Fremskritt innen hypersonisk teknologi har ført til opprettelsen av høyhastighets våpensystemer. De har igjen blitt identifisert som et sentralt område i hvilken militæret må bevege seg for å holde tritt med motstanderne når det gjelder teknologi.
I løpet av de siste tiårene har det blitt gjennomført storstilt utvikling på dette teknologiområdet, mens syklisitetsprinsippet har blitt mye brukt, hvor den ene forskningskampanjen ble brukt som grunnlag for den neste. Denne prosessen førte til betydelige fremskritt innen hypersonisk våpenteknologi. I to tiår har utviklere aktivt brukt hypersonisk teknologi, hovedsakelig i ballistiske og cruisemissiler, så vel som i glideblokker med en rakettforsterker.
Det arbeides aktivt på områder som simulering, vindtunneltesting, design av nesekegler, smarte materialer, dynamikk for innføring og tilpasset programvare. Som et resultat har hypersoniske bakkeskytingssystemer nå en høy beredskap og høy nøyaktighet, slik at militæret kan angripe et bredt spekter av mål. I tillegg kan disse systemene svekke fiendens eksisterende missilforsvar betydelig.
Amerikanske programmer
Det amerikanske forsvarsdepartementet og andre offentlige etater tar i økende grad hensyn til utviklingen av hypersoniske våpen, som ifølge eksperter vil nå det nødvendige utviklingsnivået i 2020 -årene. Dette bevises av økningen i investeringer og ressurser tildelt av Pentagon for hypersonisk forskning.
Den amerikanske hærens Rocket and Space Systems Administration og Sandia National Laboratory samarbeider om Advanced Hypersonic Weapon (AHW), nå kjent som Alternate Re-Entry System. Dette systemet bruker en HGV (hypersonic glide vehicle) hypersonisk glideenhet for å levere et konvensjonelt stridshode, i likhet med DARPA og US Air Force's Hypersonic Technology Vehicle-2 (HTV-2) -konsept. Imidlertid kan denne enheten installeres på en bærerakett med kortere rekkevidde enn for HTV-2, noe som igjen kan indikere prioriteten til avansert utplassering, for eksempel på land eller til sjøs. HGV-enheten, strukturelt forskjellig fra HTV-2 (konisk, ikke kileformet), er utstyrt med et presisjonsstyringssystem på slutten av banen.
Den første flyvningen med AHW -raketten i november 2011 gjorde det mulig å demonstrere nivået av sofistikert hypersonisk planleggingsteknologi med en rakettakselerator, termisk beskyttelsesteknologi, og også kontrollere parameterne på teststedet. Glideenheten, som ble skutt opp fra en rakettbane på Hawaii og fløy omtrent 3800 km, traff målet vellykket.
Den andre testlanseringen ble utført fra Kodiak -lanseringsstedet i Alaska i april 2014. Imidlertid ga kontrollerne 4 sekunder etter oppskytningen kommandoen om å ødelegge raketten da den eksterne termiske beskyttelsen berørte kontrollenheten til oppskytningsvognen. Den neste testlanseringen av en mindre versjon ble utført fra en rakettbane i Stillehavet i oktober 2017. Denne mindre versjonen ble tilpasset for å passe til et standard ubåt-lansert ballistisk missil.
For planlagte testlanseringer under AHW -programmet har Forsvarsdepartementet bedt om 86 millioner dollar for 2016, 174 millioner dollar for regnskapsåret 2017, 197 millioner dollar for 2018 og 263 millioner dollar for 2019. Den siste forespørselen, sammen med planer om å fortsette AHW -testprogrammet, indikerer at departementet definitivt er opptatt av å utvikle og distribuere systemet ved hjelp av AHW -plattformen.
I 2019 vil programmet fokusere på produksjon og testing av et oppskytningsbil og en hypersonisk glider som skal brukes i flyforsøk; om videreføring av studiet av lovende systemer for å kontrollere kostnadene, dødeligheten, de aerodynamiske og termiske egenskapene; og om å utføre ytterligere forskning for å vurdere alternativer, gjennomførbarhet og konsepter for integrerte løsninger.
