L'ipersuono sta emergendo come il prossimo parametro chiave per armi e piattaforme di sorveglianza, e quindi vale la pena dare un'occhiata più da vicino alle ricerche condotte in quest'area da Stati Uniti, Russia e India
Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti e altre agenzie governative stanno sviluppando la tecnologia ipersonica per due obiettivi immediati e uno a lungo termine. Secondo Robert Mercier, capo dei sistemi ad alta velocità presso l'US Air Force Research Laboratory (AFRL), i due obiettivi vicini sono armi ipersoniche, che dovrebbero essere tecnologicamente pronte all'inizio degli anni '20, e un veicolo di sorveglianza senza equipaggio, che sarà essere pronti per lo spiegamento alla fine degli anni '20 o all'inizio degli anni '30, e i veicoli ipersonici seguiranno in un futuro più lontano.
"L'esplorazione dello spazio con l'aiuto di veicoli spaziali con un motore a getto d'aria è una prospettiva molto più lontana", ha detto in un'intervista. "È improbabile che il veicolo spaziale ipersonico sarà pronto prima del 2050". Mercier ha aggiunto che la strategia di sviluppo complessiva è di iniziare con piccole armi e poi, man mano che la tecnologia e i materiali si sviluppano, si espandono ai veicoli aerei e spaziali.
Spiro Lekoudis, direttore del Dipartimento di sistemi d'arma, approvvigionamento, tecnologia e approvvigionamento presso il Ministero della Difesa, ha confermato che le armi ipersoniche saranno probabilmente il primo programma di approvvigionamento che emergerà dopo lo sviluppo di questa tecnologia da parte del ministero e delle sue organizzazioni partner. "L'aereo è sicuramente un progetto a più lungo termine rispetto a un'arma", ha detto in un'intervista. L'US Air Force dovrebbe condurre una dimostrazione dell'High Speed Strike Weapon (HSSW) - uno sviluppo congiunto con la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) - intorno al 2020, quando il Pentagono deciderà come trasferire al meglio questa tecnologia nel programma di sviluppo e acquisto di missili ipersonici.
"Ci sono due principali documenti di ricerca che mirano a dimostrare la tecnologia HSSW", afferma Bill Gillard, progettista di piani e programmi presso AFRL. "Il primo è il programma di pianificazione dell'accelerazione tattica TBG (Tactical BoosWSIide) di Lockheed Martin e Raytheon, e il secondo è l'HAWC (Hypersonic Air-breathing Weapon Concept), guidato da Boeing".
"Nel frattempo, AFRL sta conducendo un altro studio fondamentale per integrare i progetti DARPA e US Air Force", ha affermato Gillard. Ad esempio, nell'ambito della convalida del concetto di aeroplano riutilizzabile per ipersonici (REACH), oltre allo studio dei materiali di base, sono stati condotti numerosi esperimenti con motori a reazione di piccole e medie dimensioni. "Il nostro obiettivo è promuovere il database e sviluppare e dimostrare tecnologie che possono essere utilizzate per creare nuovi sistemi". La ricerca fondamentale a lungo termine di AFRL nel campo del miglioramento dei compositi a matrice ceramica e di altri materiali resistenti al calore è estremamente importante per la creazione di promettenti veicoli ipersonici.
AFRL e altri laboratori del Pentagono stanno lavorando intensamente su due aspetti principali dei promettenti veicoli ipersonici: la capacità di riutilizzarli e aumentarne le dimensioni."C'è persino una tendenza in AFRL a promuovere il concetto di sistemi ipersonici riutilizzabili e più grandi", ha affermato Gillard. "Abbiamo concentrato tutte queste tecnologie su progetti come l'X-51 e REACH sarà un altro".
"La dimostrazione del 2013 del missile X-51A WaveRider di Boeing costituirà la base dei piani di armamento ipersonico dell'aeronautica americana", ha affermato John Leger, ingegnere capo del progetto aerospaziale presso il dipartimento delle armi dell'AFRL. "Stiamo studiando l'esperienza acquisita durante lo sviluppo del progetto X-51 e la utilizziamo nello sviluppo dell'HSSW".
