Hypersound dukker opp som den neste sentrale parameteren for våpen og overvåkingsplattformer, og derfor er det verdt å se nærmere på forskningen som utføres på dette området av USA, Russland og India
Det amerikanske forsvarsdepartementet og andre offentlige etater utvikler hypersonisk teknologi for to umiddelbare og ett langsiktig mål. Ifølge Robert Mercier, leder for høyhastighetssystemer ved US Air Force Research Laboratory (AFRL), er de to nærmålene hypersoniske våpen, som forventes å være teknologisk klare på begynnelsen av 1920-tallet, og et ubemannet overvåkingsbil som vil være klar for distribusjon på slutten av 1920 -tallet. eller begynnelsen av 30 -årene, og hypersoniske kjøretøy vil følge i en fjernere fremtid.
"Utforskning av rom ved hjelp av romfartøyer med luftmotor er et langt fjernere prospekt," sa han i et intervju. "Det er usannsynlig at hypersonisk romfartøy vil være klart før 2050 -årene." Mercier la til at den generelle utviklingsstrategien er å starte med små våpen og deretter, etter hvert som teknologi og materialer utvikler seg, utvide seg til luft- og romfartøyer.
Spiro Lekoudis, direktør for Institutt for våpensystemer, innkjøp, teknologi og forsyning i forsvarsdepartementet, bekreftet at hypersoniske våpen sannsynligvis vil være det første innkjøpsprogrammet som vil dukke opp etter utviklingen av denne teknologien av departementet og dets partnerorganisasjoner. "Flyet er definitivt et langt lengre prosjekt enn et våpen," sa han i et intervju. Det amerikanske flyvåpenet forventes å gjennomføre en demonstrasjon av High Speed Strike Weapon (HSSW) - en felles utvikling med Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) - rundt 2020, når Pentagon skal bestemme hvordan man best vil overføre denne teknologien inn i utviklingsprogrammet og kjøp av hypersoniske missiler.
"Det er to hovedforskningsartikler som tar sikte på å demonstrere HSSW -teknologien," sier Bill Gillard, plan- og programdesigner ved AFRL. "Det første er Lockheed Martin og Raytheons TBG (Tactical BoosWSIide) taktiske akselerasjonsplanleggingsprogram, og det andre er HAWC (Hypersonic Air-breathing Weapon Concept), ledet av Boeing."
"I mellomtiden gjennomfører AFRL en annen grunnleggende studie for å utfylle DARPA og US Air Force -prosjektene," sa Gillard. For eksempel, innenfor rammen av validering av konseptet om konseptet om gjenbrukbare flykonsept for hypersonikk (REACH), i tillegg til studiet av grunnmaterialer, ble det utført flere eksperimenter med små og mellomstore ramjetmotorer. "Målet vårt er å markedsføre databasen og utvikle og demonstrere teknologier som kan tas for å lage nye systemer." AFRLs langsiktige grunnforskning innen forbedring av keramisk-matrisekompositt og andre varmebestandige materialer er ekstremt viktig for etableringen av lovende hypersoniske kjøretøyer.
AFRL og andre Pentagon -laboratorier jobber intensivt med to hovedaspekter ved lovende hypersoniske kjøretøyer: muligheten til å gjenbruke og øke størrelsen."Det er til og med en trend hos AFRL å fremme konseptet om gjenbrukbare og større hypersoniske systemer," sa Gillard. "Vi har fokusert alle disse teknologiene på prosjekter som X-51, og REACH vil bli en annen."
"Demonstrasjonen i 2013 av Boeings X-51A WaveRider-missil vil danne grunnlaget for det amerikanske flyvåpenets hypersoniske bevæpningsplaner," sa John Leger, sjefingeniør for luftfartsprosjekter ved AFRLs våpenavdeling. "Vi studerer erfaringene som ble opparbeidet under utviklingen av X-51-prosjektet og bruker det i utviklingen av HSSW."
Samtidig med prosjektet med det hypersoniske cruisemissilet X-51 utviklet forskjellige forskningsorganisasjoner også større (10x) ramjetmotorer (ramjet), som "bruker" 10 ganger mer luft enn X-51-motoren. "Disse motorene er ideelle for systemer som høyhastighetsovervåking, rekognoserings- og etterretningsplattformer og atmosfæriske cruisemissiler," sa Gillard. "Og til syvende og sist er planene våre å gå videre mot tallet 100, som vil gi tilgang til plass ved hjelp av luftpustesystemer."
