Napredek hipersonične tehnologije je pripeljal do nastanka orožnih sistemov za visoke hitrosti. Ti pa so bili opredeljeni kot ključno področje, v smeri katerega se mora vojska premakniti, da bo tehnološko v koraku z nasprotniki.
V zadnjih nekaj desetletjih je bil na tem tehnološkem področju izveden obsežen razvoj, medtem ko se je načelo cikličnosti široko uporabljalo, pri čemer je bila ena raziskovalna kampanja osnova za naslednjo. Ta proces je privedel do pomembnega napredka v tehnologiji hiperzvočnega orožja. Razvijalci že dve desetletji aktivno uporabljajo hiperzvočno tehnologijo, predvsem pri balističnih in križarskih raketah, pa tudi pri jadralnih blokih z raketnim ojačevalnikom.
Aktivno se dela na področjih, kot so simulacija, testiranje vetrovnikov, oblikovanje nosnih stožcev, pametni materiali, dinamika ponovnega vstopa in programska oprema po meri. Posledično imajo hipersonični zemeljski izstrelitveni sistemi visoko pripravljenost in visoko natančnost, kar vojski omogoča napad na široko paleto ciljev. Poleg tega lahko ti sistemi znatno oslabijo obstoječo sovražnikovo protiraketno obrambo.
Ameriški programi
Ministrstvo za obrambo ZDA in druge vladne agencije vse bolj posvečajo pozornost razvoju hipersoničnega orožja, ki bo po mnenju strokovnjakov v 2020. letih doseglo zahtevano stopnjo razvoja. To dokazuje povečanje naložb in sredstev, ki jih je Pentagon namenil za hipersonične raziskave.
Uprava ameriške vojske za raketne in vesoljske sisteme ter nacionalni laboratorij Sandia sodelujeta pri naprednem hiperzvočnem orožju (AHW), ki je zdaj znano kot alternativni sistem ponovnega vstopa. Ta sistem uporablja hiperzvočno drsno enoto HGV (hypersonic glide vehicle) za izdelavo običajne bojne glave, podobno konceptu DARPA in ameriškega letalstva Airsonic Hypersonic Technology Vehicle-2 (HTV-2). Vendar pa je to enoto mogoče namestiti na nosilno raketo s krajšim dosegom kot v primeru HTV-2, kar pa lahko kaže na prednost napredne uporabe, na primer na kopnem ali na morju. Enota HGV, ki se konstrukcijsko razlikuje od HTV-2 (stožčasta, ne klinasta), je na koncu poti opremljena z visoko natančnim sistemom vodenja.
Prvi polet rakete AHW novembra 2011 je omogočil prikaz stopnje prefinjenosti tehnologij hipersoničnega načrtovanja z raketnim pospeševalnikom, tehnologijo toplotne zaščite ter preverjanje parametrov poligona. Drsna enota, izstreljena z raketnega poligona na Havajih in preletela približno 3800 km, je uspešno zadela svoj cilj.
Drugi testni izstrelitev je bil izveden aprila 2014 z lansirnega mesta Kodiak na Aljaski. Toda 4 sekunde po izstrelitvi so krmilniki dali ukaz, naj raketo uničijo, ko se zunanja toplotna zaščita dotakne krmilne enote rakete. Naslednji poskusni izstrelitev manjše različice je bil izveden z raketnega poligona v Tihem oceanu oktobra 2017. Ta manjša različica je bila prilagojena standardnim balističnim raketam s podmornico.
Za načrtovane preizkuse v okviru programa AHW je obrambno ministrstvo zahtevalo 86 milijonov dolarjev za proračunsko leto 2016, 174 milijonov dolarjev za proračunsko leto 2017, 197 milijonov dolarjev za leto 2018 in 263 milijonov dolarjev za leto 2019. Zadnja zahteva skupaj z načrti za nadaljevanje preskusnega programa AHW kaže, da je ministrstvo vsekakor zavezano razvoju in uvajanju sistema s platformo AHW.
V letu 2019 se bo program osredotočil na proizvodnjo in preskušanje lansirnega vozila in hiperzvočnega jadralnega letala, ki se bosta uporabljala v poskusih letenja; o nadaljevanju študije obetavnih sistemov za preverjanje stroškov, smrtnosti, aerodinamičnih in toplotnih značilnosti; in o izvajanju dodatnih raziskav za oceno alternativ, izvedljivosti in konceptov za integrirane rešitve.