Contemporaneamente al progetto del missile da crociera ipersonico X-51, varie organizzazioni di ricerca hanno anche sviluppato motori ramjet più grandi (10x), che "consumano" 10 volte più aria del motore X-51. "Questi motori sono ideali per sistemi come la sorveglianza ad alta velocità, le piattaforme di ricognizione e di intelligence e i missili da crociera atmosferici", ha affermato Gillard. "E, in definitiva, i nostri piani sono di spostarci ulteriormente verso il numero 100, che consentirà l'accesso allo spazio utilizzando sistemi di respirazione".
AFRL sta anche esplorando la possibilità di integrare un motore ramjet ipersonico con un motore a turbina o un razzo ad alta velocità per avere una propulsione sufficiente per raggiungere grandi numeri di Mach. “Stiamo esplorando tutte le possibilità per migliorare l'efficienza dei motori degli aerei supersonici. Le condizioni in cui devono volare non sono del tutto favorevoli».
Il 1° maggio 2013, il razzo Kh-51A WaveRider ha superato con successo i test di volo. L'apparato sperimentale si è sganciato dal velivolo B-52H e ha accelerato utilizzando un acceleratore a razzo a una velocità di 4,8 numeri di Mach (M = 4, 8). Quindi l'X-51A si separò dall'acceleratore e avviò il proprio motore, accelerò a Mach 5, 1 e volò per 210 secondi fino a quando tutto il carburante fu esaurito. L'Air Force ha raccolto tutti i dati di telemetria per 370 secondi di volo. La divisione Rocketdyne di Pratt & Whitney ha sviluppato il motore per WaveRider. Successivamente, questa divisione è stata venduta ad Aerojet, che continua a lavorare su centrali ipersoniche, ma non fornisce dettagli su questo argomento.
In precedenza, dal 2003 al 2011, Lockheed Martin ha lavorato con DARPA al concetto iniziale del Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. Il booster per questi veicoli, che sono stati lanciati dalla base aerea di Vandenberg in California, era un razzo leggero Minotaur IV. Il volo inaugurale dell'HTV-2 nel 2010 ha generato dati che hanno dimostrato progressi nelle prestazioni aerodinamiche, nei materiali refrattari, nei sistemi di protezione termica, nei sistemi di sicurezza del volo autonomo e nei sistemi di guida, navigazione e controllo ipersonici a lungo raggio.
Due lanci dimostrativi sono stati effettuati con successo nell'aprile 2010 e nell'agosto 2011, ma, secondo le dichiarazioni della DARPA, entrambe le volte i veicoli Falcon durante il volo, cercando di raggiungere la velocità pianificata di M = 20, hanno perso il contatto con il centro di controllo per diversi minuti.
I risultati del programma X-51A sono ora utilizzati nel progetto HSSW. Il sistema di armamento e guida viene sviluppato in due programmi dimostrativi: HAWC e TBG. DARPA ha assegnato contratti a Raytheon e Lockheed Martin nell'aprile 2014 per continuare a sviluppare il programma TBG. Le società hanno ricevuto rispettivamente 20 e 24 milioni di dollari. Nel frattempo, Boeing sta sviluppando il progetto HAWC. Lei e la DARPA si rifiutano di fornire dettagli su questo contratto.
L'obiettivo dei programmi TBG e HAWC è accelerare i sistemi d'arma a una velocità di M = 5 e pianificarli ulteriormente per i propri scopi. Tali armi devono essere manovrabili ed estremamente resistenti al calore. In definitiva, questi sistemi saranno in grado di raggiungere un'altitudine di quasi 60 km. La testata, sviluppata per un missile ipersonico, ha una massa di 76 kg, che è approssimativamente uguale alla massa di una bomba di piccolo diametro SDB (Small Diameter Bomb).
