Nel corso dei millenni l'umanità ha sviluppato una regola secondo la quale, per sopravvivere e sconfiggere il nemico, le armi devono essere più precise, veloci e potenti di quelle del nemico. Le armi aeronautiche soddisfano questi requisiti in condizioni moderne. Attualmente, all'estero, le armi aviotrasportate guidate (UASP), in particolare le bombe aeree guidate (UAB), il cui calibro si trova in una vasta gamma - da 9 a 13600 kg, si stanno sviluppando intensamente: sono dotate di nuovi tipi di guida e vengono migliorati i sistemi di controllo, le parti di combattimento efficaci, i metodi di utilizzo del combattimento. Gli UAB sono un accessorio indispensabile dei moderni complessi di aerei da attacco (UAK) per scopi tattici e strategici. Nonostante l'alto livello di efficienza dei moderni modelli UAB, essendo parte dell'UAK, non sempre soddisfano i requisiti per svolgere promettenti missioni di combattimento. Di norma, l'UAK opera vicino alla prima linea, mentre tutta l'efficienza è persa.
Le guerre locali degli ultimi decenni, e soprattutto le operazioni militari in Iraq e Afghanistan, hanno rivelato l'insufficiente efficienza delle armi convenzionali ad alta precisione, UAB compresa. Quando si esegue una missione di combattimento, passa troppo tempo dal momento in cui viene rilevato il bersaglio e viene presa la decisione di attaccare fino a quando non viene sconfitto. Ad esempio, un bombardiere B-2 Spirit, in decollo da un aeroporto negli Stati Uniti, deve volare per 12-15 ore nell'area di attacco del bersaglio. Pertanto, nelle condizioni moderne, sono necessarie armi di risposta rapida e azione di alta precisione a grande distanza, raggiungendo decine di migliaia di chilometri.
Una delle direzioni di ricerca sul soddisfacimento di questi requisiti all'estero è la creazione di una nuova generazione di sistemi di shock ipersonici. Negli Stati Uniti, in Gran Bretagna, Francia e Germania sono in corso lavori per la creazione di velivoli ipersonici (LA) (missili) e armi cinetiche in grado di distruggere bersagli ad alta precisione.
Lo studio dell'esperienza straniera per noi è estremamente importante, poiché di fronte al complesso industriale della difesa nazionale (MIC), come ha notato D. Rogozin nel suo articolo "La Russia ha bisogno di un'industria della difesa intelligente" (Giornale "Krasnaya Zvezda". 2012. - 7 febbraio - С 3) il compito è stato fissato “per riconquistare la leadership tecnologica mondiale nel campo della produzione di armi nel più breve tempo possibile”. Come notato nell'articolo di V. V. Putin "Essere forti: garanzie di sicurezza nazionale per la Russia" (Giornale "Rossiyskaya Gazeta". - 2012. - N. 5708 (35). - 20 febbraio. - pp. 1-3) "Il compito del prossimo decennio è per garantire che la nuova struttura Le Forze Armate potessero fare affidamento su una tecnologia fondamentalmente nuova. La tecnica che "vede" più lontano, spara con maggiore precisione, reagisce più velocemente di sistemi simili di qualsiasi potenziale nemico".
Per raggiungere questo obiettivo, è necessario conoscere a fondo lo stato, le tendenze e le principali direzioni di lavoro all'estero. Naturalmente, i nostri specialisti hanno sempre cercato di soddisfare questa condizione durante le attività di ricerca e sviluppo. Ma nell'ambiente odierno, quando l'industria della difesa non ha l'opportunità di raggiungere con calma qualcuno, dobbiamo fare una svolta, diventare inventori e produttori leader … Rispondere alle minacce e alle sfide di oggi significa solo condannare noi stessi al ruolo eterno dei ritardatari. Dobbiamo assolutamente garantire la superiorità tecnica, tecnologica, organizzativa su qualsiasi potenziale nemico”(Da un articolo di V. V. Putin).
Si ritiene che la prima creazione di velivoli ipersonici sia stata proposta negli anni '30 in Germania dal professor Eigen Senger e dall'ingegnere Irene Bredt. È stato proposto di creare un aereo lanciato orizzontalmente su una catapulta a razzo, sotto l'azione di motori a razzo che accelerano a una velocità di circa 5900 m / s, effettuando un volo transcontinentale con un raggio di 5-7 mila km lungo una traiettoria di rimbalzo con un carico utile fino a 10 tonnellate e atterraggio a una distanza di oltre 20 mila km dal punto di partenza.
