Hypersound postaja naslednji ključni parameter za orožje in nadzorne platforme, zato je vredno podrobneje preučiti raziskave, ki jih na tem področju izvajajo ZDA, Rusija in Indija
Ministrstvo za obrambo ZDA in druge vladne agencije razvijajo hipersonično tehnologijo za dva takojšnja in en dolgoročen cilj. Po besedah Roberta Mercierja, vodje hitrih sistemov v raziskovalnem laboratoriju ameriških letalskih sil (AFRL), sta bližnji tarči hiperzvočno orožje, ki bo po pričakovanjih tehnološko pripravljeno v začetku dvajsetih let prejšnjega stoletja, in nadzorno vozilo brez posadke, ki bo biti pripravljeni za uvedbo v poznih 1920 -ih ali zgodnjih 30 -ih, hipersonična vozila pa bodo sledila v daljni prihodnosti.
"Raziskovanje vesolja s pomočjo vesoljskih plovil z zračno-reaktivnim motorjem je veliko bolj oddaljena možnost," je dejal v intervjuju. "Malo verjetno je, da bo hipersonično vesoljsko plovilo pripravljeno pred 2050 -imi leti." Mercier je dodal, da je splošna razvojna strategija začeti z majhnim orožjem, nato pa se z razvojem tehnologije in materialov razširiti na letalska in vesoljska vozila.
Spiro Lekoudis, direktor oddelka za sisteme orožja, nabavo, tehnologijo in oskrbo na ministrstvu za obrambo, je potrdil, da bo hipersonično orožje verjetno prvi program javnih naročil, ki se bo pojavil po razvoju te tehnologije s strani ministrstva in njegovih partnerskih organizacij.. "Letalo je vsekakor veliko daljši projekt kot orožje," je dejal v intervjuju. Letalske sile ZDA bodo predvidoma okoli leta 2020 izvedle demonstracijo orožja za hitro udarno orožje (HSSW) - skupnega razvoja z Agencijo za napredne obrambne projekte (DARPA) - ko se bo Pentagon odločil, kako najbolje prenesti to tehnologijo v razvojni program in nakup hiperzvočnih raket.
"Obstajata dva glavna raziskovalna članka, ki sta namenjena dokazovanju tehnologije HSSW," pravi Bill Gillard, oblikovalec načrtov in programov pri AFRL. "Prvi je program načrtovanja taktičnega pospeševanja Lockheed Martina in Raytheona TBG (Tactical BoosWSIide), drugi pa HAWC (koncept hiperzvočnega orožja z zračnim dihanjem), ki ga vodi Boeing."
"Medtem AFRL izvaja drugo temeljno študijo, ki dopolnjuje projekte DARPA in letalskih sil ZDA," je dejal Gillard. Na primer, v okviru potrjevanja koncepta letala za večkratno uporabo za hipersoniko (REACH) je bilo poleg preučevanja osnovnih materialov izvedenih več poskusov z majhnimi in srednjimi motorji s krožnim curkom. "Naš cilj je promovirati bazo podatkov in razviti ter prikazati tehnologije, ki jih je mogoče uporabiti za ustvarjanje novih sistemov." Dolgoročne temeljne raziskave AFRL na področju izboljšanja keramično-matričnih kompozitnih in drugih toplotno odpornih materialov so izjemno pomembne za ustvarjanje obetavnih hiperzvočnih vozil.
AFRL in drugi laboratoriji Pentagona intenzivno delajo na dveh glavnih vidikih obetavnih hipersoničnih vozil: zmožnosti ponovne uporabe in povečanja njihove velikosti."V AFRL obstaja celo trend za spodbujanje koncepta večkratnih in večjih hiperzvočnih sistemov," je dejal Gillard. "Vse te tehnologije smo osredotočili na projekte, kot je X-51, REACH pa bo še en."
"Predstavitev Boeingove rakete X-51A WaveRider leta 2013 bo osnova za načrte hiperzvočne oborožitve letalskih sil ZDA," je dejal John Leger, glavni inženir letalskih projektov na oddelku za orožje AFRL. "Preučujemo izkušnje, pridobljene med razvojem projekta X-51, in jih uporabljamo pri razvoju HSSW."
