Fremskridt inden for hypersonisk teknologi har ført til oprettelsen af højhastigheds våbensystemer. De er til gengæld blevet identificeret som et centralt område i hvilken retning militæret skal bevæge sig for at følge med modstanderne hvad angår teknologi.
I de sidste årtier har der været gennemført en storstilet udvikling på dette teknologiområde, mens cyklicitetsprincippet har været meget udbredt, hvor den ene forskningskampagne blev brugt som grundlag for den næste. Denne proces førte til betydelige fremskridt inden for hypersonisk våbenteknologi. I to årtier har udviklere aktivt brugt hypersonisk teknologi, hovedsageligt i ballistiske missiler og krydsermissiler samt i glideblokke med en raketforstærker.
Der arbejdes aktivt på områder som simulering, vindtunneltest, design af næsekegle, smarte materialer, dynamik ved genindførsel og tilpasset software. Som et resultat heraf har hypersoniske jordopskydningssystemer nu en høj beredskab og høj nøjagtighed, så militæret kan angribe en lang række mål. Desuden kan disse systemer svække fjendens eksisterende missilforsvar betydeligt.
Amerikanske programmer
Det amerikanske forsvarsministerium og andre regeringsorganer er i stigende grad opmærksom på udviklingen af hypersoniske våben, som ifølge eksperter vil nå det nødvendige udviklingsniveau i 2020'erne. Dette fremgår af stigningen i investeringer og ressourcer, som Pentagon har afsat til hypersonisk forskning.
Den amerikanske hærs raket- og rumsystemadministration og Sandia National Laboratory samarbejder om Advanced Hypersonic Weapon (AHW), nu kendt som Alternativ Re-Entry System. Dette system bruger en HGV (hypersonic glide vehicle) hypersonisk glidenhed til at levere et konventionelt sprænghoved, der ligner DARPA og US Air Force's Hypersonic Technology Vehicle-2 (HTV-2) koncept. Denne enhed kan dog installeres på en bæreraket med en kortere rækkevidde end i tilfælde af HTV-2, hvilket igen kan angive prioriteten for avanceret indsættelse, f.eks. På land eller til søs. HGV-enheden, der er strukturelt forskellig fra HTV-2 (konisk, ikke kileformet), er udstyret med et føringssystem med høj præcision for enden af banen.
Den første flyvning af AHW -raketten i november 2011 gjorde det muligt at demonstrere niveauet af sofistikering af hypersoniske planlægningsteknologier med en raketaccelerator, termisk beskyttelsesteknologi og også kontrollere parametrene for teststedet. Glideenheden, der blev opsendt fra en raketbane på Hawaii og flyver omkring 3800 km, ramte med succes sit mål.
Den anden testlancering blev udført fra Kodiak -opsendelsesstedet i Alaska i april 2014. 4 sekunder efter opsendelsen gav controllerne imidlertid kommandoen om at ødelægge raketten, da den eksterne termiske beskyttelse rørte ved lanceringsvognens styreenhed. Den næste testlancering af en mindre version blev udført fra en raketbane i Stillehavet i oktober 2017. Denne mindre version blev tilpasset til at passe til et standard ubådslanceret ballistisk missil.
For planlagte testlanceringer under AHW -programmet har forsvarsministeriet anmodet om 86 millioner dollars for regnskabsåret 2016, 174 millioner dollars for regnskabsåret 2017, 197 millioner dollars for 2018 og 263 millioner dollars for 2019. Den seneste anmodning, sammen med planer om at fortsætte AHW -testprogrammet, indikerer, at ministeriet absolut er forpligtet til at udvikle og implementere systemet ved hjælp af AHW -platformen.
I 2019 fokuserer programmet på produktion og test af et affyringsvogn og en hypersonisk svævefly, der vil blive brugt i flyveforsøg; om fortsættelse af undersøgelsen af lovende systemer for at kontrollere omkostninger, dødelighed, aerodynamiske og termiske egenskaber; og om at foretage yderligere forskning for at vurdere alternativer, gennemførlighed og koncepter for integrerede løsninger.
