Hypersound växer fram som nästa nyckelparameter för vapen och övervakningsplattformar, och därför är det värt att titta närmare på den forskning som utförs på detta område av USA, Ryssland och Indien
Det amerikanska försvarsdepartementet och andra statliga myndigheter utvecklar hypersonisk teknik för två omedelbara och ett långsiktiga mål. Enligt Robert Mercier, chef för höghastighetssystem vid US Air Force Research Laboratory (AFRL), är de två nära målen hypersoniska vapen, som förväntas vara tekniskt klara i början av 1920-talet och ett obemannat övervakningsfordon, som kommer att vara redo för utplacering i slutet av 1920 -talet. eller början av 30 -talet, och hypersoniska fordon kommer att följa i en mer avlägsen framtid.
"Utforskning av rymden med hjälp av rymdfarkoster med en luftjetmotor är en mycket mer avlägsen utsikt", sa han i en intervju. "Det är osannolikt att hypersoniska rymdfarkoster kommer att vara klara före 2050 -talet." Mercier tillade att den övergripande utvecklingsstrategin är att börja med små vapen och sedan, när teknik och material utvecklas, expandera till luft- och rymdfarkoster.
Spiro Lekoudis, chef för avdelningen för vapensystem, upphandling, teknik och försörjning vid försvarsdepartementet, bekräftade att hypersoniska vapen sannolikt kommer att bli det första upphandlingsprogrammet som kommer att utvecklas efter utvecklingen av denna teknik av ministeriet och dess partnerorganisationer. "Flygplanet är definitivt ett mycket längre projekt än ett vapen", sa han i en intervju. Det amerikanska flygvapnet förväntas genomföra en demonstration av High Speed Strike Weapon (HSSW) - en gemensam utveckling med Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) - runt 2020, då Pentagon kommer att besluta hur man bäst överför denna teknik in i utvecklingsprogrammet och inköp av hypersoniska missiler.
"Det finns två huvudforskningspapper som syftar till att demonstrera HSSW -tekniken", säger Bill Gillard, plan- och programdesigner på AFRL. "Det första är Lockheed Martin och Raytheons TBG (Tactical BoosWSIide) taktiska accelerationsplaneringsprogram, och det andra är HAWC (Hypersonic Air-breathing Weapon Concept), som leds av Boeing."
"Samtidigt genomför AFRL ytterligare en grundläggande studie för att komplettera DARPA- och US Air Force -projekten," sade Gillard. Till exempel, inom ramen för validering av konceptet om konceptet för återanvändbara flygplan för hypersonik (REACH), utöver studiet av grundmaterial, utfördes flera experiment med små och medelstora ramjetmotorer. "Vårt mål är att marknadsföra databasen och utveckla och demonstrera teknik som kan användas för att skapa nya system." AFRL: s långsiktiga grundforskning inom förbättring av keramisk-matriskomposit och andra värmebeständiga material är oerhört viktig för skapandet av lovande hypersoniska fordon.
AFRL och andra Pentagon -laboratorier arbetar intensivt med två huvudaspekter av lovande hypersoniska fordon: förmågan att återanvända och öka deras storlek."Det finns till och med en trend hos AFRL att främja konceptet med återanvändbara och större hypersoniska system," sa Gillard. "Vi har fokuserat all denna teknik på projekt som X-51, och REACH kommer att bli en annan."
"Demonstrationen 2013 av Boeings X-51A WaveRider-missil kommer att utgöra grunden för det amerikanska flygvapnets hypersoniska beväpningsplaner", säger John Leger, chef för flygteknikprojektingenjör vid AFRL: s vapenavdelning. "Vi studerar de erfarenheter som gjorts under utvecklingen av X-51-projektet och använder det i utvecklingen av HSSW."
Samtidigt med projektet med den hypersoniska kryssningsmissilen X-51 utvecklade olika forskningsorganisationer också större (10x) ramjetmotorer (ramjet), som "förbrukar" 10 gånger mer luft än X-51-motorn. "Dessa motorer är idealiska för system som höghastighetsövervakning, spanings- och intelligensplattformar och atmosfäriska kryssningsmissiler", säger Gillard. "Och i slutändan är våra planer att gå vidare mot siffran 100, vilket ger tillgång till rymden med hjälp av luftandningssystem."
AFRL undersöker också möjligheten att integrera en hypersonisk ramjetmotor med en höghastighets turbinmotor eller raket för att ha tillräckligt med framdrivning för att uppnå stora Mach-antal.”Vi undersöker alla möjligheter att förbättra effektiviteten hos de överljudsmotorerna. Förhållandena under vilka de måste flyga är inte helt gynnsamma."