Considerando lo sviluppo della missilistica negli anni '30, l'ingegnere S. Korolev e l'osservatore pilota E. Burche (S. Korolev, E. Burche Rocket in the war // Tekhnika-youth. - 1935. - No. 5. - P. 57 -59) ha proposto uno schema per l'uso di un aereo da combattimento a razzo-stratoplano: "Andando al bombardamento, è necessario tenere conto del fatto che la precisione dei colpi dall'altezza misurata in decine di chilometri e a tremende velocità dello stratoplano dovrebbe essere trascurabile. Ma d'altra parte, è del tutto possibile e di grande importanza è l'avvicinamento al bersaglio nella stratosfera fuori dalla portata delle armi di terra, la discesa rapida, i bombardamenti da altezze normali che forniscono la precisione richiesta, e poi di nuovo la fulminea risalita ad un'altezza irraggiungibile."
Il concetto di attacco globale basato su armi ipersoniche
Attualmente, questa idea sta iniziando ad essere praticamente implementata. Negli Stati Uniti a metà degli anni '90 è stato formulato il concetto di Global Reach - Global Power. In conformità con esso, gli Stati Uniti dovrebbero avere la capacità di colpire obiettivi di terra e di superficie in qualsiasi parte del mondo entro 1-2 ore dopo aver ricevuto un ordine, senza utilizzare basi militari straniere che utilizzano armi convenzionali, ad esempio UAB. Questo può essere fatto utilizzando una nuova arma ipersonica, costituita da una piattaforma portante ipersonica e un aereo autonomo con un carico di combattimento, in particolare UAB. Le proprietà principali di tali armi sono l'alta velocità, il lungo raggio, la manovrabilità sufficientemente elevata, la bassa visibilità e l'alta efficienza operativa.
Nell'ambito del programma su larga scala delle forze armate statunitensi Promt Global Strike ("Rapid Global Strike"), che consente di colpire con armi convenzionali (non nucleari) di azione cinetica in qualsiasi punto del pianeta entro un'ora, e realizzato nell'interesse dell'esercito degli Stati Uniti, si sta sviluppando un sistema di attacco ipersonico di nuova generazione in due opzioni:
• il primo, denominato AHW (Advanced Hypersonic Weapon), utilizza un veicolo di lancio usa e getta come piattaforma supersonica, seguito dal lancio verso il bersaglio di un aereo supersonico AHW (il velivolo planante ipersonico può anche essere chiamato testata di manovra) dotato di antenna guidata bombe per colpire il bersaglio;
• il secondo, denominato sistema di attacco ipersonico FALCON HCV-2, utilizza un aereo ipersonico per creare le condizioni per il lancio di un aereo planante ipersonico autonomo CAV, che vola verso il bersaglio e lo distrugge utilizzando l'UAB.
La prima versione della soluzione tecnica ha uno svantaggio significativo, ovvero che il razzo vettore che trasporta un proiettile ipersonico al punto di lancio dell'AHW può essere scambiato per un missile con una testata nucleare.
Nel 2003, l'Air Force e l'Advanced Development Administration (DARPA) del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, sulla base dei propri sviluppi e delle proposte industriali per sistemi ipersonici avanzati, hanno sviluppato un nuovo concetto per un promettente sistema di attacco ipersonico chiamato FALCON (Force Application and Lancio dagli Stati Uniti continentali Lancio dagli Stati Uniti continentali ") o "Falcon". Secondo questo concetto, il sistema di attacco FALCON consiste in una portaerei ipersonica riutilizzabile (ad esempio senza equipaggio) HCV (Hypersonic Cruise Vehicle - un aereo che vola ad altitudini dell'ordine di 40-60 km con una velocità di crociera ipersonica, con un combattimento carico fino a 5400 kg e un'autonomia di 15 -17000 km) e una cellula controllata ipersonica riutilizzabile CAV (Common Aero Vehicle - velivoli autonomi unificati) riutilizzabile con una qualità aerodinamica di 3-5. La base dei veicoli HCV dovrebbe essere negli aeroporti con una pista lunga fino a 3 km.
