Hypersound se objevuje jako další klíčový parametr pro platformy pro zbraně a sledování, a proto stojí za to se blíže podívat na výzkum, který v této oblasti provádějí Spojené státy, Rusko a Indie
Americké ministerstvo obrany a další vládní agentury vyvíjejí hypersonickou technologii pro dva bezprostřední a jeden dlouhodobý cíl. Podle Roberta Merciera, šéfa vysokorychlostních systémů americké výzkumné laboratoře leteckých sil (AFRL), jsou dvěma blízkými cíli hypersonické zbraně, u nichž se očekává, že budou technologicky připraveny na počátku 20. let 20. století, a bezpilotní sledovací vozidlo, které bude buďte připraveni k nasazení na konci 20. nebo na počátku 30. let a hypersonická vozidla budou následovat ve vzdálenější budoucnosti.
"Průzkum vesmíru pomocí kosmických lodí s proudovým motorem je mnohem vzdálenější vyhlídka," řekl v rozhovoru. „Je nepravděpodobné, že by hypersonické kosmické lodě byly připraveny před 50. lety 20. století.“Mercier dodal, že celkovou strategií vývoje je začít s malými zbraněmi a poté, jak se technologie a materiály vyvíjejí, expandovat do vzdušných a vesmírných vozidel.
Spiro Lekoudis, ředitel odboru zbraňových systémů, nákupu, technologie a zásobování ministerstva obrany, potvrdil, že hypersonické zbraně budou pravděpodobně prvním programem zadávání zakázek, který se objeví po vývoji této technologie ministerstvem a jeho partnerskými organizacemi. "Letadlo je rozhodně mnohem dlouhodobější projekt než zbraň," řekl v rozhovoru. Očekává se, že americké letectvo provede demonstraci vysokorychlostní úderné zbraně (HSSW) - společný vývoj s Agenturou pro obranný pokročilý výzkumný projekt (DARPA) - kolem roku 2020, kdy Pentagon rozhodne, jak nejlépe tuto technologii převést do vývojového programu a nákupů hypersonických raket.
"Existují dva hlavní výzkumné práce, které jsou zaměřeny na demonstraci technologie HSSW," říká Bill Gillard, plánovač a programový designér společnosti AFRL. „První je program taktického plánování akcelerace TBG (Tactical BoosWSIide) společnosti Lockheed Martin a Raytheon a druhý je koncept HAWC (Hypersonic Air -pirating Weapon Concept), vedený Boeingem.“
"Mezitím AFRL provádí další zásadní studii, která doplní projekty DARPA a amerického letectva," řekl Gillard. Například v rámci validace konceptu koncepce opakovaně použitelného letadla pro hypersoniku (REACH) bylo kromě studia základních materiálů provedeno několik experimentů s malými a středními náporovými motory. „Naším cílem je propagovat databázi a vyvíjet a předvádět technologie, které lze použít k vytváření nových systémů.“Dlouhodobý základní výzkum společnosti AFRL v oblasti zlepšování kompozitů s keramickou matricí a dalších tepelně odolných materiálů je nesmírně důležitý pro tvorbu slibných hypersonických vozidel.
AFRL a další laboratoře Pentagonu intenzivně pracují na dvou hlavních aspektech slibných hypersonických vozidel: schopnosti opětovného použití a zvětšení jejich velikosti."V AFRL existuje dokonce trend propagovat koncept opakovaně použitelných a větších hypersonických systémů," řekl Gillard. „Všechny tyto technologie jsme zaměřili na projekty jako X-51 a REACH bude další.“
„Demonstrace rakety Boeing X-51A WaveRider v roce 2013 bude základem plánů hypersonické výzbroje amerického letectva,“řekl John Leger, hlavní inženýr leteckých projektů ve zbrojním oddělení AFRL. „Studujeme zkušenosti získané při vývoji projektu X-51 a používáme je při vývoji HSSW.“
Současně s projektem hypersonické řízené střely X-51 vyvinuly různé výzkumné organizace také větší (10x) náporové motory (ramjet), které „spotřebují“10krát více vzduchu než motor X-51. „Tyto motory jsou ideální pro systémy, jako jsou vysokorychlostní sledovací, průzkumné a zpravodajské platformy a atmosférické řízené střely,“řekl Gillard. „A v konečném důsledku máme v plánu postoupit dále směrem k číslu 100, které umožní přístup do vesmíru pomocí systémů dýchajících vzduch.“
AFRL také zkoumá možnost integrace hypersonického náporového motoru s vysokorychlostním turbínovým motorem nebo raketou, aby měl dostatečný pohon k dosažení velkého počtu Machů. "Zkoumáme všechny možnosti, jak zlepšit účinnost nadzvukových leteckých motorů." Podmínky, ve kterých musí létat, nejsou úplně příznivé. “
1. května 2013 raketa Kh-51A WaveRider úspěšně prošla letovými zkouškami. Experimentální zařízení se uvolnilo z letadla B-52H a zrychlilo pomocí raketového urychlovače na rychlost 4,8 Machových čísel (M = 4, 8). Poté se X-51A oddělil od akcelerátoru a nastartoval vlastní motor, zrychlil na Mach 5, 1 a letěl 210 sekund, dokud nebylo spáleno všechno palivo. Letectvo shromáždilo všechna telemetrická data za 370 sekund letu. Rocketdynská divize společnosti Pratt & Whitney vyvinula motor pro WaveRider. Později byla tato divize prodána společnosti Aerojet, která pokračuje v práci na hypersonických elektrárnách, ale neposkytuje žádné podrobnosti k tomuto tématu.
