I progressi nella tecnologia ipersonica hanno portato alla creazione di sistemi d'arma ad alta velocità. Questi, a loro volta, sono stati identificati come un'area chiave nella direzione in cui i militari devono muoversi per tenere il passo con gli avversari in termini di tecnologia.
Negli ultimi decenni, in questo settore tecnologico è stato effettuato uno sviluppo su larga scala, mentre è stato ampiamente utilizzato il principio di ciclicità, in cui una campagna di ricerca è stata utilizzata come base per la successiva. Questo processo ha portato a significativi progressi nella tecnologia delle armi ipersoniche. Per due decenni, gli sviluppatori hanno utilizzato attivamente la tecnologia ipersonica, principalmente nei missili balistici e da crociera, nonché nei blocchi di planata con un razzo.
Il lavoro attivo viene svolto in aree come la simulazione, i test in galleria del vento, la progettazione dell'ogiva, i materiali intelligenti, le dinamiche di rientro e il software personalizzato. Di conseguenza, i sistemi di lancio a terra ipersonici ora hanno un alto livello di prontezza e un'elevata precisione, consentendo ai militari di attaccare un'ampia gamma di bersagli. Inoltre, questi sistemi possono indebolire significativamente le difese missilistiche esistenti del nemico.
programmi americani
Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti e altre agenzie governative prestano sempre più attenzione allo sviluppo di armi ipersoniche, che, secondo gli esperti, raggiungeranno il livello di sviluppo richiesto negli anni '20. Lo dimostra l'aumento degli investimenti e delle risorse stanziate dal Pentagono per la ricerca ipersonica.
La Rocket and Space Systems Administration dell'esercito americano e il Sandia National Laboratory stanno collaborando all'Advanced Hypersonic Weapon (AHW), ora conosciuta come Alternate Re-Entry System. Questo sistema utilizza un'unità di volo ipersonico HGV (hypersonic glide vehicle) per fornire una testata convenzionale, simile al concetto DARPA e Hypersonic Technology Vehicle-2 (HTV-2) della US Air Force. Tuttavia, questa unità può essere installata su un razzo vettore con un raggio più breve rispetto al caso dell'HTV-2, che a sua volta può indicare la priorità del dispiegamento avanzato, ad esempio a terra o in mare. L'unità HGV, strutturalmente diversa dall'HTV-2 (conica, non a forma di cuneo), è dotata di un sistema di guida ad alta precisione alla fine della traiettoria.
Il primo volo del razzo AHW nel novembre 2011 ha permesso di dimostrare il livello di sofisticatezza delle tecnologie di pianificazione ipersoniche con un acceleratore a razzo, tecnologie di protezione termica e anche di controllare i parametri del sito di prova. L'unità planante, lanciata da un missile alle Hawaii e volando per circa 3800 km, ha colpito con successo il suo obiettivo.
Il secondo lancio di prova è stato effettuato dal sito di lancio di Kodiak in Alaska nell'aprile 2014. Tuttavia, 4 secondi dopo il lancio, i controllori hanno dato il comando di distruggere il razzo quando la protezione termica esterna ha toccato l'unità di controllo del veicolo di lancio. Il prossimo lancio di prova di una versione più piccola è stato effettuato da una gamma di razzi nell'Oceano Pacifico nell'ottobre 2017. Questa versione più piccola è stata adattata per adattarsi a un missile balistico lanciato da un sottomarino standard.
Per i lanci di test programmati nell'ambito del programma AHW, il Dipartimento della Difesa ha richiesto $ 86 milioni per l'anno fiscale 2016, $ 174 milioni per l'anno fiscale 2017, $ 197 milioni per il 2018 e $ 263 milioni per il 2019. L'ultima richiesta, insieme ai piani per continuare il programma di test AHW, indicano che il ministero è decisamente impegnato nello sviluppo e nell'implementazione del sistema utilizzando la piattaforma AHW.
Nel 2019, il programma si concentrerà sulla produzione e sui test di un veicolo di lancio e di un aliante ipersonico che verranno utilizzati negli esperimenti di volo; sulla prosecuzione dello studio di sistemi promettenti per verificarne il costo, la letalità, le caratteristiche aerodinamiche e termiche; e sulla conduzione di ulteriori ricerche per valutare alternative, fattibilità e concetti per soluzioni integrate.