Lockheed-Martin è stato scelto come sviluppatore principale dell'apparato di attacco ipersonico HCV e del veicolo di consegna CAV per il sistema di attacco FALCON. Nel 2005 ha iniziato a lavorare alla determinazione del loro aspetto tecnico e alla valutazione della fattibilità tecnologica dei progetti. Al lavoro sono coinvolte anche le più grandi aziende aerospaziali statunitensi - Boeing, Northrop Grumman, Andrews Space. A causa dell'alto livello di rischio tecnologico del programma, sono stati condotti studi concettuali di diverse varianti di campioni sperimentali di veicoli di consegna e dei loro vettori con una valutazione delle caratteristiche di manovrabilità e controllabilità.
Quando viene lanciato da un vettore a velocità ipersonica, può fornire vari carichi di combattimento con un peso massimo di 500 kg a un bersaglio a una distanza fino a 16.000 km. Il dispositivo dovrebbe essere realizzato secondo un promettente schema aerodinamico che fornisce un'elevata qualità aerodinamica. Per il retargeting del dispositivo in volo e per colpire bersagli rilevati entro un raggio fino a 5400 km, la sua attrezzatura dovrebbe includere apparecchiature per lo scambio di dati in tempo reale con vari sistemi di ricognizione e punti di controllo. La sconfitta di bersagli stazionari altamente protetti (sepolti) sarà assicurata dall'uso di mezzi di distruzione di un calibro di 500 kg con una testata penetrante. La precisione (probabile deviazione circolare) dovrebbe essere di circa 3 m a una velocità target fino a 1200 m / s.
Il velivolo planante ipersonico CAV con controlli aerodinamici ha una massa di circa 900 kg, di cui l'aereo portante può trasportare fino a sei, trasporta due bombe aeree convenzionali del peso di 226 kg ciascuna nel suo compartimento di combattimento. La precisione nell'uso delle bombe è molto alta - 3 metri. L'autonomia del CAV effettivo può essere di circa 5000 km. Nella fig. 2 mostra un diagramma della separazione di lesioni penetranti utilizzando gusci gonfiabili.
Lo schema dell'uso in combattimento del sistema di attacco ipersonico FALCON è il seguente. Dopo aver ricevuto l'incarico, il bombardiere ipersonico HCV decolla da un aeroporto convenzionale e, utilizzando un sistema di propulsione combinato (DP), accelera a una velocità approssimativamente corrispondente a M = 6. Quando viene raggiunta questa velocità, il sistema di propulsione passa alla modalità di un motore a reazione ipersonico, accelerando l'aereo a M = 10 e un'altitudine di almeno 40 km. Ad un certo momento, il velivolo planante ipersonico CAV si separa dal velivolo portaerei, che, dopo aver completato una missione di combattimento per sconfiggere bersagli, ritorna all'aeroporto di una delle basi aeree statunitensi d'oltremare (se il CAV è dotato di un proprio motore e la necessaria scorta di carburante, può tornare negli Stati Uniti continentali) (fig. 3).
Sono possibili due tipi di traiettorie di volo. Il primo tipo caratterizza una traiettoria ondulata per un aereo ipersonico, che fu proposta dall'ingegnere tedesco Eigen Zenger nel progetto del bombardiere durante la seconda guerra mondiale. Il significato della traiettoria ondulata è il seguente. A causa dell'accelerazione, il dispositivo lascia l'atmosfera e spegne il motore, risparmiando carburante. Quindi, sotto l'influenza della gravità, l'aereo ritorna nell'atmosfera e riaccende il motore (per un breve periodo, solo per 20-40 s), che lancia nuovamente il dispositivo nello spazio. Tale traiettoria, oltre ad aumentare la gittata, contribuisce anche al raffreddamento della struttura del bombardiere quando si trova nello spazio. L'altitudine di volo non supera i 60 km e il passo d'onda è di circa 400 km. Il secondo tipo di traiettoria ha una classica traiettoria di volo rettilinea.
Ricerca sperimentale sulla creazione di armi ipersoniche
Sono stati proposti modelli ipersonici HTV (Hypersonic Test Vehicle) con una massa di circa 900 kg e una lunghezza fino a 5 m per valutare le loro prestazioni di volo, controllabilità e carichi termici a velocità di M = 10 - HTV-1, HTV-2, HTV-3.