AFRL undersøker også muligheten for å integrere en hypersonisk ramjetmotor med en høyhastighets turbinmotor eller rakett for å ha tilstrekkelig fremdrift til å oppnå store Mach-tall. “Vi undersøker alle mulighetene for å forbedre effektiviteten til de supersoniske flymotorene. Forholdene de må fly under er ikke helt gunstige."
1. mai 2013 besto Kh-51A WaveRider-raketten vellykket flytester. Eksperimentelle apparatet ble koblet fra B-52H-flyet og akselerert ved hjelp av en rakettakselerator til en hastighet på 4,8 Mach-tall (M = 4, 8). Så skilte X-51A seg fra gasspedalen og startet sin egen motor, akselererte til Mach 5, 1 og fløy 210 sekunder til alt drivstoffet var brent ut. Luftforsvaret samlet alle telemetredata for 370 sekunders flytur. Rocketdyne -divisjonen til Pratt & Whitney har utviklet motoren for WaveRider. Senere ble denne divisjonen solgt til Aerojet, som fortsetter å jobbe med hypersoniske kraftverk, men gir ingen detaljer om dette emnet.
Tidligere, fra 2003 til 2011, jobbet Lockheed Martin med DARPA om det første konseptet til Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. Forsterkeren for disse kjøretøyene, som ble skutt opp fra Vandenberg flybase i California, var en Minotaur IV lysrakett. HTV-2s jomfruflyging i 2010 genererte data som demonstrerte fremgang i aerodynamisk ytelse, ildfaste materialer, termiske beskyttelsessystemer, autonome flysikkerhetssystemer og langdistanse hypersonisk flyveiledning, navigasjons- og kontrollsystemer.
To demonstrasjonsoppskytninger ble vellykket gjennomført i april 2010 og august 2011, men ifølge DARPA -uttalelser mistet begge Falcon -kjøretøyer under flyging, som forsøkte å nå den planlagte hastigheten M = 20, kontakten med kontrollsenteret i flere minutter.
Resultatene av X-51A-programmet brukes nå i HSSW-prosjektet. Bevæpnings- og veiledningssystemet utvikles i to demonstrasjonsprogrammer: HAWC og TBG. DARPA tildelte kontrakter til Raytheon og Lockheed Martin i april 2014 for å fortsette å utvikle TBG -programmet. Selskapene mottok henholdsvis 20 og 24 millioner dollar. I mellomtiden utvikler Boeing HAWC -prosjektet. Hun og DARPA nekter å gi detaljer om denne kontrakten.
Målet med TBG- og HAWC -programmene er å akselerere våpensystemer til en hastighet på M = 5 og videre planlegge dem for sitt eget formål. Slike våpen må være manøvrerbare og ekstremt motstandsdyktige mot varme. Til syvende og sist vil disse systemene kunne nå en høyde på nesten 60 km. Stridshodet, utviklet for en hypersonisk missil, har en masse på 76 kg, som er omtrent lik massen av en liten diameter bombe SDB (Small Diameter Bomb).
Mens X-51A-prosjektet med hell demonstrerte integrasjonen av et fly og en hypersonisk motor, vil TBG- og HAWC-prosjektene fokusere på avansert veiledning og kontroll, som ikke ble fullstendig implementert i Falcon- eller WaveRider-prosjektene. Seeker -undersystemer (GOS) er engasjert i flere våpenlaboratorier fra det amerikanske luftvåpenet for å ytterligere forbedre egenskapene til hypersoniske systemer. I mars 2014 sa DARPA i en uttalelse at under TBG -prosjektet, som skal fullføre en demonstrasjonsflyging innen 2020, prøver partnerselskaper å utvikle teknologier for et taktisk hypersonisk glidesystem med en rakettforsterker, lansert fra et fly.
“Programmet vil ta opp system- og teknologiproblemene som kreves for å lage et hypersonisk glidesystem med en rakettforsterker. Disse inkluderer utvikling av konsepter for et apparat med de nødvendige aerodynamiske og aerotermodynamiske egenskapene; kontrollerbarhet og pålitelighet i et bredt spekter av driftsforhold; systemets og delsystemets egenskaper som er nødvendige for effektivitet under de relevante driftsforholdene; endelig tilnærminger for å redusere kostnadene og øke overkommeligheten til eksperimentelle systemet og fremtidige produksjonssystemer, heter det i uttalelsen. Flyet for TBG -prosjektet er et stridshode som skiller seg fra gasspedalen og glir i hastigheter opp til M = 10 eller mer.