La DARPA, insieme alla US Air Force, sta implementando contemporaneamente il programma dimostrativo HSSW (High Speed Strike Weapon), che consiste in due progetti principali: il programma TBG (Tactical Boost-Glide), sviluppato da Lockheed Martin e Raytheon, e il programma HAWC (Hypersonic Air-breathing Weapon Concept).), guidato da Boeing. Inizialmente, è previsto il dispiegamento del sistema nell'aeronautica militare (lancio aereo) e quindi il passaggio all'operazione marittima (lancio verticale).
Mentre l'obiettivo principale di sviluppo ipersonico del Dipartimento della Difesa sono le armi da lancio aereo, DARPA nel 2017, come parte del progetto Operational Fires, ha iniziato un nuovo programma per sviluppare e dimostrare un sistema di lancio a terra ipersonico che incorpora la tecnologia del programma TBG.
In una richiesta di budget per il 2019, il Pentagono ha richiesto $ 50 milioni per sviluppare e dimostrare un sistema di lancio a terra che consente a un'unità alata ipersonica di superare le difese aeree nemiche e colpire rapidamente e accuratamente obiettivi prioritari. L'obiettivo del progetto è: sviluppo di un vettore avanzato in grado di trasportare diverse testate a diverse distanze; sviluppo di piattaforme di lancio a terra compatibili che consentano l'integrazione nell'infrastruttura di terra esistente; e raggiungere le caratteristiche specifiche richieste per la rapida implementazione e ridistribuzione del sistema.
Nella sua richiesta di budget 2019, DARPA ha richiesto $ 179,5 milioni per il finanziamento TBG. L'obiettivo del TBG (come l'HAWC) è raggiungere una velocità di blocco di Mach 5 o più quando si pianifica il bersaglio nell'ultimo tratto della traiettoria. La resistenza al calore di tale unità deve essere molto elevata, deve essere altamente manovrabile, volare ad altitudini di quasi 61 km e trasportare una testata del peso di circa 115 kg (approssimativamente le dimensioni di una bomba di piccolo diametro, Small Diameter Bomb). Sono inoltre in fase di sviluppo una testata e un sistema di guida nell'ambito dei programmi TBG e HAWC.
In precedenza, la US Air Force e la DARPA hanno lanciato un programma congiunto FALCON (Force Application and Launch from CONtinental United States) nell'ambito del progetto CPGS (Conventional Prompt Global Strike). Il suo obiettivo è sviluppare un sistema costituito da un veicolo di lancio simile a un missile balistico e un veicolo di rientro atmosferico ipersonico noto come veicolo aereo comune (CAV) in grado di lanciare una testata in qualsiasi parte del mondo entro una o due ore. L'unità planante CAV altamente manovrabile con un'ala-fusoliera deltoide, che non ha un'elica, può volare nell'atmosfera a velocità ipersoniche.
Lockheed Martin ha lavorato con DARPA sul primo concetto del veicolo ipersonico HTV-2 dal 2003 al 2011. I razzi leggeri Minotaur IV, che sono diventati il veicolo di consegna per i blocchi HTV-2, sono stati lanciati da Vandenberg AFB in California. Il primo volo dell'HTV-2 nel 2010 ha fornito dati che hanno dimostrato progressi nel miglioramento delle prestazioni aerodinamiche, dei materiali ad alta temperatura, dei sistemi di protezione termica, dei sistemi di sicurezza del volo autonomo e dei sistemi di guida, navigazione e controllo per il volo ipersonico prolungato. Tuttavia, questo programma è stato chiuso e attualmente tutti gli sforzi sono concentrati sul progetto AHW.
Il Pentagono spera che questi programmi di ricerca spianino la strada a varie armi ipersoniche e prevede anche di consolidare le proprie attività sullo sviluppo di armi ipersoniche come parte di una tabella di marcia in fase di sviluppo per finanziare ulteriormente i progetti in quest'area.