DARPA, sammen med US Air Force, implementerer samtidig demonstrasjonsprogrammet HSSW (High Speed Strike Weapon), som består av to hovedprosjekter: TBG (Tactical Boost-Glide) -programmet, utviklet av Lockheed Martin og Raytheon, og HAWC-programmet (Hypersonic Air-breathing Weapon Concept).), ledet av Boeing. I utgangspunktet er det planlagt å distribuere systemet i luftvåpenet (luftoppskytning) og deretter overgå til sjøoperasjon (vertikal oppskytning).
Mens forsvarsdepartementets primære hypersoniske utviklingsmål er luftoppskytningsvåpen, startet DARPA i 2017, som en del av operasjonsbrannprosjektet, et nytt program for å utvikle og demonstrere et hypersonisk bakkeoppskytningssystem som inneholder teknologi fra TBG -programmet.
I en budsjettforespørsel for 2019 ba Pentagon om 50 millioner dollar for å utvikle og demonstrere et bakkeoppskytningssystem som gjør at en hypersonisk glidende bevinget enhet kan overvinne fiendtlig luftforsvar og raskt og nøyaktig treffe prioriterte mål. Målet med prosjektet er: utvikling av en avansert transportør som er i stand til å levere forskjellige stridshoder på forskjellige avstander; utvikling av kompatible bakkeoppskytingsplattformer som tillater integrering i eksisterende bakkeinfrastruktur; og oppnå de spesifikke egenskapene som kreves for rask distribusjon og omdisponering av systemet.
I sin budsjettforespørsel for 2019 ba DARPA om 179,5 millioner dollar for TBG -finansiering. Målet med TBG (som HAWC) er å oppnå en blokkhastighet på Mach 5 eller mer når du planlegger til målet på den siste etappen av banen. Varmebestandigheten til en slik enhet må være veldig høy, den må være svært manøvrerbar, fly i nesten 61 km høyde og bære et stridshode som veier omtrent 115 kg (omtrent på størrelse med en bombe med liten diameter, liten diameterbombe). Et stridshode og veiledningssystem blir også utviklet under TBG- og HAWC -programmene.
Tidligere lanserte det amerikanske flyvåpenet og DARPA et felles program FALCON (Force Application and Launch from CONtinental United States) under CPGS -prosjektet (Conventional Prompt Global Strike). Målet er å utvikle et system som består av et oppskytningsbil som ligner på et ballistisk missil og et hypersonisk atmosfærisk kjøretøy for gjeninnføring kjent som et vanlig flybil (CAV) som kan levere et stridshode hvor som helst i verden innen en til to timer. Den svært manøvrerbare CAV-glidenheten med en deltoid vingekropp, som ikke har propell, kan fly i atmosfæren med hypersonisk hastighet.
Lockheed Martin jobbet med DARPA om det tidlige konseptet til HTV-2 hypersoniske kjøretøy fra 2003 til 2011. Minotaur IV lette raketter, som ble leveringskjøretøy for HTV-2-blokker, ble skutt opp fra Vandenberg AFB i California. Den første flyvningen med HTV-2 i 2010 ga data som demonstrerte fremgang i forbedring av aerodynamisk ytelse, materialer med høy temperatur, termiske beskyttelsessystemer, autonome flysikkerhetssystemer og veilednings-, navigasjons- og kontrollsystemer for langvarig hypersonisk flyging. Imidlertid ble dette programmet avsluttet, og for tiden er all innsats fokusert på AHW -prosjektet.
Pentagon håper at disse forskningsprogrammene vil bane vei for ulike hypersoniske våpen, og planlegger også å konsolidere sine aktiviteter for utvikling av hypersoniske våpen som en del av et veikart som utvikles for å ytterligere finansiere prosjekter på dette området.
