Hypersound se pojavljuje kao sljedeći ključni parametar za oružje i nadzorne platforme, pa je stoga vrijedno pobliže pogledati istraživanje koje na ovom području provode Sjedinjene Države, Rusija i Indija
Ministarstvo obrane SAD-a i druge vladine agencije razvijaju hipersoničnu tehnologiju za dva neposredna i jedan dugoročni cilj. Prema riječima Roberta Merciera, voditelja sustava velikih brzina u istraživačkom laboratoriju američkih zračnih snaga (AFRL), dvije blizu mete su hipersonično oružje, za koje se očekuje da će biti tehnološki spremno početkom 1920-ih, te bespilotno nadzorno vozilo, koje će biti spremni za primjenu u kasnim 1920 -im ili ranim 30 -im godinama, a hipersonična vozila slijede u daljoj budućnosti.
"Svemirsko istraživanje uz pomoć svemirskih letjelica s zračno-mlaznim motorom mnogo je udaljenija mogućnost", rekao je u intervjuu. "Malo je vjerojatno da će hiperzvučne letjelice biti spremne prije 2050 -ih." Mercier je dodao da je ukupna razvojna strategija početi s malim naoružanjem, a zatim se, s razvojem tehnologije i materijala, proširiti na zračna i svemirska vozila.
Spiro Lekoudis, direktor Odjela za sustave naoružanja, nabavu, tehnologiju i opskrbu u Ministarstvu obrane, potvrdio je da će hipersonično oružje vjerojatno biti prvi program nabave koji će se pojaviti nakon razvoja ove tehnologije od strane ministarstva i njegovih partnerskih organizacija. "Zrakoplov je definitivno dugoročniji projekt od oružja", rekao je u intervjuu. Očekuje se da će američko ratno zrakoplovstvo provesti demonstraciju brzog udarnog oružja (HSSW) - zajednički razvoj s Agencijom za napredne obrambene projekte (DARPA) - oko 2020. godine, kada će Pentagon odlučiti kako najbolje prenijeti ovu tehnologiju u razvojni program i kupnju hiperzvučnih projektila.
"Postoje dva glavna istraživačka rada koja imaju za cilj demonstrirati HSSW tehnologiju", kaže Bill Gillard, dizajner planova i programa u AFRL -u. "Prvi je program taktičkog ubrzanja Lockheed Martina i Raytheona TBG (Tactical BoosWSIide), a drugi je HAWC (Hypersonic Weapon Concept of Air-disaing Weapon Concept), koji vodi Boeing."
"U međuvremenu, AFRL provodi još jedno temeljno istraživanje koje nadopunjuje projekte DARPA -e i američkih zračnih snaga", rekao je Gillard. Na primjer, u okviru validacije koncepta hipersoničnog koncepta zrakoplova za višekratnu uporabu (REACH), osim proučavanja osnovnih materijala, provedeno je nekoliko eksperimenata s malim i srednjim ramjetnim motorima. "Naš cilj je promicanje baze podataka te razvoj i pokazivanje tehnologija koje se mogu poduzeti za stvaranje novih sustava." AFRL-ovo dugotrajno temeljno istraživanje u području poboljšanja kompozita od keramičke matrice i drugih materijala otpornih na toplinu izuzetno je važno za stvaranje perspektivnih hiperzvučnih vozila.
AFRL i drugi laboratoriji Pentagona intenzivno rade na dva glavna aspekta perspektivnih hiperzvučnih vozila: sposobnosti ponovne uporabe i povećanja njihove veličine."U AFRL -u čak postoji trend promicanja koncepta višekratnih i većih hiperzvučnih sustava", rekao je Gillard. "Usredotočili smo sve ove tehnologije na projekte poput X-51, a REACH će biti još jedan."
"Demonstracija Boeingove rakete X-51A WaveRider 2013. bit će osnova za planove hipersoničnog naoružanja američkih zračnih snaga", rekao je John Leger, glavni inženjer zrakoplovnih projekata u odjelu za oružje AFRL-a. "Proučavamo iskustvo stečeno tijekom razvoja projekta X-51 i koristimo ga u razvoju HSSW-a."