Dříve, od roku 2003 do roku 2011, Lockheed Martin pracoval s DARPA na počátečním konceptu vozidla Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. Posilovačem pro tato vozidla, která byla vypuštěna z letecké základny Vandenberg v Kalifornii, byla lehká raketa Minotaur IV. První let HTV-2 v roce 2010 generoval data, která demonstrovala pokrok v aerodynamickém výkonu, žáruvzdorných materiálech, systémech tepelné ochrany, autonomních systémech letové bezpečnosti a hypersonických naváděcích, navigačních a řídicích systémech dlouhého dosahu.
V dubnu 2010 a v srpnu 2011 byla úspěšně provedena dvě ukázková odpalovací zařízení, ale podle prohlášení DARPA oba vozy Falcon během letu, snažící se dosáhnout plánované rychlosti M = 20, ztratily na několik minut kontakt s řídicím centrem.
Výsledky programu X-51A jsou nyní použity v projektu HSSW. Výzbroj a naváděcí systém jsou vyvíjeny ve dvou předváděcích programech: HAWC a TBG. DARPA v dubnu 2014 udělila kontrakty společnostem Raytheon a Lockheed Martin na pokračování vývoje programu TBG. Společnosti získaly 20, respektive 24 milionů dolarů. Mezitím Boeing vyvíjí projekt HAWC. Ona a DARPA odmítají poskytnout jakékoli podrobnosti o této smlouvě.
Cílem programů TBG a HAWC je zrychlit zbraňové systémy na rychlost M = 5 a dále je plánovat pro vlastní účely. Takové zbraně musí být ovladatelné a extrémně odolné vůči teplu. V konečném důsledku budou tyto systémy schopné dosáhnout nadmořské výšky téměř 60 km. Hlavice, vyvinutá pro hypersonickou raketu, má hmotnost 76 kg, což je přibližně stejná hmotnost jako u bomby malého průměru SDB (Small Diameter Bomb).
Zatímco projekt X-51A úspěšně prokázal integraci letadla a hypersonického motoru, projekty TBG a HAWC se zaměří na pokročilé navádění a řízení, které nebylo v projektech Falcon nebo WaveRider plně implementováno. Hledací subsystémy (GOS) se zabývají několika zbrojními laboratořemi amerického letectva za účelem dalšího posílení schopností hypersonických systémů. V březnu 2014 DARPA v prohlášení uvedla, že v rámci projektu TBG, který má dokončit předváděcí let do roku 2020, se partnerské společnosti pokoušejí vyvinout technologie pro taktický hypersonický klouzavý systém s raketovým posilovačem, vypuštěným z nosného letadla.
"Program bude řešit systémové a technologické problémy potřebné k vytvoření hypersonického klouzavého systému s raketovým posilovačem." Patří sem vývoj konceptů pro zařízení s nezbytnými aerodynamickými a aerotermodynamickými charakteristikami; ovladatelnost a spolehlivost v široké škále provozních podmínek; charakteristiky systému a subsystému nezbytné pro účinnost v příslušných provozních podmínkách; konečně přístupy ke snížení nákladů a zvýšení cenové dostupnosti experimentálního systému a budoucích produkčních systémů, “uvádí prohlášení. Letoun pro projekt TBG je hlavice, která se odděluje od urychlovače a klouže rychlostí až M = 10 a více.
Mezitím bude v rámci programu HAWC po projektu X -51A předvedena hypersonická řízená střela s náporovým motorem při nižších rychlostech - přibližně M = 5 a vyšších. „Technologie HAWC by se mohla rozšířit na slibné opakovaně použitelné hypersonické výsadkové platformy, které lze použít jako průzkumná vozidla nebo přístup do vesmíru,“uvedla DARPA v prohlášení. Ani DARPA, ani mateřský dodavatel společnosti Boeing nezveřejnili všechny podrobnosti o jejich společném programu.
