Rywalizacja o rozwój prędkości hipersonicznych przez lotnictwo rozpoczęła się w okresie zimnej wojny. W tamtych latach projektanci i inżynierowie ZSRR, USA i innych krajów rozwiniętych zaprojektowali nowe samoloty zdolne do latania 2-3 razy szybciej niż prędkość dźwięku. Wyścig do prędkości zaowocował wieloma odkryciami w aerodynamice atmosferycznej i szybko osiągnął granice możliwości fizycznych pilotów i kosztów produkcji samolotów. W rezultacie biura projektowe pocisków jako pierwsze opanowały hiperdźwięki u swojego potomstwa - międzykontynentalnych pocisków balistycznych (ICBM) i rakiet nośnych. Podczas wystrzeliwania satelitów na orbity zbliżone do Ziemi rakiety rozwijały prędkość 18 000 - 25 000 km / h. To znacznie przekraczało parametry graniczne najszybszych samolotów naddźwiękowych, zarówno cywilnych (Concorde=2150 km/h, Tu-144=2300 km/h), jak i wojskowych (SR-71=3540 km/h, MiG-31=3000 km/h). godzina).
Osobno chciałbym zauważyć, że przy projektowaniu naddźwiękowego przechwytywacza MiG-31, projektant samolotów G. E. Lozino-Lozinsky zastosował w konstrukcji płatowca zaawansowane materiały (tytan, molibden itp.), co pozwoliło samolotowi osiągnąć rekordową wysokość lotu załogowego (MiG-31D) i prędkość maksymalną 7000 km/h w górnych warstwach atmosfery. W 1977 roku pilot doświadczalny Aleksander Fedotow ustanowił absolutny rekord świata w wysokości lotu - 37650 metrów na swoim poprzedniku MiG-25 (dla porównania SR-71 miał maksymalną wysokość lotu 25929 metrów). Niestety, silniki do lotów na dużych wysokościach w wysoce rozrzedzonej atmosferze jeszcze nie powstały, ponieważ technologie te były opracowywane dopiero w głębinach sowieckich instytutów badawczych i biur projektowych w ramach licznych prac eksperymentalnych.
Nowym etapem rozwoju technologii hiperdźwiękowych były projekty badawcze mające na celu stworzenie systemów lotniczych łączących możliwości lotnictwa (akrobacje i manewry, lądowanie na pasie startowym) oraz statków kosmicznych (wejście na orbitę, lot orbitalny, orbitowanie). W ZSRR i USA programy te zostały częściowo opracowane, pokazując światu kosmiczne samoloty orbitalne "Buran" i "Wahadłowiec kosmiczny".
Dlaczego częściowo? Faktem jest, że wystrzelenie samolotu na orbitę przeprowadzono za pomocą rakiety nośnej. Koszt wycofania był ogromny, około 450 mln USD (w ramach programu Space Shuttle), który był kilkakrotnie wyższy niż koszt najdroższych samolotów cywilnych i wojskowych i nie pozwalał na zrobienie z samolotu orbitalnego produktu masowego. Konieczność zainwestowania ogromnych pieniędzy w stworzenie infrastruktury zapewniającej ultraszybkie loty międzykontynentalne (kosmodromy, centra kontroli lotów, kompleksy tankowania paliwa) ostatecznie pogrzebała perspektywę transportu pasażerskiego.
Jedynym klientem, przynajmniej w jakiś sposób zainteresowanym pojazdami naddźwiękowymi, było wojsko. To prawda, że zainteresowanie to miało charakter epizodyczny. Programy wojskowe ZSRR i USA dotyczące tworzenia samolotów kosmicznych podążały różnymi ścieżkami. Najbardziej konsekwentnie realizowano je w ZSRR: od projektu stworzenia PKA (szybującego statku kosmicznego) po MAKS (wielofunkcyjny lotniczy system kosmiczny) i Buran, zbudowano spójny i ciągły łańcuch podstaw naukowo-technicznych, na podstawie których podstawy przyszłych lotów eksperymentalnych prototypowego samolotu naddźwiękowego.
Biura projektowe rakiet kontynuowały ulepszanie swoich ICBM. Wraz z pojawieniem się nowoczesnych systemów obrony przeciwlotniczej i przeciwrakietowej, zdolnych do zestrzeliwania głowic ICBM z dużej odległości, zaczęto stawiać nowe wymagania niszczącym elementom rakiet balistycznych. Głowice nowych ICBM miały przezwyciężyć obronę przeciwlotniczą i przeciwrakietową wroga. W ten sposób pojawiły się głowice zdolne do pokonania obrony powietrznej i kosmicznej przy prędkościach naddźwiękowych (M = 5-6).
Rozwój technologii hipersonicznych dla głowic (głowic) ICBM umożliwił rozpoczęcie kilku projektów tworzenia defensywnej i ofensywnej broni hipersonicznej - kinetycznej (działo kolejowe), dynamicznej (pociski wycieczkowe) i kosmicznej (uderzenie z orbity).