DARPA skupaj z ameriškimi letalskimi silami sočasno izvaja demonstracijski program HSSW (High Speed Strike Weapon), ki ga sestavljata dva glavna projekta: program TBG (Tactical Boost-Glide), ki sta ga razvila Lockheed Martin in Raytheon, in program HAWC (koncept hiperzvočnega orožja z zračnim dihanjem).), ki ga vodi Boeing. Sprva se načrtuje uvedba sistema v letalske sile (izstrelitev v zrak), nato pa prehod v operacijo na morju (navpični izstrelitev).
Medtem ko je primarni hipersonični razvojni cilj Ministrstva za obrambo orožje za izstrelitev zraka, je DARPA leta 2017 v okviru projekta Operational Fires začela nov program za razvoj in demonstracijo hiperzvočnega zemeljskega sistema za izstrelitev, ki vključuje tehnologijo iz programa TBG.
V zahtevku za proračun za leto 2019 je Pentagon zahteval 50 milijonov dolarjev za razvoj in demonstracijo sistema za izstrelitev na tleh, ki omogoča hipersonični drsni krilati enoti, da premaga sovražnikovo zračno obrambo in hitro in natančno zadene prednostne cilje. Cilj projekta je: razvoj naprednega nosilca, ki bi lahko dostavil različne bojne glave na različne razdalje; razvoj združljivih zemeljskih izstrelitvenih platform, ki omogočajo integracijo v obstoječo zemeljsko infrastrukturo; in doseganje posebnih značilnosti, potrebnih za hitro uvajanje in prerazporeditev sistema.
DARPA je v svojem zahtevku za proračun za leto 2019 zahtevala 179,5 milijona USD za financiranje TBG. Cilj TBG (tako kot HAWC) je doseči hitrost bloka 5 Mach ali več pri načrtovanju cilja na zadnjem delu poti. Toplotna odpornost takšne enote mora biti zelo visoka, mora biti zelo manevrirna, leteti na nadmorski višini skoraj 61 km in nositi bojno glavo, težko približno 115 kg (približno velikost bombe majhnega premera, bombe malega premera). V okviru programov TBG in HAWC se razvijata tudi bojna glava in sistem vodenja.
Pred tem so ameriške letalske sile in DARPA začele skupni program FALCON (Force Application and Launch from CONtinental United States) v okviru projekta CPGS (Conventional Prompt Global Strike). Njegov cilj je razviti sistem, ki ga sestavljajo lansirno vozilo, podobno balistični raketi, in hiperzvočno atmosfersko vozilo za vstop v zrak, znano kot skupno letalsko vozilo (CAV), ki bi lahko v eni do dveh urah prineslo bojno glavo kjer koli na svetu. Visoko vodljiva drsna enota CAV z deltoidnim krilom, ki nima propelerja, lahko v ozračju leti s hiperzvočnimi hitrostmi.
Lockheed Martin je od leta 2003 do 2011 z DARPA sodeloval pri zgodnjem konceptu hiperzvočnega vozila HTV-2. Lahke rakete Minotaur IV, ki so postale dostavno vozilo za bloke HTV-2, so bile izstreljene iz Vandenberg AFB v Kaliforniji. Prvi let letala HTV-2 leta 2010 je zagotovil podatke, ki so pokazali napredek pri izboljšanju aerodinamičnih zmogljivosti, visokotemperaturnih materialov, sistemov toplotne zaščite, avtonomnih varnostnih sistemov letenja ter sistemov za vodenje, navigacijo in nadzor za daljši hiperzvočni let. Vendar je bil ta program zaprt in trenutno so vsa prizadevanja osredotočena na projekt AHW.
Pentagon upa, da bodo ti raziskovalni programi utrli pot različnemu hipersoničnemu orožju, prav tako pa namerava utrditi svoje dejavnosti na področju razvoja hiperzvočnega orožja kot del načrta, ki se razvija za nadaljnje financiranje projektov na tem področju.