I mellomtiden, som en del av HAWC -programmet, etter X -51A -prosjektet, vil et hypersonisk cruisemissil med en ramjetmotor bli demonstrert ved lavere hastigheter - omtrent M = 5 og høyere. "HAWCs teknologi kan utvide seg til lovende gjenbrukbare hypersoniske luftbårne plattformer som kan brukes som rekognoseringskjøretøy eller tilgang til verdensrommet," sa DARPA i en uttalelse. Verken DARPA eller Boeings hovedentreprenør har avslørt alle detaljene i det felles programmet.
Mens forsvarsdepartementets primære hypersoniske mål er våpensystemer og rekognoseringsplattformer, startet DARPA i 2013 et nytt program for å utvikle en ubemannet ubemannet hypersonisk booster for å skyte små satellitter som veier 1360-2270 kg i lav bane, som samtidig vil fungere som et testlaboratorium for hypersoniske biler. I juli 2015 tildelte kontoret Boeing og partneren Blue Origin en kontrakt på 6,6 millioner dollar for å fortsette arbeidet med XS-1 Experimental Spaceplane, ifølge en uttalelse fra kongressen. I august 2014 kunngjorde Northrop Grumman at det også jobbet med Scaled Composites og Virgin Galactic om teknisk design og flyplan for XS-1-programmet. Selskapet mottok en 13-måneders kontrakt til en verdi av 3,9 millioner dollar.
XS-1 forventes å ha en gjenbrukbar lanseringsforsterker som, kombinert med en engangsforsterker, vil gi rimelig levering av et kjøretøy på 1360 kg til LEO. I tillegg til den billige oppskytningen, anslått til en tidel av kostnaden for en nåværende tung rakettoppskytning, vil XS-1 sannsynligvis også fungere som et testlaboratorium for nye hypersoniske kjøretøyer.
DARPA vil gjerne til slutt lansere XS-1 hver dag for mindre enn 5 millioner dollar per flytur. Ledelsen ønsker å få en enhet som kan nå hastigheter på mer enn 10 Mach -tall. De forespurte driftsprinsippene "som et fly" inkluderer horisontale landinger på standard rullebaner, i tillegg må lanseringen være fra en heiseskyttere, pluss at det må være et minimum av infrastruktur og bakkepersonell og et høyt autonomi. Den første testflyvningen er planlagt til 2018.
Etter flere mislykkede forsøk fra NASA, på 1980-tallet, med å utvikle et system som XS-1, mener militære forskere nå at teknologien har modnet nok på grunn av fremskritt innen lette og billige kompositter og forbedret termisk beskyttelse.
XS-1 er et av flere Pentagon-prosjekter som tar sikte på å redusere kostnadene ved oppskyting av satellitter. Med kuttene i det amerikanske forsvarsbudsjettet og oppbyggingen av andre nasjoners evner, blir rutinemessig tilgang til plass en stadig større nasjonal sikkerhetsprioritet. Å bruke tunge raketter til å skyte satellitter er dyrt og krever en forseggjort strategi med få alternativer. Disse tradisjonelle lanseringene kan koste hundrevis av millioner dollar og krever at kostbar infrastruktur vedlikeholdes. Ettersom det amerikanske luftvåpenet insisterer på at lovgivere utsteder et dekret om å suspendere bruken av russiske RD-180-rakettmotorer for å skyte opp amerikanske satellitter, vil DARPAs hypersoniske forskning bidra til å forkorte veien som må kjøres betydelig, kun avhengig av egne styrker og midler.
Russland: å gjøre opp for tapt tid
På slutten av Sovjetunionens eksistens designet maskinbygningsdesignbyrået MKB "Raduga" fra Dubna GELA (Hypersonic Experimental Aircraft), som skulle bli prototypen på X-90 strategisk luftrakett ("Produkt 40 ") med en ramjet-motor" Produkt 58 "Utviklet av TMKB (Turaevskoe maskinbyggende designbyrå)" Soyuz ". Raketten skulle være i stand til å akselerere til en hastighet på 4,5 Mach -tall og ha en rekkevidde på 3000 km. Settet med standardvåpen til den moderniserte strategiske bombeflyet Tu-160M skulle inneholde to X-90-missiler. Arbeidet med det supersoniske cruisemissilet Kh-90 ble avbrutt i 1992 på laboratoriestadiet, og selve GELA-apparatet ble vist i 1995 på luftfartsutstillingen MAKS.
Den mest omfattende informasjonen om de nåværende hypersoniske luftstartprogrammene ble presentert av den tidligere sjefen for generalstaben for det russiske luftvåpenet, Alexander Zelin, i et foredrag han holdt på en konferanse for flyprodusenter i Moskva i april 2013. Ifølge Zelin gjennomfører Russland et to-trinns program for å utvikle et hypersonisk missil. Den første fasen sørger for utvikling innen 2020 av et sub-strategisk luftrakett med en rekkevidde på 1500 km og en hastighet på omtrent M = 6. Videre i det neste tiåret bør en rakett med en hastighet på 12 Mach -tall utvikles, som er i stand til å nå ethvert punkt i verden.