L'apparato HTV-1 con una durata di volo controllata di 800 s a una velocità di M = 10 è stato ritirato dai test a causa della complessità tecnologica nella fabbricazione del corpo di schermatura termica e delle soluzioni progettuali errate (Fig. 4).
L'apparato HTV-2 è realizzato secondo un circuito integrato con bordi d'attacco affilati e fornisce una qualità di 3, 5-4, che, come credono gli sviluppatori, fornirà una determinata gamma di planata, nonché manovrabilità e controllabilità utilizzando scudi aerodinamici per puntare con la precisione richiesta (fig. 5). Secondo il Congress Research Service (CRS) degli Stati Uniti, il dispositivo ipersonico FALCON HTV-2 è in grado di colpire bersagli a distanze fino a 27.000 km e velocità fino a Mach 20 (23.000 km / h).
L'HTV-3 è un modello in scala dell'aereo da attacco ipersonico HCV con qualità aerodinamica di 4-5 (Fig. 6). Il modello è progettato per valutare le soluzioni tecnologiche e progettuali adottate, le prestazioni aerodinamiche e di volo, nonché la manovrabilità e la controllabilità nell'interesse di un ulteriore sviluppo del velivolo HCV. I test di volo avrebbero dovuto essere eseguiti nel 2009. Il costo totale del lavoro per la fabbricazione del modello e l'esecuzione dei test di volo è stimato in $ 50 milioni.
I test del complesso shock avrebbero dovuto essere effettuati nel 2008-2009. utilizzando veicoli di lancio. Lo schema del volo di prova dell'aereo ipersonico HTV-2 è mostrato in Fig. 7.
Come hanno dimostrato gli studi, le principali problematiche per la creazione di un velivolo ipersonico saranno associate allo sviluppo della centrale elettrica, alla scelta del carburante e dei materiali strutturali, all'aerodinamica e alla dinamica di volo e al sistema di controllo.
La scelta del layout aerodinamico e del design dell'aeromobile dovrebbe essere basata sulla condizione di garantire il funzionamento congiunto della presa d'aria, della centrale elettrica e di altri elementi dell'aeromobile. A velocità ipersoniche, i problemi di studio dell'efficacia dei controlli aerodinamici, con aree minime di stabilizzazione e superfici di controllo, momenti cardine, specialmente quando ci si avvicina all'area bersaglio a una velocità di circa 1600 m/s, diventano prioritarie, prima di tutto, per garantire la forza della struttura e una guida di alta precisione all'obiettivo.
Secondo studi preliminari, la temperatura sulla superficie del veicolo ipersonico raggiunge i 1900°C, mentre per il normale funzionamento delle apparecchiature di bordo, la temperatura all'interno del vano non dovrebbe superare i 70°C. Pertanto, il corpo del dispositivo deve avere un involucro resistente al calore realizzato con materiali per alte temperature e protezione termica multistrato basata su esistenti attualmente di materiali da costruzione.
Il veicolo ipersonico è dotato di un sistema di controllo combinato inerziale-satellitare e, in futuro, di un sistema di homing ottico-elettronico o radar end-to-end.
Per garantire il volo in linea retta, i più promettenti per i sistemi militari sono i motori ramjet: SPVRD (motore ramjet supersonico) e motore scramjet (motore ramjet ipersonico). Sono semplici nel design, poiché non hanno praticamente parti mobili (ad eccezione della pompa di alimentazione del carburante) che utilizzano combustibili idrocarburici convenzionali.
Il layout aerodinamico e il design dell'apparato CAV sono in fase di elaborazione nell'ambito del progetto X-41 e dell'aereo da trasporto - nell'ambito del programma X-51. L'obiettivo del programma X-51A è dimostrare le possibilità di creare un motore scramjet, lo sviluppo di materiali resistenti al calore, l'integrazione della cellula e del motore, nonché altre tecnologie necessarie per il volo nella gamma di 4, 5-6, 5 M. Nell'ambito di questo programma, sono in corso anche i lavori per creare un missile balistico con una testata convenzionale, un missile ipersonico X-51A Waverider e un drone orbitale X-37B.