DARPA gennemfører sammen med det amerikanske luftvåben demonstrationsprogrammet HSSW (High Speed Strike Weapon), der består af to hovedprojekter: TBG (Tactical Boost-Glide) -programmet, udviklet af Lockheed Martin og Raytheon, og HAWC-programmet (Hypersonic Air-breathing Weapon Concept).), ledet af Boeing. I første omgang er det planlagt at implementere systemet i luftvåbnet (luftaffyring) og derefter overgå til havoperation (lodret opsendelse).
Mens forsvarsministeriets primære hypersoniske udviklingsmål er luftaffyringsvåben, begyndte DARPA i 2017 som en del af operationelle brande -projektet et nyt program til at udvikle og demonstrere et hypersonisk jordlanceringssystem, der inkorporerer teknologi fra TBG -programmet.
I en budgetanmodning for 2019 anmodede Pentagon 50 millioner dollars om at udvikle og demonstrere et system til lancering på jorden, der gør det muligt for en hypersonisk glidende vinget enhed at overvinde fjendens luftforsvar og hurtigt og præcist ramme prioriterede mål. Målet med projektet er: udvikling af en avanceret transportør, der er i stand til at levere forskellige sprænghoveder på forskellige afstande; udvikling af kompatible ground launch platforme, der muliggør integration i eksisterende infrastruktur på jorden; og opnåelse af de specifikke egenskaber, der kræves for hurtig implementering og omlægning af systemet.
I sin budgetanmodning for 2019 anmodede DARPA om 179,5 millioner dollars til TBG -finansiering. Målet med TBG (som HAWC) er at opnå en blokhastighed på Mach 5 eller mere, når man planlægger til målet på den sidste etape af banen. En sådan enheds varmebestandighed skal være meget høj, den skal være meget manøvredygtig, flyve i næsten 61 km højder og bære et sprænghoved, der vejer omkring 115 kg (omtrent på størrelse med en bombe med lille diameter, lille diameterbombe). Et sprænghoved og vejledningssystem udvikles også under TBG- og HAWC -programmerne.
Tidligere lancerede det amerikanske luftvåben og DARPA et fælles program FALCON (Force Application and Launch from CONtinental United States) under CPGS -projektet (Conventional Prompt Global Strike). Dets mål er at udvikle et system bestående af et affyringsvogn, der ligner et ballistisk missil og et hypersonisk atmosfærisk genindkøretøj kendt som et almindeligt flyvemaskine (CAV), der kunne levere et sprænghoved overalt i verden inden for en til to timer. Den meget manøvredygtige CAV-svæveenhed med en deltoid vinge-skrog, som ikke har en propel, kan flyve i atmosfæren med hypersonisk hastighed.
Lockheed Martin arbejdede med DARPA om det tidlige koncept for HTV-2 hypersonisk køretøj fra 2003 til 2011. Minotaur IV lette raketter, der blev leveringskøretøj til HTV-2-blokke, blev opsendt fra Vandenberg AFB i Californien. Den første flyvning af HTV-2 i 2010 gav data, der demonstrerede fremskridt med forbedring af aerodynamisk ydeevne, materialer med høj temperatur, termiske beskyttelsessystemer, autonome flyvesikkerhedssystemer og vejledning, navigation og kontrolsystemer til langvarig hypersonisk flyvning. Dette program blev imidlertid lukket, og i øjeblikket er alle bestræbelser fokuseret på AHW -projektet.
Pentagon håber, at disse forskningsprogrammer vil bane vejen for forskellige hypersoniske våben og planlægger også at konsolidere deres aktiviteter om udvikling af hypersoniske våben som en del af en køreplan, der skal udvikles til yderligere finansiering af projekter på dette område.
