Napredak hipersonične tehnologije doveo je do stvaranja sistema naoružanja velike brzine. Oni su, pak, identificirani kao ključno područje u čijem smjeru se vojska treba kretati kako bi tehnološki držala korak s protivnicima.
U posljednjih nekoliko desetljeća u ovoj je tehnološkoj oblasti proveden veliki razvoj, dok se princip cikličnosti široko koristio, pri čemu je jedna istraživačka kampanja korištena kao osnova za sljedeću. Ovaj proces doveo je do značajnog napretka u tehnologiji hipersoničnog oružja. Dvije decenije programeri su aktivno koristili hiperzvučnu tehnologiju, uglavnom u balističkim i krstarećim raketama, kao i u kliznim blokovima s raketnim pojačivačem.
Aktivno se radi u područjima kao što su simulacija, ispitivanje zračnih tunela, dizajn konusa nosa, pametni materijali, dinamika ponovnog ulaska i prilagođeni softver. Kao rezultat toga, hipersonični kopneni sistemi lansiranja sada imaju visoku razinu spremnosti i visoku točnost, dopuštajući vojsci da napada širok raspon ciljeva. Osim toga, ovi sistemi mogu značajno oslabiti postojeću protivraketnu odbranu neprijatelja.
Američki programi
Ministarstvo odbrane SAD -a i druge vladine agencije sve više obraćaju pažnju na razvoj hipersoničnog oružja koje će, prema mišljenju stručnjaka, dostići potreban nivo razvoja 2020 -ih. O tome svjedoči povećanje ulaganja i resursa koje je Pentagon izdvojio za hipersonična istraživanja.
Uprava američkih raketnih i svemirskih sistema i Nacionalna laboratorija Sandia sarađuju na naprednom hipersoničnom oružju (AHW), sada poznatom kao alternativni sistem ponovnog ulaska. Ovaj sistem koristi HGV (hipersonično klizno vozilo) hipersonično klizno ležište za isporuku konvencionalne bojeve glave, slično konceptu DARPA i američkog vazduhoplovstva Hipersonična tehnološka vozila-2 (HTV-2). Međutim, ova jedinica može se instalirati na raketu-nosač s kraćim dometom nego u slučaju HTV-2, što opet može ukazivati na prioritet naprednog raspoređivanja, na primjer, na kopnu ili na moru. HGV jedinica, koja se strukturno razlikuje od HTV-2 (konusna, nije klinastog oblika), opremljena je visoko preciznim sistemom navođenja na kraju putanje.
Prvi let rakete AHW u novembru 2011. omogućio je da se demonstrira nivo sofisticiranosti tehnologija hipersoničnog planiranja sa raketnim akceleratorom, tehnologija termičke zaštite, kao i da se provjere parametri poligona. Jedrilica koja je lansirana sa raketnog poligona na Havajima i preletjela oko 3800 km uspješno je pogodila svoj cilj.
Drugo testno lansiranje izvedeno je sa lansirne lokacije Kodiak na Aljasci u aprilu 2014. Međutim, 4 sekunde nakon lansiranja, kontrolori su dali naredbu da unište raketu kada je vanjska toplinska zaštita dodirnula upravljačku jedinicu lansirnog vozila. Sljedeće probno lansiranje manje verzije izvedeno je sa raketnog poligona u Tihom okeanu u oktobru 2017. Ova manja verzija prilagođena je standardnoj balističkoj raketi lansiranoj podmornicom.
Za predviđena testiranja u okviru programa AHW, Ministarstvo odbrane zatražilo je 86 miliona dolara za fiskalnu 2016. godinu, 174 miliona dolara za fiskalnu 2017., 197 miliona dolara za 2018. i 263 miliona dolara za 2019. godinu. Najnoviji zahtjev, zajedno s planovima za nastavak programa testiranja AHW -a, ukazuje na to da je ministarstvo definitivno opredijeljeno za razvoj i implementaciju sistema pomoću AHW platforme.
U 2019. program će se fokusirati na proizvodnju i testiranje lansirnog vozila i hiperzvučne jedrilice koja će se koristiti u letnim eksperimentima; o nastavku istraživanja perspektivnih sistema radi provjere troškova, smrtonosnosti, aerodinamičkih i toplinskih karakteristika; te o provođenju dodatnih istraživanja radi procjene alternativa, izvodljivosti i koncepata za integrirana rješenja.
