Během tisíciletí si lidstvo vypracovalo pravidlo, podle kterého musí zbraně přežít a porazit nepřátele přesnější, rychlejší a silnější než ty nepřátelské. Letecké zbraně tyto požadavky v moderních podmínkách splňují. V současné době se v zahraničí intenzivně vyvíjejí řízené výsadkové zbraně (UASP), zejména řízené letecké bomby (UAB), jejichž ráže leží v širokém rozmezí - od 9 do 13 600 kg: jsou vybaveny novými typy navádění a zdokonalují se řídicí systémy, účinné bojové části, způsoby bojového využití. UAB jsou nepostradatelným doplňkem moderních úderných leteckých komplexů (UAK) pro taktické a strategické účely. Navzdory vysoké úrovni účinnosti moderních modelů UAB ne vždy, protože jsou součástí UAK, splňují požadavky na plnění slibných bojových misí. UAK zpravidla pracuje v blízkosti přední linie, přičemž je ztracena veškerá účinnost.
Místní války posledních desetiletí a především vojenské operace v Iráku a Afghánistánu odhalily nedostatečnou účinnost konvenčních vysoce přesných zbraní, včetně UAB. Při provádění bojové mise uplyne příliš mnoho času od okamžiku, kdy je cíl detekován a je rozhodnuto zaútočit, dokud není poražen. Například bombardér B-2 Spirit, startující z letiště v USA, musí letět 12–15 hodin do útočné oblasti cíle. Proto jsou v moderních podmínkách vyžadovány zbraně rychlé reakce a vysoce přesné akce na velkou vzdálenost, dosahující desítek tisíc kilometrů.
Jedním ze směrů výzkumu plnění těchto požadavků v zahraničí je vytvoření nové generace hypersonických šokových systémů. V USA, Velké Británii, Francii a Německu probíhají práce na vývoji hypersonických letadel (LA) (raket) a kinetických zbraní schopných ničit vysoce přesné cíle.
Studium zahraničních zkušeností je pro nás nesmírně důležité, protože před domácím obranně-průmyslovým komplexem (MIC), jak poznamenal D. Rogozin ve svém článku „Rusko potřebuje inteligentní obranný průmysl“(noviny „Krasnaya Zvezda“. 2012. - 7. února - С 3) byl stanoven úkol „získat v co nejkratším čase znovu světové technologické prvenství v oblasti zbrojní výroby“. Jak je uvedeno v článku V. V. Putin „Být silný: záruky národní bezpečnosti pro Rusko“(Noviny „Rossiyskaya Gazeta“. - 2012. - č. 5708 (35). - 20. února - s. 1–3) „Úkolem nadcházející dekády je zajistit, aby se nová struktura ozbrojených sil mohla spolehnout na zásadně novou technologii. Technika, která „vidí“dál, střílí přesněji, reaguje rychleji než podobné systémy jakéhokoli potenciálního nepřítele “.
K dosažení tohoto cíle je nutné důkladně znát stav, trendy a hlavní směry práce v zahraničí. Naši specialisté se samozřejmě při provádění výzkumu a vývoje vždy snažili tuto podmínku splnit. Ale v dnešním prostředí, kdy „obranný průmysl nemá příležitost někoho klidně dohnat, musíme učinit průlom, stát se předními vynálezci a výrobci … Reagovat na hrozby a výzvy dnešní doby znamená odsoudit sebe sama k věčné roli zaostalců. Musíme všemi prostředky zajistit technickou, technologickou a organizační převahu nad jakýmkoli potenciálním nepřítelem “(z článku V. V. Putina).
Předpokládá se, že první vytvoření hypersonických letadel navrhl ve třicátých letech minulého století v Německu profesor Eigen Senger a inženýrka Irene Bredt. Bylo navrženo vytvořit letadlo horizontálně vypuštěné na raketovém katapultu působením raketových motorů zrychlujících na rychlost asi 5900 m / s, což by znamenalo transkontinentální let s dosahem 5-7 tisíc km po ricochetovací trajektorii s užitečné zatížení až 10 tun a přistání ve vzdálenosti více než 20 tisíc km od výchozího bodu.