Zatímco primárními hypersonickými cíli ministerstva obrany jsou zbraňové systémy a průzkumné platformy, DARPA zahájila v roce 2013 nový program na vývoj opakovaně použitelného bezpilotního hypersonického posilovače k vypuštění malých satelitů o hmotnosti 1 360–2 270 kg na nízkou oběžnou dráhu, které budou současně sloužit jako zkušební laboratoř pro hypersonická vozidla. V červenci 2015 úřad podle prohlášení Kongresu udělil společnosti Boeing a jejímu partnerovi Blue Origin smlouvu na 6,6 milionu dolarů na pokračování prací na experimentálním kosmickém letounu XS-1. V srpnu 2014 společnost Northrop Grumman oznámila, že spolupracuje také se společnostmi Scaled Composites a Virgin Galactic na technickém návrhu a letovém plánu programu XS-1. Společnost získala 13měsíční smlouvu v hodnotě 3,9 milionu dolarů.
Očekává se, že XS-1 bude mít opakovaně použitelný posilovač startu, který v kombinaci s jednorázovým posilovacím stupněm poskytne cenově dostupnou dodávku vozidla třídy 1360 kg společnosti LEO. Kromě levného startu, odhadovaného na desetinu nákladů současného těžkého startu rakety, bude XS-1 pravděpodobně sloužit také jako testovací laboratoř nových hypersonických vozidel.
DARPA by nakonec ráda vypustila XS-1 každý den za méně než 5 milionů dolarů za let. Vedení chce získat zařízení, které může dosáhnout rychlosti více než 10 Machových čísel. Požadované provozní principy „jako letadlo“zahrnují horizontální přistání na standardních přistávacích drahách, navíc start musí být z nosné rakety, navíc musí existovat minimální infrastruktura a pozemní personál a vysoká úroveň autonomie. První testovací orbitální let je naplánován na rok 2018.
Po několika neúspěšných pokusech NASA, počínaje osmdesátými léty, vyvinout systém jako XS-1, se nyní vojenští vědci domnívají, že technologie dostatečně dospěla díky pokroku v lehkých a levných kompozitech a vylepšené tepelné ochraně.
XS-1 je jedním z několika projektů Pentagonu zaměřených na snížení nákladů na vypouštění satelitů. Se škrty v americkém obranném rozpočtu a budováním schopností jiných národů se rutinní přístup do vesmíru stává stále více prioritou národní bezpečnosti. Používání těžkých raket k vypouštění satelitů je drahé a vyžaduje propracovanou strategii s několika možnostmi. Tato tradiční spuštění mohou stát stovky milionů dolarů a vyžadují údržbu nákladné infrastruktury. Vzhledem k tomu, že americké vojenské letectvo trvá na tom, aby zákonodárci vydali výnos o pozastavení používání ruských raketových motorů RD-180 k vypouštění amerických satelitů, hypersonický výzkum DARPA pomůže výrazně zkrátit cestu, po které bude nutné cestovat, spoléhat se pouze na vlastní síly a prostředek.
Rusko: dohání ztracený čas
Na konci existence Sovětského svazu navrhla kancelář pro konstrukci strojů MKB „Raduga“z Dubna společnost GELA (Hypersonic Experimental Aircraft), která se měla stát prototypem rakety se strategickým letem X-90 („produkt 40“") s náporovým motorem" Produkt 58 "Vyvinutý společností TMKB (Surauz). Raketa měla být schopná zrychlit na rychlost 4,5 Machova čísla a měla dosah 3000 km. Sada standardních zbraní modernizovaného strategického bombardéru Tu-160M měla obsahovat dvě rakety X-90. Práce na nadzvukové řízené střele Kh-90 byly přerušeny v roce 1992 v laboratorní fázi a samotný přístroj GELA byl představen v roce 1995 na letecké výstavě MAKS.
Nejobsáhlejší informace o současných programech nadzvukového vypuštění vzduchu představil bývalý velitel generálního štábu ruského letectva Alexander Zelin v přednášce, kterou pronesl na konferenci výrobců letadel v Moskvě v dubnu 2013. Podle Zelina Rusko provádí dvoustupňový program na vývoj hypersonické rakety. První etapa počítá s vývojem do roku 2020 sub-strategické vzduchové odpalovací rakety s doletem 1 500 km a rychlostí přibližně M = 6. Dále v příštím desetiletí by měla být vyvinuta raketa s rychlostí 12 Machových čísel, schopná dosáhnout jakéhokoli bodu na světě.