Hkrati s projektom hipersonične križarljive rakete X-51 so različne raziskovalne organizacije razvile tudi večje (10-kratne) ramjetne motorje (ramjet), ki "porabijo" 10-krat več zraka kot motor X-51. "Ti motorji so idealni za sisteme, kot so hitre nadzorne, izvidniške in obveščevalne platforme ter križarljive rakete v atmosferi," je dejal Gillard. "In na koncu smo v načrtu, da se premaknemo še naprej proti številki 100, ki bo omogočila dostop do vesolja s sistemi za dihanje zraka."
AFRL raziskuje tudi možnost vključitve hiperzvočnega motorja s hitrim merilnikom hitrosti s turbinskim motorjem ali raketo, da bi imel dovolj pogona za doseganje velikega števila Mach. "Raziskujemo vse možnosti za izboljšanje učinkovitosti nadzvočnih letalskih motorjev. Razmere, v katerih morajo leteti, niso povsem ugodne."
1. maja 2013 je raketa Kh-51A WaveRider uspešno prestala letalske preizkuse. Eksperimentalni aparat je bil odklenjen z letala B-52H in pospešen z raketnim pospeševalnikom do hitrosti 4,8 Mach števila (M = 4, 8). Nato se je X-51A ločil od pospeševalnika in zagnal lasten motor, pospešil do 5, 1 maha in letel 210 sekund, dokler ni izgorelo vse gorivo. Letalske sile so zbrale vse telemetrijske podatke za 370 sekund leta. Oddelek Rocketdyne podjetja Pratt & Whitney je razvil motor za WaveRider. Kasneje je bil ta oddelek prodan družbi Aerojet, ki še naprej dela na hipersoničnih elektrarnah, vendar ne podaja podrobnosti o tej temi.
Pred tem je od leta 2003 do 2011 Lockheed Martin z DARPA sodeloval pri začetnem konceptu Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. Ojačevalnik teh vozil, ki so jih izstrelili iz letalske baze Vandenberg v Kaliforniji, je bila lahka raketa Minotaur IV. Prvi let leta HTV-2 je leta 2010 ustvaril podatke, ki so pokazali napredek pri aerodinamičnih zmogljivostih, ognjevzdržnih materialih, sistemih toplotne zaščite, avtonomnih varnostnih sistemih letenja in hipersoničnih sistemih za vodenje leta, navigacijo in nadzor na dolge razdalje.
Dve predstavitveni izstrelitvi sta bili uspešno izvedeni aprila 2010 in avgusta 2011, vendar sta po izjavah DARPA obakrat vozila Falcon med letom, ki sta poskušala doseči načrtovano hitrost M = 20, za nekaj minut izgubila stik z nadzornim centrom.
Rezultati programa X-51A se zdaj uporabljajo v projektu HSSW. Sistem oboroževanja in vodenja se razvija v dveh demonstracijskih programih: HAWC in TBG. DARPA je aprila 2014 oddala pogodbe Raytheonu in Lockheedu Martinu za nadaljnji razvoj programa TBG. Podjetja so prejela 20 oziroma 24 milijonov dolarjev. Boeing medtem razvija projekt HAWC. Ona in DARPA nočeta dati nobenih podrobnosti o tej pogodbi.
Cilj programov TBG in HAWC je pospešiti orožne sisteme na hitrost M = 5 in jih dodatno načrtovati za lastne namene. Takšno orožje mora biti vodljivo in izjemno odporno na toploto. Končno bodo ti sistemi lahko dosegli nadmorsko višino skoraj 60 km. Bojna glava, razvita za hiperzvočno raketo, ima maso 76 kg, kar je približno enako masi bombe majhnega premera SDB (bomba majhnega premera).