Mentre il progetto X-51A ha dimostrato con successo l'integrazione di un aeromobile e di un motore ipersonico, i progetti TBG e HAWC si concentreranno su guida e controllo avanzati, che non sono stati completamente implementati nei progetti Falcon o WaveRider. I sottosistemi Seeker (GOS) sono impegnati in diversi laboratori di armi dell'aeronautica statunitense al fine di migliorare ulteriormente le capacità dei sistemi ipersonici. Nel marzo 2014, la DARPA ha dichiarato in una dichiarazione che nell'ambito del progetto TBG, che dovrebbe completare un volo dimostrativo entro il 2020, le aziende partner stanno cercando di sviluppare tecnologie per un sistema di volo ipersonico tattico con un razzo, lanciato da un aereo da trasporto.
“Il programma affronterà i problemi di sistema e tecnologici necessari per creare un sistema di volo ipersonico con un razzo. Questi includono lo sviluppo di concetti per un apparato con le necessarie caratteristiche aerodinamiche e aerotermodinamiche; controllabilità e affidabilità in un'ampia gamma di condizioni operative; le caratteristiche del sistema e del sottosistema necessarie per l'efficienza nelle relative condizioni di esercizio; infine, approcci per ridurre i costi e aumentare l'accessibilità economica del sistema sperimentale e dei futuri sistemi di produzione , afferma la nota. L'aereo per il progetto TBG è una testata che si separa dall'acceleratore e plana a velocità fino a M = 10 o più.
Nel frattempo, come parte del programma HAWC, a seguito del progetto X-51A, verrà dimostrato un missile da crociera ipersonico con un motore ramjet a velocità inferiori - circa M = 5 e superiori. "La tecnologia di HAWC potrebbe espandersi a promettenti piattaforme aeree ipersoniche riutilizzabili che possono essere utilizzate come veicoli da ricognizione o accesso allo spazio", ha affermato la DARPA in una nota. Né la DARPA né l'appaltatore principale di Boeing hanno rivelato tutti i dettagli del loro programma congiunto.
Mentre gli obiettivi ipersonici primari del Dipartimento della Difesa sono i sistemi d'arma e le piattaforme di ricognizione, la DARPA ha iniziato un nuovo programma nel 2013 per sviluppare un booster ipersonico senza equipaggio riutilizzabile per lanciare piccoli satelliti del peso di 1.360-2270 kg in orbita bassa, che servirà contemporaneamente come laboratorio di prova per veicoli ipersonici. Nel luglio 2015, l'Ufficio ha assegnato a Boeing e al suo partner Blue Origin un contratto da 6,6 milioni di dollari per continuare a lavorare sull'XS-1 Experimental Spaceplane, secondo una dichiarazione del Congresso. Nell'agosto 2014, Northrop Grumman ha annunciato che stava anche lavorando con Scaled Composites e Virgin Galactic alla progettazione tecnica e al piano di volo per il programma XS-1. La società ha ricevuto un contratto di 13 mesi del valore di 3,9 milioni di dollari.
L'XS-1 dovrebbe avere un booster di lancio riutilizzabile che, se combinato con uno stadio di booster unico, fornirà una consegna conveniente di un veicolo di classe da 1360 kg a LEO. Oltre al lancio economico, stimato a un decimo del costo di un attuale lancio di razzi pesanti, è probabile che l'XS-1 serva anche come laboratorio di prova per nuovi veicoli ipersonici.
DARPA vorrebbe lanciare l'XS-1 ogni giorno per meno di $ 5 milioni per volo. La direzione vuole ottenere un dispositivo in grado di raggiungere velocità superiori a 10 numeri Mach. I principi operativi richiesti "come un aeroplano" includono atterraggi orizzontali su piste standard, inoltre, il lancio deve essere da un lanciatore ascensore, inoltre deve esserci un'infrastruttura minima e personale di terra e un alto livello di autonomia. Il primo volo orbitale di prova è previsto per il 2018.
Dopo diversi tentativi infruttuosi della NASA, a partire dagli anni '80, di sviluppare un sistema come l'XS-1, i ricercatori militari ora credono che la tecnologia sia maturata abbastanza grazie ai progressi nei compositi leggeri ed economici e alla migliore protezione termica.