DARPA zajedno s američkim zračnim snagama istovremeno provodi demonstracijski program HSSW (High Speed Strike Weapon) koji se sastoji od dva glavna projekta: TBG (Tactical Boost-Glide) programa, koji su razvili Lockheed Martin i Raytheon, i HAWC (Hypersonic Air-disable Weapon Concept) program.), koji vodi Boeing. U početku se planira razmještanje sistema u zračne snage (lansiranje iz zraka), a zatim prelazak na operaciju na moru (okomito lansiranje).
Dok je primarni hipersonični razvojni cilj Ministarstva obrane oružje za lansiranje iz zraka, DARPA je 2017. godine, u sklopu projekta Operational Fires, započela novi program za razvoj i demonstraciju hipersoničnog sistema za lansiranje sa zemlje koji uključuje tehnologiju iz programa TBG.
U zahtjevu za budžet za 2019. godinu, Pentagon je zatražio 50 miliona dolara za razvoj i demonstraciju sistema lansiranja sa zemlje koji omogućava hipersoničnoj kliznoj krilnoj jedinici da savlada neprijateljsku protuzračnu odbranu i brzo i precizno pogodi prioritetne ciljeve. Cilj projekta je: razvoj naprednog nosača sposobnog za isporuku različitih bojevih glava na različitim udaljenostima; razvoj kompatibilnih platformi za lansiranje na zemlji koje omogućavaju integraciju u postojeću zemaljsku infrastrukturu; i postizanje posebnih karakteristika potrebnih za brzu implementaciju i ponovnu primjenu sistema.
U svom budžetskom zahtjevu za 2019. DARPA je zatražila 179,5 miliona dolara za finansiranje TBG -a. Cilj TBG -a (poput HAWC -a) je postići brzinu bloka od 5 maha ili više pri planiranju cilja na posljednjem kraku putanje. Otpornost na toplinu takve jedinice mora biti vrlo visoka, mora biti vrlo upravljiva, letjeti na visinama od gotovo 61 km i nositi bojevu glavu težine oko 115 kg (približno veličine bombe malog promjera, bombe malog promjera). U okviru programa TBG i HAWC takođe se razvijaju bojeve glave i sistem navođenja.
Ranije su američko zrakoplovstvo i DARPA pokrenuli zajednički program FALCON (Force Application and Launch from CONtinental United States) u okviru projekta CPGS (Conventional Prompt Global Strike). Njegov cilj je razviti sistem koji se sastoji od lansirne rakete slične balističkoj raketi i hipersoničnog vozila za povratak u atmosferu poznatog kao zajedničko vazdušno vozilo (CAV) koje bi moglo isporučiti bojevu glavu bilo gdje u svijetu u roku od jednog do dva sata. Visoko upravljiva CAV klizna jedinica s deltoidnim krilnim trupom, koja nema elisu, može letjeti u atmosferi hipersoničnim brzinama.
Lockheed Martin radio je s DARPA-om na ranom konceptu hiperzvučnog vozila HTV-2 od 2003. do 2011. godine. Lake rakete Minotaur IV, koje su postale dostavno vozilo za blokove HTV-2, lansirane su iz Vandenberg AFB-a u Kaliforniji. Prvi let HTV-2 2010. pružio je podatke koji su pokazali napredak u poboljšanju aerodinamičkih performansi, materijala visoke temperature, sistema toplinske zaštite, autonomnih sigurnosnih sistema letenja i sistema navođenja, navigacije i upravljanja za produženi hipersonični let. Međutim, ovaj program je zatvoren i trenutno su svi napori usmjereni na projekt AHW.
Pentagon se nada da će ovi istraživački programi otvoriti put raznim hipersoničnim oružjima, a također planira konsolidirati svoje aktivnosti na razvoju hipersoničnog oružja kao dio plana koji se razvija za daljnje financiranje projekata u ovoj oblasti.