Nell'aprile 2018, il vicesegretario alla Difesa ha annunciato che gli era stato ordinato di soddisfare "l'80% del piano", che consiste nel condurre test di valutazione fino al 2023, il cui obiettivo è raggiungere capacità ipersoniche nel prossimo decennio. Uno dei compiti prioritari del Pentagono è anche quello di ottenere sinergie nei progetti ipersonici, poiché molto spesso componenti con funzionalità simili vengono sviluppati in programmi diversi. “Sebbene i processi di lancio di un razzo da una piattaforma marittima, aerea o terrestre siano significativamente diversi. è necessario tendere alla massima uniformità dei suoi componenti”.
successi russi
Il programma russo per lo sviluppo di un missile ipersonico è ambizioso, il che è ampiamente facilitato dal supporto completo dello stato. Ciò è confermato dal messaggio annuale del presidente all'Assemblea federale, che ha consegnato il 1° marzo 2018. Durante il suo discorso, il presidente Putin ha presentato diversi nuovi sistemi d'arma, incluso il promettente sistema missilistico strategico Avangard.
Putin ha svelato questi sistemi d'arma, incluso il Vanguard, come risposta allo spiegamento del sistema di difesa missilistico globale americano. Ha affermato che "gli Stati Uniti, nonostante la profonda preoccupazione della Federazione Russa, continuano ad attuare sistematicamente i loro piani di difesa missilistica" e che la risposta della Russia è di aumentare le capacità di attacco delle sue forze strategiche per sconfiggere i sistemi difensivi di potenziali avversari (anche se l'attuale sistema di difesa missilistico americano sarà a malapena in grado di intercettare anche solo una parte delle 1.550 testate nucleari russe).
Vanguard, a quanto pare, è un ulteriore sviluppo del progetto 4202, che è stato trasformato nel progetto Yu-71 per lo sviluppo di una testata ipersonica guidata. Secondo Putin, può mantenere la velocità di 20 numeri di Mach nella sezione di marcia o planata della sua traiettoria e quando si muove verso il bersaglio, può effettuare manovre profonde, come una manovra laterale (e su diverse migliaia di chilometri). Tutto ciò la rende assolutamente invulnerabile a qualsiasi mezzo di difesa aerea e missilistica».
Il volo dell'Avanguardia avviene praticamente in condizioni di formazione di plasma, cioè si muove verso il bersaglio come un meteorite o una palla di fuoco (il plasma è un gas ionizzato formatosi a causa del riscaldamento di particelle d'aria, determinato dall'elevata velocità del bloccare). La temperatura sulla superficie del blocco può raggiungere "2000 gradi Celsius".
Nel messaggio di Putin, il video mostrava il concetto Avangard sotto forma di missile ipersonico semplificato in grado di manovrare e superare i sistemi di difesa aerea e missilistica. Il Presidente ha affermato che l'unità alata mostrata nel video non è una presentazione “reale” del sistema finale. Tuttavia, secondo gli esperti, l'unità alata nel video potrebbe rappresentare un progetto completamente realizzabile di un sistema con le caratteristiche tattiche e tecniche dell'Avanguardia. Inoltre, tenendo conto della ben nota storia dei test del progetto Yu-71, possiamo dire che la Russia si sta muovendo con sicurezza verso la creazione di una produzione di massa di unità alate plananti ipersoniche.
Molto probabilmente, la configurazione strutturale dell'apparato mostrato nel video è un corpo a forma di cuneo del tipo a fusoliera ad ala, che ha ricevuto la definizione generale di "wave-aliante". È stata mostrata la sua separazione dal veicolo di lancio e la successiva manovra verso il bersaglio. Il video mostrava quattro superfici di sterzo, due nella parte superiore della fusoliera e due piastre di frenatura della fusoliera, tutte nella parte posteriore dell'imbarcazione.
È probabile che il Vanguard sia destinato a essere lanciato con il nuovo missile balistico intercontinentale multistadio pesante Sarmat. Tuttavia, nel suo discorso, Putin ha affermato che "è compatibile con i sistemi esistenti", il che indica che nel prossimo futuro il vettore dell'unità alata Avangard sarà molto probabilmente il complesso UR-100N UTTH aggiornato. Il raggio d'azione stimato del Sarmat di 11.000 km in combinazione con un raggio di 9.900 km della testata controllata Yu-71 consente di ottenere una gittata massima di oltre 20.000 km.
