Framsteg inom hypersonisk teknik har lett till skapandet av höghastighetsvapensystem. De har i sin tur identifierats som ett nyckelområde i vilket militären måste röra sig för att hänga med motståndarna vad gäller teknik.
Under de senaste decennierna har storskalig utveckling genomförts inom detta teknikområde, medan cyklisk princip har använts i stor utsträckning, där en forskningskampanj användes som grund för nästa. Denna process ledde till betydande framsteg inom hypersonisk vapenteknik. I två decennier har utvecklare aktivt använt hypersonisk teknik, främst i ballistiska och kryssningsmissiler, samt i glidblock med en raketförstärkare.
Aktivt arbete utförs inom områden som simulering, vindtunneltestning, design av näskott, smarta material, återinträdesdynamik och anpassad programvara. Som ett resultat har hypersoniska markuppskjutningssystem nu en hög beredskap och hög noggrannhet, vilket gör att militären kan attackera ett brett spektrum av mål. Dessutom kan dessa system väsentligt försvaga fiendens befintliga missilförsvar.
Amerikanska program
Det amerikanska försvarsdepartementet och andra statliga myndigheter uppmärksammar alltmer utvecklingen av hypersoniska vapen, som enligt experter kommer att nå den erforderliga utvecklingsnivån under 2020 -talet. Detta bevisas av de ökade investeringar och resurser som Pentagon tilldelar för hypersonisk forskning.
US Army's Rocket and Space Systems Administration och Sandia National Laboratory samarbetar om Advanced Hypersonic Weapon (AHW), nu känt som Alternate Re-Entry System. Detta system använder en HGV (hypersonic glide vehicle) hypersonic gliding enhet för att leverera ett konventionellt stridsspets, liknande DARPA och US Air Force: s Hypersonic Technology Vehicle-2 (HTV-2) koncept. Denna enhet kan dock installeras på en bärraket med kortare räckvidd än för HTV-2, vilket i sin tur kan indikera prioriteten för avancerad distribution, till exempel på land eller till sjöss. HGV-enheten, strukturellt annorlunda än HTV-2 (konisk, inte kilformad), är utrustad med ett högprecisionsstyrsystem i slutet av banan.
Den första flygningen med AHW -raketen i november 2011 gjorde det möjligt att demonstrera nivån av sofistikering av hypersonisk planeringsteknik med en raketaccelerator, termisk skyddsteknik och även kontrollera parametrarna för testplatsen. Glidningsenheten, som skjuts upp från en raketsträcka på Hawaii och flyger cirka 3800 km, träffade framgångsrikt sitt mål.
Den andra testlanseringen genomfördes från Kodiak -lanseringsplatsen i Alaska i april 2014. Men fyra sekunder efter uppskjutningen gav kontrollerna kommandot att förstöra raketen när det yttre termiska skyddet vidrörde lanseringsfordonets styrenhet. Nästa testlansering av en mindre version genomfördes från en raketsträcka i Stilla havet i oktober 2017. Denna mindre version anpassades för att passa en vanlig ubåtslanserad ballistisk missil.
För planerade testlanseringar under AHW -programmet har försvarsdepartementet begärt 86 miljoner dollar för 2016, 174 miljoner dollar för räkenskapsåret 2017, 197 miljoner dollar för 2018 och 263 miljoner dollar för 2019. Den senaste begäran, tillsammans med planer på att fortsätta AHW -testprogrammet, indikerar att ministeriet definitivt har åtagit sig att utveckla och distribuera systemet med hjälp av AHW -plattformen.
Under 2019 kommer programmet att fokusera på produktion och testning av ett uppskjutningsfordon och en hypersonisk segelflygplan som kommer att användas i flygförsök; om fortsatt studie av lovande system för att kontrollera kostnader, dödlighet, aerodynamiska och termiska egenskaper; och om att utföra ytterligare forskning för att bedöma alternativ, genomförbarhet och koncept för integrerade lösningar.