XS-1 è uno dei numerosi progetti del Pentagono volti a ridurre i costi di lancio dei satelliti. Con i tagli al bilancio della difesa degli Stati Uniti e l'aumento delle capacità di altre nazioni, l'accesso di routine allo spazio sta diventando una priorità sempre più importante per la sicurezza nazionale. L'uso di razzi pesanti per lanciare i satelliti è costoso e richiede una strategia elaborata con poche opzioni. Questi lanci tradizionali possono costare centinaia di milioni di dollari e richiedere la manutenzione di costose infrastrutture. Poiché l'aeronautica statunitense insiste affinché i legislatori emettano un decreto per sospendere l'uso dei motori a razzo russi RD-180 per il lancio di satelliti americani, la ricerca ipersonica della DARPA contribuirà ad accorciare significativamente il percorso che dovrà essere percorso, facendo affidamento solo sulle proprie forze e si intende.
Russia: recuperare il tempo perduto
Alla fine dell'esistenza dell'Unione Sovietica, l'ufficio di progettazione meccanica MKB "Raduga" di Dubna progettò GELA (Hypersonic Experimental Aircraft), che sarebbe diventato il prototipo del missile strategico di lancio aereo X-90 ("Prodotto 40 ") con un motore ramjet "Prodotto 58 "Sviluppato da TMKB (ufficio di progettazione per la costruzione di macchine Turaevskoe)" Soyuz ". Il razzo doveva essere in grado di accelerare fino a una velocità di 4,5 Mach e avere una gittata di 3000 km. Il set di armi standard del bombardiere strategico modernizzato Tu-160M doveva includere due missili X-90. Il lavoro sul missile da crociera supersonico Kh-90 è stato interrotto nel 1992 in fase di laboratorio e l'apparato GELA stesso è stato mostrato nel 1995 alla mostra aeronautica MAKS.
Le informazioni più complete sugli attuali programmi di lancio aereo ipersonico sono state presentate dall'ex comandante dello stato maggiore dell'aeronautica militare russa, Alexander Zelin, in una conferenza tenuta a una conferenza dei produttori di aeromobili a Mosca nell'aprile 2013. Secondo Zelin, la Russia sta portando avanti un programma in due fasi per sviluppare un missile ipersonico. La prima fase prevede lo sviluppo entro il 2020 di un missile sub-strategico di lancio aereo con una gittata di 1.500 km e una velocità di circa M=6. Inoltre, nel prossimo decennio, dovrebbe essere sviluppato un razzo con una velocità di 12 numeri di Mach, in grado di raggiungere qualsiasi punto del mondo.
Molto probabilmente, il missile Mach 6 citato da Zelin è il Prodotto 75, designato anche GZUR (HyperSonic Guided Missile), che è attualmente in fase di progettazione tecnica presso la Tactical Missiles Corporation. Il "Prodotto 75", a quanto pare, ha una lunghezza di 6 metri (la dimensione massima che può prendere il vano bombe del Tu-95MS; può anche entrare nel compartimento degli armamenti del bombardiere Tu-22M) e pesa circa 1.500 kg. Dovrebbe essere messo in moto dal motore ramjet Product 70 sviluppato da Soyuz TMKB. Il suo ricercatore radar attivo Gran-75 è attualmente in fase di sviluppo da parte della Detal UPKB a Kamensk-Uralsky, mentre la testa di ricerca passiva a banda larga viene prodotta dall'Omsk Central Design Bureau.