I april 2018 kunngjorde viseforsvarsministeren at han ble beordret til å oppfylle "80% av planen", som skal gjennomføre vurderingstester frem til 2023, hvis mål er å oppnå hypersoniske evner i løpet av det neste tiåret. En av Pentagons prioriterte oppgaver er også å oppnå synergi i hypersoniske prosjekter, siden komponenter med lignende funksjonalitet ofte utvikles i forskjellige programmer. "Selv om prosessene for å skyte en rakett fra et hav, en luft- eller bakkeplattform er vesentlig forskjellige. det er nødvendig å strebe etter maksimal enhetlighet av komponentene ".
Russiske suksesser
Det russiske programmet for utvikling av et hypersonisk missil er ambisiøst, noe som i stor grad lettes av omfattende støtte fra staten. Dette bekreftes av presidentens årlige melding til forbundsforsamlingen, som han leverte 1. mars 2018. Under sin tale presenterte president Putin flere nye våpensystemer, inkludert det lovende Avangard strategiske missilsystemet.
Putin har avduket disse våpensystemene, inkludert Vanguard, som et svar på utplasseringen av Amerikas globale missilforsvarssystem. Han uttalte at "USA, til tross for den dype bekymringen fra Den russiske føderasjonen, fortsetter å systematisk implementere sine missilforsvarsplaner," og at Russlands svar er å øke angrepsevnene til sine strategiske styrker for å beseire defensive systemer til potensielle motstandere (selv om det nåværende amerikanske missilforsvarssystemet knapt er i stand til å fange opp selv en del av Russlands 1.550 atomstridshoder).
Vanguard er tilsynelatende en videreutvikling av 4202-prosjektet, som ble omgjort til Yu-71-prosjektet for utvikling av et hypersonisk guidet stridshode. I følge Putin kan han opprettholde hastigheten på 20 Mach -tall på marsjen eller glide -delen av banen, og "når han beveger seg mot målet, kan han utføre dyp manøvrering, som en sidemanøver (og over flere tusen kilometer). Alt dette gjør det helt usårbart for alle midler for luft- og missilforsvar."
Vanguard -flukten foregår praktisk talt under plasmadannelse, det vil si at den beveger seg mot målet som en meteoritt eller en ildkule (plasma er en ionisert gass som dannes på grunn av oppvarming av luftpartikler, bestemt av høy hastighet på blokkere). Temperaturen på overflaten av blokken kan nå "2000 grader Celsius".
I Putins melding viste videoen Avangard -konseptet i form av et forenklet hypersonisk missil som er i stand til å manøvrere og overvinne luftvern- og missilforsvarssystemer. Presidenten uttalte at den bevingede enheten som vises i videoen ikke er en "ekte" presentasjon av det endelige systemet. Ifølge eksperter kan den bevingede enheten på videoen imidlertid godt representere et fullstendig realiserbart prosjekt av et system med de taktiske og tekniske egenskapene til Vanguard. I tillegg, med tanke på den velkjente historien til testene til Yu-71-prosjektet, kan vi si at Russland trygt beveger seg mot å opprette masseproduksjon av hypersoniske glidende bevingede enheter.
Mest sannsynlig er den strukturelle konfigurasjonen av apparatet vist i videoen en kileformet kropp av vingekroppen, som har mottatt den generelle definisjonen av "wave-glider". Dens separasjon fra oppskytningsbilen og påfølgende manøvrering til målet ble vist. Videoen viste fire styreflater, to på toppen av flykroppen og to bremseplater på flykroppen, alle bak på båten.
Det er sannsynlig at Vanguard er tenkt lansert med det nye Sarmat tunge flertrinns interkontinentale ballistiske missilet. Imidlertid sa Putin i sin adresse at "den er kompatibel med eksisterende systemer", noe som indikerer at transportøren av Avangard-bevingede enheten mest sannsynlig vil være det oppgraderte UR-100N UTTH-komplekset. Den estimerte handlingsområdet for Sarmat 11 000 km i kombinasjon med en rekkevidde på 9 900 km av det kontrollerte stridshodet Yu-71 gjør det mulig å oppnå en maksimal rekkevidde på over 20 000 km.