DARPA, tillsammans med US Air Force, genomför samtidigt demonstrationsprogrammet HSSW (High Speed Strike Weapon), som består av två huvudprojekt: TBG (Tactical Boost-Glide) -programmet, utvecklat av Lockheed Martin och Raytheon, och HAWC-programmet (Hypersonic Air-breathing Weapon Concept).), som leds av Boeing. Inledningsvis är det planerat att distribuera systemet i flygvapnet (luftuppskjutning) och sedan övergå till sjöoperation (vertikal sjösättning).
Medan försvarsdepartementets främsta hypersoniska utvecklingsmål är luftuppskjutningsvapen, startade DARPA 2017, som en del av projektet Operational Fires, ett nytt program för att utveckla och demonstrera ett hypersoniskt markstartsystem som innehåller teknik från TBG -programmet.
I en budgetbegäran för 2019 begärde Pentagon 50 miljoner dollar för att utveckla och demonstrera ett markstartssystem som gör att en hypersonisk glidvingad enhet kan övervinna fiendens luftvärn och snabbt och exakt träffa prioriterade mål. Målet med projektet är: utveckling av en avancerad transportör som kan leverera olika stridsspetsar på olika avstånd; utveckling av kompatibla markstartplattformar som möjliggör integration i befintlig markinfrastruktur; och uppnå de specifika egenskaper som krävs för snabb distribution och omplacering av systemet.
I sin budgetbegäran för 2019 begärde DARPA 179,5 miljoner dollar för TBG -finansiering. Målet med TBG (som HAWC) är att uppnå en blockhastighet på Mach 5 eller mer när du planerar till målet på den sista etappen av banan. Värmebeständigheten hos en sådan enhet måste vara mycket hög, den måste vara mycket manövrerbar, flyga på nästan 61 km höjder och bära ett stridsspets som väger cirka 115 kg (ungefär lika stor som en bomb med liten diameter, liten diameterbomb). Ett stridsspets- och vägledningssystem utvecklas också under TBG- och HAWC -programmen.
Tidigare lanserade US Air Force och DARPA ett gemensamt program FALCON (Force Application and Launch from CONtinental United States) under CPGS -projektet (Conventional Prompt Global Strike). Dess mål är att utveckla ett system bestående av ett uppskjutningsfordon som liknar en ballistisk missil och ett hypersoniskt atmosfäriskt återinträdesfordon som kallas ett vanligt flygfarkoster (CAV) som kan leverera ett stridsspets var som helst i världen inom en till två timmar. Den mycket manövrerbara CAV-glidaggregatet med en deltoidvingekropp, som inte har en propeller, kan flyga i atmosfären med hypersonisk hastighet.
Lockheed Martin arbetade med DARPA på det tidiga konceptet för HTV-2 hypersoniska fordon från 2003 till 2011. Minotaur IV lätta raketer, som blev leveransfordon för HTV-2-block, lanserades från Vandenberg AFB i Kalifornien. HTV-2: s första flygning 2010 gav data som visade framsteg när det gäller att förbättra aerodynamisk prestanda, högtemperaturmaterial, termiska skyddssystem, autonoma flygsäkerhetssystem och vägledning, navigering och kontrollsystem för långvarig hypersonisk flygning. Detta program stängdes dock och för närvarande är alla insatser inriktade på AHW -projektet.
Pentagon hoppas att dessa forskningsprogram kommer att bana väg för olika hypersoniska vapen och planerar också att konsolidera sin verksamhet kring utveckling av hypersoniska vapen som en del av en färdplan som utvecklas för att ytterligare finansiera projekt inom detta område.