Den 1 maj 2013 klarade Kh-51A WaveRider-raketen framgångsrikt flygprov. Den experimentella apparaten lossade från B-52H-flygplanet och accelererade med en raketaccelerator till en hastighet av 4,8 Mach-nummer (M = 4, 8). Sedan separerade X-51A från gaspedalen och startade sin egen motor, accelererade till Mach 5, 1 och flög 210 sekunder tills allt bränsle var utbränt. Flygvapnet samlade all telemetradata under 370 sekunders flygning. Rocketdyne -divisionen i Pratt & Whitney har utvecklat motorn för WaveRider. Senare såldes denna division till Aerojet, som fortsätter att arbeta med hypersoniska kraftverk, men inte ger några detaljer om detta ämne.
Tidigare, från 2003 till 2011, arbetade Lockheed Martin med DARPA på det ursprungliga konceptet för Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. Förstärkaren för dessa fordon, som lanserades från Vandenbergs flygbas i Kalifornien, var en Minotaur IV -raket. HTV-2: s jungfruflygning 2010 genererade data som visade framsteg inom aerodynamisk prestanda, eldfasta material, termiska skyddssystem, autonoma flygsäkerhetssystem och långdistanshypersonisk flygledning, navigations- och kontrollsystem.
Två demonstrationslanseringar genomfördes framgångsrikt i april 2010 och augusti 2011, men enligt DARPA -uttalanden förlorade båda gångerna Falcon -fordon under flygning, som försökte nå den planerade hastigheten M = 20, kontakten med kontrollcentralen i flera minuter.
Resultaten av X-51A-programmet används nu i HSSW-projektet. Beväpnings- och vägledningssystemet utvecklas i två demonstrationsprogram: HAWC och TBG. DARPA gav kontrakt till Raytheon och Lockheed Martin i april 2014 för att fortsätta utveckla TBG -programmet. Företagen fick 20 respektive 24 miljoner dollar. Samtidigt utvecklar Boeing HAWC -projektet. Hon och DARPA vägrar att ge några detaljer om detta kontrakt.
Målet med TBG- och HAWC -programmen är att accelerera vapensystem till en hastighet av M = 5 och ytterligare planera dem för sitt eget syfte. Sådana vapen måste vara manövrerbara och extremt värmebeständiga. I slutändan kommer dessa system att kunna nå en höjd av nästan 60 km. Stridshuvudet, utvecklat för en hypersonisk missil, har en massa på 76 kg, vilket är ungefär lika med massan av en bomb med liten diameter SDB (Small Diameter Bomb).
Medan X-51A-projektet framgångsrikt visade integrationen av ett flygplan och en hypersonisk motor, kommer TBG- och HAWC-projekten att fokusera på avancerad vägledning och kontroll, som inte helt genomfördes i Falcon- eller WaveRider-projekten. Sökarsubsystem (GOS) är engagerade i flera amerikanska flygvapenlaboratorier för att ytterligare förbättra förmågan hos hypersoniska system. I mars 2014 sade DARPA i ett uttalande att under TBG -projektet, som ska slutföra en demonstrationsflygning 2020, försöker partnerföretag att utveckla teknik för ett taktiskt hypersoniskt glidsystem med en raketförstärkare, som skjuts upp från ett flygplan.
“Programmet kommer att ta itu med de system- och teknikproblem som krävs för att skapa ett hypersoniskt glidsystem med en raketförstärkare. Dessa inkluderar utveckling av koncept för en apparat med nödvändiga aerodynamiska och aerotermodynamiska egenskaper; kontrollerbarhet och tillförlitlighet i ett brett spektrum av driftförhållanden; systemets och delsystemets egenskaper som är nödvändiga för effektivitet under relevanta driftförhållanden. äntligen tillvägagångssätt för att sänka kostnaden och öka prisvärdet för experimentsystemet och framtida produktionssystem”, heter det i uttalandet. Flygplanet för TBG -projektet är ett stridsspets som skiljer sig från gaspedalen och glider i hastigheter upp till M = 10 eller mer.
Under tiden, som en del av HAWC -programmet, efter X -51A -projektet, kommer en hypersonisk kryssningsmissil med en ramjetmotor att demonstreras vid lägre hastigheter - ungefär M = 5 och högre. "HAWC: s teknik kan expandera till lovande återanvändbara hypersoniska luftburna plattformar som kan användas som spaningsfordon eller tillgång till yttre rymden", säger DARPA i ett uttalande. Varken DARPA eller Boeings moderentreprenör har avslöjat alla detaljer om deras gemensamma program.