Moderne utvikling av Russland innen hypersoniske systemer begynte i 2001, da UR-100N ICBM (i henhold til NATO-klassifisering SS-19 Stiletto) med glideblokk ble testet. Den første lanseringen av Project 4202-missilen med Yu-71-stridshodet ble utført 28. september 2011. Basert på Yu-71/4202-prosjektet, har russiske ingeniører utviklet et annet hypersonisk apparat, inkludert den andre prototypen Yu-74, som ble lansert for første gang i 2016 fra et teststed i Orenburg-regionen, som traff et mål ved Kura teststed i Kamchatka. 26. desember 2018 ble den siste (tidsmessig) vellykkede lanseringen av Avangard -komplekset gjennomført, som utviklet en hastighet på omtrent 27 Machs.
Kinesisk prosjekt DF-ZF
Ifølge ganske lite informasjon fra åpne kilder, utvikler Kina DF-ZF hypersoniske kjøretøy. DF-ZF-programmet forble topphemmelig til testing begynte i januar 2014. Amerikanske kilder sporet fakta om testene og kalte enheten Wu-14, siden testene ble utført på Wuzhai-teststedet i Shanxi-provinsen. Mens Beijing ikke avslørte detaljene i dette prosjektet, antyder amerikanske og russiske militærer at det har vært syv vellykkede tester til dags dato. Ifølge amerikanske kilder opplevde prosjektet visse vanskeligheter fram til juni 2015. Bare med den femte serien med testlanseringer kan vi snakke om vellykket gjennomføring av de tildelte oppgavene.
Ifølge kinesisk presse, for å øke rekkevidden, kombinerer DF-ZF egenskapene til ikke-ballistiske missiler og glideblokker. En typisk DF-ZF hypersonisk drone, som beveger seg etter lansering langs en ballistisk bane, akselererer til en suborbital hastighet på Mach 5, og flyr deretter inn i den øvre atmosfæren, nesten parallelt med jordens overflate. Dette gjør den generelle banen til målet kortere enn den for en konvensjonell ballistisk missil. Som et resultat, til tross for redusert hastighet på grunn av luftmotstand, kan et hypersonisk kjøretøy nå målet raskere enn et konvensjonelt ICBM -stridshode.
Etter den syvende bevisprøven i april 2016, under de neste testene i november 2017, nådde apparatet med DF-17 atomrakett ombord en hastighet på 11 265 km / t.
Det er klart fra lokale pressemeldinger at den kinesiske DF-ZF hypersoniske enheten ble testet med transportøren-DF-17 ballistisk missil av middels rekkevidde. Denne missilen vil snart bli erstattet av DF-31-missilet med sikte på å øke rekkevidden til 2000 km. I dette tilfellet kan stridshodet utstyres med en atomladning. Russiske kilder antyder at DF-ZF-enheten kan gå inn i produksjonsfasen og bli adoptert av den kinesiske hæren i 2020. Men etter utviklingen av hendelser å dømme er Kina fortsatt omtrent 10 år fra å ta i bruk sine hypersoniske systemer.
Ifølge amerikansk etterretning kan Kina bruke hypersoniske missilsystemer for strategiske våpen. Kina kan også utvikle hypersonisk ramjet -teknologi for å levere hurtig streik. En rakett med en slik motor, skutt opp fra Sør -Kinahavet, kan fly 2000 km i nærrommet med hypersonisk hastighet, noe som vil tillate Kina å dominere regionen og kunne bryte gjennom selv de mest avanserte missilforsvarssystemene.
Indisk utvikling
Den indiske forsvarsforsknings- og utviklingsorganisasjonen (DRDO) har jobbet med hypersoniske bakkeoppskytningssystemer i over 10 år. Det mest vellykkede prosjektet er Shourya (eller Shaurya) -raketten. To andre programmer, BrahMos II (K) og Hypersonic Technology Demonstrating Vehicle (HSTDV), opplever noen vanskeligheter.
Utviklingen av et taktisk overflate-til-overflate-missil begynte på 90-tallet. Det er rapportert at raketten har en typisk rekkevidde på 700 km (selv om den kan økes) med et sirkulært avvik på 20-30 meter. Shourya -missilet kan skytes opp fra en oppskytningsstativ som monteres på en 4x4 mobilskyteskytter, eller fra en stasjonær plattform fra bakken eller fra en silo.