Intensyfikacja geopolitycznej rywalizacji między Stanami Zjednoczonymi a Rosją i Chinami ożywiła temat hiperdźwięku jako obiecującego narzędzia, zdolnego zapewnić przewagę w dziedzinie broni kosmicznej oraz rakietowej i lotniczej. Rosnące zainteresowanie tymi technologiami wynika również z koncepcji zadawania wrogowi maksymalnych szkód za pomocą konwencjonalnych (niejądrowych) środków rażenia, która jest realizowana przez państwa NATO na czele ze Stanami Zjednoczonymi.
Rzeczywiście, jeśli dowództwo wojskowe ma co najmniej sto niejądrowych pojazdów hipersonicznych, które z łatwością pokonują istniejące systemy obrony powietrznej i obrony przeciwrakietowej, to ten „ostatni argument królów” bezpośrednio wpływa na równowagę strategiczną między mocarstwami jądrowymi. Co więcej, pocisk naddźwiękowy w dłuższej perspektywie może zniszczyć elementy strategicznych sił jądrowych zarówno z powietrza, jak iz kosmosu w nie więcej niż godzinę od momentu podjęcia decyzji do momentu trafienia w cel. Ta ideologia jest osadzona w amerykańskim programie wojskowym Prompt Global Strike (szybki globalny strajk).
Czy taki program jest wykonalny w praktyce? Argumenty „za” i „przeciw” zostały podzielone w przybliżeniu po równo. Rozwiążmy to.
Amerykański szybki globalny program strajkowy
koncepcja Prompt Global Strike (PGS) została przyjęta w 2000 roku z inicjatywy dowództwa Sił Zbrojnych USA. Jej kluczowym elementem jest możliwość przeprowadzenia ataku nienuklearnego w dowolnym miejscu na świecie w ciągu 60 minut od podjęcia decyzji. Prace w ramach tej koncepcji prowadzone są jednocześnie w kilku kierunkach.
Pierwszy kierunek PGS, a najbardziej realistyczne z technicznego punktu widzenia było użycie ICBM z precyzyjnymi głowicami niejądrowymi, w tym kasetowymi, które są wyposażone w zestaw pocisków samonaprowadzających. Jako rozwinięcie tego kierunku wybrano morski ICBM Trident II D5, dostarczający pociski o maksymalnym zasięgu 11 300 kilometrów. W tej chwili trwają prace nad zmniejszeniem CEP głowic do wartości 60-90 metrów.
Drugi kierunek PGS wybrane strategiczne hipersoniczne pociski manewrujące (SGCR). W ramach przyjętej koncepcji realizowany jest podprogram X-51A Waverider (SED-WR). Z inicjatywy Sił Powietrznych USA i przy wsparciu DARPA od 2001 r. prace nad pociskiem naddźwiękowym prowadzą firmy Pratt & Whitney i Boeing.
Pierwszym efektem prowadzonych prac powinno być pojawienie się do 2020 roku demonstratora technologii z zainstalowanym hipersonicznym silnikiem strumieniowym (silnik scramjet). Według ekspertów SGKR z tym silnikiem może mieć następujące parametry: prędkość lotu M=7-8, maksymalny zasięg lotu 1300-1800 km, wysokość lotu 10-30 km.
W maju 2007 roku, po szczegółowym przeglądzie postępów prac nad X-51A "WaveRider", wojskowi klienci zatwierdzili projekt rakiety. Eksperymentalny SGKR Boeing X-51A WaveRider to klasyczny pocisk manewrujący z brzusznym silnikiem scramjet i czterowspornikowym ogonem. Materiały i grubość pasywnej ochrony termicznej dobrano zgodnie z obliczonymi szacunkami strumieni cieplnych. Moduł nosowy rakiety wykonany jest z wolframu z powłoką silikonową, która może wytrzymać nagrzewanie kinetyczne do 1500 ° C. Na dolnej powierzchni rakiety, gdzie spodziewane są temperatury dochodzące do 830°C, zastosowano płytki ceramiczne opracowane przez Boeinga dla programu Space Shuttle. Pocisk X-51A musi spełniać wysokie wymagania dotyczące ukrycia (RCS nie więcej niż 0,01 m2). Aby przyspieszyć produkt do prędkości odpowiadającej M = 5, planuje się zainstalowanie tandemowego wzmacniacza rakietowego na paliwo stałe.
Jako główny przewoźnik SGKR planowane jest wykorzystanie samolotów strategicznego lotnictwa USA. Nie ma jeszcze informacji o tym, jak te pociski zostaną rozmieszczone - pod skrzydłem lub wewnątrz kadłuba stratega.
