I løbet af årtusinderne har menneskeheden udviklet en regel, ifølge hvilken våben for at overleve og besejre fjenden skal være mere præcise, hurtigere og kraftigere end fjendens. Luftfartsvåben opfylder disse krav under moderne forhold. I øjeblikket er i udlandet guidede luftbårne våben (UASP), især guidede luftbomber (UAB), hvis kaliber ligger i et bredt område - fra 9 til 13600 kg, intensivt under udvikling: de er udstyret med nye former for vejledning og kontrolsystemer, effektive kampdele, metoder til bekæmpelse forbedres. UAB er et uundværligt tilbehør til moderne strejkeflykomplekser (UAK) til taktiske og strategiske formål. På trods af det høje effektivitetsniveau for moderne UAB -modeller opfylder de, som er en del af UAK, ikke altid kravene til opfyldelse af lovende kampmissioner. Som regel opererer UAK nær frontlinjen, mens al effektiviteten går tabt.
Lokale krige i de seneste årtier og frem for alt militære operationer i Irak og Afghanistan har afsløret utilstrækkelig effektivitet af konventionelle højpræcisionsvåben, herunder UAB. Når du udfører en kampmission, går der for lang tid fra det øjeblik, målet bliver opdaget, og beslutningen om at angribe er truffet, til det er besejret. For eksempel skal et B-2 Spirit-bombefly, der starter fra en flyveplads i USA, flyve 12-15 timer til målets angrebsområde. Derfor kræves under moderne forhold våben til hurtig reaktion og højpræcisionsaktion på stor afstand og når titusinder af kilometer.
En af forskningsretningerne om opfyldelse af disse krav i udlandet er oprettelsen af en ny generation af hypersoniske stødsystemer. Arbejde med oprettelse af hypersoniske fly (LA) (missiler) og kinetiske våben, der er i stand til at ødelægge mål med høj præcision, udføres i USA, Storbritannien, Frankrig og Tyskland.
Undersøgelsen af udenlandsk erfaring for os er ekstremt vigtig, da foran det indenlandske forsvarsindustrielle kompleks (MIC), som D. Rogozin bemærkede i sin artikel "Rusland har brug for en smart forsvarsindustri" (avis "Krasnaya Zvezda". 2012. - 7. februar - С 3) opgaven blev sat "at genvinde verdens teknologiske lederskab inden for våbenproduktion på kortest mulig tid". Som bemærket i artiklen af V. V. Putin "At være stærk: garantier for national sikkerhed for Rusland" (avis "Rossiyskaya Gazeta". - 2012. - Nr. 5708 (35). - 20. februar - s. 1-3) "Det kommende årtiers opgave er at sikre, at den nye struktur Forsvaret var i stand til at stole på en grundlæggende ny teknologi. Teknikken, der "ser" yderligere, skyder mere præcist, reagerer hurtigere end lignende systemer af enhver potentiel fjende."
For at opnå dette er det nødvendigt at kende grundigt til tilstanden, tendenser og hovedretninger for arbejdet i udlandet. Vores specialister har naturligvis altid forsøgt at opfylde denne betingelse, når de udfører F&U. Men i nutidens miljø, når”forsvarsindustrien ikke har mulighed for roligt at indhente nogen, må vi få et gennembrud, blive førende opfindere og producenter … At reagere på trusler og udfordringer i dag alene betyder at fordømme os selv til den bagudsejlendes evige rolle. Vi skal på alle måder sikre teknisk, teknologisk, organisatorisk overlegenhed over enhver potentiel fjende”(Fra en artikel af V. V. Putin).
Det menes, at den første oprettelse af hypersoniske fly blev foreslået i 1930'erne i Tyskland af professor Eigen Senger og ingeniør Irene Bredt. Det blev foreslået at oprette et fly, der vandret blev lanceret på en raketkatapult, under påvirkning af raketmotorer, der accelererede til en hastighed på omkring 5900 m / s, hvilket foretager en transkontinental flyvning med en rækkevidde på 5-7 tusinde km langs en ricochetingbane med en nyttelast på op til 10 tons og lander i en afstand på mere end 20 tusinde km fra udgangspunktet.