U aprilu 2018. zamjenik ministra odbrane objavio je da mu je naloženo da ispuni "80% plana", a to je da se do 2023. godine provedu testovi procjene čiji je cilj postizanje hipersoničnih sposobnosti u narednoj deceniji. Jedan od prioritetnih zadataka Pentagona je i postizanje sinergije u hipersoničnim projektima, jer se vrlo često komponente sa sličnom funkcionalnošću razvijaju u različitim programima. “Iako su procesi lansiranja rakete s morske, zračne ili kopnene platforme značajno različiti. potrebno je težiti maksimalnoj ujednačenosti njegovih komponenti”.
Ruski uspesi
Ruski program za razvoj hipersonične rakete je ambiciozan, čemu u velikoj mjeri doprinosi sveobuhvatna podrška države. To potvrđuje predsjednikova godišnja poruka Federalnoj skupštini koju je uputio 1. marta 2018. godine. Tokom svog obraćanja, predsjednik Putin je predstavio nekoliko novih sistema naoružanja, uključujući obećavajući strateški raketni sistem Avangard.
Putin je predstavio ove sisteme naoružanja, uključujući i Vanguard, kao odgovor na razmještanje američkog globalnog sistema protivraketne odbrane. Izjavio je da "Sjedinjene Države, uprkos dubokoj zabrinutosti Ruske Federacije, nastavljaju sustavno provoditi svoje planove protivraketne odbrane", te da je odgovor Rusije da poveća udarne sposobnosti svojih strateških snaga za poraz odbrambenih sistema potencijalnih protivnika (iako će sadašnji američki sistem protivraketne odbrane jedva uspjeti presresti čak i dio od 1.550 ruskih nuklearnih bojevih glava).
Vanguard je, očito, daljnji razvoj projekta 4202, koji je transformiran u projekt Yu-71 za razvoj hipersonične vođene bojeve glave. Prema Putinovim riječima, on može održavati brzinu od 20 Mahovih brojeva na maršu ili kliznom dijelu svoje putanje, a "pri kretanju prema cilju može izvesti duboko manevriranje, poput bočnog manevra (i preko nekoliko hiljada kilometara). Sve to ga čini apsolutno neranjivim za bilo koja sredstva protuzračne i raketne odbrane."
Let Vanguarda odvija se praktično u uvjetima stvaranja plazme, odnosno kreće se prema cilju poput meteorita ili vatrene kugle (plazma je ionizirani plin nastao uslijed zagrijavanja čestica zraka, određen velikom brzinom blok). Temperatura na površini bloka može doseći "2000 stepeni Celzijusa".
U Putinovoj poruci video je pokazao koncept Avangarda u obliku pojednostavljene hiperzvučne rakete sposobne za manevriranje i savladavanje sistema PVO i PRO. Predsjednik je izjavio da krilata jedinica prikazana u videu nije "prava" prezentacija konačnog sistema. Međutim, prema stručnjacima, krilata jedinica na videu može predstavljati potpuno ostvariv projekt sistema s taktičkim i tehničkim karakteristikama Vanguarda. Osim toga, uzimajući u obzir dobro poznatu povijest testiranja projekta Yu-71, možemo reći da se Rusija pouzdano kreće prema stvaranju masovne proizvodnje hipersoničnih kliznih krilnih jedinica.
Najvjerojatnije je strukturna konfiguracija aparata prikazana na videu klinasto tijelo tipa krilo-trup, koje je dobilo opću definiciju "talasno-jedrilica". Prikazano je njegovo odvajanje od lansirnog vozila i kasnije manevriranje do cilja. Videozapis prikazuje četiri upravljačke površine, dvije na vrhu trupa i dvije kočne ploče trupa, sve na stražnjoj strani letjelice.
Vjerojatno se planira lansiranje Vanguarda s novom teškom višestupanjskom interkontinentalnom balističkom raketom Sarmat. Međutim, u svom obraćanju, Putin je rekao da je "kompatibilan sa postojećim sistemima", što ukazuje da će u bliskoj budućnosti nosač krilne jedinice Avangard najvjerovatnije biti nadograđeni kompleks UR-100N UTTH. Procijenjeni raspon djelovanja Sarmata od 11.000 km u kombinaciji s dometom od 9.900 km kontrolirane bojeve glave Yu-71 omogućuje postizanje maksimalnog dometa od preko 20.000 km.