Trzeci obszar PGS to programy do tworzenia systemów broni kinetycznej, które uderzają w cele z orbity Ziemi. Amerykanie szczegółowo obliczyli wyniki bojowego użycia pręta wolframowego o długości około 6 metrów i średnicy 30 cm, zrzuconego z orbity i uderzającego w obiekt naziemny z prędkością około 3500 m/s. Według obliczeń w miejscu spotkania zostanie uwolniona energia odpowiadająca wybuchowi 12 ton trinitrotoluenu (TNT).
Teoretyczne podstawy dały początek projektom dwóch pojazdów naddźwiękowych (Falcon HTV-2 i AHW), które zostaną wystrzelone na orbitę przez pojazdy nośne i w trybie bojowym będą mogły szybować w atmosferze z coraz większą prędkością zbliżając się do celu. Chociaż te opracowania są na etapie wstępnego projektowania i eksperymentalnych startów. Głównymi problematycznymi kwestiami pozostają dotychczas systemy bazowania w kosmosie (zgrupowania kosmiczne i platformy bojowe), systemy precyzyjnego naprowadzania celów oraz zapewnienie tajności wystrzelenia na orbitę (wszelkie obiekty startowe i orbitalne są otwierane przez rosyjskie ostrzeganie przed atakiem rakietowym i kontrolę kosmiczną systemy). Amerykanie liczą na rozwiązanie problemu ukrywania się po 2019 roku, uruchamiając lotniczy system kosmiczny wielokrotnego użytku, który wystrzeli ładunek na orbitę „samolotem” za pomocą dwóch etapów – lotniskowca (opartego na Boeingu 747) oraz bezzałogowy statek kosmiczny (na bazie prototypu X-37V).
Czwarty kierunek PGS to program do stworzenia bezzałogowego, hipersonicznego samolotu rozpoznawczego na bazie słynnego Lockheed Martin SR-71 Blackbird.
Oddział Lockheeda, Skunk Works, opracowuje obecnie obiecujący UAV pod roboczą nazwą SR-72, który powinien podwoić prędkość maksymalną SR-71, osiągając wartości około M=6.
Opracowanie naddźwiękowego samolotu rozpoznawczego jest w pełni uzasadnione. Po pierwsze, SR-72, ze względu na swoją kolosalną prędkość, będzie mało podatny na ataki systemów obrony powietrznej. Po drugie, wypełni „luki” w działaniu satelitów, szybko pozyskując strategiczne informacje i wykrywając mobilne kompleksy ICBM, formacje okrętowe i zgrupowania sił wroga na teatrze działań.
Rozważane są dwie wersje samolotu SR-72 - załogowa i bezzałogowa, możliwe jest również użycie go jako bombowca uderzeniowego, nośnika precyzyjnej broni. Najprawdopodobniej lekkie rakiety bez silnika podtrzymującego mogą być używane jako broń, ponieważ nie są potrzebne, gdy są wystrzeliwane z prędkością 6 M. Uwolniona masa prawdopodobnie zostanie wykorzystana do zwiększenia mocy głowicy. Lotniczy prototyp samolotu Lockheed Martin planuje pokazać w 2023 roku.
Chiński projekt naddźwiękowego samolotu DF-ZF
27 kwietnia 2016 r. amerykańska publikacja „Washington Free Beacon”, powołując się na źródła w Pentagonie, poinformowała świat o siódmym teście chińskiego samolotu hipersonicznego DZ-ZF. Samolot został wystrzelony z kosmodromu Taiyuan (prowincja Shanxi). Według gazety samolot wykonywał manewry z prędkością od 6400 do 11200 km/h i rozbił się na poligonie w zachodnich Chinach.
„Według amerykańskiego wywiadu ChRL planuje wykorzystać samolot naddźwiękowy jako głowicę nuklearną zdolną do penetracji systemów obrony przeciwrakietowej” – zauważyła gazeta. „DZ-ZF może być również używany jako broń zdolna do zniszczenia celu w dowolnym miejscu na świecie w ciągu godziny”.
Jak wynika z analizy całej serii testów przeprowadzonych przez wywiad USA, starty samolotów naddźwiękowych wykonywały pociski balistyczne krótkiego zasięgu DF-15 i DF-16 (zasięg do 1000 km), a także średnie -zasięg DF-21 (zasięg 1800 km). Nie wykluczono dalszego rozwoju startów na pociskach ICBM DF-31A (zasięg 11 200 km). Z programu badań wiadomo, że: oddzielając się od nośnika w górnych warstwach atmosfery, aparat w kształcie stożka z przyspieszeniem zsunął się w dół i manewrował po trajektorii dojścia do celu.
Pomimo licznych publikacji w zagranicznych mediach, że chiński samolot naddźwiękowy (HVA) jest przeznaczony do niszczenia amerykańskich lotniskowców, chińscy eksperci wojskowi odnosili się sceptycznie do takich stwierdzeń. Zwrócili uwagę na powszechnie znany fakt, że naddźwiękowa prędkość GLA tworzy wokół urządzenia chmurę plazmy, która zakłóca działanie radaru pokładowego podczas dostosowywania kursu i celowania w poruszający się cel, taki jak lotniskowiec.