Lo sviluppo moderno della Russia nel campo dei sistemi ipersonici è iniziato nel 2001, quando sono stati testati gli ICBM UR-100N (secondo la classificazione NATO SS-19 Stiletto) con un blocco di scorrimento. Il primo lancio del missile Project 4202 con la testata Yu-71 è stato effettuato il 28 settembre 2011. Sulla base del progetto Yu-71/4202, gli ingegneri russi hanno sviluppato un altro apparato ipersonico, incluso il secondo prototipo Yu-74, lanciato per la prima volta nel 2016 da un sito di test nella regione di Orenburg, colpendo un bersaglio a Kura sito di prova in Kamchatka. Il 26 dicembre 2018 è stato effettuato con successo l'ultimo (in termini di tempo) lancio del complesso Avangard, che ha sviluppato una velocità di circa 27 Machs.
Progetto cinese DF-ZF
Secondo informazioni piuttosto scarse da fonti aperte, la Cina sta sviluppando il veicolo ipersonico DF-ZF. Il programma DF-ZF è rimasto top secret fino all'inizio dei test nel gennaio 2014. Fonti americane hanno tracciato il fatto dei test e hanno chiamato il dispositivo Wu-14, poiché i test sono stati effettuati presso il sito di test di Wuzhai nella provincia dello Shanxi. Sebbene Pechino non abbia rivelato i dettagli di questo progetto, le forze armate statunitensi e russe suggeriscono che finora ci sono stati sette test di successo. Secondo fonti americane, il progetto ha incontrato alcune difficoltà fino a giugno 2015. Solo a partire dalla quinta serie di lanci di prova si può parlare del buon esito dei compiti assegnati.
Secondo la stampa cinese, per aumentare la gittata, il DF-ZF combina le capacità dei missili non balistici e dei blocchi plananti. Un tipico drone ipersonico DF-ZF, muovendosi dopo il lancio lungo una traiettoria balistica, accelera a una velocità suborbitale di Mach 5 e quindi, entrando nell'atmosfera superiore, vola quasi parallelamente alla superficie terrestre. Ciò rende il percorso complessivo verso il bersaglio più breve di quello di un missile balistico convenzionale. Di conseguenza, nonostante la riduzione della velocità dovuta alla resistenza dell'aria, un veicolo ipersonico può raggiungere il suo obiettivo più velocemente di una testata ICBM convenzionale.
Dopo il settimo test di prova nell'aprile 2016, durante i successivi test nel novembre 2017, l'apparato con a bordo il missile nucleare DF-17 ha raggiunto una velocità di 11.265 km/h.
È chiaro dai rapporti della stampa locale che il dispositivo ipersonico cinese DF-ZF è stato testato con il vettore: il missile balistico a medio raggio DF-17. Questo missile sarà presto sostituito dal missile DF-31 con l'obiettivo di aumentare la gittata a 2000 km. In questo caso, la testata può essere equipaggiata con una carica nucleare. Fonti russe suggeriscono che il dispositivo DF-ZF potrebbe entrare nella fase di produzione ed essere adottato dall'esercito cinese nel 2020. Tuttavia, a giudicare dallo sviluppo degli eventi, la Cina è ancora a circa 10 anni dall'adozione dei suoi sistemi ipersonici.
Secondo l'intelligence statunitense, la Cina potrebbe utilizzare sistemi missilistici ipersonici per armi strategiche. La Cina potrebbe anche sviluppare la tecnologia ramjet ipersonica per fornire capacità di attacco rapido. Un razzo con un motore del genere, lanciato dal Mar Cinese Meridionale, può volare per 2000 km nello spazio vicino a velocità ipersoniche, il che consentirà alla Cina di dominare la regione e di sfondare anche i più avanzati sistemi di difesa missilistica.
sviluppo indiano
L'Organizzazione indiana per la ricerca e lo sviluppo della difesa (DRDO) lavora su sistemi di lancio a terra ipersonici da oltre 10 anni. Il progetto di maggior successo è il razzo Shourya (o Shaurya). Altri due programmi, BrahMos II (K) e Hypersonic Technology Demonstrating Vehicle (HSTDV), stanno incontrando alcune difficoltà.