I betragtning af udviklingen af raketter i 1930'erne, ingeniør S. Korolev og pilot -observatør E. Burche (S. Korolev, E. Burche Rocket i krigen // Tekhnika -ungdom. - 1935. - Nr. 5. - S. 57 -59) foreslog en ordning for brug af et raketbekæmpelsesfly-stratoplan:”Når man går til bombning, er det nødvendigt at tage højde for, at nøjagtigheden af hits fra højder målt i titalls kilometer og med enorme hastigheder på stratoplanet burde være ubetydelig. Men på den anden side er det ganske muligt og af stor betydning er tilgangen til målet i stratosfæren uden for rækkevidde af jordvåben, hurtig nedstigning, bombning fra normale højder, der giver den krævede nøjagtighed, og derefter lynhurtig stigning igen til en uopnåelig højde."
Konceptet om en global strejke baseret på hypersoniske våben
I øjeblikket begynder denne idé at blive praktisk implementeret. I USA i midten af 1990'erne blev begrebet Global Reach - Global Power formuleret. I overensstemmelse med det bør USA have mulighed for at slå til jorden og overflademål hvor som helst i verden inden for 1-2 timer efter modtagelse af en ordre, uden at bruge udenlandske militærbaser ved hjælp af konventionelle våben, for eksempel UAB. Dette kan gøres ved hjælp af et nyt hypersonisk våben, der består af en hypersonisk bæreplatform og et autonomt fly med en kampbelastning, især UAB. Hovedegenskaberne ved sådanne våben er høj hastighed, lang rækkevidde, tilstrækkelig høj manøvredygtighed, lav sigtbarhed og høj operationel effektivitet.
Inden for rammerne af det store program for US Armed Forces Promt Global Strike ("Rapid Global Strike"), som gør det muligt at slå til med konventionelle (ikke-nukleare) kinetiske våben på ethvert tidspunkt på planeten inden for en time, og udført i den amerikanske hærs interesse, udvikles en ny generations hypersonisk angrebssystem i to muligheder:
• den første, kaldet AHW (Advanced Hypersonic Weapon), anvender et engangslanseringskøretøj som en supersonisk platform, efterfulgt af en opsendelse til målet for et supersonisk fly AHW (hypersonisk svævefly kan også kaldes et manøvrerende sprænghoved) udstyret med guidet antenne bomber for at ramme målet;
• det andet, kaldet FALCON HCV-2 hypersonic strike strike system, bruger et hypersonisk fly til at skabe betingelser for lanceringen af et autonomt hypersonisk glidfly CAV, som flyver til målet og ødelægger det ved hjælp af UAB.
Den første version af den tekniske løsning har en betydelig ulempe, som er, at bæreraketten, der leverer et hypersonisk projektil til AHW -affyringspunktet, kan forveksles med et missil med et atomsprænghoved.
I 2003 udviklede Air Force og Advanced Development Administration (DARPA) i det amerikanske forsvarsministerium, baseret på deres egen udvikling og brancheforslag til avancerede hypersoniske systemer, et nyt koncept for et lovende hypersonisk angrebssystem kaldet FALCON (Force Application and Lancering fra kontinentalt amerikansk lancering fra det kontinentale USA ") eller" Falcon ". Ifølge dette koncept består FALCON -strejkesystemet af et hypersonisk genanvendeligt (for eksempel ubemandet) hangarskib HCV (Hypersonic Cruise Vehicle - et fly, der flyver i højder af størrelsesordenen 40-60 km med en hypersonisk krydshastighed, med en kamp belastning på op til 5400 kg og en rækkevidde på 15 -17000 km) og en genanvendelig hypersonisk meget manøvrerbar kontrolleret flyramme CAV (Common Aero Vehicle -forenet autonom fly) med en aerodynamisk kvalitet på 3-5. Basering af HCV -køretøjer formodes at være på flyvepladser med en landingsbane op til 3 km lang.