Pułkownik Shao Yongling, profesor w PLA Missile Forces Command College, powiedział China Daily: „Jego bardzo duża prędkość i zasięg sprawiają, że (GLA) jest doskonałą bronią do niszczenia celów naziemnych. W przyszłości może zastąpić międzykontynentalne rakiety balistyczne.”
Według raportu odpowiedniej komisji Kongresu USA, DZ-ZF może zostać przyjęty przez PLA w 2020 roku, a jego ulepszona wersja dalekiego zasięgu do 2025 roku.
Zaległości naukowe i techniczne Rosji - samoloty naddźwiękowe
Naddźwiękowy Tu-2000
W ZSRR prace nad samolotem naddźwiękowym rozpoczęły się w Biurze Projektowym Tupolewa w połowie lat 70., bazując na seryjnym samolocie pasażerskim Tu-144. Badanie i konstrukcja samolotu zdolnego do osiągania prędkości do M=6 (TU-260) i zasięgu lotu do 12.000 km oraz hipersonicznego międzykontynentalnego samolotu TU-360. Jego zasięg lotu miał osiągnąć 16 000 km. Przygotowano nawet projekt pasażerskiego naddźwiękowego samolotu Tu-244, zaprojektowanego do lotu na wysokości 28-32 km z prędkością M=4,5-5.
W lutym 1986 r. w Stanach Zjednoczonych rozpoczęto prace badawczo-rozwojowe nad samolotem kosmicznym X-30 z odrzutowym systemem napędowym, zdolnym do wchodzenia na orbitę w wersji jednostopniowej. Projekt National Aerospace Plane (NASP) wyróżniał się mnogością nowych technologii, których kluczem był dwutrybowy hipersoniczny silnik strumieniowy, pozwalający latać z prędkością M=25. Według informacji otrzymanych przez sowiecki wywiad, NASP był rozwijany do celów cywilnych i wojskowych.
Odpowiedzią na rozwój transatmosferycznego X-30 (NASP) były dekrety rządu ZSRR z 27 stycznia i 19 lipca 1986 r. o stworzeniu odpowiednika amerykańskiego samolotu kosmicznego (VKS). 1 września 1986 r. Ministerstwo Obrony wydało warunki odniesienia dla jednostopniowego samolotu lotniczego wielokrotnego użytku (MVKS). Zgodnie z tym zakresem zadań MVKS miał zapewnić sprawne i ekonomiczne dostarczanie ładunków na orbitę okołoziemską, szybki transatmosferyczny transport międzykontynentalny oraz rozwiązywanie zadań wojskowych, zarówno w atmosferze, jak i w bliskim kosmosie. Spośród prac zgłoszonych do konkursu przez Biuro Projektowe Tupolew, Biuro Projektowe Jakowlew i NPO Energia, projekt Tu-2000 został zatwierdzony.
W wyniku wstępnych badań w ramach programu MVKS wybrano elektrownię w oparciu o sprawdzone i sprawdzone rozwiązania. Istniejące silniki odrzutowe (VRM), które wykorzystywały powietrze atmosferyczne, miały ograniczenia temperaturowe, były stosowane w samolotach, których prędkość nie przekraczała M = 3, a silniki rakietowe musiały przewozić na pokładzie duży zapas paliwa i nie nadawały się do przedłużone loty w atmosferze… Dlatego podjęto ważną decyzję – aby samolot mógł latać z prędkością ponaddźwiękową i na wszystkich wysokościach, jego silniki muszą posiadać cechy zarówno techniki lotniczej, jak i kosmicznej.
Okazało się, że najbardziej racjonalny dla samolotu naddźwiękowego jest silnik strumieniowy (silnik strumieniowy), w którym nie ma części obrotowych, w połączeniu z silnikiem turboodrzutowym (silnik turboodrzutowy) do przyspieszania. Założono, że do lotów z prędkościami naddźwiękowymi najbardziej nadaje się silnik strumieniowy zasilany ciekłym wodorem. Silnik wspomagający to silnik turboodrzutowy, który działa na naftę lub ciekły wodór.
W efekcie powstało połączenie ekonomicznego silnika turboodrzutowego pracującego w zakresie prędkości M=0-2,5, drugiego silnika - silnika strumieniowego, rozpędzającego samolot do M=20 oraz silnika na paliwo ciekłe do wejścia na orbitę (przyspieszenie do pierwsza prędkość kosmiczna 7,9 km/s) i zapewnienie manewrów orbitalnych.