Zelin s největší pravděpodobností uvádí, že raketa Mach 6, kterou uvádí Zelin, je produkt 75, označovaný také jako GZUR (HyperSonic Guided Missile), který je v současné době ve fázi technického návrhu u Tactical Missiles Corporation. „Produkt 75“má zjevně délku 6 metrů (maximální velikost, kterou může pumovnice Tu-95MS pojmout; vejde se také do prostoru pro výzbroj bombardéru Tu-22M) a váží asi 1 500 kg. Měl by být uveden do pohybu ramjetovým motorem Product 70 vyvinutým společností Sojuz TMKB. Jeho aktivní radarový vyhledávač Gran-75 v současné době vyvíjí Detal UPKB v Kamensk-Uralsky, zatímco širokopásmovou pasivní naváděcí hlavu vyrábí Omsk Central Design Bureau.
V roce 2012 Rusko zahájilo letové zkoušky experimentálního hypersonického vozidla připevněného k zavěšení nadzvukového bombardovacího bombardéru Tu-23MZ s dlouhým doletem (označení NATO „Backfire“). Ne dříve než v roce 2013 uskutečnilo toto zařízení svůj první volný let. Hypersonické zařízení je instalováno v nosní části rakety X-22 (AS-4 „Kuchyně“), která slouží jako posilovač startu. Tato kombinace je 12 metrů dlouhá a váží asi 6 tun; hypersonická složka je asi 5 metrů dlouhá. V roce 2012 strojírenská továrna Dubna dokončila stavbu čtyř nadzvukových protilodních raket vypouštěných vzduchem (bez hledače a hlavic) X-22, které mají být použity při testech hypersonických vozidel. Raketa je vypuštěna ze závěsného závěsu Tu-22MZ rychlostí až Mach 1, 7 a výšek až 14 km a zrychluje testovací vozidlo na Mach 6, 3 a výšku 21 km před vypuštěním testovací komponenty, která se podle všeho vyvíjí rychlost 8 Machových čísel.
Očekávalo se, že se Rusko zúčastní podobných letových testů francouzského hypersonického vozidla MBDA LEA vypuštěného ze Backfire. Podle dostupných údajů je však testovací hypersonická složka prapůvodně ruský projekt.
V říjnu až listopadu 2012 Rusko a Indie podepsaly předběžnou dohodu o práci na hypersonické raketě BrahMos-II. Schéma spolupráce zahrnuje NPO Mashinostroeniya (raketa), TMKB Sojuz (motor), TsAGI (výzkum aerodynamiky) a TsIAM (vývoj motoru).
Indie: nový hráč na poli
Po dohodě o společném vývoji s Ruskem byl v roce 1998 zahájen indický raketový program BrahMos. Podle dohody byli hlavními partnery ruská NPO Mashinostroyenia a Indická organizace pro výzkum a vývoj obrany (DRDO).
Jeho první verze je dvoustupňová nadzvuková řízená střela s radarovým naváděním. Motor na tuhá paliva prvního stupně zrychluje raketu na nadzvukové rychlosti, zatímco ramjet na kapalný pohon druhého stupně urychluje raketu na rychlost M = 2. 8. BrahMos je ve skutečnosti indickou verzí Ruská raketa Yakhont.
Zatímco raketa BrahMos již byla dodána indické armádě, námořnictvu a letectví, rozhodnutí zahájit vývoj hypersonické verze rakety BrahMos-II podle již zavedeného partnerství bylo učiněno v roce 2009.
V souladu s technickým návrhem bude BrahMos-ll (Kalam) létat rychlostí vyšší než Mach 6 a má vyšší přesnost ve srovnání s variantou BrahMos-A. Střela bude mít maximální dosah 290 km, což je omezeno režimem řízení raketových technologií podepsaným Ruskem (omezuje vývoj střel s doletem více než 300 km pro partnerskou zemi). Aby se zvýšila rychlost v raketě BrahMos-2, bude použit hypersonický náporový motor a podle řady zdrojů pro něj ruský průmysl vyvíjí speciální palivo.
Pro projekt BrahMos-II bylo učiněno klíčové rozhodnutí zachovat fyzické parametry předchozí verze, aby nová raketa mohla využívat již vyvinuté odpalovací zařízení a další infrastrukturu.
Cíl stanovený pro novou variantu zahrnuje opevněné cíle, jako jsou podzemní úkryty a skladiště zbraní.