I april 2018 meddelte viceforsvarsministeren, at han blev beordret til at opfylde "80% af planen", som skal foretage vurderingstest frem til 2023, hvis mål er at opnå hypersoniske evner i løbet af det næste årti. En af Pentagons prioriterede opgaver er også at opnå synergi i hypersoniske projekter, da meget ofte komponenter med lignende funktionalitet udvikles i forskellige programmer.”Selvom processerne med at affyre en raket fra et hav, en luft- eller jordplatform er væsentligt forskellige. det er nødvendigt at stræbe efter maksimal ensartethed af dets komponenter”.
Russiske succeser
Det russiske program til udvikling af et hypersonisk missil er ambitiøst, hvilket i høj grad lettes af statens omfattende støtte. Dette bekræftes af præsidentens årlige besked til forbundsforsamlingen, som han leverede den 1. marts 2018. Under sin tale præsenterede præsident Putin flere nye våbensystemer, herunder det lovende Avangard strategiske missilsystem.
Putin har afsløret disse våbensystemer, herunder Vanguard, som et svar på indsættelsen af Amerikas globale missilforsvarssystem. Han udtalte, at "USA trods Den Russiske Føderations dybe bekymring fortsat systematisk implementerer sine missilforsvarsplaner", og at Ruslands svar er at øge sine strategiske styrkers angrebsevne for at besejre potentielle modstanders defensive systemer (selvom det nuværende amerikanske missilforsvarssystem næsten ikke er i stand til at opfange selv en del af Ruslands 1.550 atomsprænghoveder).
Vanguard er tilsyneladende en videreudvikling af 4202-projektet, som blev omdannet til Yu-71-projektet til udvikling af et hypersonisk guidet sprænghoved. Ifølge Putin kan han opretholde hastigheden på 20 Mach -tal på march- eller glidesektionen af sin bane, og "når han bevæger sig mod målet, kan han udføre dyb manøvrering, som en sidemanøvre (og over flere tusinde kilometer). Alt dette gør det absolut usårligt for ethvert middel til luft- og missilforsvar."
Vanguards flyvning finder sted praktisk talt under plasmadannelsesbetingelser, det vil sige, at den bevæger sig mod målet som en meteorit eller en ildkugle (plasma er en ioniseret gas dannet på grund af opvarmning af luftpartikler, bestemt af høj hastighed af blok). Temperaturen på overfladen af blokken kan nå "2000 grader Celsius".
I Putins besked viste videoen Avangard -konceptet i form af et forenklet hypersonisk missil, der er i stand til at manøvrere og overvinde luftforsvars- og missilforsvarssystemer. Præsidenten udtalte, at den bevingede enhed, der er vist i videoen, ikke er en "rigtig" præsentation af det endelige system. Ifølge eksperter kan den bevingede enhed på videoen dog godt repræsentere et fuldstændig realiserbart projekt af et system med de taktiske og tekniske egenskaber ved Vanguard. Hertil kommer, under hensyntagen til den velkendte historie med testene af Yu-71-projektet, kan vi sige, at Rusland selvsikkert bevæger sig mod oprettelsen af masseproduktion af hypersoniske glidende vingede enheder.
Mest sandsynligt er den strukturelle konfiguration af apparatet vist i videoen et kileformet legeme af vingekroppen, som har modtaget den generelle definition af "wave-svævefly". Dens adskillelse fra affyringsvognen og efterfølgende manøvrering til målet blev vist. Videoen viste fire styreflader, to øverst på skroget og to skrogbremseplader, alle bag på fartøjet.
Det er sandsynligt, at Vanguard er beregnet til at blive lanceret med det nye Sarmat tunge multistage interkontinentale ballistiske missil. I sin adresse sagde Putin imidlertid, at "det er kompatibelt med eksisterende systemer", hvilket indikerer, at transportøren af Avangard-vingede enhed sandsynligvis sandsynligvis vil være det opgraderede UR-100N UTTH-kompleks. Den anslåede rækkevidde af Sarmat 11.000 km i kombination med en rækkevidde på 9.900 km af det kontrollerede sprænghoved Yu-71 gør det muligt at opnå en maksimal rækkevidde på over 20.000 km.