Savremeni razvoj Rusije u oblasti hipersoničnih sistema započeo je 2001. godine, kada su testirane ICRM UR-100N (prema NATO klasifikaciji SS-19 Stiletto) sa kliznim blokom. Prvo lansiranje rakete projekta 4202 s bojevom glavom Yu-71 izvedeno je 28. septembra 2011. godine. Na osnovu projekta Yu-71/4202, ruski inženjeri razvili su još jedan hiperzvučni aparat, uključujući i drugi prototip Yu-74, koji je prvi put lansiran 2016. godine sa poligona u regiji Orenburg, pogađajući cilj na Kuri poligon na Kamčatki. Dana 26. decembra 2018. godine izvedeno je posljednje (vremenski gledano) uspješno lansiranje kompleksa Avangard koji je razvio brzinu od oko 27 Mahova.
Kineski projekat DF-ZF
Prema prilično oskudnim informacijama iz otvorenih izvora, Kina razvija hiperzvučno vozilo DF-ZF. Program DF-ZF ostao je strogo povjerljiv do početka testiranja u januaru 2014. Američki izvori pratili su činjenicu ispitivanja i nazvali uređaj Wu-14, budući da su ispitivanja izvedena na poligonu Wuzhai u provinciji Shanxi. Iako Peking nije otkrio detalje ovog projekta, američka i ruska vojska sugeriraju da je do sada prošlo sedam uspješnih testova. Prema američkim izvorima, projekt je imao određenih poteškoća do juna 2015. godine. Tek od pete serije probnih lansiranja možemo govoriti o uspješnom izvršavanju dodijeljenih zadataka.
Prema kineskoj štampi, kako bi se povećao domet, DF-ZF kombinira sposobnosti nebalističkih projektila i kliznih blokova. Tipičan hiperzvučni dron DF-ZF, krećući se nakon lansiranja po balističkoj putanji, ubrzava do suborbitalne brzine od 5 Maha, a zatim, ulazeći u gornju atmosferu, leti gotovo paralelno sa površinom Zemlje. Time je ukupni put do cilja kraći od puta konvencionalnih balističkih projektila. Kao rezultat toga, unatoč smanjenju brzine zbog otpora zraka, hipersonično vozilo može postići cilj brže od konvencionalne ICBM bojeve glave.
Nakon sedmog dokaznog testa u aprilu 2016. godine, tokom sljedećih ispitivanja u novembru 2017. godine, aparat sa nuklearnom projektilom DF-17 na brodu dostigao je brzinu od 11.265 km / h.
Jasno je iz izvještaja lokalne štampe da je kineski hiperzvučni uređaj DF-ZF testiran s nosačem-balističkom raketom srednjeg dometa DF-17. Ovu raketu uskoro će zamijeniti raketa DF-31 s ciljem povećanja dometa na 2000 km. U tom slučaju bojna glava može biti opremljena nuklearnim nabojem. Ruski izvori sugeriraju da bi uređaj DF-ZF mogao ući u fazu proizvodnje i kineska vojska ga usvojiti 2020. Međutim, sudeći prema razvoju događaja, Kina ima još oko 10 godina od usvajanja svojih hipersoničnih sistema.
Prema američkim obavještajcima, Kina bi mogla koristiti hipersonične raketne sisteme za strateško naoružanje. Kina bi također mogla razviti hipersoničnu tehnologiju ramjet -a za isporuku sposobnosti brzog udara. Raketa s takvim motorom, lansirana iz Južnokineskog mora, može letjeti 2000 km u bliskom svemiru hipersoničnim brzinama, što će omogućiti Kini da dominira u regiji i da može probiti čak i najnaprednije sisteme protivraketne odbrane.
Indijski razvoj
Indijska organizacija za odbrambena istraživanja i razvoj (DRDO) radi na hipersoničnim kopnenim sistemima za lansiranje više od 10 godina. Najuspješniji projekt je raketa Shourya (ili Shaurya). Dva druga programa, BrahMos II (K) i Hipersonična tehnologija za pokazivanje vozila (HSTDV), imaju određene poteškoće.