Na Aero India 2013 byl představen zmenšený model rakety BrahMos-II a testování prototypu má začít v roce 2017. (Na nedávno pořádané výstavě Aero India 2017 byla představena stíhačka Su-30MKI s raketou Brahmos na podvěsném pylonu). V roce 2015 v rozhovoru výkonný ředitel společnosti Brahmos Aerospace Kumar Mishra uvedl, že je ještě třeba schválit přesnou konfiguraci a že plnohodnotný prototyp se očekává nejdříve v roce 2022.
Jednou z hlavních výzev je nalezení konstrukčních řešení pro BrahMos-II, která by raketě umožnila odolat extrémním teplotám a zatížení hypersonickým letem. Mezi nejobtížnější problémy patří hledání nejvhodnějších materiálů pro výrobu této rakety.
Odhaduje se, že společnost DRDO investovala přibližně 250 milionů dolarů do vývoje hypersonické rakety; v tuto chvíli byly v laboratoři moderních systémů v Hyderabadu provedeny testy hypersonického VRM, kde podle zpráv bylo ve větrném tunelu dosaženo rychlosti M = 5, 26. Hypersonický větrný tunel hraje klíčovou roli roli při simulaci rychlosti potřebné k testování různých strukturálních prvků rakety.
Je zřejmé, že hypersonická raketa bude dodávána pouze do Indie a Ruska a nebude k dispozici k prodeji třetím zemím.
Existuje vůdce
Spojené státy jako nejmocnější vojenská a ekonomická velmoc na světě řídí trendy hypersonického vývoje, ale země jako Rusko a Indie to brzdí.
V roce 2014 vrchní velení amerického letectva oznámilo, že v nadcházejících pěti rozvojových prioritách příštího desetiletí budou nadzvukové schopnosti vystupovat na špici. Hypersonické zbraně bude obtížné zachytit a budou poskytovat schopnost doručovat údery dlouhého doletu rychleji, než to umožňuje současná raketová technologie.
Navíc tuto technologii někteří považují za nástupce technologie stély, protože zbraně pohybující se vysokou rychlostí a ve vysokých nadmořských výškách budou mít lepší schopnost přežití než pomalé nízko letící systémy, což znamená, že budou schopny zasáhnout cíle v napadeném omezeném přístupu prostor. Vzhledem k pokroku v oblasti technologií protivzdušné obrany a jejich rychlému šíření je životně důležité najít nové způsoby, jak proniknout do „nepřátelských kordonů“.
Za tímto účelem američtí zákonodárci nutí Pentagon, aby urychlil rozvoj hypersonické technologie. Mnoho z nich poukazuje na vývoj v Číně, Rusku a dokonce Indii jako ospravedlnění agresivnějšího úsilí USA v tomto směru. Sněmovna reprezentantů ve své verzi zákona o výdajích na obranu uvedla, že „jsou si vědomi rychle se vyvíjející hrozby, kterou představuje vývoj hypersonických zbraní v táboře potenciálních protivníků“.
Zmiňují tam „několik nedávných testů hypersonických zbraní provedených v Číně, stejně jako vývoj v této oblasti v Rusku a Indii“a naléhají na „energický postup vpřed“. "Komora se domnívá, že rychle rostoucí schopnosti by mohly představovat hrozbu pro národní bezpečnost a naše aktivní síly," říká zákon. Zejména také uvádí, že Pentagon by měl k pokračování vývoje této technologie použít „technologii, která zbyla z předchozích hypersonických testů“.
Představitelé amerického letectva předpovídají, že opakovaně použitelná nadzvuková letadla mohou vstoupit do služby do čtyřicátých let minulého století, a experti z vojenských výzkumných laboratoří tyto odhady potvrzují. Vycházet s konkurenčním řešením před potenciálními protivníky by Spojené státy dostalo do výhodné pozice, zejména v Pacifiku, kde převládají dlouhé vzdálenosti a budou upřednostňovány vysoké rychlosti ve vysokých nadmořských výškách.
Jelikož technologii, která by měla v blízké budoucnosti „dozrát“, lze uplatnit při vývoji zbraní a průzkumných letadel, vyvstává velká otázka - jakým směrem se bude Pentagon pohybovat jako první. Projekty Pentagonu, projekt „letadel arzenálu“, jehož průkopníkem byl ministr obrany Carter v únoru 2016, a nový dálkový úderný bombardér (LRS-B) / B-21 jsou platformy, které mohou nést užitečné hypersonické zatížení, ať už být zbraněmi nebo průzkumným a sledovacím zařízením.
Pro zbytek světa, včetně Ruska a Indie, je cesta vpřed méně jasná, pokud jde o dlouhé vývojové cykly a budoucí nasazení hypersonické technologie a hypersonických platforem.