Istodobno s projektom hipersonične krstareće rakete X-51, razne istraživačke organizacije razvile su i veće (10x) ramjetne motore (ramjet), koji "troše" 10 puta više zraka od motora X-51. "Ovi su motori idealni za sustave kao što su nadzor velike brzine, izvidničke i obavještajne platforme te krstareće rakete s atmosferom", rekao je Gillard. "I, u konačnici, naši su planovi krenuti dalje prema broju 100, koji će omogućiti pristup svemiru pomoću sustava za udisanje zraka."
AFRL također istražuje mogućnost integriranja hipersoničnog ramjetskog motora s turbinskim motorom ili raketom velike brzine kako bi se postigao dovoljan pogon za postizanje velikih Mahovih brojeva. “Istražujemo sve mogućnosti za poboljšanje učinkovitosti nadzvučnih avionskih motora. Uvjeti u kojima moraju letjeti nisu sasvim povoljni."
1. svibnja 2013. raketa Kh-51A WaveRider uspješno je prošla letačke testove. Eksperimentalni aparat otkvačen je iz zrakoplova B-52H i ubrzan raketnim ubrzivačem do brzine od 4,8 Mach brojeva (M = 4, 8). Tada se X-51A odvojio od gasa i pokrenuo vlastiti motor, ubrzao do 5, 1 Mach i letio 210 sekundi dok nije izgorjelo sve gorivo. Zračne snage su prikupile sve telemetrijske podatke za 370 sekundi leta. Divizija Rocketdyne tvrtke Pratt & Whitney razvila je motor za WaveRider. Kasnije je ova podjela prodana tvrtki Aerojet, koja nastavlja raditi na hipersoničnim elektranama, ali ne daje nikakve detalje o ovoj temi.
Ranije, od 2003. do 2011., Lockheed Martin radio je s DARPA-om na početnom konceptu Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. Pojačalo za ova vozila, lansirano iz zračne baze Vandenberg u Kaliforniji, bila je laka raketa Minotaur IV. Prvi let HTV-2 2010. godine generirao je podatke koji su pokazali napredak u aerodinamičkim performansama, vatrostalnim materijalima, sustavima toplinske zaštite, autonomnim sigurnosnim sustavima leta i hipersoničnim sustavima navođenja leta, navigacije i upravljanja.
Dva pokazna lansiranja uspješno su izvedena u travnju 2010. i kolovozu 2011., no, prema izjavama DARPA -e, oba puta vozila Falcon tijekom leta, pokušavajući doseći planiranu brzinu M = 20, izgubila su kontakt s kontrolnim centrom na nekoliko minuta.
Rezultati programa X-51A sada se koriste u projektu HSSW. Sustav naoružanja i navođenja razvija se u dva demonstracijska programa: HAWC i TBG. DARPA je u travnju 2014. dodijelila ugovore Raytheonu i Lockheed Martinu za nastavak razvoja programa TBG. Tvrtke su dobile 20, odnosno 24 milijuna dolara. U međuvremenu, Boeing razvija HAWC projekt. Ona i DARPA odbijaju dati bilo kakve detalje o ovom ugovoru.
Cilj programa TBG i HAWC je ubrzati sustave naoružanja do brzine M = 5 i dalje ih planirati za vlastite svrhe. Takvo oružje mora biti upravljivo i izuzetno otporno na toplinu. U konačnici, ti će sustavi moći doseći visinu od gotovo 60 km. Bojna glava, razvijena za hipersonični projektil, ima masu od 76 kg, što je približno jednako masi bombe malog promjera SDB (Bomba malog promjera).