Nel 2012, la Russia ha iniziato i test di volo di un veicolo ipersonico sperimentale collegato alla sospensione di un bombardiere supersonico a lungo raggio Tu-23MZ (denominazione NATO "Backfire"). Non prima del 2013, questo dispositivo ha fatto il suo primo volo libero. Il dispositivo ipersonico è installato nella sezione anteriore del razzo X-22 (AS-4 "Kitchen"), che viene utilizzato come booster di lancio. Questa combinazione è lunga 12 metri e pesa circa 6 tonnellate; la componente ipersonica è lunga circa 5 metri. Nel 2012, l'impianto di costruzione di macchine di Dubna ha completato la costruzione di quattro missili antinave aerei da crociera supersonici X-22 (senza cercatore e testate) da utilizzare nei test di veicoli ipersonici. Il razzo viene lanciato da una sospensione sottoala Tu-22MZ a velocità fino a Mach 1, 7 e altitudini fino a 14 km e accelera il veicolo di prova a Mach 6, 3 e un'altitudine di 21 km prima di lanciare il componente di prova, che a quanto pare si sviluppa una velocità di 8 numeri Mach.
La Russia avrebbe dovuto prendere parte a test di volo simili del veicolo ipersonico MBDA LEA francese lanciato dal Backfire. Tuttavia, secondo i dati disponibili, il componente ipersonico di prova è un progetto primordialmente russo.
Nell'ottobre-novembre 2012, Russia e India hanno firmato un accordo preliminare per lavorare sul missile ipersonico BrahMos-II. Lo schema di cooperazione include NPO Mashinostroeniya (razzo), TMKB Soyuz (motore), TsAGI (ricerca aerodinamica) e TsIAM (sviluppo del motore).
India: un nuovo giocatore in campo
A seguito di un accordo sullo sviluppo congiunto con la Russia, nel 1998 è stato lanciato il programma missilistico indiano BrahMos. Secondo l'accordo, i principali partner erano la NPO russa Mashinostroyenia e l'Indian Defence Research and Development Organization (DRDO).
La sua prima versione è un missile da crociera supersonico a due stadi con guida radar. Il motore a propellente solido del primo stadio accelera il razzo a velocità supersoniche, mentre il ramjet a propellente liquido del secondo stadio accelera il razzo alla velocità di M = 2. 8. BrahMos è, infatti, la versione indiana del Missile Yakhont russo.
Mentre il razzo BrahMos era già stato consegnato all'esercito, alla marina e all'aviazione indiani, la decisione di iniziare a sviluppare una versione ipersonica del razzo BrahMos-II dalla partnership già stabilita è stata presa nel 2009.
In conformità con il progetto tecnico, BrahMos-ll (Kalam) volerà a velocità superiori a Mach 6 e avrà una precisione maggiore rispetto alla variante BrahMos-A. Il missile avrà una gittata massima di 290 km, che è limitata dal Missile Technology Control Regime firmato dalla Russia (limita lo sviluppo di missili con una gittata superiore a 300 km per un paese partner). Per aumentare la velocità del razzo BrahMos-2, verrà utilizzato un motore ramjet ipersonico e, secondo diverse fonti, l'industria russa sta sviluppando un carburante speciale per questo.
Per il progetto BrahMos-II, è stata presa una decisione chiave per mantenere i parametri fisici della versione precedente in modo che il nuovo razzo potesse utilizzare i lanciatori già sviluppati e altre infrastrutture.
L'obiettivo fissato per la nuova variante include obiettivi fortificati come rifugi sotterranei e depositi di armi.
Un modello in scala del razzo BrahMos-II è stato mostrato all'Aero India 2013 e i test sui prototipi dovrebbero iniziare nel 2017. (Alla mostra Aero India 2017, tenutasi di recente, è stato presentato un caccia Su-30MKI con un razzo Brahmos su un pilone subalare). Nel 2015, in un'intervista, il direttore esecutivo di Brahmos Aerospace, Kumar Mishra, ha affermato che la configurazione esatta deve ancora essere approvata e che un prototipo completo è previsto non prima del 2022.
Una delle sfide principali è trovare soluzioni progettuali per il BrahMos-II che consentano al razzo di resistere alle temperature estreme e ai carichi del volo ipersonico. Tra i problemi più difficili c'è la ricerca dei materiali più adatti per la fabbricazione di questo razzo.