Moderne udvikling af Rusland inden for hypersoniske systemer begyndte i 2001, da UR-100N ICBM'er (ifølge NATO-klassificering SS-19 Stiletto) med en glideblok blev testet. Den første affyring af Project 4202-missilet med Yu-71 sprænghovedet blev udført den 28. september 2011. Baseret på Yu-71/4202-projektet har russiske ingeniører udviklet et andet hypersonisk apparat, herunder den anden prototype Yu-74, som blev lanceret for første gang i 2016 fra et teststed i Orenburg-regionen, der ramte et mål ved Kura teststed i Kamchatka. Den 26. december 2018 blev den sidste (tidsmæssigt) vellykkede lancering af Avangard -komplekset udført, som udviklede en hastighed på omkring 27 Machs.
Kinesisk projekt DF-ZF
Ifølge ret sparsomme oplysninger fra åbne kilder udvikler Kina DF-ZF hypersoniske køretøj. DF-ZF-programmet forblev tophemmeligt, indtil testen begyndte i januar 2014. Amerikanske kilder spores faktum af testene og navngav enheden Wu-14, da testene blev udført på Wuzhai-teststedet i Shanxi-provinsen. Selvom Beijing ikke afslørede detaljerne i dette projekt, tyder de amerikanske og russiske militærer på, at der til dato har været syv succesrige tests. Ifølge amerikanske kilder oplevede projektet visse vanskeligheder frem til juni 2015. Først med den femte serie af testlanceringer kan vi tale om en vellykket gennemførelse af de tildelte opgaver.
Ifølge den kinesiske presse kombinerer DF-ZF for at øge rækkevidden mulighederne for ikke-ballistiske missiler og glideblokke. En typisk DF-ZF hypersonisk drone, der bevæger sig efter lancering langs en ballistisk bane, accelererer til en suborbital hastighed på Mach 5, og flyver derefter ind i den øvre atmosfære og flyder næsten parallelt med jordens overflade. Dette gør den samlede vej til målet kortere end den for et konventionelt ballistisk missil. Som et resultat kan et hypersonisk køretøj på trods af hastighedsreduktionen på grund af luftmodstand nå sit mål hurtigere end et konventionelt ICBM -sprænghoved.
Efter den syvende bevisprøve i april 2016, under de næste tests i november 2017, nåede apparatet med DF-17-missil ombord en hastighed på 11.265 km / t.
Det fremgår klart af lokale pressemeldinger, at den kinesiske DF-ZF hypersoniske enhed blev testet med transportøren-DF-17 ballistisk missil af mellemdistance. Dette missil vil snart blive erstattet af DF-31-missilet med det formål at øge rækkevidden til 2000 km. I dette tilfælde kan sprænghovedet udstyres med en atomladning. Russiske kilder antyder, at DF-ZF-enheden kan komme ind i produktionsfasen og blive vedtaget af den kinesiske hær i 2020. At dømme efter udviklingen af begivenheder at dømme er Kina dog stadig omkring 10 år fra at vedtage sine hypersoniske systemer.
Ifølge amerikansk efterretningstjeneste kan Kina bruge hypersoniske missilsystemer til strategiske våben. Kina kan også udvikle hypersonisk ramjet -teknologi til at levere hurtig strejkeevne. En raket med en sådan motor, der blev lanceret fra Det Sydkinesiske Hav, kan flyve 2000 km i nærheden af rummet med hypersoniske hastigheder, hvilket vil give Kina mulighed for at dominere regionen og være i stand til at bryde igennem selv de mest avancerede missilforsvarssystemer.
Indisk udvikling
Den indiske forsvarsforsknings- og udviklingsorganisation (DRDO) har arbejdet med hypersoniske jordlanceringssystemer i over 10 år. Det mest succesrige projekt er Shourya (eller Shaurya) raketten. To andre programmer, BrahMos II (K) og Hypersonic Technology Demonstrating Vehicle (HSTDV), oplever nogle vanskeligheder.