Ze względu na złożoność rozwiązania zestawu problemów naukowych, technicznych i technologicznych do stworzenia jednostopniowego MVKS, program został podzielony na dwa etapy: stworzenie eksperymentalnego samolotu hipersonicznego o prędkości lotu do M=5 -6 oraz opracowanie prototypu orbitalnego VKS, który zapewnia eksperyment w locie w całym zakresie lotów, aż do spaceru kosmicznego. Ponadto w drugim etapie prac MVKS zaplanowano stworzenie wersji bombowca kosmicznego Tu-2000B, który został zaprojektowany jako samolot dwumiejscowy o zasięgu lotu 10 000 km i masie startowej 350 mnóstwo. Sześć silników zasilanych ciekłym wodorem miało zapewnić prędkość M=6-8 na wysokości 30-35 km.
Według ekspertów OKB im. A. N. Tupolew koszt budowy jednego VKS miał wynieść około 480 milionów dolarów, w cenach z 1995 roku (przy koszcie prac rozwojowych 5,29 miliardów dolarów). Szacowany koszt startu miał wynieść 13,6 miliona dolarów, przy liczbie startów 20 rocznie.
Po raz pierwszy model samolotu Tu-2000 został pokazany na wystawie „Mosaeroshow-92”. Przed przerwaniem prac w 1992 roku do Tu-2000 wykonano: skrzynkę skrzydłową ze stopu niklu, elementy kadłuba, kriogeniczne zbiorniki paliwa i kompozytowe przewody paliwowe.
Atomowy M-19
Wieloletni „zawodnik” w samolotach strategicznych OKB im. Tupolew - Eksperymentalny Zakład Budowy Maszyn (obecnie EMZ nazwany imieniem Miasiszczewa) był również zaangażowany w rozwój jednostopniowego systemu wideokonferencyjnego w ramach R&D "Kholod-2". Projekt nazwano „M-19” i przewidziano do opracowania na następujące tematy:
Temat 19-1. Stworzenie latającego laboratorium z elektrownią na ciekłe paliwo wodorowe, opracowanie technologii pracy z paliwem kriogenicznym;
Temat 19-2. Prace projektowe i inżynieryjne mające na celu określenie wyglądu samolotu naddźwiękowego;
Temat 19-3. Prace projektowe i inżynieryjne mające na celu określenie wyglądu obiecującego systemu wideokonferencyjnego;
Temat 19-4. Prace projektowe i inżynieryjne mające na celu określenie wyglądu alternatywnych opcji
VKS z napędem jądrowym
Prace nad obiecującym VKSem prowadzono pod bezpośrednim nadzorem Generalnego Projektanta V. M. Myasishchev i Generalny Projektant A. D. Tohuntsa. Do realizacji elementów B+R zatwierdzono plany wspólnej pracy z przedsiębiorstwami Ministerstwa Przemysłu Lotniczego ZSRR, m.in.: TsAGI, TsIAM, NIIAS, ITAM i wieloma innymi, a także z Instytutem Badawczym Akademii Nauk i Ministerstwo Obrony.
Wygląd jednostopniowego VKS M-19 został określony po zbadaniu wielu alternatywnych opcji układu aerodynamicznego. W zakresie badań charakterystyk nowego typu elektrowni, modele scramjet były testowane w tunelach aerodynamicznych przy prędkościach odpowiadających liczbom M = 3-12. W celu oceny efektywności przyszłego VKS opracowano również modele matematyczne systemów aparatury i elektrowni zespolonej z silnikiem rakietowym (NRE).
Wykorzystanie systemu lotniczego z połączonym systemem napędu jądrowego oznaczało rozszerzone możliwości intensywnej eksploracji zarówno przestrzeni bliskiej Ziemi, w tym odległych orbit geostacjonarnych, jak i kosmosu głębokiego, w tym Księżyca i przestrzeni bliskiej Księżyca.
Obecność instalacji nuklearnej na pokładzie VKS umożliwiłaby również wykorzystanie jej jako potężnego centrum energetycznego zapewniającego funkcjonowanie nowych rodzajów broni kosmicznej (broń promieniowa, promieniowa, środki wpływania na warunki klimatyczne itp.).
Połączony układ napędowy (KDU) obejmował:
Maszerujący silnik rakietowy (NRM) oparty na reaktorze jądrowym z ochroną przed promieniowaniem;
10 silników turboodrzutowych z obejściem (DTRDF) z wymiennikami ciepła w obwodzie wewnętrznym i zewnętrznym oraz dopalaczem;
Naddźwiękowe silniki strumieniowe (silniki scramjet);
Dwie turbosprężarki do pompowania wodoru przez wymienniki ciepła DTRDF;
Jednostka dystrybucyjna z turbopompami, wymiennikami ciepła i zaworami rurociągów, układami sterowania dopływem paliwa.
Wodór był używany jako paliwo do silników DTRDF i scramjet, a także był płynem roboczym w zamkniętej pętli NRE.