I april 2018 meddelade vice försvarsministern att han beordrades att uppfylla "80% av planen", vilket är att genomföra bedömningstester fram till 2023, vars mål är att uppnå hypersonisk kapacitet under det kommande decenniet. En av Pentagons prioriterade uppgifter är också att uppnå synergi i hypersoniska projekt, eftersom komponenter med liknande funktionalitet ofta utvecklas i olika program.”Även om processerna för att skjuta upp en raket från ett hav, en luft- eller markplattform är väsentligt olika. det är nödvändigt att sträva efter maximal enhetlighet hos dess komponenter”.
Ryska framgångar
Det ryska programmet för utveckling av en hypersonisk missil är ambitiöst, vilket i hög grad underlättas av statens omfattande stöd. Detta bekräftas av presidentens årliga meddelande till förbundsförsamlingen, som han levererade den 1 mars 2018. Under sitt tal presenterade president Putin flera nya vapensystem, inklusive det lovande Avangard strategiska missilsystemet.
Putin har presenterat dessa vapensystem, inklusive Vanguard, som ett svar på utplaceringen av USA: s globala missilförsvarssystem. Han förklarade att "USA, trots Ryska federationens djupa oro, fortsätter att systematiskt genomföra sina missilförsvarsplaner", och att Rysslands svar är att öka strejkförmågan hos sina strategiska krafter för att besegra potentiella motståndares defensiva system (även om det nuvarande amerikanska missilförsvarssystemet knappt kommer att kunna fånga upp ens en del av Rysslands 1.550 kärnstridsspetsar).
Vanguard är uppenbarligen en vidareutveckling av 4202-projektet, som förvandlades till Yu-71-projektet för utveckling av ett hypersoniskt styrt stridsspets. Enligt Putin kan han bibehålla hastigheten på 20 Mach -nummer på marsch- eller glidavsnittet i sin bana, och "när han rör sig mot målet kan han utföra djup manövrering, som en sidomanöver (och över flera tusen kilometer). Allt detta gör det absolut osårbart för alla medel för luft- och missilförsvar."
Vanguards flygning sker praktiskt taget vid plasmabildningsförhållanden, det vill säga den rör sig mot målet som en meteorit eller en eldboll (plasma är en joniserad gas som bildas på grund av uppvärmning av luftpartiklar, bestämd av hög hastighet på blockera). Temperaturen på blockets yta kan nå "2000 grader Celsius".
I Putins budskap visade videon Avangard -konceptet i form av en förenklad hypersonisk missil som kan manövrera och övervinna luftförsvar och missilförsvarssystem. Presidenten konstaterade att den bevingade enheten som visas i videon inte är en "riktig" presentation av det slutliga systemet. Men enligt experter kan den bevingade enheten på videon mycket väl representera ett helt realiserbart projekt av ett system med de taktiska och tekniska egenskaperna hos Vanguard. Dessutom, med beaktande av den välkända historien om testerna av Yu-71-projektet, kan vi säga att Ryssland med säkerhet går mot skapandet av massproduktion av hypersoniska glidvingade enheter.
Mest troligt är den strukturella konfigurationen av apparaten som visas i videon en kilformad kropp av vingkroppstypen, som har fått den allmänna definitionen av "wave-glider". Dess separation från skjutbilen och efterföljande manöver till målet visades. Videon visade fyra styrytor, två på toppen av flygkroppen och två skrovbromsplattor, alla på baksidan av båten.
Det är troligt att Vanguard är avsedd att skjutas upp med den nya Sarmat tunga flerstegs interkontinentala ballistiska missilen. Men i sin adress sa Putin att "det är kompatibelt med befintliga system", vilket tyder på att transportören av Avangard-bevingade enheten sannolikt kommer att vara det uppgraderade UR-100N UTTH-komplexet. Den uppskattade räckvidden för Sarmat 11 000 km i kombination med en räckvidd på 9 900 km från det kontrollerade stridsspetsen Yu-71 gör det möjligt att få en maximal räckvidd på över 20 000 km.