S ohledem na vývoj raketové techniky ve 30. letech 20. století inženýr S. Korolev a pozorovatel pilotů E. Burche (S. Korolev, E. Burche Rocket ve válce // Tekhnika -mládež. - 1935. - č. 5. - S. 57 -59) navrhl schéma pro použití raketového bojového letounu: „Při bombardování je nutné vzít v úvahu skutečnost, že přesnost zásahů z výšek měřená v desítkách kilometrů a při obrovské rychlosti stratoplánu by měla být zanedbatelná. Ale na druhou stranu je to docela možné a velký význam má přiblížení k cíli ve stratosféře mimo dosah pozemních zbraní, rychlý sestup, bombardování z běžných výšek, které poskytují požadovanou přesnost, a poté opět bleskurychlý výstup do nedosažitelné výšky “.
Koncept globálního úderu založeného na hypersonických zbraních
V současné době se tato myšlenka začíná prakticky realizovat. Ve Spojených státech byl v polovině 90. let zformulován koncept Global Reach - Global Power. V souladu s tím by Spojené státy měly mít schopnost zasáhnout pozemní a povrchové cíle kdekoli na světě do 1–2 hodin po obdržení rozkazu, aniž by využívaly zahraniční vojenské základny využívající konvenční zbraně, například UAB. To lze provést pomocí nové hypersonické zbraně, která se skládá z platformy hypersonické nosiče a autonomního letadla s bojovým nákladem, zejména UAB. Hlavní vlastnosti těchto zbraní jsou vysoká rychlost, dlouhý dosah, dostatečně vysoká manévrovatelnost, nízká viditelnost a vysoká provozní efektivita.
V rámci rozsáhlého programu amerických ozbrojených sil Promt Global Strike („Rapid Global Strike“), který umožňuje do jedné hodiny zasáhnout konvenčními (nejadernými) zbraněmi kinetického účinku na kterémkoli místě planety, a provádí se v zájmu americké armády, vyvíjí se hypersonický úderový systém nové generace ve dvou variantách:
• první, nazvaný AHW (Advanced Hypersonic Weapon), používá jednorázovou nosnou raketu jako nadzvukovou platformu, po které následuje start k cíli nadzvukového letounu AHW (hypersonické klouzavé letadlo lze také nazvat manévrovací hlavicí) vybaveného vedenou anténou bomby zasáhnout cíl;
• druhý, nazývaný hypersonický úderový systém FALCON HCV-2, využívá hypersonické letadlo k vytvoření podmínek pro start autonomního hypersonického plachtícího letadla CAV, které letí k cíli a ničí jej pomocí UAB.
První verze technického řešení má značnou nevýhodu, a sice tu, že nosnou raketu dodávající hypersonickou střelu do odpalovacího bodu AHW lze zaměnit s raketou s jadernou hlavicí.
V roce 2003 vyvinulo letectvo a Advanced Development Administration (DARPA) amerického ministerstva obrany na základě vlastního vývoje a průmyslových návrhů pokročilých hypersonických systémů nový koncept slibného systému hypersonických úderů s názvem FALCON (Force Application and Spuštění z Continental USA start z kontinentálních Spojených států “) nebo„ Falcon “. Podle této koncepce se systém úderů FALCON skládá z hypersonické opakovaně použitelné (například bezpilotní) letadlové lodi HCV (Hypersonic Cruise Vehicle - letadlo létající ve výškách řádově 40-60 km s hypersonickou cestovní rychlostí, s bojovým zatížení až 5400 kg a dolet 15–17 000 km) a opakovaně použitelný hypersonický vysoce manévrovatelný drak CAV (Common Aero Vehicle -sjednocené autonomní letadlo) s aerodynamickou kvalitou 3–5. Základna vozidel HCV by měla být na letištích s dráhou dlouhou až 3 km.