Mest sannsynlig er Mach 6 -missilet nevnt av Zelin Product 75, også betegnet GZUR (HyperSonic Guided Missile), som for tiden er på teknisk designstadium hos Tactical Missiles Corporation. "Produkt 75" har tilsynelatende en lengde på 6 meter (den maksimale størrelsen som bombehuset til Tu-95MS kan ta, den kan også passe i bevæpningsrommet til Tu-22M-bombeflyet) og veier ca 1500 kg. Den bør settes i gang av Product 70 ramjet -motoren utviklet av Soyuz TMKB. Den aktive radarsøkeren Gran-75 blir for tiden utviklet av Detal UPKB i Kamensk-Uralsky, mens det passive bredbåndshodet for bredbånd blir produsert av Omsk Central Design Bureau.
I 2012 begynte Russland flytester av et eksperimentelt hypersonisk kjøretøy festet til suspensjonen av en Tu-23MZ langdistanse supersonisk bombefly-bombefly (NATO-betegnelsen "Backfire"). Ikke tidligere enn 2013 foretok denne enheten sin første gratis flytur. Den hypersoniske enheten er installert i neseseksjonen på X-22-raketten (AS-4 "Kitchen"), som brukes som oppskytningsforsterker. Denne kombinasjonen er 12 meter lang og veier ca 6 tonn; den hypersoniske komponenten er omtrent 5 meter lang. I 2012 fullførte Dubna maskinbyggingsanlegg konstruksjonen av fire X-22 supersoniske cruiseluftskytede missilskip (uten søker og stridshoder) som skal brukes i tester av hypersoniske kjøretøyer. Raketten er skutt opp fra en Tu-22MZ underving-suspensjon i hastigheter opp til Mach 1, 7 og høyder opp til 14 km og akselererer testkjøretøyet til Mach 6, 3 og en høyde på 21 km før testkomponenten lanseres, som tilsynelatende utvikler seg en hastighet på 8 Mach -tall.
Russland var forventet å delta i lignende flytester av det franske MBDA LEA hypersoniske kjøretøyet som ble lansert fra Backfire. Ifølge tilgjengelige data er imidlertid testhypersonisk komponent et opprinnelig russisk prosjekt.
I oktober-november 2012 signerte Russland og India en foreløpig avtale om å arbeide med BrahMos-II hypersoniske missil. Samarbeidsordningen inkluderer NPO Mashinostroeniya (rakett), TMKB Soyuz (motor), TsAGI (aerodynamisk forskning) og TsIAM (motorutvikling).
India: en ny spiller på banen
Etter en avtale om felles utvikling med Russland, ble Indias BrahMos -rakettprogram lansert i 1998. I henhold til avtalen var hovedpartnerne den russiske NPO Mashinostroyenia og Indian Defense Research and Development Organization (DRDO).
Den første versjonen er et to-trinns supersonisk cruisemissil med radarstyring. Den faste drivmotoren i det første trinnet akselererer raketten til supersonisk hastighet, mens den flytende drivstofframmen i den andre fasen akselererer raketten til hastigheten M = 2. 8. BrahMos er faktisk den indiske versjonen av Russisk Yakhont -missil.
Mens BrahMos-raketten allerede var levert til den indiske hæren, marinen og luftfarten, ble beslutningen om å begynne å utvikle en hypersonisk versjon av BrahMos-II-raketten av det allerede etablerte partnerskapet fattet i 2009.
I samsvar med den tekniske designen vil BrahMos-ll (Kalam) fly med hastigheter over Mach 6 og ha større nøyaktighet sammenlignet med BrahMos-A-varianten. Missilet vil ha en maksimal rekkevidde på 290 km, som er begrenset av Missile Technology Control Regime signert av Russland (det begrenser utviklingen av missiler med en rekkevidde på mer enn 300 km for et partnerland). For å øke hastigheten i BrahMos-2-raketten vil en hypersonisk ramjetmotor bli brukt, og ifølge en rekke kilder utvikler den russiske industrien et spesielt drivstoff for den.
For BrahMos-II-prosjektet ble det tatt en sentral beslutning om å opprettholde de fysiske parametrene til den forrige versjonen, slik at den nye raketten kunne bruke de allerede utviklede løfteraketter og annen infrastruktur.
