Содержание

Самый быстрый гиперзвуковой самолет в мире. Российский гиперзвуковой самолет

Обычный пассажирский самолет летает со скоростью порядка 900 км/час. Реактивный военный истребитель может развивать примерно втрое большую скорость. Однако современные инженеры из РФ и других стран мира активно разрабатывают еще более скоростные машины — гиперзвуковые самолеты. В чем специфика соответствующих концепций?

Критерии гиперзвукового самолета

Что такое гиперзвуковой самолет? Под таковым принято понимать аппарат, способный летать со скоростью, многократно превышающий таковую для звука. Подходы исследователей к определению конкретного ее показателя разнятся. Распространена методология, по которой самолет следует считать гиперзвуковым, если он кратно превышает скоростные показатели самых быстрых современных сверхзвуковых аппаратов. Которые составляют порядка 3-4 тыс. км/ч. То есть гиперзвуковой самолет, если придерживаться данной методологии, должен развивать скорость от 6 тыс. км/ч.

Беспилотные и управляемые аппараты

Подходы исследователей могут разниться также в аспекте определения критериев отнесения того или иного аппарата к самолетам. Есть версия, что к таковым правомерно относить только те машины, которые управляются человеком. Есть точка зрения, по которой самолетом также можно считать и беспилотный аппарат. Поэтому некоторые аналитики классифицируют машины рассматриваемого типа на те, что подлежат управлению человеком, и те, которые функционируют автономно. Подобное деление может быть оправдано, поскольку беспилотные аппараты могут обладать намного более внушительными техническими характеристиками, например, в части перегрузок и скорости.

Вместе с тем многие исследователи рассматривают гиперзвуковые самолеты как единую концепцию, для которой ключевой показатель — скорость. Неважно, сидит ли за штурвалом аппарата человек либо машина управляется роботом — главное, чтобы самолет был в достаточной мере быстрым.

Взлет — самостоятельный или с посторонней помощью?

Распространена классификация гиперзвуковых летательных аппаратов, в основе которой — отнесение их к категории тех, что способны взлетать самостоятельно, либо тех, которые предполагают размещение на более мощном носителе — ракете либо грузовом самолете. Есть точка зрения, по которой к аппаратам рассматриваемого типа правомерно относить главным образом те, что способны взлетать самостоятельно либо при минимальном задействовании иных типов техники. Однако те исследователи, которые считают, что основной критерий, характеризующий гиперзвуковой самолет, — скорость, должен быть первостепенным при любой классификации. Будь то отнесение аппарата к беспилотным, управляемым, способным взлетать самостоятельно либо с помощью других машин — если соответствующий показатель достигает указанных выше значений, то значит, речь идет о гиперзвуковом самолете.

Основные проблемы гиперзвуковых решений

Концепциям гиперзвуковых решений — много десятилетий. На протяжении всех лет разработки соответствующего типа аппаратов мировые инженеры решают ряд существенных проблем, объективно мешающих поставить выпуск «гиперзвука» на поток — подобно организации производства турбовинтовых самолетов.

Основная сложность в конструировании гиперзвуковых самолетов — создание двигателя, способного быть в достаточной мере энергоэффективным. Другая проблема — выстраивание необходимой тепловой защиты аппарата. Дело в том, что скорость гиперзвукового самолета в тех значениях, что мы рассмотрели выше, предполагает сильный нагрев корпуса за счет трения об атмосферу.

Сегодня мы рассмотрим несколько образцов удачных прототипов летательных аппаратов соответствующего типа, разработчики которых смогли значительно продвинуться вперед в части успешного решения отмеченных проблем. Изучим теперь наиболее известные мировые разработки в части создания гиперзвуковых летательных аппаратов рассматриваемого типа.

Самый быстрый гиперзвуковой самолет в мире, как считают некоторые эксперты, это американский Boeing X-43A. Так, в ходе тестирования данного аппарата было зафиксировано, что он достигал скорости, превышающей 11 тыс. км/час. То есть примерно в 9,6 раза быстрее скорости звука.

Чем особенно примечателен гиперзвуковой самолет X-43A? Характеристики данного летательного аппарата таковы:

- предельная скорость, зафиксированная на тестах, - 11 230 км/час;

- размах крыльев - 1,5 м;

- длина корпуса - 3,6 м;

- двигатель - прямоточный, Supersonic Combustion Ramjet;

- топливо - атмосферный кислород, водород.

Можно отметить, что рассматриваемый аппарат относится к самым экологичным. Дело в том, что используемое топливо практически не предполагает выделения вредных продуктов горения.

Гиперзвуковой самолет X-43A был разработан совместными усилиями инженеров NASA, а также компаний Orbical Science Corporation и Minocraft. Летательный аппарат создавался порядка 10 лет. В его разработку было вложено около 250 млн. долларов. Концептуальная новизна рассматриваемого самолета в том, что он был задуман с целью испытания новейшей технологии обеспечения работы двигательной тяги.

Разработка от Orbital Science

Компания Orbital Science, которая, как мы отметили выше, приняла участие в создании аппарата X-43A, успела также создать свой гиперзвуковой самолет — X-34.

Его предельная скорость — более 12 тыс. км/ч. Правда, в ходе практических тестов она не была достигнута — более того, не удалось достичь показателя, который показан самолетом X43-A. Рассматриваемый летательный аппарат ускоряется при задействовании ракеты «Пегас», функционирующей на твердом топливе. Машина X-34 была впервые испытана в 2001 году. Рассматриваемый самолет ощутимо больше аппарата от Boeing — его длина составляет 17,78 м, размах крыльев — 8,85 м. Максимальная высота полета гиперзвуковой машины от Orbical Science — 75 километров.