Aprila 2018 je namestnik obrambnega ministra objavil, da mu je bilo naročeno, da izpolni "80% načrta", ki naj bi do leta 2023 opravil ocenjevalne teste, katerih cilj je doseči hipersonične zmogljivosti v naslednjem desetletju. Ena izmed prednostnih nalog Pentagona je tudi doseganje sinergije pri hipersoničnih projektih, saj se komponente s podobno funkcionalnostjo zelo pogosto razvijajo v različnih programih. »Čeprav so postopki izstrelitve rakete z morske, zračne ali kopenske platforme bistveno drugačni. treba si je prizadevati za čim večjo enotnost njegovih sestavnih delov «.
Ruski uspehi
Ruski program za razvoj hiperzvočne rakete je ambiciozen, kar v veliki meri olajša celovita podpora države. To potrjuje predsednikovo letno sporočilo zvezni skupščini, ki ga je podal 1. marca 2018. Med svojim nagovorom je predsednik Putin predstavil več novih orožnih sistemov, med drugim tudi obetaven raketni sistem Avangard.
Putin je te orožarske sisteme, vključno z Vanguardom, predstavil kot odgovor na uvedbo ameriškega globalnega sistema protiraketne obrambe. Izjavil je, da "ZDA kljub globoki zaskrbljenosti Ruske federacije še naprej sistematično izvajajo svoje načrte protiraketne obrambe" in da je odgovor Rusije povečati udarne zmogljivosti svojih strateških sil za premagovanje obrambnih sistemov potencialnih nasprotnikov (čeprav bo sedanji ameriški sistem protiraketne obrambe komaj uspel prestreči celo del 1.550 jedrskih bojnih glav Rusije).
Očitno je Vanguard nadaljnji razvoj projekta 4202, ki se je preoblikoval v projekt Yu-71 za razvoj hipersonične vodene bojne glave. Po Putinovih besedah lahko vzdržuje hitrost 20 Machovih številk na odseku marša ali drsenja na svoji poti in "pri premikanju proti cilju lahko izvede globoko manevriranje, kot stranski manever (in več kot nekaj tisoč kilometrov). Zaradi vsega tega je popolnoma neranljiv za vsa sredstva zračne in protiraketne obrambe."
Let Vanguarda poteka praktično v pogojih nastajanja plazme, torej se premika proti cilju kot meteorit ali ognjena krogla (plazma je ioniziran plin, ki nastane zaradi segrevanja zračnih delcev, kar določa velika hitrost blok). Temperatura na površini bloka lahko doseže "2000 stopinj Celzija".
V Putinovem sporočilu je videoposnetek prikazal koncept Avangarda v obliki poenostavljene hipersonične rakete, ki lahko manevrira in premaga sisteme protizračne in protiraketne obrambe. Predsednik je izjavil, da krilata enota, prikazana v videu, ni "prava" predstavitev končnega sistema. Po mnenju strokovnjakov pa lahko krilata enota na videoposnetku predstavlja popolnoma izvedljiv projekt sistema s taktičnimi in tehničnimi značilnostmi Vanguarda. Poleg tega lahko ob upoštevanju znane zgodovine preskusov projekta Yu-71 rečemo, da se Rusija samozavestno premika k ustvarjanju množične proizvodnje hipersoničnih drsnih krilnih enot.
Najverjetneje je strukturna konfiguracija aparata, prikazana na videu, klinasto telo tipa krilo-trup, ki je prejelo splošno definicijo "valovnega jadralnega letala". Prikazana je bila njegova ločitev od nosilne rakete in poznejše manevriranje do cilja. Videoposnetek prikazuje štiri volanske površine, dve na vrhu trupa in dve zavorni plošči trupa, vse na zadnjem delu plovila.
Verjetno naj bi Vanguard izstrelili z novo težo večstopenjsko medcelinsko balistično raketo Sarmat. Vendar je v svojem nagovoru Putin dejal, da je "združljiv z obstoječimi sistemi", kar kaže, da bo v bližnji prihodnosti nosilec krilne enote Avangard najverjetneje nadgrajen kompleks UR-100N UTTH. Ocenjeni doseg delovanja Sarmata 11.000 km v kombinaciji z dosegom 9.900 km nadzorovane bojne glave Yu-71 omogoča doseganje največjega dosega več kot 20.000 km.