Målet som er satt for den nye varianten inkluderer forsterkede mål som underjordiske tilfluktsrom og våpenlagre.
En skalamodell av BrahMos-II-raketten ble vist på Aero India 2013, og prototypetesting skal begynne i 2017. (På den nylig avholdte utstillingen Aero India 2017 ble en Su-30MKI-jagerfly med en Brahmos-rakett på en undervingspylon presentert). I 2015, i et intervju, sa administrerende direktør i Brahmos Aerospace, Kumar Mishra, at den nøyaktige konfigurasjonen fortsatt må godkjennes, og at en fullverdig prototype forventes ikke tidligere enn 2022.
En av hovedutfordringene er å finne designløsninger for BrahMos-II som lar raketten tåle ekstreme temperaturer og mye hypersonisk flyging. Blant de vanskeligste problemene er søket etter de mest passende materialene for fremstilling av denne raketten.
DRDO anslås å ha investert omtrent 250 millioner dollar i utviklingen av et hypersonisk missil; for øyeblikket har tester av en hypersonisk VRM blitt utført i laboratoriet for moderne systemer i Hyderabad, hvor det ifølge rapporter ble oppnådd en hastighet på M = 5, 26 i en vindtunnel. Den hypersoniske vindtunnelen spiller en nøkkel rolle i å simulere hastigheten som kreves for å teste forskjellige strukturelle elementer i en rakett.
Det er klart at det hypersoniske missilet bare vil bli levert til India og Russland og ikke vil være tilgjengelig for salg til tredjeland.
Det er en leder
Som den mektigste militære og økonomiske makten i verden driver USA hypersoniske utviklingstrender, men land som Russland og India holder det tilbake.
I 2014 kunngjorde det amerikanske luftvåpenets overkommando at hypersoniske evner ville komme øverst på topp fem utviklingsprioriteringer for det neste tiåret. Hypersoniske våpen vil være vanskelige å fange opp og vil gi muligheten til å levere langdistanseangrep raskere enn dagens missilteknologi tillater.
I tillegg blir denne teknologien sett på av noen som en etterfølger til stele-teknologien, siden våpen som beveger seg i høye hastigheter og i store høyder vil ha bedre overlevelsesevne enn langsomme lavflygende systemer, noe som betyr at de vil kunne angripe mål i bestridt begrenset tilgang rom. På grunn av fremskritt innen luftvernteknologi og deres raske spredning, er det avgjørende å finne nye måter å trenge inn i "fiendens sperrer".
For dette formål tvinger amerikanske lovgivere Pentagon til å fremskynde utviklingen av hypersonisk teknologi. Mange av dem peker på utviklingen i Kina, Russland og til og med India som begrunnelse for mer aggressiv amerikansk innsats i denne retningen. Representantenes hus i sin versjon av forsvarsutgiftsregningen sa at "de er klar over den raskt utviklende trusselen som utviklingen av hypersoniske våpen utgjør i leiren til potensielle motstandere."
De nevner der "flere nylige tester av hypersoniske våpen utført i Kina, samt utviklingen på dette området i Russland og India" og oppfordrer "til å gå kraftig videre." "Kammeret mener at raskt voksende evner kan utgjøre en trussel mot nasjonal sikkerhet og våre aktive krefter," sier loven. Spesielt står det også at Pentagon bør bruke "teknologi igjen fra tidligere hypersoniske tester" for å fortsette utviklingen av denne teknologien.
US Air Force -tjenestemenn spår at gjenbrukbare hypersoniske fly kan komme i drift innen 1940 -tallet, og eksperter fra militære forskningslaboratorier bekrefter disse estimatene. Å komme ut med en konkurransedyktig løsning foran potensielle motstandere vil sette USA i en fordelaktig posisjon, spesielt i Stillehavet, der lange distanser råder og høye hastigheter i store høyder vil bli foretrukket.
Siden teknologien, som bør "modnes" i nær fremtid, kan brukes i utviklingen av våpen og rekognoseringsfly, oppstår et stort spørsmål - i hvilken retning Pentagon vil bevege seg først. Både Pentagons prosjekter, "arsenalfly" -prosjektet som forsvarssekretær Carter tok i gang i februar 2016, og den nye Long-Range Strike Bomber (LRS-B) / B-21, er plattformer som kan bære en nyttig hypersonisk belastning, enten det er være våpen eller rekognoserings- og overvåkingsutstyr.
For resten av verden, inkludert Russland og India, er veien fremover mindre entydig når det gjelder lange utviklingssykluser og fremtidige implementeringer av hypersonisk teknologi og hypersoniske plattformer.