Razvoj taktičkih projektila zemlja-zemlja počeo je 90-ih. Raketa ima tipičan domet od 700 km (iako bi se mogao povećati) s kružnim odstupanjem od 20-30 metara. Raketa Shourya može se lansirati sa lansirne rampe koja se postavlja na pokretni bacač 4x4, ili sa stacionarne platforme sa zemlje ili iz silosa.
U verziji lansirnog kontejnera, dvostupanjska raketa se lansira pomoću generatora plina, koji zbog velike brzine sagorijevanja pogonskog goriva stvara visoki tlak dovoljan da raketa poleti iz kontejnera velikom brzinom. Prva faza održava let 60-90 sekundi prije početka druge etape, nakon čega je ispaljena malim pirotehničkim uređajem, koji također radi kao motor za nagib i zakretanje.
Generator plina i motori, koje su razvili Laboratorija za visokoenergetske materijale i Laboratorija naprednih sistema, pokreću raketu do brzine od 7 maha. Svi motori i stupnjevi koriste posebno formulirana čvrsta goriva koja omogućuju vozilu postizanje hipersonične brzine. Raketa težine 6,5 tona može nositi konvencionalnu eksplozivnu bojevu glavu tešku gotovo tonu ili nuklearnu bojevu glavu ekvivalentnu 17 kilotona.
Prva kopnena ispitivanja rakete Shourya na poligonu Chandipur izvedena su 2004. godine, a sljedeće pokusno lansiranje u novembru 2008. U tim testovima postignuta je brzina od 5 maha i domet od 300 km.
Testovi iz silosa rakete Shourya u konačnoj konfiguraciji izvedeni su u septembru 2011. Prototip je navodno imao poboljšani sistem navigacije i navođenja koji je uključivao prstenasti laserski žiroskop i DRDO akcelerometar. Raketa se uglavnom oslanjala na žiroskop posebno dizajniran za poboljšanje upravljivosti i preciznosti. Raketa je dostigla brzinu od 7,5 Mach, leteći 700 km na maloj visini; istovremeno je površinska temperatura kućišta dosegla 700 ° C.
Ministarstvo odbrane izvršilo je posljednje testiranje u kolovozu 2016. s poligona Chandipur. Raketa je, dostigavši visinu od 40 km, preletjela 700 km i opet brzinom od 7,5 maha. Pod djelovanjem izbacujućeg naboja, raketa je letjela po balističkoj putanji od 50 metara, a zatim se prebacila na marširajući let na hipersonično, čineći posljednji manevar prije nego što je dostigla cilj.
Na sajmu DefExpo 2018 objavljeno je da će sljedeći model rakete Shourya biti dorađen kako bi se povećao domet leta. Očekuje se da će Bharat Dynamics Limited (BDL) započeti serijsku proizvodnju. Međutim, glasnogovornik BDL -a rekao je da nisu dobili nikakva proizvodna uputstva od DRDO -a, nagovještavajući da se raketa još finalizira; informacije o ovim poboljšanjima klasificira DRDO organizacija.
Indija i Rusija zajedno razvijaju hiperzvučne krstareće rakete BrahMos II (K) kao dio zajedničkog ulaganja BrahMos Aerospace Private Limited. DRDO razvija hipersonični ramjetni motor koji je uspješno testiran na zemlji.
Indija, uz pomoć Rusije, stvara posebno mlazno gorivo koje omogućava raketi da postigne hipersonične brzine. Nisu dostupni daljnji detalji o projektu, ali zvaničnici kompanije rekli su da su još u fazi preliminarnog projektiranja, pa će proći najmanje deset godina prije nego što BrahMos II postane operativan.
Iako se tradicionalna nadzvučna raketa BrahMos uspješno pokazala, Indijski tehnološki institut, Indijski naučni institut i BrahMos Aerospace provode veliku količinu istraživanja u području znanosti o materijalima u okviru projekta BrahMos II, budući da materijali moraju izdržati visoke pritisak i velika aerodinamička i toplinska opterećenja povezana s hipersoničnim brzinama.
Izvršni direktor kompanije BrahMos Aerospace Sudhir Mishra rekao je da ruska raketa Cirkon i BrahMos II dijele zajedničku tehnologiju motora i pogona, dok Indija razvija sistem za navođenje i navigaciju, softver, trup i sisteme upravljanja.