Летательный аппарат от North American

Еще один известный гиперзвуковой самолет — X-15, выпущенный компанией North American. Данный аппарат аналитики относят к экспериментальным.

Он оснащен ракетными двигателями, что дает повод некоторым экспертам не относить его, собственно, к классу самолетов. Однако наличие ракетных двигателей позволяет аппарату, в частности, совершать суборбитальные полеты. Так, во время одного из испытаний в таком режиме он был протестирован пилотами. Предназначение аппарата X-15 — исследование специфики гиперзвуковых полетов, оценка тех или иных конструкторских решений, новых материалов, особенностей управления подобными машинами в различных слоях атмосферы. Примечательно, что концепция проекта была утверждена еще в 1954 году. Летает X-15 со скоростью более 7 тыс. км/час. Дальность его полета — более 500 км, высота превышает 100 км.

Самые быстрые серийные самолеты

Изученные нами выше гиперзвуковые аппараты фактически относятся к категории исследовательских. Полезно будет рассмотреть некоторые серийные образцы самолетов, приближенных по характеристикам к гиперзвуковым или являющихся (по той или иной методологии) ими.

В числе подобных машин — американская разработка SR-71. Данный самолет некоторые исследователи не склонны относить к гиперзвуковым, поскольку его предельна скорость составляет порядка 3,7 тыс. км/час. В числе наиболее примечательных его характеристик — взлетная масса, которая превышает 77 тонн. Длина аппарата — более 23 м, размах крыльев — более 13 м.

Одним из самых быстрых военных самолетов считается российский МиГ-25. Аппарат может развивать скорость более 3,3 тыс. км/ч. Максимальный взлетный вес российского самолета — 41 тонна.

Таким образом, на рынке серийных решений, приближенных по характеристикам к гиперзвуковым, РФ — в числе лидеров. Но что можно сказать о российских разработках в части «классических» гиперзвуковых самолетов? Способны ли инженеры из РФ создать решение, конкурентное машинам от Boeing и Orbital Scence?

Российские гиперзвуковые аппараты

В данный момент российский гиперзвуковой самолет находится в стадии разработки. Но идет она достаточно активно. Речь идет о самолете Ю-71. Его первые испытания, судя по сообщениям в СМИ, были проведены в феврале 2015 года под Оренбургом.

Предполагается, что самолет будет использоваться в военных целях. Так, гиперзвуковой аппарат сможет при необходимости осуществлять доставку поражающих средств на значительные расстояния, вести мониторинг территории, а также задействоваться как элемент штурмовой авиации. Некоторые исследователи полагают, что в 2020-2025 гг. в РВСН поступит порядка 20 самолетов соответствующего типа.

В СМИ есть сведения о том, что рассматриваемый гиперзвуковой самолет России будет размещаться на баллистической ракете «Сармат», которая также находится на стадии проектирования. Некоторые аналитики считают, что разрабатываемый гиперзвуковой аппарат Ю-71 — это не что иное, как боеголовка, которая должна будет отделяться от баллистической ракеты на конечном участке полета, чтобы затем, благодаря высокой, характерной для самолета маневренности, преодолевать системы ПРО.

Проект «Аякс»

В числе наиболее примечательных проектов, связанных с разработкой гиперзвуковых самолетов, — «Аякс». Изучим его подробнее. Гиперзвуковой самолет «Аякс» — концептуальная разработка советских инженеров. В научной среде разговоры о ней начались еще в 80-е годы. В числе наиболее примечательных характеристик — наличие системы тепловой защиты, которая призвана защищать корпус от перегрева. Таким образом, разработчики аппарата «Аякс» предложили решение одной из «гиперзвуковых» проблем, обозначенных нами выше.

Традиционная схема тепловой защиты летательных машин предполагает размещение на корпусе особых материалов. Разработчики «Аякса» предложили иную концепцию, по которой предполагалось не защищать аппарат от внешнего нагрева, а впускать тепло внутрь машины, одновременно увеличивая ее энергоресурс. Основным конкурентом советского аппарат считался гиперзвуковой самолет «Аврора», создаваемый в США. Однако в связи с тем, что конструкторы из СССР существенно расширили возможности концепции, на новую разработку был возложен самый широкий круг задач, в частности, исследовательских. Можно сказать, что «Аякс» — гиперзвуковой многоцелевой самолет.

Рассмотрим более подробно технологические новшества, предложенные инженерами из СССР.

Итак, советские разработчики «Аякса» предложили использовать тепло, возникающее как результат трения корпуса самолета об атмосферу, преобразовывать в полезную энергию. Технически это могло быть реализовано посредством размещения на аппарате дополнительных оболочек. В результате формировалось что-то вроде второго корпуса. Его полость предполагалось заполнить неким катализатором, например, смесью горючего материала и воды. Теплоизолирующий слой, изготовленный из твердого материала, в «Аяксе» предполагалось заменить на жидкостный, который, с одной стороны, должен был защищать двигатель, с другой — способствовал бы каталитической реакции, которая, между тем, могла сопровождаться эндотермическим эффектом — перемещением тепла с наружной части корпуса внутрь. Теоретически охлаждение внешних частей аппараты могло быть каким угодно. Избыточное тепло, в свою очередь, предполагалось задействовать с целью повышения эффективности работы двигателя самолета. При этом данная технология позволяла бы генерировать вследствие реакции топлива и виды свободный водород.

В данный момент доступные широкой публике сведения о продолжении разработки «Аякса» отсутствуют, однако исследователи считают весьма перспективным внедрение советских концепций в практику.