Medtem ko je projekt X-51A uspešno pokazal integracijo letala in hiperzvočnega motorja, se bodo projekti TBG in HAWC osredotočili na napredno vodenje in nadzor, ki pa v projektih Falcon ali WaveRider ni bil v celoti izveden. Podsistemi iskalcev (GOS) sodelujejo v več laboratorijih za orožje ameriških letalskih sil, da bi še izboljšali zmogljivosti hiperzvočnih sistemov. DARPA je marca 2014 v izjavi dejala, da v okviru projekta TBG, ki naj bi do leta 2020 zaključil predstavitveni let, partnerska podjetja poskušajo razviti tehnologije za taktični hipersonični drsni sistem z raketnim ojačevalnikom, ki je bil izstreljen z letala nosilca.
»Program bo obravnaval sistemske in tehnološke težave, potrebne za izdelavo hiperzvočnega drsnega sistema z raketnim ojačevalnikom. Ti vključujejo razvoj konceptov aparatov z potrebnimi aerodinamičnimi in aerotermodinamičnimi lastnostmi; obvladljivost in zanesljivost v širokem razponu obratovalnih pogojev; značilnosti sistema in podsistema, potrebne za učinkovitost v ustreznih pogojih delovanja; končno, pristopi za znižanje stroškov in povečanje dostopnosti eksperimentalnega sistema in prihodnjih proizvodnih sistemov, «je zapisano v izjavi. Letalo za projekt TBG je bojna glava, ki se loči od pospeševalnika in drsi s hitrostjo do M = 10 ali več.
Medtem bo v okviru programa HAWC po projektu X -51A prikazana hipersonična križarjena raketa z motorjem s krožnim curkom pri manjših hitrostih - približno M = 5 in več. "Tehnologija HAWC bi se lahko razširila na obetavne hiperzvočne letalske platforme za večkratno uporabo, ki se lahko uporabljajo kot izvidniška vozila ali za dostop v vesolje," je dejal DARPA v izjavi. Niti DARPA niti Boeingov matični izvajalec nista razkrila vseh podrobnosti svojega skupnega programa.
Medtem ko so primarni hiperzvočni cilji obrambnega ministrstva orožni sistemi in izvidniške platforme, je DARPA leta 2013 začela nov program za razvoj hiperzvočnega ojačevalnika brez posadke za večkratno uporabo, ki bo na nizko orbito izstrelil majhne satelite, težke 1.360-2270 kg, ki bodo hkrati služili kot preskusni laboratorij za hiperzvočna vozila. Julija 2015 je Urad podelil Boeingu in njegovemu partnerju Blue Origin pogodbo v višini 6,6 milijona dolarjev za nadaljevanje dela na eksperimentalnem vesoljskem letalu XS-1, je zapisano v izjavi kongresa. Avgusta 2014 je Northrop Grumman objavil, da sodeluje tudi s Scaled Composites in Virgin Galactic pri tehnični zasnovi in načrtu leta za program XS-1. Podjetje je prejelo 13-mesečno pogodbo v vrednosti 3,9 milijona dolarjev.
Pričakuje se, da bo imel XS-1 zagonski ojačevalnik za večkratno uporabo, ki bo v kombinaciji z enkratno stopnjo zagona omogočil dostopno dostavo vozila razreda 1360 kg LEO. Poleg poceni izstrelitve, ocenjene na desetino stroškov trenutnega lansiranja težke rakete, bo XS-1 verjetno služil tudi kot preskusni laboratorij za nova hiperzvočna vozila.
DARPA bi želela sčasoma vsak dan izstreliti XS-1 za manj kot 5 milijonov dolarjev na let. Uprava želi dobiti napravo, ki lahko doseže hitrost več kot 10 Mahovih številk. Zahtevana načela delovanja "kot letalo" vključujejo vodoravne pristanke na standardnih vzletno -pristajalnih stezah, poleg tega mora biti izstrelitev iz lansirne naprave za dvigala, poleg tega pa mora biti minimalna infrastruktura in kopensko osebje ter visoka stopnja avtonomije. Prvi preskusni orbitalni let je predviden leta 2018.
Po več neuspešnih poskusih NASA, ki so začeli v osemdesetih letih prejšnjega stoletja, razviti sistem, kot je XS-1, vojaški raziskovalci zdaj verjamejo, da je tehnologija dovolj napredovala zaradi napredka v lahkih in poceni kompozitih ter izboljšane toplotne zaščite.