Lockheed-Martin blev valgt som hovedudvikler af HCV-hypersoniske strejkapparater og CAV-leveringskøretøj til FALCON-strejkesystemet. I 2005 startede hun arbejdet med at bestemme deres tekniske udseende og vurdere den teknologiske gennemførlighed af projekter. De største amerikanske luftfartsfirmaer - Boeing, Northrop Grumman, Andrews Space - er også involveret i arbejdet. På grund af programmets høje teknologiske risiko blev der udført konceptuelle undersøgelser af flere varianter af eksperimentelle prøver af leveringskøretøjer og deres transportører med en vurdering af egenskaberne ved manøvredygtighed og kontrol.
Når den falder fra en transportør med hypersonisk hastighed, kan den levere forskellige kampbelastninger med en maksimal vægt på 500 kg til et mål i en afstand på op til 16.000 km. Enheden formodes at være fremstillet i henhold til et lovende aerodynamisk skema, der giver høj aerodynamisk kvalitet. Til retargeting af enheden under flyvning og til at ramme mål opdaget inden for en radius på op til 5400 km, skal dens udstyr omfatte udstyr til dataudveksling i realtid med forskellige rekognoseringssystemer og kontrolpunkter. Nederlaget for stationære stærkt beskyttede (begravede) mål vil blive sikret ved brug af midler til destruktion af en kaliber på 500 kg med et gennemtrængende sprænghoved. Nøjagtighed (cirkulær sandsynlig afvigelse) bør være ca. 3 m ved en målhastighed på op til 1200 m / s.
CAV hypersoniske svævefly med aerodynamiske kontroller har en masse på cirka 900 kg, hvoraf luftfartøjsflyet kan bære op til seks, bærer to konventionelle luftbomber, der hver vejer 226 kg i sit kamprum. Nøjagtigheden ved at bruge bomber er meget høj - 3 meter. Rækkevidden for den egentlige CAV kan være omkring 5000 km. I fig. 2 viser et diagram over adskillelsen af gennemtrængende læsioner under anvendelse af oppustelige skaller.
Ordningen med kampanvendelse af FALCON hypersoniske strejkesystem ligner følgende. Efter at have modtaget opgaven, starter HCV -hypersoniske bombefly fra en konventionel flyveplads og accelererer ved hjælp af et kombineret fremdriftssystem (DP) til en hastighed, der omtrent svarer til M = 6. Når denne hastighed er nået, skifter fremdriftssystemet til tilstanden af en hypersonisk ramjetmotor, der accelererer flyet til M = 10 og en højde på mindst 40 km. På et givet tidspunkt adskiller CAV's hypersoniske svævefly fra luftfartøjsflyet, som efter at have gennemført en kampmission for at besejre mål vender tilbage til flyvepladsen i en af de amerikanske oversøiske flybaser (hvis CAV er udstyret med sin egen motor og den nødvendige brændstofforsyning, kan den vende tilbage til det kontinentale USA) (fig. 3).
Der er to typer flyveveje mulige. Den første type karakteriserer en bølget bane for et hypersonisk fly, som blev foreslået af den tyske ingeniør Eigen Zenger i bombeflyprojektet under Anden Verdenskrig. Betydningen af den bølgede bane er som følger. På grund af acceleration forlader enheden atmosfæren og slukker motoren, hvilket sparer brændstof. Derefter vender flyet under påvirkning af tyngdekraften tilbage til atmosfæren og tænder igen motoren (i kort tid, kun i 20-40 sek.), Hvilket igen kaster enheden ud i rummet. En sådan bane, ud over at øge rækkevidden, bidrager også til afkøling af bombeflyets struktur, når den er i rummet. Flyvehøjden overstiger ikke 60 km, og bølgetrinnet er omkring 400 km. Den anden bane har en klassisk flyvebane med lige linjer.
Eksperimentel forskning om oprettelse af hypersoniske våben
Hypersoniske modeller HTV (Hypersonic Test Vehicle) med en masse på ca. 900 kg og en længde på op til 5 m blev foreslået for at vurdere deres flyveydelse, kontrollerbarhed og termiske belastninger ved hastigheder på M = 10-HTV-1, HTV-2, HTV-3.