Sodobni razvoj Rusije na področju hiperzvočnih sistemov se je začel leta 2001, ko so bile preizkušene ICRM UR-100N (po Natovi klasifikaciji SS-19 Stiletto) z drsnim blokom. Prvi izstrelek rakete Project 4202 z bojno glavo Yu-71 je bil izveden 28. septembra 2011. Na podlagi projekta Yu-71/4202 so ruski inženirji razvili še en hiperzvočni aparat, vključno z drugim prototipom Yu-74, ki je bil prvič izstreljen leta 2016 s poligona v regiji Orenburg in je zadel cilj na Kuri poligon na Kamčatki. 26. decembra 2018 je bil izveden zadnji (časovno gledano) uspešen zagon kompleksa Avangard, ki je razvil hitrost približno 27 mahov.
Kitajski projekt DF-ZF
Po precej skromnih informacijah iz odprtih virov Kitajska razvija hiperzvočno vozilo DF-ZF. Program DF-ZF je ostal v največji tajnosti, dokler se testiranje ni začelo januarja 2014. Ameriški viri so izsledili dejstva preskusov in poimenovali napravo Wu-14, saj so bili testi izvedeni na poligonu Wuzhai v provinci Shanxi. Medtem ko Peking ni razkril podrobnosti tega projekta, ameriška in ruska vojska nakazujeta, da je bilo do danes opravljenih sedem uspešnih preskusov. Po navedbah ameriških virov je imel projekt do junija 2015 določene težave. Šele s peto serijo poskusnih zagonov lahko govorimo o uspešnem zaključku dodeljenih nalog.
Po poročanju kitajskega tiska DF-ZF za povečanje dosega združuje zmogljivosti nebalističnih izstrelkov in drsnih blokov. Tipičen hiperzvočni dron DF-ZF, ki se po izstrelitvi premika po balistični poti, pospeši do suborbitalne hitrosti 5 Mach, nato pa vstopi v zgornjo atmosfero in leti skoraj vzporedno s površjem Zemlje. Zaradi tega je celotna pot do cilja krajša kot pri običajni balistični raketi. Posledično lahko kljub zmanjšanju hitrosti zaradi zračnega upora hipersonično vozilo doseže cilj hitreje kot običajna bojna glava ICBM.
Po sedmem preizkusnem preizkusu aprila 2016 je med naslednjimi preizkusi novembra 2017 naprava z jedrsko raketo DF-17 na krovu dosegla hitrost 11.265 km / h.
Iz poročil lokalnega tiska je razvidno, da je bila kitajska hipersonična naprava DF-ZF testirana z nosilcem-balistično raketo srednjega dosega DF-17. To raketo bo kmalu zamenjala raketa DF-31 z namenom povečanja dosega na 2000 km. V tem primeru je lahko bojna glava opremljena z jedrskim nabojem. Ruski viri nakazujejo, da bi lahko naprava DF-ZF vstopila v fazo proizvodnje in jo kitajska vojska sprejela leta 2020. Sodeč po razvoju dogodkov pa Kitajska še približno 10 let ne sprejme svojih hiperzvočnih sistemov.
Po navedbah ameriških obveščevalnih služb bi Kitajska lahko uporabila hipersonične raketne sisteme za strateško orožje. Kitajska bi lahko razvila tudi tehnologijo hiperzvočnega ramjeta, ki bo omogočala hiter napad. Raketa s takšnim motorjem, ki je izstreljena iz Južnokitajskega morja, lahko preleti 2000 kilometrov v bližnjem vesolju s hiperzvočnimi hitrostmi, kar bo Kitajski omogočilo prevlado v regiji in se lahko prebila tudi do najnaprednejših obrambnih sistemov proti projektilom.
Indijski razvoj
Indijska obrambna raziskovalna in razvojna organizacija (DRDO) se že več kot 10 let ukvarja s hiperzvočnimi zemeljskimi izstrelitvenimi sistemi. Najuspešnejši projekt je raketa Shourya (ali Shaurya). Dva druga programa, BrahMos II (K) in Hypersonic Technology Demonstrating Vehicle (HSTDV), imata nekaj težav.