Společnost Lockheed-Martin byla vybrána jako hlavní vývojář hypersonických úderových aparátů HCV a dodávkových vozidel CAV pro úderový systém FALCON. V roce 2005 zahájila práce na určení jejich technického vzhledu a posouzení technologické proveditelnosti projektů. Na práci se podílejí i největší americké letecké společnosti - Boeing, Northrop Grumman, Andrews Space. Vzhledem k vysoké úrovni technologického rizika programu byly provedeny koncepční studie několika variant experimentálních vzorků dodávkových vozidel a jejich nosičů s hodnocením charakteristik ovladatelnosti a ovladatelnosti.
Když spadne z nosiče hypersonickou rychlostí, dokáže dodat různé bojové zátěže o maximální hmotnosti 500 kg na cíl ve vzdálenosti až 16 000 km. Zařízení má být vyrobeno podle slibného aerodynamického schématu, které poskytuje vysokou aerodynamickou kvalitu. Pro retargeting zařízení za letu a zasažení cílů detekovaných v okruhu až 5400 km má jeho vybavení zahrnovat vybavení pro výměnu dat v reálném čase s různými průzkumnými systémy a kontrolními body. Porážka stacionárních vysoce chráněných (zakopaných) cílů bude zajištěna použitím prostředků ničení ráže 500 kg s pronikavou hlavicí. Přesnost (kruhová pravděpodobná odchylka) by měla být asi 3 m při cílové rychlosti až 1200 m / s.
Hypersonické klouzavé letadlo CAV s aerodynamickými ovládacími prvky má hmotnost přibližně 900 kg, z nichž nosné letadlo unese až šest, ve svém bojovém prostoru nese dvě konvenční letecké pumy o hmotnosti 226 kg. Přesnost použití bomb je velmi vysoká - 3 metry. Dosah skutečné CAV může být asi 5 000 km. Na obr. 2 ukazuje diagram separace penetračních lézí pomocí nafukovacích granátů.
Schéma bojového využití systému hypersonických úderů FALCON vypadá následovně. Po obdržení úkolu vzlétne hypersonický bombardér HCV z konvenčního letiště a pomocí kombinovaného pohonného systému (DP) zrychlí na rychlost přibližně odpovídající M = 6. Po dosažení této rychlosti se pohonný systém přepne do režimu hypersonického náporového motoru zrychlujícího letoun na M = 10 a do výšky nejméně 40 km. V daném okamžiku se od nosného letounu oddělí hypersonický klouzavý letoun CAV, který se po dokončení bojové mise za porážkou cílů vrací na letiště jedné z amerických zámořských leteckých základen (pokud je CAV vybavena vlastním motorem a potřebné zásoby paliva, může se vrátit do kontinentálních Spojených států) (obr. 3).
Jsou možné dva typy letových tras. První typ charakterizuje zvlněnou trajektorii pro hypersonický letoun, který navrhl německý inženýr Eigen Zenger v projektu bombardéru během druhé světové války. Význam vlnité trajektorie je následující. Kvůli zrychlení zařízení opouští atmosféru a vypíná motor, čímž šetří palivo. Poté se letadlo pod vlivem gravitace vrátí do atmosféry a znovu zapne motor (na krátkou dobu, pouze na 20-40 s), což opět vrhne zařízení do vesmíru. Taková trajektorie kromě zvýšení doletu přispívá také k ochlazení struktury bombardéru, když je ve vesmíru. Letová výška nepřesahuje 60 km a vlnový krok je asi 400 km. Druhý typ trajektorie má klasickou přímočarou dráhu letu.
Experimentální výzkum tvorby hypersonických zbraní
Byly navrženy hypersonické modely HTV (Hypersonic Test Vehicle) s hmotností asi 900 kg a délkou až 5 m pro posouzení jejich letových výkonů, ovladatelnosti a tepelného zatížení při rychlostech M = 10-HTV-1, HTV-2, HTV-3.