Китайские гиперзвуковые аппараты

Конкурентом России и США на рынке гиперзвуковых решений становится Китай. В числе самых известных разработок инженеров из КНР — летательный аппарат WU-14. Он представляет собой гиперзвуковой управляемый планер, размещаемый на баллистической ракете.

МБР запускает летательный аппарат в космос, откуда машина резко пикирует вниз, развивая гиперзвуковую скорость. Китайский аппарат может монтироваться на разных МБР, обладающих дальностью от 2 до 12 тыс. км. Установлено, что в ходе тестов аппарат WU-14 смог развить скорость, превышающую 12 тыс. км/ч, превратившись, таким образом, в самый быстрый гиперзвуковой самолет по версии некоторых аналитиков.

Вместе с тем многие исследователи считают, что китайскую разработку не вполне правомерно относить к классу самолетов. Так, распространена версия, по которой аппарат следует классифицировать именно как боеголовку. Причем весьма эффективную. При полете вниз с отмеченной скоростью даже самые современные системы ПРО не смогут гарантировать перехвата соответствующей цели.

Можно отметить, что разработками гиперзвуковых аппаратов, задействуемых в военных целях, занимаются также Россия и США. При этом российская концепция, по которой предполагается создавать машины соответствующего типа, значительно отличается, как свидетельствуют данные в некоторых СМИ, от технологических принципов, реализуемых американцами и китайцами. Так, разработчики из РФ концентрируют усилия в области создания летательных аппаратов, оснащенных прямоточным двигателем, способных запускаться с земли. Россия планирует сотрудничество в этом направлении с Индией. Гиперзвуковые аппараты, создаваемые по российской концепции, как считают некоторые аналитики, характеризуются меньшей стоимостью и более широкой областью применения.

Вместе с тем гиперзвуковой самолет России, о котором мы сказали выше (Ю-71), предполагает, как считают некоторые аналитики, как раз-таки размещения на МБР. Если этот тезис окажется верным, то можно будет говорить о том, что инженеры из РФ работают сразу по двум популярным концептуальным направлениям в строительстве гиперзвуковых летательных аппаратов.

Резюме

Итак, вероятно, самый быстрый гиперзвуковой самолет в мире, если говорить о летательных аппаратах безотносительно их классификации, это все же китайский аппарат WU-14. Хотя нужно понимать, что реальные сведения о нем, в том числе касающиеся испытаний, могут быть засекречены. Это вполне соответствует принципам китайских разработчиков, которые часто во что бы то ни стало стремятся сохранить свои военные технологии в тайне. Скорость самого быстрого гиперзвукового самолета — более 12 тыс. км/ч. Его «догоняет» американская разработка X-43A — многие эксперты считают самым скоростным именно его. Теоретически гиперзвуковой самолет X-43A, а также китайский WU-14 может догнать разработка от Orbical Science, рассчитанная на скорость более 12 тыс. км/ч.

Характеристики российского самолета Ю-71 пока что не известны широкой публике. Вполне возможно, что они будут приближены к параметрам китайского летательного аппарата. Российские инженеры также ведут разработки по гиперзвуковому самолету, способному взлетать не на базе МБР, а самостоятельно.

Текущие проекты исследователей из России, Китая и США так или иначе связаны с военной сферой. Гиперзвуковые самолеты, безотносительно их возможной классификации, рассматриваются в первую очередь как носители вооружений, скорее всего, ядерных. Однако в работах исследователей из различных стран мира встречаются тезисы о том, что «гиперзвук», подобно атомным технологиям, вполне может быть мирным.

Дело за появлением доступных и надежных решений, позволяющих организовать серийное производство машин соответствующего типа. Использование подобных аппаратов возможно в самом широком спектре отраслей хозяйственного развития. Наибольшую востребованность гиперзвуковые летательные аппараты, вероятно, найдут в космической и исследовательской индустрии.

По мере удешевления технологий производства соответствующих машин заинтересованность в инвестировании в подобные проекты могут начать проявлять транспортные бизнесы. Промышленные корпорации, поставщики различных сервисов могут начать рассматривать «гиперзвук» как инструмент повышения конкурентоспособности бизнеса в части организации международных коммуникаций.

fb.ru

Гиперзвуковые летательные аппараты: реальна ли опасность

Первый самостоятельный испытательный полёт X‑51A состоялся 26 мая 2010 года. Бомбардировщик B‑52 Stratofortress с аппаратом X‑51A на высоте 15 тыс. метров над Тихим океаном сбросил подвешенную под крыло ракету. После этого разгонная ступень (твёрдотопливный ракетный ускоритель) вывела аппарат на высоту в 19,8 тыс. метров и разогнала её до 4,8 М. Максимальная скорость в 5 М была достигнута аппаратом на высоте около 21,3 тыс. метров.

После разгона ГЗЛА включился гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель производства Pratt & Whitney Rocketdyne. В качестве инициирующего жидкого ракетного топлива использовался этилен. После этого двигатель перешёл на топливо типа JP‑7 (Jet Propellant 7 – стандарт ракетного топлива MIL-T‑38219) – смесевое реактивное топливо на основе углеводородов, включая нафталин, с добавлением смазочных фторуглеродов и окислителя.

Но на 110‑й секунде полёта ГЗЛА произошёл сбой. Затем работа двигателя восстановилась, полёт продолжился, пока на 143‑й секунде полёта не случился окончательный отказ. Связь прервалась на три секунды, и операторы передали команду на самоуничтожение. Скорость в 6 М набрать не удалось. Впрочем, для первого полёта ГЗЛА ставилась задача набрать скорость только в 4,5–5 М.