Razvoj taktične rakete zemlja-zemlja se je začel v 90. letih. Poročali so, da ima raketa tipičen doseg 700 km (čeprav bi ga bilo mogoče povečati) s krožnim odstopanjem 20-30 metrov. Raketo Shourya je mogoče izstreliti iz lansirnega podstavka, ki je nameščen na mobilnem zaganjalniku 4x4, ali iz stacionarne platforme s tal ali iz silosa.
V različici izstrelitvene posode se dvostopenjska raketa izstreli z generatorjem plina, ki zaradi velike hitrosti zgorevanja pogonskega goriva ustvari visok tlak, ki zadostuje za vzlet rakete iz posode pri visoki hitrosti. Prva stopnja vzdržuje let 60-90 sekund pred začetkom druge stopnje, nato pa jo izstreli majhna pirotehnična naprava, ki deluje tudi kot motor za nagib in nihanje.
Plinski generator in motorji, ki sta jih razvila Laboratorij za visokoenergijske materiale in Laboratorij naprednih sistemov, poganjajo raketo do hitrosti 7 mah. Vsi motorji in stopnje uporabljajo posebej oblikovana trdna goriva, ki omogočajo, da vozilo doseže hiperzvočne hitrosti. Raketa, težka 6,5 tone, lahko nosi konvencionalno visoko eksplozivno bojno glavo, težko skoraj tono, ali jedrsko bojno glavo, ki ustreza 17 kilotonom.
Prvi zemeljski testi rakete Shourya na poligonu Chandipur so bili izvedeni leta 2004, naslednji poskusni izstrelitev pa novembra 2008. V teh preskusih so dosegli hitrost 5 Mach in doseg 300 km.
Septembra 2011 so bili izvedeni preskusi iz silosa rakete Shourya v končni konfiguraciji. Prototip naj bi imel izboljšan sistem navigacije in vodenja, ki je vključeval obročni laserski žiroskop in merilnik pospeška DRDO. Raketa se je opirala predvsem na žiroskop, zasnovan posebej za izboljšanje manevriranja in natančnosti. Raketa je dosegla hitrost 7, 5 maha in letela 700 km na nizki nadmorski višini; hkrati je površinska temperatura ohišja dosegla 700 ° C.
Ministrstvo za obrambo je zadnji testni izstrel avgusta 2016 opravilo s poligona Chandipur. Raketa, ki je dosegla nadmorsko višino 40 km, je letela 700 km in spet s hitrostjo 7,5 Mach. Pod delovanjem izstrelitvenega naboja je raketa letela po balistični poti 50 metrov, nato pa se je preusmerila na pohodni let na hipersonični, s čimer je naredil zadnji manever, preden je dosegel cilj.
Na DefExpo 2018 so poročali, da bo naslednji model rakete Shourya nekoliko izboljšan, da bi povečali doseg letenja. Bharat Dynamics Limited (BDL) naj bi začel s serijsko proizvodnjo. Tiskovni predstavnik BDL pa je dejal, da od DRDO niso prejeli navodil za proizvodnjo in namignil, da se raketa še dokončuje; Informacije o teh izboljšavah razvršča organizacija DRDO.
Indija in Rusija skupaj razvijata hiperzvočno križarsko raketo BrahMos II (K) kot del skupnega podjetja BrahMos Aerospace Private Limited. DRDO razvija hiperzvočni motor s krožnim curkom, ki je bil uspešno preizkušen na tleh.
Indija s pomočjo Rusije ustvarja posebno reaktivno gorivo, ki raketi omogoča hipersonične hitrosti. Podrobnosti o projektu niso na voljo, vendar so uradniki podjetja dejali, da so še v fazi predhodnega projektiranja, zato bo minilo vsaj deset let, preden bo BrahMos II začel delovati.
Čeprav se je tradicionalna nadzvočna raketa BrahMos uspešno izkazala, Indijski tehnološki inštitut, Indijski inštitut za znanost in BrahMos Aerospace v okviru projekta BrahMos II izvajajo veliko raziskav na področju znanosti o materialih, saj morajo materiali vzdržati visoke tlaka ter visokih aerodinamičnih in toplotnih obremenitev, povezanih s hiperzvočnimi hitrostmi.
Direktor BrahMos Aerospace Sudhir Mishra je dejal, da imata ruska raketa Cirkon in BrahMos II skupni motor in pogonsko tehnologijo, medtem ko Indijo razvija sistem za vodenje in navigacijo, programsko opremo, trup in nadzorne sisteme.