Přístroj HTV-1 s řízenou dobou letu 800 s při rychlosti M = 10 byl stažen z testování z důvodu technologické náročnosti výroby tělesa tepelného stínění a nesprávného konstrukčního řešení (obr. 4).
Zařízení HTV-2 je vyrobeno podle integrovaného obvodu s ostrými náběžnými hranami a poskytuje kvalitu 3, 5 až 4, což, jak se vývojáři domnívají, poskytne daný rozsah klouzání, jakož i ovladatelnost a ovladatelnost pomocí aerodynamických štítů pro zaměření s požadovanou přesností (obr. 5). Podle americké Kongresové výzkumné služby (CRS) je hypersonické zařízení FALCON HTV-2 schopné zasáhnout cíle v rozmezí až 27 000 km a rychlosti až 20 Mach (23 000 km / h).
HTV-3 je zmenšený model hypersonického úderného letadla HCV s aerodynamickou kvalitou 4-5 (obr. 6). Tento model je navržen tak, aby v zájmu dalšího vývoje letounu HCV vyhodnotil přijatá technologická a konstrukční řešení, aerodynamické a letové vlastnosti, jakož i ovladatelnost a ovladatelnost. Letové zkoušky měly být provedeny v roce 2009. Celkové náklady na práci na výrobě modelu a provádění letových zkoušek se odhadují na 50 milionů dolarů.
Testy šokového komplexu měly být provedeny v letech 2008-2009. pomocí nosných raket. Schéma zkušebního letu hypersonického letadla HTV-2 je znázorněno na obr. 7.
Jak ukázaly studie, hlavní problematické otázky pro vytvoření hypersonického letadla budou spojeny s vývojem elektrárny, výběrem paliva a konstrukčních materiálů, aerodynamiky a dynamiky letu a řídicího systému.
Volba aerodynamického uspořádání a konstrukce letadla by měla vycházet z podmínek zajištění společného provozu sání vzduchu, elektrárny a dalších prvků letadla. Při hypersonických rychlostech se otázky studia účinnosti aerodynamických ovladačů s minimálními plochami stabilizačních a ovládacích ploch, momentů závěsu, zvláště při přibližování k cílové oblasti rychlostí asi 1600 m / s, stávají prvořadými především zajistit pevnost konstrukce a vysoce přesné vedení k cíli.
Podle předběžných studií teplota na povrchu hypersonického vozidla dosahuje 1900 ° C, zatímco pro normální fungování palubního zařízení by teplota uvnitř oddílu neměla překročit 70 ° C. Proto tělo zařízení musí mít tepelně odolnou skořepinu vyrobenou z vysokoteplotních materiálů a vícevrstvou tepelnou ochranu založenou na stávajících stavebních materiálech.
Hypersonické vozidlo je vybaveno kombinovaným inerciálním satelitním řídicím systémem a do budoucna optickým elektronickým nebo radarovým naváděcím systémem typu end-to-end.
Pro zajištění přímého letu jsou pro vojenské systémy nejslibnější ramjetové motory: SPVRD (nadzvukový ramjet engine) a scramjet engine (hypersonický ramjet engine). Mají jednoduchý design, protože prakticky neobsahují žádné pohyblivé části (kromě palivového čerpadla) využívající konvenční uhlovodíková paliva.
V rámci projektu X-41 se zpracovává aerodynamické uspořádání a konstrukce zařízení CAV a v rámci programu X-51 nosné letadlo. Cílem programu X-51A je demonstrovat možnosti vytvoření motoru scramjet, vývoje tepelně odolných materiálů, integrace draku a motoru a dalších technologií nezbytných pro let v rozsahu 4, 5-6, 5 M. V rámci tohoto programu probíhají také práce na vytvoření balistické rakety s konvenční hlavicí, hypersonickou raketou X-51A Waverider a orbitálním dronem X-37B.
