4x4, ili sa stacionarne platforme sa zemlje ili iz silosa.
U verziji lansirnog kontejnera lansira se dvostupanjska raketa pomoću generatora plina, koji zbog velike brzine izgaranja pogonskog goriva stvara visoki tlak dovoljan da raketa poleti iz kontejnera velikom brzinom. Prva faza održava let 60-90 sekundi prije početka druge etape, nakon čega je ispaljena malim pirotehničkim uređajem, koji također radi kao motor za nagib i zakretanje.
Generator plina i motori, koje su razvili Laboratorij za visokoenergetske materijale i Laboratorij naprednih sustava, pokreću raketu do brzine od 7 maha. Svi motori i stupnjevi koriste posebno formulirana kruta goriva koja omogućuju vozilu postizanje hipersonične brzine. Raketa težine 6,5 tona može nositi konvencionalnu eksplozivnu bojevu glavu tešku gotovo tonu ili nuklearnu bojevu glavu ekvivalentnu 17 kilotona.
Prva kopnena ispitivanja rakete Shourya na poligonu Chandipur izvedena su 2004. godine, a sljedeće pokusno lansiranje u studenom 2008. godine. U tim ispitivanjima postignuta je brzina od 5 Mach i raspon od 300 km.
Ispitivanja iz silosa rakete Shourya u konačnoj konfiguraciji provedena su u rujnu 2011. Prototip je navodno imao poboljšani sustav navigacije i navođenja koji je uključivao prstenasti laserski žiroskop i DRDO akcelerometar. Raketa se uglavnom oslanjala na žiroskop posebno dizajniran za poboljšanje upravljivosti i točnosti. Raketa je postigla brzinu od 7,5 Mach, leteći 700 km na maloj visini; istovremeno je površinska temperatura kućišta dosegla 700 ° C.
Ministarstvo obrane izvršilo je posljednje testno lansiranje u kolovozu 2016. s poligona Chandipur. Raketa je, dosegnuvši visinu od 40 km, preletjela 700 km i opet brzinom od 7,5 Mach. Pod djelovanjem izbacujućeg naboja, raketa je letjela po balističkoj putanji od 50 metara, a zatim se prebacila na marširajući let na hipersonično, čineći posljednji manevar prije nego što je dostigla cilj.
Na sajmu DefExpo 2018 objavljeno je da će sljedeći model rakete Shourya biti dorađen kako bi se povećao domet leta. Očekuje se da će Bharat Dynamics Limited (BDL) započeti serijsku proizvodnju. Međutim, glasnogovornik BDL -a rekao je da nisu dobili nikakve upute za proizvodnju od DRDO -a, nagovještavajući da se raketa još finalizira; podatke o tim poboljšanjima klasificira DRDO organizacija.
Indija i Rusija zajedno razvijaju hiperzvučne krstareće rakete BrahMos II (K) kao dio zajedničkog pothvata BrahMos Aerospace Private Limited. DRDO razvija hipersonični ramjetni motor koji je uspješno testiran na zemlji.
Indija uz pomoć Rusije stvara posebno mlazno gorivo koje omogućuje raketi da postigne hipersonične brzine. Nisu dostupni daljnji detalji o projektu, no dužnosnici tvrtke rekli su da su još u fazi preliminarnog projektiranja, pa će proći najmanje deset godina prije nego što BrahMos II postane operativan.
Iako se tradicionalna nadzvučna raketa BrahMos uspješno dokazala, Indijski tehnološki institut, Indijski institut za znanost i BrahMos Aerospace provode veliku količinu istraživanja u području znanosti o materijalima u okviru projekta BrahMos II, budući da materijali moraju izdržati visoke tlak te velika aerodinamička i toplinska opterećenja povezana s hiperzvučnim brzinama.
Izvršni direktor BrahMos Aerospacea Sudhir Mishra rekao je da ruska raketa Cirkon i BrahMos II dijele zajedničku tehnologiju motora i pogona, dok Indija razvija sustav navođenja i navigacije, softver, trup i sustave upravljanja.