W ostatecznej formie koncepcja M-19 wyglądała tak: 500-tonowy system lotniczy wykonuje start i początkowe przyspieszenie jak samolot jądrowy z silnikami o obiegu zamkniętym, a wodór służy jako chłodziwo przenoszące ciepło z reaktora do dziesięciu silników turboodrzutowych. Wraz z postępem przyspieszania i wznoszenia wodór zaczyna być dostarczany do dopalaczy silnika turboodrzutowego, a nieco później do silników scramjet z przepływem bezpośrednim. Wreszcie na wysokości 50 km, przy prędkości lotu ponad 16M, włączany jest atomowy NRM o ciągu 320 tf, który zapewniał wyjście na orbitę roboczą o wysokości 185-200 kilometrów. Przy masie startowej około 500 ton statek kosmiczny M-19 miał wystrzelić ładunek ważący około 30-40 ton na orbitę referencyjną o nachyleniu 57,3 °.
Należy zauważyć, że mało znanym faktem jest to, że przy obliczaniu charakterystyk CDU w trybach lotu z turbodoładowaniem, bezpośrednim przepływem rakiety i hipersonicznymi wykorzystano wyniki badań eksperymentalnych i obliczeń przeprowadzonych w TsIAM, TsAGI i ITAM SB AS ZSRR.
Ajax "- hiperdźwięk w nowy sposób
Prace nad stworzeniem samolotu naddźwiękowego prowadzono również w SKB „Neva” (St. Petersburg), na podstawie którego utworzono Państwowe Przedsiębiorstwo Badawcze Prędkości Naddźwiękowych (obecnie OJSC „NIPGS” HC „Leninets”).
NIPGS podeszło do stworzenia GLA w zupełnie nowy sposób. Koncepcja GLA „Ajax” została przedstawiona pod koniec lat 80-tych. Władimir Lwowicz Freistadt. Jego istota polega na tym, że GLA nie posiada zabezpieczenia termicznego (w przeciwieństwie do większości wideokonferencji i GLA). Strumień ciepła powstający podczas lotu naddźwiękowego jest wprowadzany do HVA w celu zwiększenia jego zasobów energetycznych. W ten sposób GLA „Ajax” był otwartym układem aerotermodynamicznym, który przekształcał część energii kinetycznej naddźwiękowego przepływu powietrza na energię chemiczną i elektryczną, jednocześnie rozwiązując problem chłodzenia płatowca. W tym celu zaprojektowano główne elementy reaktora do chemicznego odzysku ciepła z katalizatorem, umieszczonego pod poszyciem płatowca.
Poszycie samolotu w miejscach najbardziej obciążonych termicznie miało poszycie dwuwarstwowe. Pomiędzy warstwami skorupy znajdował się katalizator wykonany z żaroodpornego materiału („gąbki niklowe”), który był aktywnym podsystemem chłodzenia z reaktorami do chemicznego odzysku ciepła. Według obliczeń we wszystkich trybach lotu naddźwiękowego temperatura elementów płatowca GLA nie przekraczała 800-850 °C.
W skład GLA wchodzi silnik strumieniowy ze spalaniem naddźwiękowym zintegrowany z płatowcem oraz silnik główny (sustainer) – magneto-plazmowo-chemiczny (MPKhD). MPKhD został zaprojektowany do sterowania przepływem powietrza za pomocą akceleratora magneto-gazodynamicznego (akcelerator MHD) oraz wytwarzania energii za pomocą generatora MHD. Generator miał moc do 100 MW, co wystarczało do zasilania lasera zdolnego do uderzania w różne cele na orbitach bliskich Ziemi.
Założono, że MPKM w locie będzie w stanie zmieniać prędkość lotu w szerokim zakresie liczby Macha. Dzięki spowolnieniu przepływu naddźwiękowego przez pole magnetyczne stworzono optymalne warunki w naddźwiękowej komorze spalania. Podczas testów w TsAGI ujawniono, że paliwo węglowodorowe powstałe w ramach koncepcji Ajax spala się kilkakrotnie szybciej niż wodór. Akcelerator MHD mógł „przyspieszać” produkty spalania, zwiększając maksymalną prędkość lotu do M=25, co gwarantowało wyjście na orbitę okołoziemską.
Cywilna wersja samolotu naddźwiękowego została zaprojektowana dla prędkości lotu 6000-12000 km / h, zasięgu lotu do 19000 km i przewozu 100 pasażerów. Brak informacji o rozwoju wojskowym projektu Ajax.
Rosyjska koncepcja hiperdźwięku - rakiety i PAK DA
Prace prowadzone w ZSRR i w pierwszych latach istnienia nowej Rosji nad technologiami naddźwiękowymi pozwalają stwierdzić, że oryginalna metodologia krajowa oraz podstawy naukowo-techniczne zostały zachowane i wykorzystane do stworzenia rosyjskiego GLA - zarówno w rakiecie i wersje lotnicze.