Den moderna utvecklingen av Ryssland inom hypersoniska system började 2001, då UR-100N ICBM (enligt NATO-klassificering SS-19 Stiletto) med glidblock testades. Den första lanseringen av Project 4202-missilen med stridshuvudet Yu-71 genomfördes den 28 september 2011. Baserat på Yu-71/4202-projektet har ryska ingenjörer utvecklat en annan hypersonisk apparat, inklusive den andra prototypen Yu-74, som lanserades första gången 2016 från en testplats i Orenburg-regionen och träffade ett mål vid Kura testplats i Kamchatka. Den 26 december 2018 genomfördes den sista (tidsmässigt) framgångsrika lanseringen av Avangard -komplexet, som utvecklade en hastighet på cirka 27 Mach.
Kinesiska projektet DF-ZF
Enligt ganska knapp information från öppna källor utvecklar Kina DF-ZF hypersoniska fordon. DF-ZF-programmet förblev högst hemligt tills testet började i januari 2014. Amerikanska källor spårade faktumet i testerna och gav enheten namnet Wu-14, eftersom testerna utfördes på Wuzhai-testplatsen i Shanxi-provinsen. Även om Peking inte avslöjade detaljerna i detta projekt, föreslår USA och Ryssland att det hittills har gjorts sju framgångsrika tester. Enligt amerikanska källor upplevde projektet vissa svårigheter fram till juni 2015. Först med den femte serien av testlanseringar kan vi prata om ett framgångsrikt slutförande av de tilldelade uppgifterna.
Enligt den kinesiska pressen, för att öka räckvidden, kombinerar DF-ZF förmågan hos icke-ballistiska missiler och glidblock. En typisk DF-ZF hypersonisk drönare, som rör sig efter lansering längs en ballistisk bana, accelererar till en suborbitalhastighet på Mach 5 och flyger sedan in i den övre atmosfären nästan parallellt med jordens yta. Detta gör den totala vägen till målet kortare än den för en konventionell ballistisk missil. Som ett resultat, trots minskningen av hastigheten på grund av luftmotstånd, kan ett hypersoniskt fordon nå sitt mål snabbare än ett konventionellt ICBM -stridsspets.
Efter det sjunde provningstestet i april 2016, under nästa test i november 2017, nådde apparaten med kärnmissilen DF-17 ombord en hastighet av 11 265 km / h.
Det framgår tydligt av lokala pressrapporter att den kinesiska DF-ZF hypersoniska enheten testades med bäraren-ballistiska missilen DF-17 medeldistans. Denna missil kommer snart att ersättas av DF-31-missilen i syfte att öka räckvidden till 2000 km. I detta fall kan stridsspetsen utrustas med en kärnkraftsavgift. Ryska källor föreslår att DF-ZF-enheten kan komma in i produktionsstadiet och antas av den kinesiska armén 2020. Men av händelsernas utveckling att döma är Kina fortfarande cirka tio år från att anta sina hypersoniska system.
Enligt amerikansk underrättelse kan Kina använda hypersoniska missilsystem för strategiska vapen. Kina kan också utveckla hypersonisk ramjet -teknik för att leverera snabb strejk. En raket med en sådan motor, som skjuts upp från Sydkinesiska havet, kan flyga 2000 km i nära rymden med hypersonisk hastighet, vilket gör att Kina kan dominera regionen och kunna bryta igenom även de mest avancerade missilförsvarssystemen.
Indisk utveckling
Den indiska försvarsforsknings- och utvecklingsorganisationen (DRDO) har arbetat med hypersoniska markstartssystem i över 10 år. Det mest framgångsrika projektet är Shourya (eller Shaurya) raketen. Två andra program, BrahMos II (K) och Hypersonic Technology Demonstrating Vehicle (HSTDV), upplever vissa svårigheter.