Lo sviluppo di un missile tattico superficie-superficie è iniziato negli anni '90. Si dice che il missile abbia una portata tipica di 700 km (anche se potrebbe essere aumentata) con una deviazione circolare di 20-30 metri. Il missile Shourya può essere lanciato da una piattaforma di lancio montata su un lanciatore mobile 4x4, o da una piattaforma fissa da terra o da un silo.
Nella versione del contenitore di lancio, un razzo a due stadi viene lanciato utilizzando un generatore di gas, che, a causa dell'elevata velocità di combustione del propellente, crea un'alta pressione sufficiente per far decollare il razzo dal contenitore ad alta velocità. Il primo stadio mantiene il volo per 60-90 secondi prima dell'inizio del secondo stadio, dopo di che viene attivato da un piccolo dispositivo pirotecnico, che funziona anche come motore di beccheggio e imbardata.
Il generatore di gas e i motori, sviluppati dall'High Energy Materials Laboratory e dall'Advanced Systems Laboratory, spingono il razzo a una velocità di Mach 7. Tutti i motori e gli stadi utilizzano propellenti solidi appositamente formulati che consentono al veicolo di raggiungere velocità ipersoniche. Un missile del peso di 6,5 tonnellate può trasportare una testata convenzionale ad alto potenziale esplosivo del peso di quasi una tonnellata o una testata nucleare equivalente a 17 chilotoni.
I primi test a terra del missile Shourya nel sito di prova di Chandipur sono stati effettuati nel 2004 e il successivo lancio di prova nel novembre 2008. In questi test sono state raggiunte una velocità di Mach 5 e un'autonomia di 300 km.
I test dal silo del razzo Shourya nella configurazione finale sono stati effettuati nel settembre 2011. Secondo quanto riferito, il prototipo aveva un sistema di navigazione e guida migliorato che includeva un giroscopio laser ad anello e un accelerometro DRDO. Il razzo si basava principalmente su un giroscopio progettato specificamente per migliorare la manovrabilità e la precisione. Il razzo ha raggiunto una velocità di Mach 7,5, volando per 700 km a bassa quota; allo stesso tempo, la temperatura superficiale del case ha raggiunto i 700 ° C.
Il Dipartimento della Difesa ha condotto il suo ultimo lancio di prova nell'agosto 2016 dal sito di prova di Chandipur. Il razzo, raggiungendo un'altitudine di 40 km, ha volato per 700 km e di nuovo a una velocità di 7,5 Mach. Sotto l'azione della carica di espulsione, il razzo ha volato lungo una traiettoria balistica di 50 metri, quindi è passato a un volo in marcia su ipersonico, effettuando la manovra finale prima di incontrare il bersaglio.
Al DefExpo 2018, è stato riferito che il prossimo modello del razzo Shourya subirà alcuni perfezionamenti per aumentare il raggio di volo. Bharat Dynamics Limited (BDL) dovrebbe iniziare la produzione in serie. Tuttavia, un portavoce della BDL ha affermato di non aver ricevuto alcuna istruzione di produzione da DRDO, suggerendo che il razzo era ancora in fase di completamento; le informazioni su questi miglioramenti sono classificate dall'Organizzazione DRDO.
India e Russia stanno sviluppando congiuntamente il missile da crociera ipersonico BrahMos II (K) come parte della joint venture BrahMos Aerospace Private Limited. DRDO sviluppa un motore ramjet ipersonico che è stato testato con successo a terra.
L'India, con l'aiuto della Russia, sta creando uno speciale carburante per aerei che consente al razzo di raggiungere velocità ipersoniche. Non sono disponibili ulteriori dettagli sul progetto, ma i funzionari dell'azienda hanno affermato che sono ancora nella fase di progettazione preliminare, quindi ci vorranno almeno dieci anni prima che BrahMos II diventi operativo.
Sebbene il tradizionale razzo supersonico BrahMos si sia dimostrato efficace, l'Indian Institute of Technology, l'Indian Institute of Science e BrahMos Aerospace stanno conducendo una grande quantità di ricerche nel campo della scienza dei materiali nell'ambito del progetto BrahMos II, poiché i materiali devono resistere all'elevata pressione ed elevati carichi aerodinamici e termici associati a velocità ipersoniche.