Medan försvarsdepartementets främsta hypersoniska mål är vapensystem och spaningsplattformar, började DARPA 2013 ett nytt program för att utveckla en återanvändbar obemannad hypersonisk booster för att skjuta upp små satelliter som väger 1360-2270 kg till en låg bana, som samtidigt kommer att fungera som ett testlaboratorium för hypersoniska fordon. I juli 2015 tilldelade kontoret Boeing och dess partner Blue Origin ett kontrakt på 6,6 miljoner dollar för att fortsätta arbetet med XS-1 Experimentell rymdplan, enligt ett kongressmeddelande. I augusti 2014 meddelade Northrop Grumman att det också arbetade med Scaled Composites och Virgin Galactic om den tekniska designen och flygplanen för XS-1-programmet. Företaget fick ett 13 månaders kontrakt värt 3,9 miljoner dollar.
XS-1 förväntas ha en återanvändbar lanseringsförstärkare som, i kombination med en engångsförstärkare, ger rimlig leverans av ett 1360 kg fordon i klass till LEO. Förutom den billiga lanseringen, uppskattad till en tiondel av kostnaden för en nuvarande tungraketuppskjutning, kommer XS-1 sannolikt också att fungera som ett testlaboratorium för nya hypersoniska fordon.
DARPA vill så småningom lansera XS-1 varje dag för mindre än 5 miljoner dollar per flygning. Ledningen vill skaffa en enhet som kan nå hastigheter på mer än 10 Mach -nummer. De begärda driftsprinciperna "som ett flygplan" inkluderar horisontella landningar på vanliga landningsbanor. Dessutom måste lanseringen ske från en hisslansering, plus det måste finnas en minsta infrastruktur och markpersonal och en hög autonomi. Den första testflygningen är planerad till 2018.
Efter flera misslyckade försök av NASA, som började på 1980-talet, att utveckla ett system som XS-1, tror militära forskare nu att tekniken har mognat tillräckligt på grund av framsteg inom lättviktiga och billiga kompositer och förbättrat termiskt skydd.
XS-1 är ett av flera Pentagon-projekt som syftar till att minska kostnaderna för att skjuta upp satelliter. Med nedskärningarna i den amerikanska försvarsbudgeten och uppbyggnaden av andra nationers kapacitet blir rutinmässig tillgång till rymden en alltmer nationell säkerhetsprioritet. Att använda tunga raketer för att skjuta upp satelliter är dyrt och kräver en genomarbetad strategi med få alternativ. Dessa traditionella lanseringar kan kosta hundratals miljoner dollar och kräver att dyr infrastruktur underhålls. Eftersom det amerikanska flygvapnet insisterar på att lagstiftare utfärdar ett dekret om att avbryta användningen av ryska RD-180-raketmotorer för att skjuta upp amerikanska satelliter, kommer DARPA: s hypersoniska forskning att avsevärt förkorta den väg som kommer att behöva färdas, endast beroende av sina egna styrkor och innebär att.
Ryssland: att kompensera för förlorad tid
I slutet av Sovjetunionens existens konstruerade maskinbyggnadsdesignbyrån MKB "Raduga" från Dubna GELA (Hypersonic Experimental Aircraft), som skulle bli prototypen för den strategiska luftrakett X-90 ("Produkt 40 ") med en ramjetmotor" Produkt 58 "Utvecklad av TMKB (Turaevskoe maskinbyggande designbyrå)" Soyuz ". Raketen var tänkt att kunna accelerera till en hastighet av 4,5 Mach -nummer och ha en räckvidd på 3000 km. Uppsättningen standardvapen från den moderniserade strategiska bombplanen Tu-160M skulle innehålla två X-90-missiler. Arbetet med den supersoniska kryssningsmissilen Kh-90 avbröts 1992 på laboratoriestadiet, och själva GELA-apparaten visades 1995 på luftfartsutställningen MAKS.
Den mest omfattande informationen om de nuvarande hypersoniska luftstartprogrammen presenterades av den tidigare befälhavaren för ryska flygvapnets generalstab, Alexander Zelin, i en föreläsning som han höll vid en konferens för flygplanstillverkare i Moskva i april 2013. Enligt Zelin genomför Ryssland ett program i två steg för att utveckla en hypersonisk missil. Den första etappen föreskriver utveckling till 2020 av en substrategisk flygrakett med en räckvidd på 1 500 km och en hastighet på cirka M = 6. Under det kommande decenniet bör en raket med en hastighet av 12 Mach -nummer utvecklas, som kan nå vilken punkt som helst i världen.