Predvideno je, da bo doseg in hitrost rakete 450 km oziroma 7 mah. Domet projektila je bil prvotno nastavljen na 290 km, saj je Rusija podpisala režim za nadzor raketne tehnologije, Indija, ki je tudi podpisnica tega dokumenta, pa trenutno poskuša povečati doseg projektila. Raketo naj bi lahko izstrelili z zračne, talne, površinske ali podvodne platforme. Organizacija DRDO namerava vložiti 250 milijonov dolarjev v testiranje rakete, ki lahko razvije hipersonične hitrosti 5, 56 mahov nad morsko gladino.
Medtem se indijski projekt HSTDV, v katerem se za dokazovanje neodvisnega dolgega leta uporablja motor s krožnim curkom, sooča s strukturnimi težavami. Vendar pa obrambni laboratorij za raziskave in razvoj še naprej dela na izboljšanju tehnologije ramjet. Sodeč po deklariranih značilnostih bo lahko s pomočjo zagonskega raketnega motorja na trdo gorivo naprava HSTDV na višini 30 km 20 sekund razvijala hitrost 6 mahov. Osnovna konstrukcija z ohišjem in nosilcem motorja je bila zasnovana leta 2005. Večino aerodinamičnih preskusov je izvedel nacionalni letalski laboratorij NAL.
Zmanjšana HSTDV je bila preizkušena v NAL za dovod zraka in odtok izpušnih plinov. Za pridobitev hipersoničnega modela obnašanja vozila v vetrovniku je bilo izvedenih tudi več preskusov pri višjih nadzvočnih hitrostih (zaradi kombinacije valov stiskanja in redčenja).
Obrambni laboratorij za raziskave in razvoj je opravil delo v zvezi z raziskavami materialov, integracijo električnih in mehanskih komponent ter motorjem s hitrim curkom. Prvi osnovni model je bil javnosti predstavljen leta 2010 na specializirani konferenci, leta 2011 pa na Aerolndiji. V skladu z urnikom je bila proizvodnja popolnega prototipa načrtovana za leto 2016. Zaradi pomanjkanja potrebnih tehnologij, nezadostnega financiranja na področju hipersoničnih raziskav in nerazpoložljivosti proizvodnega mesta pa projekt močno zamuja.
Vendar so bile aerodinamične, pogonske in zračnometrske značilnosti motorja natančno analizirane in izračunane, pričakuje pa se, da bo reaktivni motor polne velikosti lahko ustvaril potisk 6 kN, kar bo satelitom omogočilo izstrelitev jedrskih bojnih glav in drugih balističnih / ne balističnih glav -balistične rakete na velikem dosegu. Osemkotni trup, ki tehta eno tono, je opremljen s stabilizatorji za križarjenje in zadnjim krmilnim krmilom.
Kritične tehnologije, kot je zgorevalna komora motorja, se preizkušajo v drugem terminalnem balističnem laboratoriju, ki je prav tako del DRDO. DRDO upa, da bo zgradil hipersonične vetrovnike za testiranje sistema HSTDV, vendar je pomanjkanje sredstev problem.
S pojavom sodobnih integriranih sistemov zračne obrambe se vojaško močne oborožene sile zanašajo na hipersonično orožje za boj proti strategijam zavrnitve / blokade dostopa in sprožitev regionalnih ali globalnih napadov. V poznih 2000 -ih so obrambni programi začeli posebno pozornost nameniti hipersoničnemu orožju kot optimalnemu sredstvu za globalni napad. V zvezi s tem, pa tudi dejstvo, da je geopolitično rivalstvo vsako leto vse hujše, si vojska prizadeva povečati količino sredstev in sredstev, dodeljenih za te tehnologije.
V primeru hiperzvočnega orožja za izstrelitev na tla, zlasti sistemov, ki se uporabljajo zunaj območja delovanja aktivnih sistemov protizračne obrambe sovražnika, so optimalne in lahke možnosti izstrelitve standardni lansirni kompleksi in mobilni izstreljevalci za tla in zemljo ter orožje zemlja-zrak in podzemne mine za napad na srednjih ali medcelinskih dosegih.