Planirano je da domet i brzina rakete budu 450 km, odnosno 7 maha. Domet projektila prvobitno je bio postavljen na 290 km, budući da je Rusija potpisala Režim kontrole raketne tehnologije, ali Indija, koja je i potpisnica ovog dokumenta, trenutno pokušava povećati domet svojih projektila. Očekuje se da će raketa moći biti lansirana sa vazdušne, kopnene, površinske ili podvodne platforme. Organizacija DRDO planira uložiti 250 miliona dolara u testiranje rakete sposobne da razvije hipersonične brzine od 5, 56 maha nadmorske visine.
U međuvremenu, indijski projekt HSTDV, u kojem se ramjetni motor koristi za demonstraciju neovisnog dugog leta, suočava se sa strukturnim poteškoćama. Međutim, Laboratorija za odbrambena istraživanja i razvoj nastavlja raditi na poboljšanju tehnologije ramjet. Sudeći prema deklariranim karakteristikama, uz pomoć startnog raketnog motora na čvrsto gorivo, uređaj HSTDV na visini od 30 km moći će razvijati brzinu od 6 maha za 20 sekundi. Osnovna konstrukcija s kućištem i nosačem motora projektirana je 2005. godine. Većinu aerodinamičkih ispitivanja izvršila je Nacionalna vazduhoplovna laboratorija NAL.
Smanjeni HSTDV testiran je u NAL-u na unos zraka i odvod ispušnih plinova. Kako bi se dobio hipersonični model ponašanja vozila u zračnom tunelu, provedeno je i nekoliko ispitivanja pri većim nadzvučnim brzinama (zbog kombinacije valova kompresije i razrjeđenja).
Laboratorija za odbrambena istraživanja i razvoj obavila je radove vezane za istraživanje materijala, integraciju električnih i mehaničkih komponenti i ramjet motora. Prvi osnovni model predstavljen je javnosti 2010. godine na specijalizovanoj konferenciji, a 2011. u Aerolndiji. Prema rasporedu, proizvodnja punopravnog prototipa bila je zakazana za 2016. godinu. Međutim, zbog nedostatka potrebnih tehnologija, nedovoljnog financiranja u području hipersoničnih istraživanja i nedostupnosti proizvodne lokacije, projekt je daleko iza planiranog.
Međutim, aerodinamičke, pogonske i zračno-mlazne karakteristike motora pažljivo su analizirane i proračunate, a očekuje se da će mlazni motor pune veličine moći generirati potisak od 6 kN, što će omogućiti satelitima lansiranje nuklearnih bojevih glava i drugih balističkih / ne-balističkih glava -balističke rakete velikog dometa. Osmougaoni trup težak jednu tonu opremljen je stabilizatorima za krstarenje i zadnjim upravljačkim kormilima.
Kritične tehnologije, poput komore za izgaranje motora, testirane su u drugoj terminalnoj balističkoj laboratoriji, koja je također dio DRDO -a. DRDO se nada izgradnji hipersoničnih tunela za testiranje HSTDV sistema, ali nedostatak sredstava predstavlja problem.
Pojavom modernih integriranih sustava protuzračne obrane, vojno moćne oružane snage oslanjaju se na hipersonično oružje kako bi se suprotstavile strategijama zabrane pristupa / blokade i pokrenule regionalne ili globalne napade. Krajem 2000 -ih, obrambeni programi počeli su obraćati posebnu pažnju na hipersonično oružje kao optimalno sredstvo za globalni udar. S tim u vezi, kao i činjenicu da je geopolitičko rivalstvo iz godine u godinu sve žešće, vojska nastoji maksimizirati iznos sredstava i resursa dodijeljenih za ove tehnologije.
U slučaju hipersoničnog naoružanja za kopneno lansiranje, posebno sustava koji se koriste izvan zone djelovanja aktivnih sustava protuzračne obrane neprijatelja, optimalne i lansirane opcije s niskim rizikom su standardni lansirni kompleksi i pokretni lanseri za tlo-tlo i oružje zemlja-zrak i podzemne mine za udaranje na srednjim ili međukontinentalnim poligonima.