Utvecklingen av en taktisk yta-till-yta-missil började på 90-talet. Missilen rapporteras ha en typisk räckvidd på 700 km (även om den kan ökas) med en cirkulär avvikelse på 20-30 meter. Shourya -missilen kan skjutas upp från en uppskjutningsplatta som monteras på en 4x4 mobilskjutare, eller från en stationär plattform från marken eller från en silo.
I versionen av lanseringsbehållaren skjuts en tvåstegsraket upp med hjälp av en gasgenerator, som på grund av drivmedlets höga förbränningshastighet skapar ett högt tryck som är tillräckligt för att raketen ska lyfta från behållaren vid hög hastighet. Den första etappen upprätthåller flygningen i 60-90 sekunder innan den andra etappen startar, varefter den avfyras av en liten pyroteknisk enhet, som också fungerar som en pitch- och yaw-motor.
Gasgeneratorn och motorerna, utvecklade av High Energy Materials Laboratory och Advanced Systems Laboratory, driver raketen till en hastighet av Mach 7. Alla motorer och steg använder speciellt formulerade fasta drivmedel som gör att fordonet kan nå hypersoniska hastigheter. En missil som väger 6,5 ton kan bära ett konventionellt högexplosivt stridsspets som väger nästan ett ton eller ett kärnvapenhuvud motsvarande 17 kiloton.
De första marktesterna av Shourya -missilen vid testplatsen i Chandipur genomfördes 2004 och nästa testlansering i november 2008. I dessa tester uppnåddes en hastighet på Mach 5 och en räckvidd på 300 km.
Tester från silon i Shourya -raketen i den slutliga konfigurationen utfördes i september 2011. Prototypen hade enligt uppgift ett förbättrat navigations- och styrsystem som inkluderade ett ringlasergyroskop och en DRDO -accelerometer. Raketen förlitade sig främst på ett gyroskop utformat specifikt för att förbättra manövrerbarheten och noggrannheten. Raketen nådde en hastighet av Mach 7, 5 och flyger 700 km på låg höjd; samtidigt nådde ytterhöljet på höljet 700 ° C.
Försvarsdepartementet genomförde sin sista testlansering i augusti 2016 från Chandipur -testplatsen. Raketen, som nådde en höjd av 40 km, flög 700 km och igen med en hastighet av 7,5 Mach. Under verkan av den utvisande laddningen flög raketen längs en ballistisk bana på 50 meter och bytte sedan till en marschflygning på hypersonisk, vilket gjorde den sista manövern innan målet träffades.
Vid DefExpo 2018 rapporterades att nästa modell av Shourya -raketen kommer att genomgå en viss förfining för att öka flygintervallet. Bharat Dynamics Limited (BDL) förväntas starta serieproduktion. En talesman för BDL sade emellertid att de inte hade fått några produktionsinstruktioner från DRDO, vilket antydde att raketen fortfarande färdigställdes; information om dessa förbättringar klassificeras av DRDO -organisationen.
Indien och Ryssland utvecklar gemensamt BrahMos II (K) hypersoniska kryssningsmissiler som en del av BrahMos Aerospace Private Limited joint venture. DRDO utvecklar en hypersonisk ramjetmotor som har framgångsrikt marktestats.
Indien, med hjälp av Ryssland, skapar ett speciellt jetbränsle som gör att raketen kan nå hypersoniska hastigheter. Inga ytterligare detaljer om projektet finns tillgängliga, men företagstjänstemän sa att de fortfarande är i den preliminära konstruktionsfasen, så det kommer att ta minst tio år innan BrahMos II blir operativ.
Även om den traditionella BrahMos supersoniska raketen har visat sig framgångsrikt, bedriver Indian Institute of Technology, Indian Institute of Science och BrahMos Aerospace en stor mängd forskning inom materialvetenskap inom BrahMos II -projektet, eftersom material måste tåla höga tryck och höga aerodynamiska och termiska belastningar i samband med hypersoniska hastigheter.