XS-1 je eden izmed več projektov Pentagona, katerih cilj je znižati stroške izstrelitve satelitov. Z zmanjšanjem obrambnega proračuna ZDA in povečanjem zmogljivosti drugih držav rutinski dostop do vesolja postaja vse bolj prednostna naloga nacionalne varnosti. Uporaba težkih raket za izstrelitev satelitov je draga in zahteva izdelano strategijo z nekaj možnostmi. Ti tradicionalni izstrelitve lahko stanejo na stotine milijonov dolarjev in zahtevajo vzdrževanje drage infrastrukture. Ker ameriške letalske sile vztrajajo, da zakonodajalci izdajo odlok o prekinitvi uporabe ruskih raketnih motorjev RD-180 za izstrelitev ameriških satelitov, bodo hipersonične raziskave DARPA znatno skrajšale pot, ki jo bo treba prepotovati, pri čemer se bodo zanašali le na lastne sile in pomeni.
Rusija: nadomesti izgubljeni čas
Ob koncu obstoja Sovjetske zveze je oblikovalski biro za strojništvo MKB "Raduga" iz Dubne oblikoval GELA (hipersonično eksperimentalno letalo), ki naj bi postalo prototip strateške izstrelitvene rakete X-90 ("izdelek 40" ") z ramjetskim motorjem" Izdelek 58 ", ki ga je razvil TMKB (Turaevskoe konstrukcijski biro za strojništvo)" Soyuz ". Raketa naj bi lahko pospešila do hitrosti 4,5 Machove številke in imela doseg 3000 km. Komplet standardnega orožja posodobljenega strateškega bombnika Tu-160M naj bi vključeval dve raketi X-90. Delo na nadzvočni križni raketi Kh-90 je bilo leta 1992 ustavljeno v laboratorijski fazi, sam aparat GELA pa je bil leta 1995 prikazan na letalski razstavi MAKS.
Najobsežnejše informacije o trenutnih programih hiperzvočnih izstrelitev letal je predstavil nekdanji poveljnik generalštaba ruskih letalskih sil Aleksander Zelin v predavanju, ki ga je imel aprila 2013 na konferenci proizvajalcev letal v Moskvi. Po besedah Zelina Rusija izvaja dvostopenjski program za razvoj hiperzvočne rakete. Prva faza predvideva razvoj do leta 2020 podstrateške rakete za izstrelitev zraka z dosegom 1500 km in hitrostjo približno M = 6. V naslednjem desetletju bi morali razviti raketo s hitrostjo 12 Mahovih števil, ki bi lahko dosegla katero koli točko na svetu.
Najverjetneje je raketa Mach 6, ki jo omenja Zelin, izdelek 75, označen tudi z GZUR (HyperSonic Guided Missile), ki je trenutno v fazi tehničnega oblikovanja pri Tactical Missiles Corporation. Očitno je "izdelek 75" dolg 6 metrov (največja velikost, ki jo lahko sprejme bombni prostor Tu-95MS; lahko se prilega tudi v oborožitveni prostor bombnika Tu-22M) in tehta približno 1500 kg. Zagotoviti bi ga moral motor s protočnim zrakom Product 70, ki ga je razvil Soyuz TMKB. Njegov aktivni iskalnik radarjev Gran-75 trenutno razvija Podrobna UPKB v Kamensk-Uralskem, medtem ko pasivno glavo za širokopasovno pasivno izdelavo izdeluje Omsk Central Design Bureau.