Dok je projekt X-51A uspješno demonstrirao integraciju zrakoplova i hiperzvučnog motora, projekti TBG-a i HAWC-a usredotočit će se na napredno navođenje i upravljanje, što nije u potpunosti provedeno u projektima Falcon ili WaveRider. Podsustavi tragača (GOS) angažirani su u nekoliko laboratorija za naoružanje zračnih snaga SAD -a kako bi dodatno poboljšali sposobnosti hipersoničnih sustava. U ožujku 2014. DARPA je u priopćenju navela da u okviru projekta TBG, koji bi trebao dovršiti pokazni let do 2020. godine, partnerske tvrtke pokušavaju razviti tehnologije za taktički hiperzvučni sustav klizanja s raketnim pojačalom, lansiranim iz zrakoplova -nosača.
“Program će se pozabaviti problemima sustava i tehnologije koji su potrebni za stvaranje hiperzvučnog sustava klizanja s raketnim pojačivačem. To uključuje razvoj koncepata za aparate s potrebnim aerodinamičkim i aerotermodinamičkim karakteristikama; upravljivost i pouzdanost u širokom rasponu radnih uvjeta; karakteristike sustava i podsustava potrebne za učinkovitost u relevantnim radnim uvjetima; konačno, pristupi smanjenju troškova i povećanju pristupačnosti eksperimentalnog sustava i budućih proizvodnih sustava”, stoji u priopćenju. Zrakoplov za projekt TBG je bojna glava koja se odvaja od akceleratora i klizi brzinom do M = 10 ili više.
U međuvremenu, u sklopu programa HAWC, nakon projekta X -51A, hiperzvučna krstareća raketa s ramjetnim motorom bit će demonstrirana pri manjim brzinama - približno M = 5 i većim. "HAWC -ova tehnologija mogla bi se proširiti na obećavajuće hipersonične zračne platforme za višekratnu upotrebu koje se mogu koristiti kao izviđačka vozila ili pristup svemiru", navodi se u priopćenju DARPA -e. Ni DARPA ni Boeingov matični izvođač nisu otkrili sve detalje svog zajedničkog programa.
Dok su primarni hipersonični ciljevi Ministarstva obrane oružani sustavi i izviđačke platforme, DARPA je 2013. započela novi program za razvoj hiperzvučnog pojačala bez ljudske posade za višekratnu upotrebu za lansiranje malih satelita težine 1.360-2270 kg u nisku orbitu, koji će istovremeno služiti kao ispitni laboratorij za hiperzvučna vozila. U srpnju 2015. Ured je Boeingu i njegovu partneru Blue Originu dodijelio ugovor od 6,6 milijuna dolara za nastavak radova na eksperimentalnom svemirskom zrakoplovu XS-1, navodi se u priopćenju Kongresa. U kolovozu 2014. Northrop Grumman je najavio da također radi sa Scaled Composites i Virgin Galactic na tehničkom dizajnu i planu leta za program XS-1. Tvrtka je dobila 13-mjesečni ugovor vrijedan 3,9 milijuna dolara.
Očekuje se da će XS-1 imati lansirno pojačalo za višekratnu uporabu koje će, u kombinaciji s jednokratnim stupnjem pojačanja, omogućiti pristupačnu dostavu vozila klase 1360 kg LEO-u. Uz jeftino lansiranje, procijenjeno na jednu desetinu cijene trenutnog lansiranja teške rakete, XS-1 će vjerojatno poslužiti i kao ispitni laboratorij za nova hipersonična vozila.
DARPA bi htjela na kraju svaki dan lansirati XS-1 za manje od 5 milijuna dolara po letu. Uprava želi nabaviti uređaj koji može doseći brzine veće od 10 Mahovih brojeva. Traženi principi rada "poput zrakoplova" uključuju horizontalna slijetanja na standardne piste, osim toga, lansiranje mora biti s lansera za podizanje, plus mora postojati minimalna infrastruktura i kopneno osoblje te visoka razina autonomije. Prvi probni orbitalni let zakazan je za 2018. godinu.
Nakon nekoliko neuspješnih pokušaja NASA-e, počevši od 1980-ih, da razvije sustav poput XS-1, vojni istraživači sada vjeruju da je tehnologija dovoljno sazrela zbog napretka u laganim i jeftinim kompozitima i poboljšane toplinske zaštite.