BrahMos Aerospace VD Sudhir Mishra sa att den ryska zirkonraketen och BrahMos II delar en gemensam motor- och framdrivningsteknik, medan vägledning och navigationssystem, programvara, skrov och styrsystem utvecklas av Indien.
Det planeras att rakets räckvidd och hastighet kommer att vara 450 km respektive Mach 7. Missilens räckvidd var ursprungligen inställd på 290 km, eftersom Ryssland undertecknade Missile Technology Control Regime, men Indien, som också har undertecknat detta dokument, försöker för närvarande öka sin missils räckvidd. Raketen förväntas kunna skjutas upp från en luft-, mark-, yt- eller undervattensplattform. Organisationen DRDO planerar att investera 250 miljoner dollar för att testa en raket som kan utveckla överljudshastigheter på Mach 5, 56 över havet.
Samtidigt har det indiska projektet HSTDV, där en ramjetmotor används för att demonstrera en oberoende långflygning, strukturella svårigheter. Försvarets forsknings- och utvecklingslaboratorium fortsätter dock att arbeta med att förbättra ramjet -tekniken. Av de deklarerade egenskaperna att döma, med hjälp av en startande raketmotor med fast drivmedel, kommer HSTDV-apparaten på 30 km höjd att kunna utveckla en hastighet på Mach 6 i 20 sekunder. Grundstrukturen med hus och motorfäste designades 2005. De flesta aerodynamiska testerna utfördes av NAL National Aerospace Laboratory.
Den nedskalade HSTDV har testats i NAL för luftintag och avgasflöde. För att få en hypersonisk modell av fordonets beteende i en vindtunnel utfördes också flera tester vid högre överljudshastigheter (på grund av en kombination av kompression och sällsynta vågor).
Försvarets forsknings- och utvecklingslaboratorium utförde arbete relaterat till materialforskning, integration av elektriska och mekaniska komponenter och ramjetmotorn. Den första grundmodellen presenterades för allmänheten 2010 på en specialkonferens och 2011 på Aerolndia. Enligt schemat var produktionen av en fullvärdig prototyp planerad till 2016. På grund av bristen på nödvändig teknik, otillräcklig finansiering inom hypersonisk forskning och produktionsplatsens otillgänglighet ligger projektet dock långt efter schemat.
De aerodynamiska, framdrivnings- och ramjetmotoregenskaperna har emellertid noggrant analyserats och beräknats, och det förväntas att en jetmotor i full storlek kommer att kunna generera 6 kN dragkraft, vilket gör att satelliter kan skjuta upp kärnstridsspetsar och andra ballistiska / icke -ballistiska missiler på stort räckvidd. Det åttkantiga skrovet som väger ett ton är utrustat med marschstabilisatorer och bakre styrroder.
Kritisk teknik som motorns förbränningskammare testas i ett annat Terminal Ballistics Laboratory, också en del av DRDO. DRDO hoppas kunna bygga hypersoniska vindtunnlar för att testa HSTDV -systemet, men brist på medel är ett problem.
Med framväxten av moderna integrerade luftförsvarssystem förlitar sig militärt mäktiga väpnade styrkor på hypersoniska vapen för att motverka åtkomstförnekelse / blockadstrategier och starta regionala eller globala strejker. I slutet av 2000 -talet började försvarsprogrammen ägna särskild uppmärksamhet åt hypersoniska vapen som det optimala sättet att genomföra en global strejk. I detta avseende, liksom det faktum att geopolitisk rivalitet blir mer och mer hård varje år, strävar militären efter att maximera mängden medel och resurser som avsätts för denna teknik.
När det gäller hypersoniska vapen för markuppskjutning, i synnerhet system som används utanför verksamhetszonen för fiendens aktiva luftförsvarssystem, är de optimala och riskfria lanseringsalternativen vanliga lanseringskomplex och mobila uppskjutningsbanor för mark-till-mark och mark-till-luft-vapen och underjordiska gruvor för att slå på medelstora eller interkontinentala avstånd.