Планировалось, что полёт продлится 250 секунд. Была израсходована половина топлива, а причиной сбоя работы двигателя признали плохое уплотнение топливной системы. В целом испытания сочли вполне удавшимися, а результат лётного испытания был признан успешным. По мнению специалистов, аппарат выполнил 90% поставленных задач. В ходе полёта выяснилось, что аппарат не способен разгоняться так быстро, как ожидалось, и нагревается гораздо больше, чем рассчитывали. Также происходили перебои со связью и передачей телеметрии.

В целом, по заключению исследовательской лаборатории ВВС США, первый полёт ГЗЛА типа X‑51A был оценён как успешный. Время полёта на данном этапе экспериментальной отработки было достаточным. Ведь предыдущий рекорд длительности полёта на гиперзвуковой скорости составлял всего 12 секунд.

Во время вторых испытаний Х‑51А 13 июня 2011 года отказ двигателя повторился. Но в этот раз перезапустить его не удалось, и аппарат упал в акваторию Тихого океана возле побережья Калифорнии. И это уже было расценено как серьёзная задержка в создании действующего образца. По заключению аварийной комиссии, причиной аварии ГЗЛА был отказ в прямоточном воздушно-реактивном двигателе.

1 мая 2013 года был проведён четвёртый запуск ГЗЛА (см. рисунок 4), в результате лётного испытания была достигнута скорость в 5,1 М, полёт продолжался около шести минут, из них три с половиной минуты работал прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Ускоритель обеспечил набор скорости до 4,8 М, ПВРД – до 5,1 М, на топливе типа JP‑7.

Решение о дальнейшей разработке боевого образца ГЗКР на базе ГЗЛА Boeing Х‑51А в настоящее время не принято.

В целом, с учётом указанных проблем, создание боевого образца ГЗКР на базе экспериментального гиперзвукового летательного аппарата Boeing Х‑51 А представляется маловероятным. 

В настоящее время в США также продолжается создание технологического задела, необходимого для разработки одноступенчатых воздушно-космических самолётов (ВКС). Основу его составляют результаты, полученные в ходе выполнения программы NASP.

На данном этапе понимания возможностей ВКС, его задач и условий применения воздушно-космическим самолётом называется летательный аппарат самолётной схемы, который способен самостоятельно осуществлять взлёт с обычных аэродромов, выход на низкую околоземную орбиту и длительный орбитальный полёт, аэродинамическое маневрирование в атмосфере Земли с целью изменения параметров орбиты, сход с орбиты и посадку на заданный аэродром. 

Однако на данный момент конкретный вариант полномасштабного ВКС, то есть летательного аппарата, полностью отвечающего требованиям Департамента обороны США к боевым летательным аппаратам такого типа, отсутствует. Ожидаемый облик ВКС, его основные ТТХ и возможные способы боевого применения были оценены исходя из общей целевой направленности задач, возлагаемых на космическое вооружение, и основных требований, предъявляемых американскими военными специалистами к ВКС.

Появление базового экспериментального образца-демонстратора ВКС ожидалось не ранее 2014–2015 года. В настоящее время в США действительно создан прототип такого воздушно-космического самолёта – экспериментальный гиперзвуковой летательный аппарат Boeing X‑37.

Гиперзвуковой летательный аппарат Boeing X‑37 (см. рисунок 5) – экспериментальный орбитальный самолёт, создан для отработки перспективных промышленных технологий запуска на орбиту и спуска в атмосферу. По мнению экспертов, Boeing X‑37 (беспилотный космический корабль многоразового использования) является увеличенной на 120% производной от ГЗЛА типа Boeing X‑40A.

Гиперзвуковой летательный аппарат типаBoeing Х-37

Самолёт предназначен для функционирования на высотах от 200 до 750 км, способен быстро менять орбиты, маневрировать, может выполнять различные разведывательные задачи, доставлять небольшие грузы в космос (и возвращать их).

 

Работы по созданию летательного аппарата типа X‑37 велись в США ещё с 1950‑х годов. Программа создания X‑37B была начата в 1999 году NASA совместно с корпорацией Boeing. Стоимость разработки экспериментального космолёта составила около 173 млн долларов.

 

Первый тестовый полёт – испытание планера ГЗЛА путём сбрасывания – был совершён 7 апреля 2006 года. Первый космический полёт состоялся 22 апреля 2010 года в 19:52 по местному времени. Для запуска использовалась ракета-носитель «Атлас‑5», место запуска – стартовая площадка SLC‑41 авиабазы «Мыс Канаверал». Пуск прошёл успешно. В ходе полёта были испытаны навигационные системы, управление, теплозащитная оболочка и система автономной работы аппарата.

 

3 декабря 2010 года воздушно-космический самолёт Х‑37В вернулся на Землю, орбитальный самолёт провёл в космосе 225 дней. Посадка, как и полёт, проводилась в автоматическом режиме и была осуществлена в 09:16 UTC на взлётно-посадочную полосу базы ВВС США «Ванденберг», расположенную северо-западнее Лос-Анджелеса (штат Калифорния).

 

В ходе пребывания на орбите X‑37B получил около семи повреждений обшивки в результате столкновения с космическим мусором. Во время посадки также лопнуло колесо шасси. Отлетевшие фрагменты резины нанесли незначительные повреждения нижней части фюзеляжа аппарата. Несмотря на то, что покрышка шасси лопнула при касании посадочной полосы, аппарат не отклонился от курса и продолжил торможение, держась ровно середины посадочной полосы.

 

ВВС США совместно с концерном Boeing занялись подготовкой второго аппарата X‑37B к выводу в космос. Следующий запуск Х‑37 В‑2 (OTV‑2) был запланирован на 4 марта 2011 года. Время старта, программа полёта и стоимость проекта были засекречены. Испытания аппарата были проведены на более широкой орбите при усложнённых условиях схода с неё и захода на посадку. Программа OTV‑2 была расширена по сравнению с OTV‑1.