XS-1 jedan je od nekoliko projekata Pentagona čiji je cilj smanjiti troškove lansiranja satelita. S smanjenjem američkog obrambenog proračuna i jačanjem sposobnosti drugih država, rutinski pristup svemiru postaje sve veći prioritet nacionalne sigurnosti. Korištenje teških raketa za lansiranje satelita skupo je i zahtijeva razrađenu strategiju s nekoliko mogućnosti. Ova tradicionalna lansiranja mogu koštati stotine milijuna dolara i zahtijevati održavanje skupe infrastrukture. Budući da američko zrakoplovstvo inzistira na tome da zakonodavci donesu dekret o obustavi uporabe ruskih raketnih motora RD-180 za lansiranje američkih satelita, DARPA-ina hipersonična istraživanja pomoći će značajno skratiti put kojim će se morati prijeći, oslanjajući se samo na vlastite snage i sredstva.
Rusija: nadoknađivanje izgubljenog vremena
Krajem postojanja Sovjetskog Saveza, biro za konstrukciju strojeva MKB "Raduga" iz Dubne dizajnirao je GELA (hipersonični eksperimentalni zrakoplov), koji je trebao postati prototip strateške lansirne rakete X-90 ("Proizvod 40 ") s ramjetnim motorom" Proizvod 58 "Razvio TMKB (Turaevskoe biro za konstrukciju strojeva)" Soyuz ". Raketa je trebala biti sposobna ubrzati do brzine od 4,5 Mahova broja i imati domet od 3000 km. Skup standardnog naoružanja moderniziranog strateškog bombardera Tu-160M trebao je uključivati dvije rakete X-90. Rad na nadzvučnoj krstarećoj raketi Kh-90 prekinut je 1992. u laboratorijskoj fazi, a sam aparat GELA prikazan je 1995. na izložbi zrakoplova MAKS.
Najopsežnije informacije o aktualnim programima hipersoničnih lansiranja zraka iznio je bivši zapovjednik Glavnog stožera ruskih zračnih snaga Aleksandar Zelin u predavanju koje je održao na konferenciji proizvođača zrakoplova u Moskvi u travnju 2013. godine. Prema Zelinu, Rusija provodi dvostupanjski program razvoja hipersonične rakete. Prva faza predviđa razvoj do 2020. godine podstrateške zračne lansirne rakete dometa 1500 km i brzine približno M = 6. Nadalje, u sljedećem desetljeću trebala bi se razviti raketa brzine 12 Mahovih brojeva sposobna doseći bilo koju točku na svijetu.
Najvjerojatnije je projektil Mach 6 koji spominje Zelin proizvod 75, također označen kao GZUR (HyperSonic navođena raketa), koji je trenutno u fazi tehničkog projektiranja u Tactical Missiles Corporation. "Proizvod 75", po svemu sudeći, ima duljinu od 6 metara (maksimalnu veličinu koju može uzeti bombaški prostor Tu-95MS; može stati i u odjeljak za naoružanje bombardera Tu-22M) i teži oko 1500 kg. Trebalo bi ga pokrenuti ramjetnim motorom Product 70 koji je razvio Soyuz TMKB. Njegov aktivni radar za traženje radara Gran-75 trenutno razvija Detaljni UPKB u Kamensk-Uralskom, dok glavu za pasivno usmjeravanje širokopojasnog pristupa proizvodi Omsk Central Design Bureau.