I versjonen av oppskytningsbeholderen blir en to-trinns rakett skutt opp ved hjelp av en gassgenerator, som på grunn av drivstoffets høye forbrenningshastighet skaper et høyt trykk som er tilstrekkelig til at raketten kan ta av fra beholderen ved høy hastighet. Den første etappen opprettholder flyging i 60-90 sekunder før starten av den andre etappen, hvoretter den blir avfyrt av en liten pyroteknisk enhet, som også fungerer som en pitch og yaw motor.
Gassgeneratoren og motorene, utviklet av High Energy Materials Laboratory og Advanced Systems Laboratory, driver raketten til en hastighet på Mach 7. Alle motorer og trinn bruker spesialformulerte faste drivmidler som gjør at kjøretøyet kan nå hypersoniske hastigheter. Et missil som veier 6,5 tonn kan bære et konvensjonelt høyeksplosivt stridshode som veier nesten tonn eller et atomspredningshode tilsvarende 17 kiloton.
De første bakketestene av Shourya -missilet på Chandipur -teststedet ble utført i 2004, og den neste testlanseringen i november 2008. I disse testene ble en hastighet på Mach 5 og en rekkevidde på 300 km oppnådd.
Tester fra siloen til Shourya -raketten i den endelige konfigurasjonen ble utført i september 2011. Prototypen hadde angivelig et forbedret navigasjons- og veiledningssystem som inkluderte et ringlasergyroskop og et DRDO -akselerometer. Raketten var hovedsakelig avhengig av et gyroskop designet spesielt for å forbedre manøvrerbarhet og nøyaktighet. Raketten nådde en hastighet på Mach 7, 5 og flyr 700 km i lav høyde; samtidig nådde overflatetemperaturen på saken 700 ° C.
Forsvarsdepartementet gjennomførte sin siste testlansering i august 2016 fra Chandipur -teststedet. Raketten, som nådde en høyde på 40 km, fløy 700 km og igjen med en hastighet på 7,5 Mach. Under virkningen av den utvisende ladningen fløy raketten langs en ballistisk bane på 50 meter, og byttet deretter til en marsjflyging på hypersonisk, noe som gjorde den siste manøveren før den møtte målet.
På DefExpo 2018 ble det rapportert at den neste modellen av Shourya -raketten vil gjennomgå en viss forfining for å øke flyvningen. Bharat Dynamics Limited (BDL) forventes å starte serieproduksjon. Imidlertid sa en talsmann for BDL at de ikke hadde mottatt noen produksjonsinstruksjoner fra DRDO, noe som antydet at raketten fortsatt ble ferdigstilt; informasjon om disse forbedringene er klassifisert av DRDO -organisasjonen.
India og Russland utvikler i fellesskap BrahMos II (K) hypersoniske cruisemissiler som en del av BrahMos Aerospace Private Limited joint venture. DRDO utvikler en hypersonisk ramjetmotor som har blitt testet godt.
India, ved hjelp av Russland, lager et spesielt jetbrensel som gjør at raketten kan nå hypersoniske hastigheter. Ingen ytterligere detaljer om prosjektet er tilgjengelig, men selskapets tjenestemenn sa at de fortsatt er i den foreløpige designfasen, så det vil ta minst ti år før BrahMos II blir operativ.
Selv om den tradisjonelle BrahMos supersoniske raketten har vist seg vellykket, utfører Indian Institute of Technology, Indian Institute of Science og BrahMos Aerospace en stor mengde forskning innen materialvitenskap innen BrahMos II -prosjektet, siden materialer må tåle det høye trykk og høye aerodynamiske og termiske belastninger forbundet med hypersoniske hastigheter.
BrahMos Aerospace -sjef Sudhir Mishra sa at den russiske Zircon -raketten og BrahMos II deler en felles motor og fremdriftsteknologi, mens veilednings- og navigasjonssystemet, programvaren, skroget og kontrollsystemene utvikles av India.