Udviklingen af et taktisk overflade-til-overflade-missil begyndte i 90'erne. Missilet rapporteres at have en typisk rækkevidde på 700 km (selvom det kan øges) med en cirkulær afvigelse på 20-30 meter. Shourya -missilet kan affyres fra en affyringspude, der kan monteres på en 4x4 mobil launcher, eller fra en stationær platform fra jorden eller fra en silo.
I versionen af affyringsbeholderen bliver en to-trins raket affyret ved hjælp af en gasgenerator, som på grund af drivstoffets høje forbrændingshastighed skaber et højt tryk, der er tilstrækkeligt til, at raketten kan starte fra beholderen ved høj hastighed. Den første etape opretholder flyvning i 60-90 sekunder før starten af den anden etape, hvorefter den bliver affyret af en lille pyroteknisk enhed, som også fungerer som en pitch og yaw motor.
Gasgeneratoren og motorerne, udviklet af High Energy Materials Laboratory og Advanced Systems Laboratory, driver raketten til en hastighed på Mach 7. Alle motorer og trin bruger specielt formulerede faste drivmidler, der tillader køretøjet at nå hypersoniske hastigheder. Et missil, der vejer 6,5 tons, kan bære et konventionelt højeksplosivt sprænghoved, der vejer næsten et ton eller et atomsprænghoved svarende til 17 kiloton.
De første jordtest af Shourya -missilet på Chandipur -teststedet blev udført i 2004 og den næste testlancering i november 2008. I disse test blev en hastighed på Mach 5 og en rækkevidde på 300 km opnået.
Test fra siloen i Shourya -raketten i den endelige konfiguration blev udført i september 2011. Prototypen havde angiveligt et forbedret navigations- og vejledningssystem, der inkluderede et ringlasergyroskop og et DRDO -accelerometer. Raketten var hovedsagelig baseret på et gyroskop designet specielt til at forbedre manøvredygtigheden og nøjagtigheden. Raketten nåede en hastighed på Mach 7, 5 og flyvede 700 km i lav højde; på samme tid nåede sagens overfladetemperatur 700 ° C.
Forsvarsministeriet gennemførte sin sidste testlancering i august 2016 fra Chandipur -teststedet. Raketten, der nåede en højde på 40 km, fløj 700 km og igen med en hastighed på 7,5 Mach. Under virkningen af den udvisende ladning fløj raketten langs en ballistisk bane på 50 meter og skiftede derefter til en marcherende flyvning på hypersonisk, hvilket gjorde den sidste manøvre, inden målet nåede.
På DefExpo 2018 blev det rapporteret, at den næste model af Shourya -raketten vil gennemgå en vis forfining for at øge flyvningsområdet. Bharat Dynamics Limited (BDL) forventes at starte serieproduktion. En talsmand for BDL sagde imidlertid, at de ikke havde modtaget nogen produktionsinstruktioner fra DRDO, hvilket antydede, at raketten stadig var ved at blive færdiggjort; oplysninger om disse forbedringer er klassificeret af DRDO -organisationen.
Indien og Rusland udvikler i fællesskab BrahMos II (K) hypersonisk krydsermissil som en del af BrahMos Aerospace Private Limited joint venture. DRDO udvikler en hypersonisk ramjet -motor, der med succes er blevet testet på jorden.
Indien skaber ved hjælp af Rusland et specielt jetbrændstof, der gør det muligt for raketten at nå hypersoniske hastigheder. Der er ingen yderligere oplysninger om projektet tilgængelige, men virksomhedens embedsmænd sagde, at de stadig er i den foreløbige designfase, så det vil tage mindst ti år, før BrahMos II bliver operationel.
Selvom den traditionelle BrahMos supersoniske raket har vist sig succesfuldt, udfører Indian Institute of Technology, Indian Institute of Science og BrahMos Aerospace en stor mængde forskning inden for materialevidenskab inden for BrahMos II -projektet, da materialer skal kunne modstå de høje tryk og høje aerodynamiske og termiske belastninger forbundet med hypersoniske hastigheder.
BrahMos Aerospace CEO Sudhir Mishra sagde, at den russiske Zircon -raket og BrahMos II deler en fælles motor- og fremdriftsteknologi, mens vejledning og navigationssystem, software, skrog og kontrolsystemer udvikles af Indien.