 

5 марта 2011 года аппарат был выведен на орбиту ракетой-носителем «Атлас‑5», стартовавшей с мыса Канаверал. С помощью второго аппарата X‑37B будут отрабатываться сенсорные приборы и системы спутников. 16 июня 2012 года летательный аппарат приземлился на базе американских военно-воздушных сил «Ванденберг» в штате Калифорния, проведя 468 дней и 13 часов на орбите, облетев вокруг Земли более семи тысяч раз.

 

Очередной беспилотный космический аппарат X‑37B был запущен с помощью ракеты-носителя «Атлас‑5» с космодрома на мысе Канаверал 11 декабря 2012 года. Как и ранее, никаких подробностей о задачах миссии официально не было сообщено.

 

Цели, для которых ВВС США собирается использовать орбитальный самолёт, в настоящее время не разглашаются. Согласно официальной версии, основной его функцией станет доставка на орбиту специальных грузов. По другим версиям, ГЗЛА Boeing X‑37 будет применяться и в разведывательных целях. Наиболее правдоподобным предназначением этого аппарата является отработка технологий для будущего космического перехватчика, позволяющего инспектировать чужие космические объекты и, если нужно, выводить их из строя кинетическим воздействием. Такое предназначение аппарата полностью соответствует документу «Национальная космическая политика США» 2006 года, провозглашающему право США частично распространить национальный суверенитет на космическое пространство.

 

Представительство ВВС США официально заявило, что X‑37B рассчитан на максимальное нахождение в космосе в течение 270 дней, хотя второй космический полёт продлился 468 дней и 13 часов на орбите.

 

Аппарат оборудован панелями солнечных батарей и литий-ионными бортовыми аккумуляторами. Приведённые значения аэродинамического качества и запаса характеристической скорости позволяют изменить наклонение начальной орбиты на величину 25–300. При этом, по ряду экспертных оценок, возможно снижение ВКС в атмосфере до высоты 50–60 км.

 

Полёт ВКС в плотных слоях атмосферы характеризуется неблагоприятными условиями для работы бортовых систем разведки, прицеливания, связи из-за высоких скоростных напоров, тепловых нагрузок и плазмообразования.

 

Средние значения ЭПР такого воздушно-космического самолёта в диапазоне длин волн λ=3–10 см, ракурсе наблюдения 90±45° (борт) и по уровню вероятности 0,5 составляют около 5–10–20 м2 (в зоне плазмообразования могут достигать до 50–100 м2). Интенсивное плазмообразование при входе ВКС в плотные слои атмосферы прогнозируется в диапазоне высот 70–50 км с дальнейшим затуханием к плотным слоям атмосферы. Поэтому, исходя из нынешнего понимания возможностей ВКС, предполагается, что орбитальный полёт будет основным режимом полёта ВКС при выполнении боевых задач. В меньшей степени боевое применение ВКС возможно и на участке схода с орбиты до входа в плотные слои атмосферы (Н=90–120 км).

 

В целом на ВКС может возлагаться решение транспортных задач в интересах обеспечения орбитальной группировки США, ведение разведки из космоса и проведение инспекции орбитальных объектов.

 

Нанесение высокоточных ударов из космоса (с орбит около 200 км) по наземным целям представляется маловероятным (стоит вспомнить, сколько прогнозов о возможностях боевого применения многоразового космического корабля «Шаттл» было сделано в 1980‑е годы!). Тем более, что подобных испытаний Х‑37 с воздействием по наземным целям с орбиты за прошедший период зарегистрировано не было. 

 

Необходимо отметить, что такие испытания будут расцениваться как нарушение Договора о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела от 10 октября 1967 года. В соответствии со статьёй IV этого Договора «государства – участники Договора – обязуются не выводить на орбиту вокруг Земли любые объекты с ядерным оружием или любыми другими видами оружия массового уничтожения…».

 

В целом проведённый анализ показал, что гиперзвуковой летательный аппарат типа Boeing Х‑37 предназначен для выполнения специальных (разведывательных и транспортных) задач в космосе и обладает ограниченными возможностями боевого применения.

 

Планирующая головная часть Falcon HTV‑2

 

Ранее в США также осуществлялся ряд поисковых работ в области создания стратегических неядерных баллистических ракет (разработка МБР «Минитмен‑2» с неядерной боевой частью) в рамках проекта HAWD (Hypersonic Aerodynamic Weapon Definition).

 

Концепция была основана на результатах работ по созданию маневрирующей боеголовки AMaRV (Advanced Maneuvering Reentry Vehicle), которая трижды испытывалась в первой половине 1980‑х годов. Очевидно, эти испытания прошли достаточно успешно, поскольку Национальный совет по научно-исследовательским разработкам США в 2008 году рекомендовал в своём докладе использовать боеголовку AMaRV в качестве прототипа для первой ракетно-планирующей системы.

 

В качестве одного из вариантов такой системы рассматривалась планирующая головная часть (ПГЧ) или планирующая боеголовка (ПБГ), разработка которой была проведена в США по программе HWT (Hypersonic Weapon Technology). Технический облик этого аппарата представлял собой планирующую боеголовку, сконструированную по схеме «интегрированное корпус-крыло», и был положен в основу дальнейших разработок.

 

Основой для разработки ПБГ послужил гиперзвуковой летательный аппарат «Буст-Глайд» (программа SBGV – Strategic Boost Glide Vehicle, разработка которой осуществлялась ВВС), обладающий способностью совершать после разгона длительный управляемый гиперзвуковой планирующий полёт в диапазоне высот от 60 до 30 км.