W 2004 roku, podczas ćwiczeń dowódczo-sztabowych Security 2004, prezydent Rosji V. V. Putin wygłosił oświadczenie, które wciąż ekscytuje umysły „publiczności”. „Przeprowadzono eksperymenty i niektóre testy … Wkrótce rosyjskie siły zbrojne otrzymają systemy bojowe zdolne do działania na dystansach międzykontynentalnych, z prędkością hipersoniczną, z dużą dokładnością, z szerokim manewrem w wysokości i kierunku uderzenia. Te kompleksy sprawią, że wszelkie przykłady obrony przeciwrakietowej, istniejące lub obiecujące, będą beznadziejne.
Niektóre krajowe media zinterpretowały to stwierdzenie najlepiej jak potrafią. Na przykład: „Pierwszy na świecie naddźwiękowy pocisk manewrujący został opracowany w Rosji, który został wystrzelony z bombowca strategicznego Tu-160 w lutym 2004 r., Kiedy przeprowadzono ćwiczenie dowodzenia i stanowiska „Security 2004”.
W rzeczywistości podczas ćwiczeń został wystrzelony pocisk balistyczny RS-18 „Stilet” z nowym wyposażeniem bojowym. Zamiast konwencjonalnej głowicy, RS-18 miał jakieś urządzenie zdolne do zmiany wysokości i kierunku lotu, a tym samym do pokonania każdej, w tym amerykańskiej, obrony przeciwrakietowej. Najwyraźniej urządzeniem testowanym podczas ćwiczeń Security 2004 był mało znany hipersoniczny pocisk manewrujący X-90 (GKR), opracowany w Biurze Projektowym Raduga na początku lat 90. XX wieku.
Sądząc po właściwościach tego pocisku, bombowiec strategiczny Tu-160 może zabrać na pokład dwa X-90. Reszta cech wygląda tak: masa rakiety to 15 ton, główny silnik to silnik scramjet, akcelerator to paliwo stałe, prędkość lotu to 4-5 m, wysokość startu to 7000 m, lot wysokość wynosi 7000-20000 m, zasięg startu 3000-3500 km, liczba głowic 2, wydajność głowicy 200 kt.
W sporze o to, który samolot lub rakieta jest lepszy, samoloty najczęściej przegrywały, ponieważ pociski okazały się szybsze i skuteczniejsze. A samolot stał się nośnikiem pocisków manewrujących zdolnych do uderzania w cele w odległości 2500-5000 km. Wystrzeliwując pocisk na cel, bombowiec strategiczny nie wszedł w obszar przeciwnej obrony przeciwlotniczej, więc nie było sensu czynić go naddźwiękowym.
„Konkurencja hipersoniczna” między samolotem a pociskiem zbliża się teraz do nowego rozwiązania z przewidywalnym rezultatem - pociski znów wyprzedzają samoloty.
Oceńmy sytuację. Lotnictwo dalekiego zasięgu wchodzące w skład Rosyjskich Sił Powietrznych i Kosmicznych jest uzbrojone w 60 samolotów turbośmigłowych Tu-95MS i 16 bombowców odrzutowych Tu-160. Żywotność Tu-95MS wygaśnie za 5-10 lat. Ministerstwo Obrony podjęło decyzję o zwiększeniu liczby Tu-160 do 40 sztuk. Trwają prace nad modernizacją Tu-160. W ten sposób nowe Tu-160M wkrótce zaczną przybywać do Sił Powietrznych. Biuro Projektowe Tupolewa jest także głównym deweloperem obiecującego kompleksu lotniczego dalekiego zasięgu (PAK DA).
Nasz „potencjalny wróg” nie siedzi bezczynnie, inwestuje w rozwój koncepcji Prompt Global Strike (PGS). Możliwości budżetu wojskowego USA w zakresie finansowania znacznie przekraczają możliwości budżetu rosyjskiego. Ministerstwo Finansów i Ministerstwo Obrony spierają się o wysokość dofinansowania Państwowego Programu Zbrojeniowego na okres do 2025 roku. I mówimy nie tylko o bieżących wydatkach na zakup nowej broni i sprzętu wojskowego, ale także o obiecujących rozwiązaniach, do których należą technologie PAK DA i GLA.
W tworzeniu amunicji hipersonicznej (rakiety lub pociski) nie wszystko jest jasne. Niewątpliwą zaletą hiperdźwięku jest szybkość, krótki czas podejścia do celu oraz wysoka gwarancja pokonania systemów obrony przeciwlotniczej i przeciwrakietowej. Problemów jest jednak wiele – wysoki koszt amunicji jednorazowej, złożoność sterowania przy zmianie trajektorii lotu. Te same niedociągnięcia stały się decydującymi argumentami przy ograniczaniu lub zamykaniu programów dla załogowego hiperdźwięku, czyli samolotów hipersonicznych.