Det er planlagt, at raketens rækkevidde og hastighed vil være henholdsvis 450 km og Mach 7. Missilens rækkevidde var oprindeligt fastsat til 290 km, da Rusland underskrev Missile Technology Control Regime, men Indien, som også er underskriver dette dokument, forsøger i øjeblikket at øge sit missils rækkevidde. Raketten forventes at kunne blive affyret fra en luft-, jord-, overflade- eller undervandsplatform. Organisation DRDO planlægger at investere 250 millioner dollars i at teste en raket, der er i stand til at udvikle hypersoniske hastigheder på Mach 5, 56 over havets overflade.
I mellemtiden står det indiske projekt HSTDV, hvor en ramjetmotor bruges til at demonstrere en uafhængig lang flyvning, over for strukturelle vanskeligheder. Forsvarsforsknings- og udviklingslaboratoriet arbejder imidlertid fortsat på at forbedre ramjet -teknologien. At dømme efter de deklarerede egenskaber ved hjælp af en startende raketmotor med fast drivkraft vil HSTDV-apparatet i 30 km højde kunne udvikle en hastighed på Mach 6 i 20 sekunder. Grundstrukturen med hus og motorophæng blev designet i 2005. De fleste af de aerodynamiske tests blev udført af NAL National Aerospace Laboratory.
Den nedskalerede HSTDV er testet i NAL for luftindtag og udstødningsgasudstrømning. For at opnå en hypersonisk model af køretøjets adfærd i en vindtunnel blev der også udført flere tests ved højere supersoniske hastigheder (på grund af en kombination af kompression og rarefaktionsbølger).
Forsvarets forsknings- og udviklingslaboratorium udførte arbejde i forbindelse med materialeforskning, integration af elektriske og mekaniske komponenter og ramjetmotoren. Den første grundmodel blev præsenteret for offentligheden i 2010 på en specialiseret konference og i 2011 på Aerolndia. Ifølge skemaet var produktionen af en fuldgyldig prototype planlagt til 2016. På grund af manglen på de nødvendige teknologier, utilstrækkelig finansiering inden for hypersonisk forskning og produktionsstedets utilgængelighed er projektet imidlertid langt efter planen.
De aerodynamiske, fremdrivnings- og ramjet-motorkarakteristika er imidlertid blevet omhyggeligt analyseret og beregnet, og det forventes, at en jetmotor i fuld størrelse vil kunne generere 6 kN fremdrift, som gør det muligt for satellitter at opsende atomsprænghoveder og andre ballistiske / ikke -ballistiske missiler på stor rækkevidde. Det ottekantede skrog, der vejer et ton, er udstyret med cruising -stabilisatorer og bageste styreror.
Kritiske teknologier såsom motorforbrændingskammeret er testet i et andet Terminal Ballistics Laboratory, også en del af DRDO. DRDO håber at bygge hypersoniske vindtunneler til test af HSTDV -systemet, men mangel på midler er et problem.
Med fremkomsten af moderne integrerede luftforsvarssystemer stoler militært magtfulde væbnede styrker på hypersoniske våben for at modvirke adgangsbenægtelse / blokade -strategier og iværksætte regionale eller globale angreb. I slutningen af 2000'erne begyndte forsvarsprogrammer at være særlig opmærksom på hypersoniske våben som det optimale middel til at gennemføre en global strejke. I denne henseende, såvel som det faktum, at geopolitisk rivalisering bliver mere og mere hård hvert år, stræber militæret efter at maksimere mængden af midler og ressourcer, der er afsat til disse teknologier.
I tilfælde af hypersoniske våben til jordopskydning, især systemer, der bruges uden for fjendens driftszone for aktive luftforsvarssystemer, er de optimale og lavrisiko-opsendelsesmuligheder standard affyringskomplekser og mobile affyringsramper til jord-til-jord og jord-til-luft våben og underjordiske miner til angreb på mellemstore eller interkontinentale områder.