Secondo il CRS, il finanziamento per il programma nel 2011 è stato di 239,9 milioni di dollari, di cui 69 milioni di dollari spesi per AHW.
Il ministero della Difesa degli Stati Uniti ha condotto un altro test di una nuova bomba ipersonica planante AHW (Advanced Hypersonic Weapon). Il test delle munizioni si è svolto il 17 novembre 2011. Lo scopo principale del test era testare la manovrabilità, la controllabilità e la resistenza alle alte temperature delle munizioni. È noto che AHW è stato lanciato nell'atmosfera superiore utilizzando un razzo lanciatore da una base aerea alle Hawaii (Fig. 9). Dopo aver separato le munizioni dal missile, pianificò e colpì un bersaglio nelle Isole Marshall vicino all'atollo Kwajalein, situato a quattromila chilometri a sud-ovest delle Hawaii, a una velocità ipersonica di cinque volte la velocità del suono. Il volo è durato meno di 30 minuti.
Secondo il portavoce del Pentagono Melinda Morgan, lo scopo di testare le munizioni era raccogliere dati sull'aerodinamica dell'AHW, sulla sua maneggevolezza e resistenza alle alte temperature.
Gli ultimi test dell'HTV-2 si sono svolti a metà agosto 2011 e non hanno avuto successo (Fig. 10).
Secondo gli esperti, è possibile adottare un sistema ipersonico shock di prima generazione di nuova generazione entro il 2015. Si ritiene necessario fornire fino a 16 lanci al giorno utilizzando un veicolo di lancio monouso. Il costo di lancio è di circa $ 5 milioni.
La creazione di un sistema di scioperi su vasta scala è prevista non prima del 2025-2030.
L'idea dell'uso militare di uno stratoplano a propulsione a razzo, proposta da S. Korolev ed E. Burche negli anni '30, a giudicare dalle ricerche effettuate negli Stati Uniti, sta cominciando ad essere implementata in progetti per creare un nuova generazione di armi da attacco ipersoniche.
L'uso di UAB come parte di un veicolo autonomo ipersonico quando si attacca un bersaglio richiede elevate esigenze di garantire una guida di alta precisione in condizioni di volo ipersonico e protezione termica delle apparecchiature dagli effetti del riscaldamento cinetico.
Sull'esempio del lavoro svolto negli Stati Uniti per creare armi ipersoniche, vediamo che le possibilità per l'uso in combattimento dell'UAB sono tutt'altro che esaurite e sono determinate non solo dalle caratteristiche tattiche e tecniche dell'UAB stesso, che fornisce la portata, l'accuratezza e la probabilità di distruzione date, ma anche per mezzo della consegna. Inoltre, l'attuazione di questo progetto può anche risolvere il compito pacifico di consegnare prontamente merci o attrezzature di soccorso in difficoltà in qualsiasi parte del mondo.
Il materiale presentato ci fa riflettere seriamente sul contenuto delle principali direzioni di sviluppo dei sistemi di sciopero guidato domestico fino al 2020-2030. Allo stesso tempo, è necessario tenere conto della dichiarazione di D. Rogozin (Rogozin D. Lavora sull'algoritmo esatto // Difesa nazionale. - 2012. - No. 2. - P. 34-406): “… dobbiamo abbandonare l'idea di "recuperare e sorpassare"… Ed è improbabile che raccoglieremo rapidamente forze e capacità che ci permetterebbero di raggiungere i paesi ad alta tecnologia a velocità incredibili. Non è necessario farlo. Abbiamo bisogno di qualcos'altro, molto più complicato … È necessario calcolare il corso di condurre una lotta armata con la prospettiva fino a 30 anni, per determinare questo punto, per raggiungerlo. Per capire di cosa abbiamo bisogno, cioè preparare armi non per domani e nemmeno per dopodomani, ma per una settimana storica avanti… ripeto, non pensate a quello che stanno facendo negli USA, in Francia, in Germania, pensa a cosa ne avranno tra 30 anni. E devi creare qualcosa che sarà migliore di quello che hanno ora. Non seguirli, cerca di capire dove sta andando tutto, e poi vinceremo".
Cioè, è necessario capire se un tale compito è sorto per noi e, in caso affermativo, come risolverlo.