Rusija je 2012. započela letačka ispitivanja eksperimentalnog hipersoničnog vozila pričvršćenog za ovjes Tusomovog nadzvučnog bombarder-bombardera dugog dometa (NATO oznaka "Backfire"). Ne ranije od 2013. ovaj je uređaj napravio prvi besplatni let. Hiperzvučni uređaj ugrađen je u nosni dio rakete X-22 (AS-4 "Kuhinja"), koja se koristi kao pojačivač lansiranja. Ova je kombinacija duga 12 metara i teška je oko 6 tona; hipersonična komponenta duga je oko 5 metara. U 2012. godini tvornica strojeva u Dubni dovršila je izgradnju četiri protubrodske rakete s lancem X-22 (bez tražila i bojnih glava) koje će se koristiti u ispitivanjima hipersoničnih vozila. Raketa se lansira s ovjesa ispod krila Tu-22MZ pri brzinama do 1, 7 Mach i nadmorskim visinama do 14 km i ubrzava ispitno vozilo na 6, 3 Mach i visinu od 21 km prije lansiranja ispitne komponente, koja se očito razvija brzinom od 8 Mahovih brojeva.
Očekivalo se da će Rusija sudjelovati u sličnim letnim testovima francuskog hipersoničnog vozila MBDA LEA lansiranog iz Backfire -a. Međutim, prema dostupnim podacima, testna hiperzvučna komponenta je iskonski ruski projekt.
U listopadu-studenom 2012. Rusija i Indija potpisale su preliminarni sporazum o radu na hiperzvučnoj raketi BrahMos-II. Shema suradnje uključuje NPO Mashinostroeniya (raketa), TMKB Soyuz (motor), TsAGI (istraživanje aerodinamike) i TsIAM (razvoj motora).
Indija: novi igrač na terenu
Nakon dogovora o zajedničkom razvoju s Rusijom, indijski raketni program BrahMos pokrenut je 1998. godine. Prema sporazumu, glavni partneri bili su ruska NPO Mashinostroyenia i Indijska organizacija za istraživanje i razvoj obrane (DRDO).
Njegova prva verzija je dvostupanjska nadzvučna krstareća raketa s radarskim navođenjem. Stroj na čvrsto gorivo prvog stupnja ubrzava raketu do nadzvučnih brzina, dok tekući pogon na drugom stupnju ubrzava raketu do brzine M = 2. 8. BrahMos je, zapravo, indijska verzija Ruska raketa Yakhont.
Dok je raketa BrahMos već isporučena indijskoj vojsci, mornarici i zrakoplovstvu, odluka da se već razvijenim partnerstvom započne razvoj hipersonične verzije rakete BrahMos-II donesena je 2009. godine.
U skladu s tehničkim dizajnom, BrahMos-ll (Kalam) letjet će brzinama većim od 6 Mach i imati veću točnost u odnosu na varijantu BrahMos-A. Maksimalni domet projektila bit će 290 km, što je ograničeno režimom kontrole raketne tehnologije koji je potpisala Rusija (ograničava razvoj raketa s dometom većim od 300 km za partnersku zemlju). Kako bi se povećala brzina u raketi BrahMos-2, upotrijebit će se hipersonični ramjetni motor, a prema brojnim izvorima ruska industrija za nju razvija posebno gorivo.
Za projekt BrahMos-II donesena je ključna odluka o održavanju fizičkih parametara prethodne verzije kako bi nova raketa mogla koristiti već razvijene lansere i drugu infrastrukturu.
Cilj postavljen za novu varijantu uključuje utvrđene ciljeve poput podzemnih skloništa i skladišta oružja.
Umjereni model rakete BrahMos-II prikazan je na Aero India 2013, a testiranje prototipa treba početi 2017. godine. (Na nedavno održanoj izložbi Aero India 2017. predstavljen je lovac Su-30MKI s raketom Brahmos na podupirućem stupu). Godine 2015. u jednom je intervjuu izvršni direktor Brahmos Aerospacea Kumar Mishra rekao da točnu konfiguraciju još treba odobriti te da se punopravni prototip očekuje najranije 2022. godine.
Jedan od glavnih izazova je pronaći dizajnerska rješenja za BrahMos-II koja bi omogućila raketi da podnese ekstremne temperature i opterećenja hipersoničnog leta. Među najtežim problemima je potraga za najprikladnijim materijalima za izradu ove rakete.