Mest troligt är Mach 6 -missilen som nämns av Zelin Product 75, även betecknad GZUR (HyperSonic Guided Missile), som för närvarande befinner sig på det tekniska designstadiet hos Tactical Missiles Corporation. "Produkt 75" har uppenbarligen en längd på 6 meter (den maximala storleken som bombrummet på Tu-95MS kan ta, den kan också passa i vapenrummet på Tu-22M-bombplanet) och väger cirka 1500 kg. Den ska sättas igång av produkt 70 -ramjetmotorn som utvecklats av Soyuz TMKB. Dess aktiva radarsökare Gran-75 utvecklas för närvarande av Detal UPKB i Kamensk-Uralsky, medan det passiva bredbandshuvudet för bredband tillverkas av Omsk Central Design Bureau.
2012 påbörjade Ryssland flygprov på ett experimentellt hypersoniskt fordon fäst vid upphängningen av en Tu-23MZ långdistans supersonisk bombplan (NATO-beteckningen "Backfire"). Inte tidigare än 2013 gjorde denna enhet sitt första gratisflyg. Den hypersoniska enheten är installerad i nässektionen på X-22-raketen (AS-4 "Kitchen"), som används som startförstärkare. Denna kombination är 12 meter lång och väger cirka 6 ton; den hypersoniska komponenten är cirka 5 meter lång. År 2012 slutförde Dubna maskinbyggnadsanläggning byggandet av fyra X-22 supersoniska kryssningsluftskyddsfartygsmissiler (utan sökare och stridsspetsar) för att användas i tester av hypersoniska fordon. Raketen skjuts upp från en Tu-22MZ undervingupphängning i hastigheter upp till Mach 1, 7 och höjder upp till 14 km och accelererar testfordonet till Mach 6, 3 och en höjd av 21 km innan testkomponenten startas, vilket tydligen utvecklas en hastighet på 8 Mach -nummer.
Ryssland förväntades delta i liknande flygprov av det franska MBDA LEA hypersoniska fordonet som lanserades från Backfire. Enligt tillgängliga data är dock testhypersonisk komponent ett primordialt ryskt projekt.
I oktober-november 2012 undertecknade Ryssland och Indien ett preliminärt avtal om att arbeta med BrahMos-II hypersonisk missil. I samarbetssystemet ingår NPO Mashinostroeniya (raket), TMKB Soyuz (motor), TsAGI (aerodynamikforskning) och TsIAM (motorutveckling).
Indien: en ny spelare på planen
Efter ett avtal om gemensam utveckling med Ryssland lanserades Indiens raketprogram BrahMos 1998. Enligt överenskommelsen var de främsta partnerna den ryska NPO Mashinostroyenia och Indian Defense Research and Development Organization (DRDO).
Dess första version är en tvåstegs supersonisk kryssningsmissil med radarstyrning. Den fasta drivmotorn i det första steget accelererar raketen till överljudshastigheter, medan den andra etappens vätskedrivande ramjet accelererar raketen till hastigheten M = 2. 8. BrahMos är i själva verket den indiska versionen av Rysk Yakhont -missil.
Medan BrahMos-raketen redan hade levererats till den indiska armén, marinen och luftfarten, fattades beslutet att börja utveckla en hypersonisk version av BrahMos-II-raketen av det redan etablerade partnerskapet 2009.
I enlighet med den tekniska designen kommer BrahMos-ll (Kalam) att flyga med hastigheter som överstiger Mach 6 och ha högre noggrannhet jämfört med BrahMos-A-varianten. Missilen kommer att ha en maximal räckvidd på 290 km, vilket är begränsat av Missile Technology Control Regime som undertecknats av Ryssland (det begränsar utvecklingen av missiler med en räckvidd på mer än 300 km för ett partnerland). För att öka hastigheten i BrahMos-2-raketen kommer en hypersonisk ramjetmotor att användas och enligt ett antal källor utvecklar den ryska industrin ett speciellt bränsle för den.
För BrahMos-II-projektet fattades ett viktigt beslut för att bibehålla de fysiska parametrarna i den tidigare versionen så att den nya raketen kunde använda de redan utvecklade bärraketerna och annan infrastruktur.
Målsättningen för den nya varianten inkluderar befästa mål som underjordiska skydd och vapendepåer.