 

Вместе с тем неоднократно отмечалось, что планирующая БГ (при успешном решении задач обнаружения, сопровождения и наведения средств ПРО) становится более уязвимой целью даже по сравнению с другими боеголовками (типа ББ МБР, ГЧ БРСД). Во‑первых, из-за больших габаритов её уязвимая площадь и ЭПР в несколько раз выше, чем у других БЦ, во‑вторых, крылья на участке планирования в атмосфере становятся основными уязвимыми отсеками, так как их разрушение (даже при боеспособном снаряжении) делает невозможным нанесение запланированного удара по объекту (рисунок 6).

 

Планирующая головная часть (эскиз)

 

По экспертным оценкам, такие планирующие головные части способны эффективно преодолевать существующую систему воздушно-космической обороны России и обладают наилучшими лётно-техническими характеристиками среди всех перспективных ГЗЛА противника.

 

Наиболее перспективной разработкой ГЗЛА в настоящее время является проект гиперзвукового аппарата типа «Фалькон» (Falcon), создаваемого в рамках программы HTV Агентства перспективных исследований Департамента обороны США (ДАРПА).

 

Боевое применение этого ГЗЛА предусматривает вывод аппарата в космос на МБР (вне зоны контроля СПРН), разгон ГЗЛА до гиперзвуковой скорости и скрытное преодоление зон ПВО над территорией страны в режиме аэродинамического планирования.

 

Программы и перспективы создания таких ГЗЛА были хорошо освещены в 2013 году в книге «Серебряная пуля?» Джеймса М. Эктона – содиректора программы по ядерной политике фонда Карнеги за международный мир. Было отмечено, что применение гиперзвуковых летательных аппаратов типа Falcon HTV‑2 в перспективе может обеспечить скрытное преодоление зоны обнаружения как системы ПРН, так и системы ПВО и нанесение внезапного ядерного удара по высшим звеньям государственного и военного управления РФ.

 

Основной чертой таких гиперзвуковых летательных аппаратов, определяющей вероятность доставки боезарядов к объекту поражения, являются высокоскоростные, интенсивно меняющиеся по модулю и направлению манёвры. Такие особенности лётно-технических характеристик планирующих боеголовок обусловлены высоким аэродинамическим качеством и высокими гиперзвуковыми скоростями атаки цели (5<M<15), стабильностью аэродинамических и массогабаритных характеристик, обеспеченных использованием инновационных теплоэрозионностойких композиционных материалов.

 

Эти ГЗЛА объединили в себе те черты современного ракетного и авиационного вооружения, которые являются определяющими для эффективного преодоления современных эшелонированных систем ПВО‑ПРО. Из всех СВКН только баллистические ракеты, оснащённые ПБГ (ПГЧ) с высокими аэродинамическими характеристиками, обеспечивают практически глобальную зону поражения (доставки боезаряда) с гиперзвуковыми скоростями, сопоставимыми со скоростью МБР (БРПЛ).

 

При высоких гиперзвуковых скоростях и межконтинентальной дальности полёта ПБГ являются оружием высокоточной доставки неядерных боеприпасов и ядерных боезарядов малого и сверхмалого эквивалента, которые с использованием средств самонаведения и космических навигационных систем обеспечивают точность КВО=5–10 м.

 

Джеймсом М. Эктоном также было отмечено, что в настоящее время в этой области реализуется только одна программа – HTV‑2 и её финансирование сокращено до минимума.

 

Ранее был проведён ряд лётных испытаний таких ГЗЛА в рамках исследовательских программ ATV и HTV (рис. 7), которые подтвердили потенциальную возможность применения гиперзвуковых средств воздушно-космического нападения.

 

Гиперзвуковой летательный аппарат Falcon HTV-2

 

В процессе проведённых лётных испытаний ГЗЛА было отработано как прямое наведение планирующей головной части на атакуемый объект, так и возможные боковые манёвры аппарата относительно плоскости стрельбы. Лётные испытания проводились Агентством ДАРПА на Тихоокеанском полигоне ПРО имени Р. Рейгана. Пуск ГЗЛА проводился на испытательной баллистической трассе АБ «Ванденберг» (штат Калифорния) – боевое поле падения полигона ПРО (штат Гавайи). Продольное отклонение от расчётной траектории ГЗЛА с планированием составило около 1250 км.

 

Необходимо отметить, что применение для вывода таких ГЗЛА стратегических баллистических ракет даже из других позиционных районов (о. Диего-Гарсия) и районов патрулирования в море вызывает серьёзные опасения ввиду возможности срабатывания системы предупреждения о ракетном нападении РФ и угрозы нанесения ответного (ядерного) удара.

 

Вместе с тем то, что программой испытаний в настоящее руководит Агентство перспективных исследований ДАРПА, показывает, что испытания планирующей головной части также носят исследовательский характер и в ближне- и среднесрочной перспективе вероятность перевода этой программы в стадию опытно-конструкторской работы во многом зависит от результатов испытаний опытного образца – демонстратора технологий.

 

Прямой угрозы нет

 

Существующий уровень проработки всех приведённых образцов ГЗЛА – гиперзвуковой крылатой ракеты типа Boeing Х‑51А, воздушно-космического самолёта Boeing Х‑37, планирующей головной части Falcon HTV‑2 – явно недостаточен для перевода указанных научно-исследовательских программ в стадию ОКР.

 

Общее снижение темпов разработки указанных гиперзвуковых летательных аппаратов и отсутствие утверждённой концепции боевого применения ГЗЛА с неядерным оснащением также позволяет предположить, что на ближайшую перспективу в составе стратегических наступательных вооружений США основными средствами «быстрого глобального удара» останутся стратегические баллистические и крылатые ракеты.