Leta 2012 je Rusija začela letalske preizkuse eksperimentalnega hipersoničnega vozila, pritrjenega na vzmetenje nadzvočnega bombnika-bombnika dolgega dosega Tu-23MZ (Natova oznaka "Backfire"). Šele leta 2013 je ta naprava opravila prvi brezplačni let. Hipersonična naprava je nameščena v nosnem delu rakete X-22 (AS-4 "Kuhinja"), ki se uporablja kot ojačevalnik izstrelitve. Ta kombinacija je dolga 12 metrov in tehta približno 6 ton; hipersonična komponenta je dolga približno 5 metrov. Leta 2012 je strojnica v Dubni dokončala gradnjo štirih nadzvočnih ladijskih raket X-22 (brez iskalca in bojnih glav), ki se bodo uporabljale pri preskusih hiperzvočnih vozil. Raketa se izstreli s podvozja Tu-22MZ s podvozjem pri hitrostih do 1, 7 Mach in nadmorskih višinah do 14 km ter pospeši preskusno vozilo na 6, 3 Mach in nadmorsko višino 21 km pred izstrelitvijo preskusne komponente, ki se očitno razvija hitrost 8 Mahovih števil.
Rusija naj bi sodelovala pri podobnih letalskih testih francoskega hiperzvočnega vozila MBDA LEA, ki so ga izstrelili iz Backfireja. Vendar je po razpoložljivih podatkih preskusna hiperzvočna komponenta prvotno ruski projekt.
Oktobra in novembra 2012 sta Rusija in Indija podpisali predhodni sporazum o delu na hiperzvočni raketi BrahMos-II. Shema sodelovanja vključuje NPO Mashinostroeniya (raketa), TMKB Soyuz (motor), TsAGI (raziskave aerodinamike) in TsIAM (razvoj motorja).
Indija: nov igralec na igrišču
Po sporazumu o skupnem razvoju z Rusijo se je leta 1998 začel izvajati indijski raketni program BrahMos. Po sporazumu sta bila glavna partnerja ruska NPO Mashinostroyenia in indijska obrambna raziskovalna in razvojna organizacija (DRDO).
Njegova prva različica je dvostopenjska nadzvočna križarjena raketa z radarskim vodenjem. Motor s trdnim gorivom prve stopnje pospešuje raketo do nadzvočnih hitrosti, medtem ko tekočinski pogon druge stopnje pospešuje raketo do hitrosti M = 2. 8. BrahMos je pravzaprav indijska različica rakete. Ruska raketa Yakhont.
Medtem ko so raketo BrahMos že dostavili indijski vojski, mornarici in letalstvu, je bila leta 2009 sprejeta odločitev, da se z že vzpostavljenim partnerstvom začne razvijati hipersonična različica rakete BrahMos-II.
V skladu s tehnično zasnovo bo BrahMos-ll (Kalam) letel s hitrostjo nad 6 Mach in imel večjo natančnost v primerjavi z različico BrahMos-A. Največji doseg rakete bo 290 km, kar je omejeno z režimom nadzora raketne tehnologije, ki ga je podpisala Rusija (omejuje razvoj raket z dosegom več kot 300 km za partnersko državo). Za povečanje hitrosti rakete BrahMos-2 bo uporabljen hipersonični motor s krožnim curkom, po številnih virih pa ruska industrija zanj razvija posebno gorivo.
Za projekt BrahMos-II je bila sprejeta ključna odločitev, da se ohranijo fizični parametri prejšnje različice, tako da bo nova raketa lahko uporabljala že razvite lansirne naprave in drugo infrastrukturo.
Cilj, določen za novo različico, vključuje utrjene cilje, kot so podzemna zavetišča in skladišča orožja.
Letalski model rakete BrahMos-II je bil predstavljen na Aero India 2013, prototipno testiranje pa naj bi se začelo leta 2017. (Na nedavno razstavi Aero India 2017 je bil predstavljen lovec Su-30MKI z raketo Brahmos na podpornem stebru). Leta 2015 je v nekem intervjuju izvršni direktor družbe Brahmos Aerospace Kumar Mishra dejal, da je treba natančno konfiguracijo še potrditi in da se polnopravni prototip pričakuje najpozneje leta 2022.
Eden glavnih izzivov je iskanje oblikovalskih rešitev za BrahMos-II, ki bi raketi omogočila, da prenese ekstremne temperature in obremenitve hipersoničnega leta. Med najtežjimi težavami je iskanje najprimernejših materialov za izdelavo te rakete.