Procjenjuje se da je DRDO uložio približno 250 milijuna dolara u razvoj hipersonične rakete; trenutno su ispitivanja hipersoničnog VRM -a provedena u laboratoriju suvremenih sustava u Hyderabadu, gdje je, prema izvješćima, u zračnom tunelu postignuta brzina M = 5, 26. Hiperzvučni tunel ima ključnu ulogu ulogu u simulaciji brzine potrebne za ispitivanje različitih konstrukcijskih elemenata rakete.
Jasno je da će hipersonična raketa biti isporučena samo Indiji i Rusiji i neće biti dostupna za prodaju trećim zemljama.
Postoji vođa
Kao najmoćnija vojna i gospodarska sila na svijetu, Sjedinjene Države pokreću hipersonične razvojne trendove, ali zemlje poput Rusije i Indije to koče.
Godine 2014. Visoko zapovjedništvo američkih zračnih snaga objavilo je da će hipersonične sposobnosti doći na prvo mjesto u prvih pet razvojnih prioriteta za sljedeće desetljeće. Hiperzvučno oružje bit će teško presresti i pružit će mogućnost zadavanja dalekometnih udara brže nego što to dopušta trenutna raketna tehnologija.
Osim toga, neki ovu tehnologiju vide kao nasljednika tehnologije stele, budući da će oružje koje se kreće velikom brzinom i na velikoj nadmorskoj visini imati bolju sposobnost preživljavanja od sporih niskoletećih sustava, što znači da će moći napadati mete u osporavanom ograničenom pristupu prostor. Zbog napretka na području tehnologija protuzračne obrane i njihovog brzog širenja, od vitalnog je značaja pronaći nove načine prodiranja u "neprijateljske kordone".
U tu svrhu američki zakonodavci tjeraju Pentagon da ubrza napredak hipersonične tehnologije. Mnogi od njih ističu razvoj u Kini, Rusiji, pa čak i Indiji kao opravdanje za agresivnija nastojanja SAD -a u tom smjeru. Zastupnički dom u svojoj verziji zakona o troškovima obrane rekao je kako su "svjesni brzo razvijajuće prijetnje koju predstavlja razvoj hipersoničnog oružja u taboru potencijalnih protivnika".
Tamo spominju "nekoliko nedavnih testova hipersoničnog oružja provedenih u Kini, kao i razvoj na tom području u Rusiji i Indiji" i pozivaju "na snažan napredak". "Vijeće vjeruje da bi brzo rastuće sposobnosti mogle predstavljati prijetnju nacionalnoj sigurnosti i našim aktivnim snagama", kaže se u zakonu. Konkretno, također se navodi da bi Pentagon trebao koristiti "tehnologiju zaostalu s prethodnih hipersoničnih testova" za nastavak razvoja ove tehnologije.
Zvaničnici američkih zračnih snaga predviđaju da bi hipersonični zrakoplovi za višekratnu upotrebu mogli ući u službu do 1940 -ih, a stručnjaci iz vojnih istraživačkih laboratorija potvrđuju te procjene. Dolazak s konkurentnim rješenjem ispred potencijalnih protivnika doveo bi Sjedinjene Države u povoljan položaj, osobito na Pacifiku, gdje prevladavaju velike udaljenosti i preferiraju se velike brzine na velikim nadmorskim visinama.
Budući da se tehnologija, koja bi u bliskoj budućnosti trebala "sazrijeti", može primijeniti u razvoju naoružanja i izviđačkih zrakoplova, postavlja se veliko pitanje - u kojem će smjeru Pentagon prvi krenuti. I projekti Pentagona, projekt "aviona arsenala" koji je prvi pokrenuo ministar obrane Carter u veljači 2016., i novi udarni bombarder dugog dometa (LRS-B) / B-21, platforme su koje mogu nositi korisno hiperzvučno opterećenje, bilo biti oružje ili oprema za izviđanje i nadzor.
Za ostatak svijeta, uključujući Rusiju i Indiju, put naprijed je manje jasan kada su u pitanju dugi razvojni ciklusi i buduće primjene hipersonične tehnologije i hiperzvučnih platformi.