 

Приведённый обзор проблем, выявленных при лётных испытаниях гиперзвуковых летательных аппаратов в США, показывает, что создание аналогичных образцов вооружения в РФ нецелесообразно. В этом случае мы повторяем печальный опыт создания аналога лазерного авиационного комплекса (ABL), который после ряда успешных лётных экспериментов в США был вначале переведён из образца вооружения в исследовательскую лабораторию, а потом и вовсе отправлен на «кладбище самолётов».

 

Первый полёт Boeing X-48C

 

www.vesvks.ru

Гиперзвуковые летательные аппараты | Военное оружие и армии Мира

Гиперзвуковые летательные аппараты, которые в ближайшем будущем достигнут технической зрелости, возможно, радикально изменят всю сферу ракетных вооружений. И в эту гонку России придется включаться, иначе возникнет риск потерять слишком много. Ведь речь идет ни много ни мало о научно-технической революции.

О гонке вооружений в данной сфере говорить пока рано — на сегодняшний день это гонка технологий. Гиперзвуковые проекты еще не вышли за рамки ОКР: пока в полет отправляются в основном демонстраторы. Их уровни технологической готовности по шкале DARPA находятся в основном на четвертой-шестой позиции (по десятибалльной шкале).

Впрочем, говорить о гиперзвуке как о некой технической новинке не приходится. Боевые блоки МБР входят в атмосферу на гиперзвуке, спускаемые аппараты с космонавтами, космические шаттлы — это тоже гиперзвук. Но полет на гиперзвуковых скоростях при схождении с орбиты — вынужденная необходимость, и длится он недолго. Мы же будем говорить о летательных аппаратах, для которых гиперзвук — штатный режим применения, и без него они не смогут проявить свое превосходство и показать свои возможности и мощь.

УДАР С ОРБИТЫ

Речь пойдет о гиперзвуковых маневрирующих управляемых объектах — маневрирующих боевых головках МБР, гиперзвуковых крылатых ракетах, гиперзвуковых БПЛА. Что, собственно, мы понимаем под гиперзвуковыми летательными аппаратами? Прежде всего имеются в виду следующие характеристики: скорость полета — 5-10 М [6150-12 300 км/ч] и выше, охватываемый рабочий диапазон высот — 25-140 км. Одно из самых привлекательных качеств гиперзвуковых аппаратов — это невозможность надежного слежения средствами ПВО, поскольку объект летит в плазменном облаке, непрозрачном для радиолокаторов. Стоит отметить также высокие маневренные возможности и минимальное время реакции на поражение. Например, гиперзвуковому аппарату требуется всего час после схода с орбиты ожидания для поражения выбранной цели.

Проекты гиперзвуковых аппаратов не раз разрабатывались и продолжают разрабатываться в нашей стране. Можно вспомнить Ту-130 [6 М], самолет «Аякс» [8-10 М), проекты высотно-скоростных гиперзвуковых самолетов ОКБ им. Микояна на углеводородном топливе в разных вариантах применения и гиперзвукового самолета [6 М] на двух видах топлива — водороде для больших скоростей полета и керосине для меньших.

Оставил свой след в истории инженерной мысли проект ОКБ им. Микояна «Спираль», в котором возвращаемый воздушно-космический гиперзвуковой самолет выводился на орбиту ИСЗ гиперзвуковым самолетом-разгонщиком, а после выполнения боевых задач на орбите возвращался в атмосферу, выполнял в ней маневры также на гиперзвуковых скоростях. Наработки по проекту «Спираль» были использованы в проектах БОР и космического челнока «Буран». Есть официально не подтвержденные сведения о созданном в США гиперзвуковом самолете «Аврора». Все о нем слышали, но никто его ни разу не видел.

«ЦИРКОН» ДЛЯ ФЛОТА

17 марта 2016 года стало известно, что Россия официально приступила к испытаниям гиперзвуковой противокорабельной крылатой ракеты (ПКР) «Циркон». Новейшим снарядом будут вооружены АПЛ пятого поколения («Хаски»), также ее получат надводные корабли и, конечно, флагман российского флота «Петр Великий». Скорость 5-6 М и дальность действия не менее 400 км (это расстояние ракета преодолеет за четыре минуты) существенно осложнят применение мер противодействия. Известно, что ракета будет использовать новое топливо Децилин-М, которое увеличивает дальность полета на 300 км. Разработчик ПКР «Циркон» — НПО Машиностроения, входящее в состав «Корпорации «Тактическое ракетное вооружение»». Появления серийной ракеты можно ожидать к 2020 году. При этом стоит учесть, что Россия имеет богатый опыт в создании высокоскоростных противокорабельных крылатых ракет, таких как серийная ПКР П-700 «Гранит» (2,5 М), серийная ПКР П-270 «Москит» (2,8 М), на смену которым и поступит новая ПКР «Циркон».

ХИТРОУМНАЯ БОЕГОЛОВКА

Первая информация о запуске изделия Ю-71 (так оно обозначено на Западе] на околоземную орбиту ракетой РС-18 «Стилет» и его возвращении в атмосферу появилась в феврале 2015 года. Запуск был произведен с позиционного района Домбровского соединения 13-й ракетной дивизией РВСН (Оренбургская область). Сообщается также, что к 2025 году дивизия получит 24 изделия Ю-71 для оснащения уже новых ракет «Сармат». Изделие Ю-71 в рамках проекта 4202 создавалось также НПО Машиностроения с 2009 года.

Изделие представляет собой сверхманевренную боеголовку ракеты, совершающую планирующий полет на скорости 11000 км/ч. Она может выходить в ближний космос и оттуда поражать цели, а также нести ядерный заряд и быть оснащенной системой РЭБ. В момент входа «нырком» в атмосферу скорость может составлять 5000 м/с (18000 км/ч) и по этой причине Ю-71 имеет защиту от перегрева и перегрузок, причем может легко менять направление полета и при этом не разрушается.