Problem wysokich kosztów amunicji można rozwiązać dzięki obecności na pokładzie samolotu potężnego kompleksu obliczeniowego do obliczania parametrów bombardowania (wystrzelenia), który zamienia konwencjonalne bomby i pociski w broń precyzyjną. Podobne pokładowe systemy komputerowe instalowane w głowicach pocisków hipersonicznych pozwalają zrównać je z klasą strategicznej broni precyzyjnej, która zdaniem specjalistów wojskowych PLA może zastąpić systemy ICBM. Obecność rakiety strategicznego zasięgu GLA postawi pod znakiem zapytania konieczność utrzymania lotnictwa dalekiego zasięgu, jako ograniczającego szybkość i skuteczność użycia bojowego.
Pojawienie się w arsenale dowolnej armii naddźwiękowego pocisku przeciwlotniczego (GZR) zmusi lotnictwo strategiczne do „ukrycia się” na lotniskach, tk. Maksymalna odległość, z której można użyć pocisków manewrujących bombowca, takie pociski powietrzne pokonają w ciągu kilku minut. Zwiększenie zasięgu, celności i zwrotności GZR pozwoli im zestrzelić wrogie ICBM na dowolnej wysokości, a także zakłócić zmasowany nalot bombowców strategicznych, zanim dotrą do linii startowych pocisków manewrujących. Pilot „stratega” prawdopodobnie wykryje uruchomienie systemu rakietowego obrony przeciwlotniczej, ale jest mało prawdopodobne, aby zdążył odwrócić samolot od porażki.
Wydarzenia GLA, które są obecnie intensywnie prowadzone w krajach rozwiniętych, wskazują, że trwają poszukiwania niezawodnego narzędzia (broni), które może zagwarantować zniszczenie arsenału nuklearnego wroga przed użyciem broni jądrowej, jako ostatni argument w ochronie suwerenności państwa. Broń hipersoniczna może być również używana w głównych ośrodkach władzy politycznej, gospodarczej i militarnej państwa.
Hypersound nie został zapomniany w Rosji, trwają prace nad stworzeniem broni rakietowej opartej na tej technologii (Sarmat ICBMs, Rubezh ICBMs, X-90), ale opierają się tylko na jednym rodzaju broni ("cudowna broń", "broń odwetu") Byłoby przynajmniej niepoprawne.
Nadal nie ma jasności w tworzeniu PAK DA, ponieważ podstawowe wymagania dotyczące jego przeznaczenia i użycia bojowego są nadal nieznane. Istniejące bombowce strategiczne, jako elementy rosyjskiej triady nuklearnej, stopniowo tracą na znaczeniu ze względu na pojawianie się nowych rodzajów broni, w tym hipersonicznych.
Kurs „powstrzymywania” Rosji, ogłoszony głównym zadaniem NATO, jest obiektywnie zdolny do doprowadzenia do agresji na nasz kraj, w której wezmą udział wyszkolone i uzbrojone w nowoczesne środki armie Paktu Północnoatlantyckiego. Pod względem liczby personelu i broni NATO przewyższa Rosję 5-10 razy. Wokół Rosji budowany jest „pas sanitarny”, w tym bazy wojskowe i stanowiska obrony przeciwrakietowej. Zasadniczo działania prowadzone przez NATO są określane w kategoriach wojskowych jako przygotowanie operacyjne teatru działań (teatru operacji). Jednocześnie głównym źródłem zaopatrzenia w broń pozostają Stany Zjednoczone, tak jak miało to miejsce w I i II wojnie światowej.
Naddźwiękowy bombowiec strategiczny może w ciągu godziny znaleźć się w dowolnym miejscu na świecie nad dowolnym obiektem wojskowym (bazą), z którego dostarczane są zasoby dla zgrupowań wojsk, w tym w „pasie sanitarnym”. Mała podatność na systemy obrony przeciwrakietowej i przeciwlotniczej, może niszczyć takie obiekty za pomocą potężnej, wysoce precyzyjnej broni niejądrowej. Obecność takiego GLA w czasie pokoju stanie się dodatkowym odstraszaczem dla zwolenników globalnych przygód militarnych.
Cywilne GLA może stać się techniczną bazą przełomu w rozwoju lotów międzykontynentalnych i technologii kosmicznych. Naukowe i techniczne podstawy projektów Tu-2000, M-19 i Ajax są nadal aktualne i mogą być poszukiwane.
Jaki będzie przyszły PAK DA - poddźwiękowy z SGKR czy naddźwiękowy ze zmodyfikowaną bronią konwencjonalną, zależy od klientów - Ministerstwa Obrony i Rządu Rosji.
„Kto wygra dzięki wstępnej kalkulacji przed bitwą, ma spore szanse. Kto nie wygra kalkulacją przed bitwą, ma małe szanse. Wygrywa ten, kto ma duże szanse. Ci, którzy mają małe szanse, nie wygrywają. Co więcej, ten, który w ogóle nie ma szans”. /Sun Tzu, „Sztuka wojny”/
Ekspert wojskowy Aleksiej Leonkow