En skalmodell av BrahMos-II-raketen visades vid Aero India 2013, och prototyptestning ska börja 2017. (På den nyligen genomförda utställningen Aero India 2017 presenterades en Su-30MKI-krigare med en Brahmos-raket på en undervingspylon). År 2015, i en intervju, sa den verkställande direktören för Brahmos Aerospace, Kumar Mishra, att den exakta konfigurationen fortfarande måste godkännas och att en fullvärdig prototyp förväntas tidigast 2022.
En av de största utmaningarna är att hitta designlösningar för BrahMos-II som gör att raketen klarar de extrema temperaturerna och belastningarna av hypersonisk flygning. Bland de svåraste problemen är sökandet efter de mest lämpliga materialen för tillverkning av denna raket.
DRDO beräknas ha investerat cirka 250 miljoner dollar i utvecklingen av en hypersonisk missil; för närvarande har tester av en hypersonisk VRM utförts i laboratoriet för moderna system i Hyderabad, där, enligt rapporter, en hastighet på M = 5, 26 uppnåddes i en vindtunnel. Den hypersoniska vindtunneln spelar en nyckel roll för att simulera den hastighet som krävs för att testa olika strukturella element i en raket.
Det är klart att den hypersoniska missilen endast kommer att levereras till Indien och Ryssland och inte kommer att vara tillgänglig för försäljning till tredje land.
Det finns en ledare
Som den mäktigaste militära och ekonomiska makten i världen driver USA hypersoniska utvecklingstrender, men länder som Ryssland och Indien håller det tillbaka.
År 2014 tillkännagav det amerikanska flygvapnets högkommando att hypersonisk kapacitet skulle komma överst i de fem främsta utvecklingsprioriteringarna under det kommande decenniet. Hypersoniska vapen kommer att vara svåra att fånga upp och ger möjlighet att leverera långdistansangrepp snabbare än nuvarande missilteknik tillåter.
Dessutom ses denna teknik av vissa som en efterträdare till stele-tekniken, eftersom vapen som rör sig i höga hastigheter och på höga höjder kommer att ha bättre överlevnadsförmåga än långsamma lågflygande system, vilket innebär att de kommer att kunna engagera mål i angripen begränsad åtkomst Plats. På grund av framstegen inom området luftförsvarsteknik och deras snabba spridning är det viktigt att hitta nya sätt att tränga igenom "fiendens avspärrningar".
För detta ändamål tvingar amerikanska lagstiftare Pentagon att påskynda utvecklingen av hypersonisk teknik. Många av dem pekar på utvecklingen i Kina, Ryssland och till och med Indien som motivering för mer aggressiva amerikanska insatser i denna riktning. Representanthuset i sin version av försvarsutgiftspropositionen sa att "de är medvetna om det snabbt utvecklande hotet som utvecklingen av hypersoniska vapen utgör i lägret av potentiella motståndare."
De nämner där "flera senaste tester av hypersoniska vapen som utförts i Kina, liksom utvecklingen på detta område i Ryssland och Indien" och uppmanar "att gå framåt kraftigt". "Kammaren tror att snabbt växande kapacitet kan utgöra ett hot mot den nationella säkerheten och våra aktiva krafter", säger lagen. I synnerhet står det också att Pentagon bör använda "teknik som är överbliven från tidigare hypersoniska tester" för att fortsätta utvecklingen av denna teknik.
Amerikanska flygvapnets tjänstemän förutspår att återanvändbara hypersoniska flygplan kan komma att användas under 1940 -talet, och experter från militära forskningslaboratorier bekräftar dessa uppskattningar. Att komma ut med en konkurrenskraftig lösning framför potentiella motståndare skulle sätta USA i en fördelaktig position, särskilt i Stilla havet, där långa sträckor råder och höga hastigheter på höga höjder kommer att föredras.
Eftersom tekniken, som borde "mogna" inom en snar framtid, kan tillämpas vid utveckling av vapen och spaningsflygplan, uppstår en stor fråga - åt vilket håll Pentagon kommer att röra sig först. Både Pentagons projekt, "arsenals flygplan" -projekt som försvarsminister Carter skapade i februari 2016 och den nya Long-Range Strike Bomber (LRS-B) / B-21, är plattformar som kan bära en användbar hypersonisk belastning, oavsett om det är vara vapen eller spanings- och övervakningsutrustning.
För resten av världen, inklusive Ryssland och Indien, är vägen framåt mindre tydlig när det gäller långa utvecklingscykler och framtida implementeringar av hypersonisk teknik och hypersoniska plattformar.