Det er planlagt at rekkevidden og hastigheten til raketten skal være henholdsvis 450 km og Mach 7. Missilens rekkevidde var opprinnelig satt til 290 km, da Russland signerte Missile Technology Control Regime, men India, som også er undertegnet dette dokumentet, prøver for tiden å øke rakettens rekkevidde. Raketten forventes å kunne skytes opp fra en luft-, bakke-, overflate- eller undervannsplattform. Organisasjon DRDO planlegger å investere 250 millioner dollar i å teste en rakett som kan utvikle hypersoniske hastigheter på Mach 5, 56 over havet.
I mellomtiden står det indiske prosjektet HSTDV, der en ramjetmotor brukes for å demonstrere en uavhengig lang flytur, overfor strukturelle vanskeligheter. Forsvarsforsknings- og utviklingslaboratoriet fortsetter imidlertid å jobbe med å forbedre ramjet -teknologien. Etter de deklarerte egenskapene å dømme, ved hjelp av en startende rakettmotor med fast drivstoff, vil HSTDV-apparatet i 30 km høyde kunne utvikle en hastighet på Mach 6 i 20 sekunder. Den grunnleggende strukturen med hus og motorfeste ble designet i 2005. De fleste aerodynamiske testene ble utført av NAL National Aerospace Laboratory.
Den nedskalerte HSTDV er testet i NAL for luftinntak og avgassutstrømning. For å få en hypersonisk modell av kjøretøyets oppførsel i en vindtunnel, ble det også utført flere tester ved høyere supersoniske hastigheter (på grunn av en kombinasjon av kompresjons- og sjeldne bølger).
Forsvarsforsknings- og utviklingslaboratoriet utførte arbeid knyttet til materialforskning, integrering av elektriske og mekaniske komponenter og ramjetmotoren. Den første grunnmodellen ble presentert for publikum i 2010 på en spesialisert konferanse, og i 2011 på Aerolndia. I følge tidsplanen var produksjonen av en fullverdig prototype planlagt for 2016. På grunn av mangel på nødvendig teknologi, utilstrekkelig finansiering innen hypersonisk forskning og utilgjengelighet av produksjonsstedet, ligger prosjektet imidlertid langt bak planen.
Imidlertid har de aerodynamiske, fremdrifts- og ramjet-motorkarakteristikkene blitt nøye analysert og beregnet, og det forventes at en jetmotor i full størrelse vil kunne generere 6 kN skyvekraft, som vil tillate satellitter å skyte kjernefysiske stridshoder og andre ballistiske / ikke -ballistiske missiler på stort område. Det åttekantede skroget som veier ett tonn er utstyrt med cruisestabilisatorer og bakre styreror.
Kritiske teknologier som motorens forbrenningskammer er testet i et annet Terminal Ballistics Laboratory, også en del av DRDO. DRDO håper å bygge hypersoniske vindtunneler for testing av HSTDV -systemet, men mangel på midler er et problem.
Med fremveksten av moderne integrerte luftforsvarssystemer, stoler militært mektige væpnede styrker på hypersoniske våpen for å motvirke tilgangsbenektelse / blokkeringsstrategier og sette i gang regionale eller globale angrep. På slutten av 2000 -tallet begynte forsvarsprogrammer å være spesielt oppmerksom på hypersoniske våpen som det optimale middelet for å levere en global streik. I denne forbindelse, så vel som det faktum at geopolitisk rivalisering blir mer og mer hard for hvert år, prøver militæret å maksimere mengden midler og ressurser som er tildelt for disse teknologiene.
Når det gjelder hypersoniske våpen for oppskyting på bakken, spesielt systemer som brukes utenfor operasjonssonen til fiendtlige aktive luftforsvarssystemer, er de optimale og lavrisikooppskytingsalternativene standard oppskytningskomplekser og mobile oppskyttere for bakke-til-bakke og bakke-til-luft-våpen og underjordiske gruver for angrep på mellomstore eller interkontinentale områder.