Ocenjuje se, da je DRDO v razvoj hiperzvočne rakete vložil približno 250 milijonov dolarjev; trenutno so bili v laboratoriju sodobnih sistemov v Hyderabadu izvedeni testi hipersoničnega VRM, kjer je bila po poročilih v vetrovniku dosežena hitrost M = 5, 26. Hipersonični vetrovnik igra ključno vlogo vlogo pri simulaciji hitrosti, potrebne za preskušanje različnih konstrukcijskih elementov rakete.
Jasno je, da bo hipersonična raketa dobavljena le Indiji in Rusiji in ne bo na voljo za prodajo tretjim državam.
Obstaja vodja
Kot najmočnejša vojaška in gospodarska sila na svetu Združene države poganjajo hipersonične razvojne trende, a države, kot sta Rusija in Indija, to zadržujejo.
Leta 2014 je vrhovno poveljstvo ameriških letalskih sil naznanilo, da bodo hiperzvočne zmogljivosti v naslednjih desetih letih na prvem mestu med prvimi razvojnimi prioritetami. Hipersonično orožje bo težko prestreči in bo omogočilo hitrejše nanašanje udarcev na velike razdalje, kot to dopušča trenutna raketna tehnologija.
Poleg tega nekateri to tehnologijo vidijo kot naslednico tehnologije stele, saj bo orožje, ki se giblje pri velikih hitrostih in na velikih nadmorskih višinah, bolje preživelo kot počasni nizko leteči sistemi, kar pomeni, da bodo lahko prizadeli cilje v spornem omejenem dostopu prostor. Zaradi napredka na področju tehnologij zračne obrambe in njihovega hitrega širjenja je nujno najti nove načine za prodor v "sovražnikove kordone".
V ta namen ameriški zakonodajalci silijo Pentagon, da pospeši napredek hipersonične tehnologije. Mnogi med njimi opozarjajo na razvoj na Kitajskem, v Rusiji in celo v Indiji kot opravičilo za agresivnejša prizadevanja ZDA v tej smeri. Predstavniški dom je v svoji različici zakona o izdatkih za obrambo dejal, da se "zavedajo hitro razvijajoče se grožnje, ki jo predstavlja razvoj hipersoničnega orožja v taborišču potencialnih nasprotnikov".
Tam omenjajo "nekaj nedavnih preskusov hipersoničnega orožja, izvedenih na Kitajskem, pa tudi razvoj na tem področju v Rusiji in Indiji" in pozivajo "k močnemu napredku". "Zbornica meni, da bi lahko hitro rastoče zmogljivosti ogrozile nacionalno varnost in naše aktivne sile," pravi zakon. Zlasti navaja, da bi moral Pentagon za nadaljevanje razvoja te tehnologije uporabiti "tehnologijo, ki je ostala od prejšnjih hipersoničnih testov".
Uradniki ameriških letalskih sil napovedujejo, da bi lahko hiperzvočna letala za večkratno uporabo začela delovati do štiridesetih let prejšnjega stoletja, strokovnjaki iz vojaških raziskovalnih laboratorijev pa potrjujejo te ocene. Če bi prišli s konkurenčno rešitvijo pred potencialnimi nasprotniki, bi bile Združene države v ugodnem položaju, zlasti v Pacifiku, kjer prevladujejo dolge razdalje in bi bile raje visoke hitrosti na velikih nadmorskih višinah.
Ker se tehnologija, ki bi morala "zoreti" v bližnji prihodnosti, lahko uporabi pri razvoju orožja in izvidniških letal, se poraja veliko vprašanje - v katero smer se bo Pentagon najprej premaknil. Tako projekti Pentagona, projekt "letala z arzenalom", ki ga je februarja 2016 predstavil obrambni minister Carter, kot novi udarni bombnik z dolgim dosegom (LRS-B) / B-21, so platforme, ki lahko nosijo uporabno hiperzvočno obremenitev, ne glede na to, ali biti orožje ali izvidniška in nadzorna oprema.
Za preostali svet, vključno z Rusijo in Indijo, je pot naprej manj jasna, ko gre za dolge razvojne cikle in prihodnje uvajanje hipersonične tehnologije in hiperzvočnih platform.