Podle CRS bylo financování programu v roce 2011 239,9 milionu USD, z toho 69 milionů USD bylo vynaloženo na AHW.
Americké ministerstvo obrany provedlo další test nové klouzavé hypersonické bomby AHW (Advanced Hypersonic Weapon). Zkouška munice proběhla 17. listopadu 2011. Hlavním účelem zkoušky bylo otestovat munici na ovladatelnost, ovladatelnost a odolnost vůči působení vysokých teplot. Je známo, že AHW byl vypuštěn do horních vrstev atmosféry pomocí pomocné rakety vypuštěné z letecké základny na Havaji (obr. 9). Po oddělení munice od střely naplánoval a zasáhl cíl na Marshallových ostrovech poblíž atolu Kwajalein, který se nachází čtyři tisíce kilometrů jihozápadně od Havaje, nadzvukovou rychlostí pětkrát vyšší než rychlost zvuku. Let trval necelých 30 minut.
Podle mluvčího Pentagonu Melindy Morganové bylo účelem testování munice shromáždit údaje o aerodynamice AHW, jeho ovládání a odolnosti vůči vysokým teplotám.
Poslední testy HTV-2 proběhly v polovině srpna 2011 a byly neúspěšné (obr. 10).
Podle odborníků je možné novou generaci šokového hypersonického systému první generace přijmout do roku 2015. Považuje se za nutné zajistit až 16 startů denně pomocí nosného prostředku na jedno použití. Náklady na spuštění jsou asi 5 milionů dolarů.
Očekává se, že vytvoření úplného systému stávek proběhne nejdříve v letech 2025–2030.
Myšlenka vojenského využití letounu s raketovým pohonem, navržená S. Korolevem a E. Burchem ve 30. letech 20. století, soudě podle výzkumu prováděného ve Spojených státech, se začíná realizovat v projektech na vytvoření nová generace hypersonických úderných zbraní.
Použití UAB jako součásti hypersonického autonomního vozidla při útoku na cíl klade vysoké nároky na zajištění vysoce přesného vedení v podmínkách hypersonického letu a tepelné ochrany zařízení před účinky kinetického zahřívání.
Na příkladu práce prováděné ve Spojených státech při vytváření hypersonických zbraní vidíme, že možnosti pro bojové použití UAB nejsou zdaleka vyčerpány a nejsou určeny pouze taktickými a technickými charakteristikami samotného UAB, který poskytuje daný rozsah, přesnost a pravděpodobnost zničení, ale také prostřednictvím dodávky. Realizace tohoto projektu navíc může také vyřešit mírový úkol rychlé dodávky nákladu nebo záchranného vybavení v nouzi do kterékoli části světa.
Předložený materiál nás nutí vážně přemýšlet o obsahu hlavních směrů vývoje domácích systémů řízených úderů do roku 2020–2030. Současně je třeba vzít v úvahu prohlášení D. Rogozina (Rogozin D. Práce na přesném algoritmu // Národní obrana. - 2012. - č. 2. - S. 34-406): “… musíme opustit myšlenku „dohánět a předjíždět“… A je nepravděpodobné, že rychle sebereme síly a schopnosti, které by nám umožnily neuvěřitelně rychle dohnat vyspělé země. To není třeba dělat. Potřebujeme něco jiného, mnohem složitějšího … Je nutné vypočítat průběh vedení ozbrojeného boje s vyhlídkou až na 30 let, určit tento bod, dosáhnout ho. Abychom pochopili, co potřebujeme, tedy připravit zbraně ne na zítřek nebo dokonce pozítří, ale na historický týden dopředu … Opakuji, nemyslete na to, co dělají v USA, Francii, Německu, přemýšlejte o tom, co to budou mít za 30 let. A musíte vytvořit něco, co bude lepší, než mají nyní. Nesledujte je, snažte se pochopit, kam všechno směřuje, a pak vyhrajeme. “
To znamená, že je nutné pochopit, zda pro nás takový úkol vznikl, a pokud ano, jak jej vyřešit.