HTV-1-apparatet med en kontrolleret flyvetid på 800 s ved en hastighed på M = 10 blev trukket tilbage fra test på grund af den teknologiske kompleksitet i fremstillingen af det varmebeskyttende legeme og forkerte designløsninger (fig. 4).
HTV-2-apparatet er fremstillet i henhold til et integreret kredsløb med skarpe forkanter og giver en kvalitet på 3, 5-4, som, som udviklerne mener, vil give et givet glidende område, samt manøvredygtighed og styrbarhed ved hjælp af aerodynamiske skjolde til målretning med den krævede nøjagtighed (fig. 5). Ifølge US Congress Research Service (CRS) er FALCON HTV-2 hypersonisk enhed i stand til at ramme mål i områder op til 27.000 km og hastigheder op til Mach 20 (23.000 km / t).
HTV-3 er en skalamodel af HCV hypersoniske strejkefly med aerodynamisk kvalitet på 4-5 (fig. 6). Modellen er designet til at evaluere de vedtagne teknologiske løsninger og designløsninger, aerodynamik og flyveydelse samt manøvredygtighed og kontrol for at videreudvikle HCV -flyet. Flyveprøver skulle udføres i 2009. De samlede omkostninger ved arbejdet med fremstilling af modellen og udførelse af flyvningstest anslås til $ 50 mio.
Testene af chokkomplekset skulle udføres i 2008-2009. ved hjælp af affyringsbiler. Skemaet for testflyvningen for det hypersoniske fly HTV-2 er vist i fig. 7.
Som undersøgelserne har vist, vil de største problematiske spørgsmål ved oprettelse af et hypersonisk fly være forbundet med udviklingen af kraftværket, valg af brændstof og konstruktionsmaterialer, aerodynamik og flyvedynamik og kontrolsystemet.
Valget af det aerodynamiske layout og flydesignet bør baseres på betingelsen for at sikre fælles drift af luftindtaget, kraftværket og andre flyelementer. Ved hypersoniske hastigheder bliver problemerne med at studere effektiviteten af aerodynamiske kontroller, med minimale områder med stabiliserings- og kontroloverflader, hængselmomenter, især når man nærmer sig målområdet med en hastighed på ca. 1600 m / s, først og fremmest sikre strukturens styrke og vejledning med høj præcision til målet.
Ifølge foreløbige undersøgelser når temperaturen på overfladen af det hypersoniske køretøj 1900 ° C, mens temperaturen inden i kabinettet ikke må overstige 70 ° C. skal have en varmebestandig skal fremstillet af materialer med høj temperatur og termisk beskyttelse i flere lag baseret på eksisterende konstruktionsmaterialer.
Det hypersoniske køretøj er udstyret med et kombineret inertial-satellitstyringssystem og i fremtiden med et ende-til-ende optisk-elektronisk eller radartype homing-system.
For at sikre flyvning i lige linjer er de mest lovende for militære systemer ramjet-motorer: SPVRD (supersonisk ramjet-motor) og scramjet-motor (hypersonisk ramjet-motor). De er enkle i design, da de praktisk talt ikke har nogen bevægelige dele (undtagen brændstofforsyningspumpen) ved hjælp af konventionelle kulbrintebrændstoffer.
Det aerodynamiske layout og design af CAV-apparatet udarbejdes inden for rammerne af X-41-projektet og transportflyet-under X-51-programmet. Formålet med X-51A-programmet er at demonstrere mulighederne for at oprette en scramjet-motor, udvikling af varmebestandige materialer, integration af flyrammen og motoren samt andre teknologier, der er nødvendige for flyvning i området 4, 5-6, 5 M. Som en del af dette program arbejdes der også på at skabe et ballistisk missil med et konventionelt sprænghoved, et hypersonisk missil X-51A Waverider og en orbital drone X-37B.
Ifølge CRS var finansieringen af programmet i 2011 $ 239,9 millioner, hvoraf $ 69 millioner blev brugt på AHW.