Si stima che DRDO abbia investito circa 250 milioni di dollari nello sviluppo di un missile ipersonico; al momento, sono stati effettuati test di un VRM ipersonico nel laboratorio di sistemi moderni a Hyderabad, dove, secondo i rapporti, in una galleria del vento è stata raggiunta una velocità di M = 5, 26. La galleria del vento ipersonica gioca un ruolo chiave ruolo nella simulazione della velocità richiesta per testare vari elementi strutturali di un razzo.
È chiaro che il missile ipersonico sarà fornito solo a India e Russia e non sarà disponibile per la vendita a paesi terzi.
C'è un leader
Essendo la più potente potenza militare ed economica del mondo, gli Stati Uniti stanno guidando tendenze di sviluppo ipersoniche, ma paesi come la Russia e l'India lo stanno frenando.
Nel 2014, l'alto comando dell'aeronautica statunitense ha annunciato che le capacità ipersoniche sarebbero risultate in cima alle cinque principali priorità di sviluppo per il prossimo decennio. Le armi ipersoniche saranno difficili da intercettare e forniranno la capacità di sferrare attacchi a lungo raggio più velocemente di quanto consentito dall'attuale tecnologia missilistica.
Inoltre, questa tecnologia è vista da alcuni come un successore della tecnologia stele, poiché le armi che si muovono ad alta velocità e ad alta quota avranno una migliore sopravvivenza rispetto ai sistemi lenti a bassa quota, il che significa che saranno in grado di ingaggiare bersagli in un accesso limitato conteso. spazio. A causa dei progressi nel campo delle tecnologie di difesa aerea e della loro rapida proliferazione, è fondamentale trovare nuove vie per penetrare nei "cordoni nemici".
A tal fine, i legislatori americani stanno costringendo il Pentagono ad accelerare il progresso della tecnologia ipersonica. Molti di loro indicano gli sviluppi in Cina, Russia e persino in India come giustificazione per gli sforzi più aggressivi degli Stati Uniti in questa direzione. La Camera dei Rappresentanti nella sua versione del disegno di legge sulla spesa per la difesa ha affermato che "sono consapevoli della minaccia in rapida evoluzione rappresentata dallo sviluppo di armi ipersoniche nel campo dei potenziali avversari".
Citano lì "diversi recenti test di armi ipersoniche effettuati in Cina, così come gli sviluppi in quest'area in Russia e India" e sollecitano "ad andare avanti con vigore". "La Camera ritiene che le capacità in rapida crescita potrebbero rappresentare una minaccia per la sicurezza nazionale e le nostre forze attive", afferma la legge. In particolare, afferma anche che il Pentagono dovrebbe utilizzare "la tecnologia avanzata dai precedenti test ipersonici" per continuare lo sviluppo di questa tecnologia.
I funzionari dell'aeronautica americana prevedono che gli aerei ipersonici riutilizzabili potrebbero entrare in servizio negli anni '40 e gli esperti dei laboratori di ricerca militare confermano queste stime. Uscire con una soluzione competitiva davanti a potenziali avversari metterebbe gli Stati Uniti in una posizione vantaggiosa, soprattutto nel Pacifico, dove prevalgono le lunghe distanze e si preferiranno le alte velocità ad alta quota.
Poiché la tecnologia, che dovrebbe "maturare" nel prossimo futuro, può essere applicata nello sviluppo di armi e aerei da ricognizione, sorge una grande domanda: in quale direzione si muoverà per primo il Pentagono. Sia i progetti del Pentagono, il progetto "velivolo arsenale" lanciato dal Segretario alla Difesa Carter nel febbraio 2016, sia il nuovo Long-Range Strike Bomber (LRS-B) / B-21, sono piattaforme in grado di trasportare un utile carico ipersonico, sia esso essere armi o apparecchiature di ricognizione e sorveglianza.
Per il resto del mondo, comprese Russia e India, il percorso da seguire è meno chiaro quando si tratta di lunghi cicli di sviluppo e future implementazioni di tecnologia e piattaforme ipersoniche.