Il CEO di BrahMos Aerospace, Sudhir Mishra, ha affermato che il razzo russo Zircon e BrahMos II condividono un motore e una tecnologia di propulsione comuni, mentre il sistema di guida e navigazione, il software, lo scafo e i sistemi di controllo sono in fase di sviluppo da parte dell'India.
Si prevede che la portata e la velocità del razzo saranno rispettivamente di 450 km e Mach 7. La portata del missile era originariamente fissata a 290 km, poiché la Russia ha firmato il Missile Technology Control Regime, ma l'India, che è anche firmataria di questo documento, sta attualmente cercando di aumentare la portata del suo missile. Si prevede che il razzo possa essere lanciato da una piattaforma aerea, terrestre, di superficie o sottomarina. L'organizzazione DRDO prevede di investire 250 milioni di dollari per testare un razzo in grado di sviluppare velocità ipersoniche di Mach 5, 56 sul livello del mare.
Nel frattempo, il progetto indiano HSTDV, in cui viene utilizzato un motore ramjet per dimostrare un lungo volo indipendente, sta affrontando difficoltà strutturali. Tuttavia, il Laboratorio di ricerca e sviluppo della difesa continua a lavorare per migliorare la tecnologia ramjet. A giudicare dalle caratteristiche dichiarate, con l'aiuto di un motore a razzo a propellente solido, l'apparato HSTDV a un'altitudine di 30 km sarà in grado di sviluppare una velocità di Mach 6 per 20 secondi. La struttura di base con alloggiamento e supporto motore è stata progettata nel 2005. La maggior parte dei test aerodinamici sono stati effettuati dal Laboratorio Nazionale Aerospaziale NAL.
L'HSTDV ridotto è stato testato in NAL per l'aspirazione dell'aria e il deflusso dei gas di scarico. Al fine di ottenere un modello ipersonico del comportamento del veicolo in galleria del vento, sono state effettuate diverse prove anche a velocità supersoniche più elevate (a causa di una combinazione di onde di compressione e rarefazione).
Il Laboratorio di Ricerca e Sviluppo della Difesa ha svolto attività relative alla ricerca sui materiali, all'integrazione di componenti elettrici e meccanici e al motore ramjet. Il primo modello base è stato presentato al pubblico nel 2010 in una conferenza specializzata e nel 2011 in Aerolndia. Secondo il programma, la produzione di un prototipo a tutti gli effetti era prevista per il 2016. Tuttavia, a causa della mancanza delle tecnologie necessarie, dei finanziamenti insufficienti nel campo della ricerca ipersonica e dell'indisponibilità del sito produttivo, il progetto è in forte ritardo.
Tuttavia, le caratteristiche aerodinamiche, di propulsione e del motore a reazione sono state attentamente analizzate e calcolate e si prevede che un motore a reazione a grandezza naturale sarà in grado di generare una spinta di 6 kN, che consentirà ai satelliti di lanciare testate nucleari e altri -missili balistici a grande distanza. Lo scafo ottagonale del peso di una tonnellata è dotato di stabilizzatori di crociera e timoni posteriori di comando.
Tecnologie critiche come la camera di combustione del motore vengono testate in un altro Terminal Ballistics Laboratory, anch'esso parte di DRDO. Il DRDO spera di costruire gallerie del vento ipersoniche per testare il sistema HSTDV, ma la mancanza di fondi è un problema.
Con l'emergere di moderni sistemi di difesa aerea integrati, le forze armate militarmente potenti si affidano ad armi ipersoniche per contrastare strategie di diniego/blocco dell'accesso e lanciare attacchi regionali o globali. Alla fine degli anni 2000, i programmi di difesa hanno iniziato a prestare particolare attenzione alle armi ipersoniche come mezzo ottimale per sferrare un attacco globale. A questo proposito, oltre al fatto che la rivalità geopolitica sta diventando ogni anno sempre più agguerrita, l'esercito sta cercando di massimizzare la quantità di fondi e risorse stanziate per queste tecnologie.
Nel caso delle armi ipersoniche per il lancio a terra, in particolare i sistemi utilizzati al di fuori della zona di funzionamento dei sistemi di difesa aerea attivi del nemico, le opzioni di lancio ottimali e a basso rischio sono complessi di lancio standard e lanciatori mobili per terra-terra e armi terra-aria e mine sotterranee per colpire a media o intercontinentale.