Det amerikanske forsvarsministerium foretog endnu en test af en ny glidende hypersonisk bombe AHW (Advanced Hypersonic Weapon). Testen af ammunitionen fandt sted den 17. november 2011. Testens hovedformål var at teste ammunitionen for manøvredygtighed, kontrol og modstandsdygtighed over for høje temperatureffekter. Det vides, at AHW blev opsendt i den øvre atmosfære ved hjælp af en boosterraket, der blev affyret fra en flybase i Hawaii (fig. 9). Efter at have adskilt ammunitionen fra missilet planlagde han og ramte et mål på Marshalløerne nær Kwajalein Atoll, der ligger fire tusinde kilometer sydvest for Hawaii, med en hypersonisk hastighed på fem gange lydens hastighed. Flyvningen varede mindre end 30 minutter.
Ifølge talsmand for Pentagon Melinda Morgan var formålet med at teste ammunitionen at indsamle data om AHW's aerodynamik, dens håndtering og modstandsdygtighed over for høje temperaturer.
De sidste test af HTV-2 fandt sted i midten af august 2011 og mislykkedes (fig. 10).
Ifølge eksperter er det muligt at vedtage en ny generations første generations stødhypersoniske system inden 2015. Det anses for nødvendigt at levere op til 16 lanceringer pr. Dag ved hjælp af et enkelt affyret køretøj. Lanceringsomkostningerne er omkring $ 5 millioner.
Oprettelsen af et strejkesystem i fuld skala forventes tidligst 2025-2030.
Ideen om den militære brug af et raketdrevet stratoplanfly, foreslået af S. Korolev og E. Burche i 1930'erne, at dømme efter forskningen udført i USA, begynder at blive implementeret i projekter for at skabe en ny generation af hypersoniske slagvåben.
Brugen af UAB som en del af et hypersonisk autonomt køretøj, når man angriber et mål, stiller høje krav til at sikre vejledning med høj præcision under forhold ved hypersonisk flyvning og termisk beskyttelse af udstyr mod virkninger af kinetisk opvarmning.
På eksemplet på det arbejde, der er udført i USA for at skabe hypersoniske våben, ser vi, at mulighederne for kampbrug af UAB langt fra er udtømte, og de bestemmes ikke kun af de taktiske og tekniske egenskaber ved selve UAB, som giver det givne område, nøjagtighed og sandsynlighed for ødelæggelse, men også ved levering. Derudover kan implementeringen af dette projekt også løse den fredelige opgave med hurtig levering af last- eller redningsudstyr i nød til enhver del af verden.
Det præsenterede materiale får os til alvor at tænke over indholdet i de vigtigste udviklingsretninger for indenlandske guidede strejkesystemer frem til 2020-2030. Samtidig er det nødvendigt at tage hensyn til erklæringen fra D. Rogozin (Rogozin D. Arbejde med den nøjagtige algoritme // National Defense. - 2012. - Nr. 2. - S. 34-406): “… vi må opgive tanken om at "indhente og overhale" … Og det er usandsynligt, at vi hurtigt vil samle kræfter og kapaciteter, der ville give os mulighed for at indhente højteknologiske lande med utrolige hastigheder. Dette skal ikke gøres. Vi har brug for noget andet, meget mere kompliceret … Det er nødvendigt at beregne forløbet for at føre en væbnet kamp med udsigt til op til 30 år, for at bestemme dette punkt, for at nå det. For at forstå, hvad vi har brug for, det vil sige at forberede våben ikke til i morgen eller endda i overmorgen, men til en historisk uge forude … Jeg gentager, tænk ikke over, hvad de gør i USA, Frankrig, Tyskland, tænk over, hvad de vil have det om 30 år. Og du skal skabe noget, der bliver bedre, end de har nu. Følg dem ikke, prøv at forstå, hvor alting går hen, og så vinder vi."
Det vil sige, det er nødvendigt at forstå, om en sådan opgave er opstået for os, og hvis ja, hvordan skal vi løse det?