Planirano je da domet i brzina rakete budu 450 km odnosno 7 maha. Domet projektila prvotno je bio postavljen na 290 km, budući da je Rusija potpisala Režim kontrole raketne tehnologije, ali Indija, koja je također potpisnica ovog dokumenta, trenutno pokušava povećati domet svojih projektila. Očekuje se da će se raketa moći lansirati s zračne, kopnene, površinske ili podvodne platforme. Organizacija DRDO planira uložiti 250 milijuna dolara u testiranje rakete sposobne razviti hiperzvučne brzine od 5, 56 Mach nadmorske visine.
U međuvremenu, indijski projekt HSTDV, u kojem se ramjetni motor koristi za demonstraciju neovisnog dugog leta, suočava se sa strukturnim poteškoćama. Međutim, Laboratorij za obrambena istraživanja i razvoj nastavlja raditi na poboljšanju tehnologije ramjeta. Sudeći prema deklariranim karakteristikama, uz pomoć startnog raketnog motora na kruto gorivo, aparat HSTDV na visini od 30 km moći će razvijati brzinu od 6 maha 20 sekundi. Osnovna konstrukcija s kućištem i nosačem motora projektirana je 2005. godine. Većinu aerodinamičkih ispitivanja proveo je Nacionalni zračno -svemirski laboratorij NAL -a.
Smanjeni HSTDV testiran je u NAL-u na unos zraka i odvod ispušnih plinova. Kako bi se dobio hipersonični model ponašanja vozila u zračnom tunelu, provedeno je i nekoliko ispitivanja pri većim nadzvučnim brzinama (zbog kombinacije valova kompresije i razrjeđenja).
Laboratorij za obrambena istraživanja i razvoj obavio je radove vezane za istraživanje materijala, integraciju električnih i mehaničkih komponenti i ramjet motora. Prvi osnovni model javnosti je predstavljen 2010. godine na specijaliziranoj konferenciji, a 2011. u Aerolndiji. Prema rasporedu, proizvodnja punopravnog prototipa bila je predviđena za 2016. godinu. Međutim, zbog nedostatka potrebnih tehnologija, nedovoljnog financiranja u području hipersoničnih istraživanja i nedostupnosti proizvodnog mjesta, projekt je daleko iza planiranog.
Međutim, karakteristike aerodinamike, pogona i zračnog mlaza pomno su analizirane i izračunate, a očekuje se da će mlazni motor pune veličine moći generirati potisak od 6 kN, što će omogućiti satelitima lansiranje nuklearnih bojevih glava i drugih balističkih / ne-balističkih glava -balističke rakete na velikom dometu. Osmerokutni trup težak jednu tonu opremljen je stabilizatorima za krstarenje i stražnjim upravljačkim kormilima.
Kritične tehnologije, poput komore za izgaranje motora, testiraju se u drugom terminalnom balističkom laboratoriju, koji je također dio DRDO -a. DRDO se nada izgradnji hiperzvučnih tunela za testiranje sustava HSTDV, ali problem je nedostatak sredstava.
Pojavom modernih integriranih sustava protuzračne obrane, vojno moćne oružane snage oslanjaju se na hipersonično oružje kako bi se suprotstavile strategijama zabrane pristupa / blokade i pokrenule regionalne ili globalne napade. Krajem 2000 -ih obrambeni programi počeli su posvećivati posebnu pozornost hipersoničnom oružju kao optimalnom sredstvu za globalni udar. S tim u vezi, kao i činjenicu da je geopolitičko rivalstvo iz godine u godinu sve žešće, vojska nastoji maksimizirati iznos sredstava i resursa dodijeljenih za te tehnologije.
U slučaju hipersoničnog naoružanja za kopneno lansiranje, osobito sustava koji se koriste izvan zone djelovanja aktivnih sustava protuzračne obrane neprijatelja, optimalne i lansirane opcije s niskim rizikom su standardni lansirni kompleksi i pokretni lanseri za tlo-tlo i oružje zemlja-zrak i podzemne mine za udaranje na srednjim ili međukontinentalnim dometima.