Изделие Ю-71, обладая высокой маневренностью на гиперзвуковой скорости по высоте и по курсу и летая не по баллистической траектории, становится недостижимым для любой системы ПВО. К тому же боеголовка является управляемой, благодаря чему имеет очень высокую точность поражения: это позволит использовать ее также в неядерном высокоточном варианте. Известно, что в течение 2011-2015 годов было произведено несколько запусков. На вооружение изделие Ю-71, как полагают, будет принято в 2025 году, и им будет оснащаться МБР «Сармат».

ПОДНЯТЬСЯ ВВЫСЬ

Из проектов прошлого можно отметить ракету Х-90, которая была разработана МКБ «Радуга». Проект ведет свое начало с 1971 года, он был закрыт в тяжелом для страны 1992 году, хотя проведенные испытания показали хорошие результаты. Ракета неоднократно демонстрировалась на авиакосмическом салоне МАКС. Несколько лет спустя проект реанимировали: ракета получила скорость 4-5 М и дальность действия 3500 км с запуском с носителя Ту-160. Демонстрационный полет состоялся в 2004 году. Предполагалось вооружить ракету двумя отделяемыми боеголовками, размещенными по бокам фюзеляжа, однако на вооружение снаряд так и не поступил.

Гиперзвуковая ракета РВВ-БД была разработана ОКБ «Вымпел» им И.И. Торопова. Она продолжает линию ракет К-37, К-37М, находящихся на вооружении МиГ-31 и МиГ-31БМ. Ракетой РВВ-БД будут также вооружаться гиперзвуковые перехватчики проекта ПАК ДП. По заявлению руководителя КТРВ Бориса Викторовича Обносова, сделанному на МАКСе 2015 года, ракета начала выпускаться серийно и первые ее партии сойдут с конвейера уже в 2016 году. Ракета весит 510 кг, имеет осколочно-фугасную боевую часть и будет в широком диапазоне высот поражать цели на дальностях 200 км. Двухрежимный РДТТ позволяет ей развивать гиперзвуковую скорость 6 М.

ГИПЕРЗВУК ПОДНЕБЕСНОЙ

Осенью 2015 года Пентагон сообщил, и это было подтверждено Пекином, что Китай успешно провел испытания гиперзвукового маневрирующего ЛА DF-ZF Ю-14 (WU-14), который был запущен с полигона Учжай. Ю-14 отделился от носителя «на краю атмосферы», а затем планировал на цель, расположенную в нескольких тысячах километров на западе Китая. За полетом DF-ZF следили американские разведывательные службы, и по их данным аппарат маневрировал со скоростью 5 М, хотя потенциально его скорость может достигать и 10 М. Китай заявил, что он решил проблему гиперзвукового ВРД для подобных аппаратов и создал новые легкие композитные материалы для защиты от кинетического нагрева. Представители КНР также сообщили, что Ю-14 способен прорвать систему ПВО США и нанести глобальный ядерный удар.

ПРОЕКТЫ АМЕРИКИ

В настоящее время «в работе» в США находятся различные гиперзвуковые летательные аппараты, которые проходят летные испытания с той или иной долей успеха. Начало работ по ним было положено еще в начале 2000-х, и на сегодня они находятся на разных уровнях технологической готовности. Недавно разработчик гиперзвукового аппарата Х-51А компания «Боинг» заявила, что Х-51А будет принят на вооружение уже в 2017 году.

Среди реализуемых проектов у США имеются: проект гиперзвуковой маневрирующей боеголовки AHW (Advanced Hypersonic Weapon], гиперзвуковой ЛА Falcon HTV-2 (Hyper-Sonic Technology Vehicle), запускаемый с помощью МБР, гиперзвуковой ЛА X-43 Hyper-X, прототип гиперзвуковой крылатой ракеты X-51A Waverider компании «Боинг», снабженный гиперзвуковым ПВРД с сверхзвуковым горением. Также известно, что в США ведутся работы по гиперзвуковому БЛА SR-72 компании Lockheed Martin, которая только в марте 2016 года заявила официально о своих работах по этому изделию.

Первое упоминание о беспилотнике SR-72 относится к 2013 году, когда Lockheed Martin сообщила, что на смену разведчику SR-71 будет разрабатывать гиперзвуковой БЛА 5R-72. Он полетит со скоростью 6400 км/ч на рабочих высотах 50-80 км вплоть до суборбитальных, будет иметь двухконтурную двигательную установку с общим воздухозаборником и сопловым аппаратом на основе ТРД для разгона со скорости 3 М и гиперзвукового ПВРД со сверхзвуковым горением для полета со скоростями более 3 М. 5R-72 будет выполнять разведывательные задачи, а также наносить удары высокоточным оружием «воздух—поверхность» в виде легких ракет без двигателя — он им и не потребуется, так как хорошая стартовая гиперзвуковая скорость уже имеется.

К проблемным вопросам SR-72 специалисты относят выбор материалов и конструкции обшивки, способных выдержать большие тепловые нагрузки от кинетического нагрева при температурах 2000°С и выше. Также потребуется решить проблему отделения оружия из внутренних отсеков при гиперзвуковой скорости полета 5-6 М и исключить случаи потери связи, которые неоднократно наблюдались при испытаниях объекта HTV-2. Корпорация Lockheed Martin заявила, что размерность SR-72 будет сопоставима с размерностью SR-71 — в частности, длина SR-72 составит 30 м. На вооружение, как предполагается, SR-72 поступит в 2030 году.