Clyote astuto: desarrollo de un misil blanco supersónico de la Marina de los Estados Unidos
Rocket target GQM-163A inmediatamente después del lanzamiento. Hasta la fecha, se han cometido más de 50 vuelos de combate.
Diez años después de entrar en servicio, el objetivo supersónico Orbital ATK GQM-163A con una altitud extremadamente baja sigue siendo único en su clase
Si bien se utiliza cada vez más un entorno de simulación con un alto grado de confiabilidad para simular contramedidas a las armas guiadas y predecir las características requeridas para esto, aún es necesario realizar pruebas de fuego a gran escala para demostrar las capacidades del sistema en condiciones reales. Esto determina la necesidad de objetivos aéreos que puedan imitar las características cinemáticas y los signos de visibilidad de las amenazas probables para confirmar las capacidades de combate definitivas teóricamente evaluadas en el entorno simulado.
En muchos casos, estos objetivos son vehículos aéreos no tripulados complejos, que incluyen aviónica, motores y sistemas de control y que le permiten presentar los parámetros característicos de las amenazas para reproducir completamente el ciclo de ataque al sistema de armas probado y su efecto perjudicial sobre el objetivo. Sin embargo, dado que estos dispositivos son desechables, siempre surgen contradicciones entre la precisión de la simulación y el costo: lograr el equilibrio correcto se vuelve aún más problemático cuando la amenaza simulada es un misil antiaéreo supersónico de bajo vuelo capaz de realizar maniobras de alta sobrecarga en el segmento final de la trayectoria.
La Armada estadounidense en los años 90, observando la disminución de las existencias de misiles objetivo MQM-8G Vandal obsoletos, comenzó a buscar un objetivo supersónico de natación marina con un grado extremadamente alto de confiabilidad y presentó requisitos para ello. con el fin de proporcionar capacitación flota y el desarrollo de sistemas de armas, su prueba y evaluación. El misil Coyote GQM-163A, desarrollado y fabricado por Orbital ATK en la actualidad, ha logrado estos objetivos.
De acuerdo con las especificaciones técnicas y tácticas de Orbital ATK, el GQMT63A SSST es capaz de soportar las velocidades 2,6 de los números de Mach durante un vuelo de crucero, y luego descender a una altura mínima de 15 pies para aproximarse a la trayectoria final en 10 millas náuticas (18 km) durante el cual el avión puede realizar maniobras de hasta 12g en el plano horizontal y 5g en el plano vertical manteniendo la velocidad M = 2,5. Además, se pueden instalar varios equipos adicionales a bordo (por ejemplo, simuladores de firmas de amenazas y kits de supresión electrónica) para satisfacer las necesidades de cada tarea individual. En el mundo de los objetivos aéreos, Coyote es único en su clase.
Necesidad de fines aéreos.
El programa MQM-8G Vandal está arraigado en medio de las 70-s, cuando la Marina de los EE. UU. Anunció la necesidad operativa urgente de un objetivo aéreo supersónico en el camino hacia la obtención a largo plazo de un sustituto completamente desarrollado y más funcional para un misil supersónico anti-barco. Para obtener este sistema intermedio, la flota reprofiló y modificó los misiles tierra-aire de largo alcance Talos RIM-8G; El cohete líquido Talos con un motor a chorro en ese momento estaba en proceso de desmantelar la Marina.
Sección del cohete Talos-RIM-8G
Para satisfacer sus necesidades, la flota de 1984 le otorgó a Martin Marietta un contrato para el desarrollo del objetivo supersónico de bajo vuelo (SLAT) AQM-127 Target Low-Altitude Target (SLAT). El misil SLAT se construyó alrededor de un motor híbrido cohete / jet, pero el programa se cerró en 1991 debido a problemas técnicos, retrasos en los programas y sobrecostos.
En el año 1995, cuando a raíz de la Guerra Fría, Rusia se quedó muy corta de dinero y parecía querer vender sus activos militares con todos, incluidos los antiguos adversarios, la Marina de los EE. UU. Inició el programa FCT (Prueba Comparativa Extranjera) en el misil supersónico de lanzamiento aéreo MA-31, que se basó en el misil táctico aire-superficie soviético X-31 (código de la OTAN AS-17 Krypton). McDonnell Douglas (más tarde Boeing) compró los misiles objetivo MA-31 a través de la compañía rusa Rosvooruzhenie para satisfacer las necesidades a corto plazo de la Marina de los EE. UU. Para sistemas SSST. Una demostración original de EDT (prueba de demostración ampliada) siguió el programa original.
Lanzamiento del objetivo supersónico de baja altitud MA-31 del caza F-4
Misil táctico ruso de aire a superficie de alcance medio X-31. (abajo) cabeza de lanzamiento del cohete X-31
Comando aviación Systems of the Navy (NAVAIR), a través de la oficina del programa sobre objetivos aéreos y trampas, firmó un contrato con Boeing en diciembre de 1999 para el suministro de 34 objetivos MA-31 (Boeing convirtió previamente 13 misiles en objetivos MA-31 bajo el programa FCT / EDT). Para convertir el Kh-31 en misiles de destino, el NP Zvezda-Arrow ruso-estadounidense le quitó una ojiva, una cabeza direccional y otros componentes militares. Luego, los productos semiacabados se entregaron a la planta de Boeing, donde finalmente se convirtieron en objetivos debido a la integración del sistema de terminación de vuelo, transmisores de búsqueda de dirección a bordo y equipos de telemetría.
Los planes eran inmensos, y en algún momento Boeing comenzó a decir que la Marina de los EE. UU. Compraría cohetes objetivo MA-20 de 30 a 31 por año. Sin embargo, Rusia más tarde redujo este programa, deteniendo la compra de misiles adicionales y, de hecho, reduciendo al mínimo el soporte técnico. Al final de 2007, solo tres objetivos aéreos MA-31 permanecían en el balance estadounidense; también se utilizaron con el tiempo durante las pruebas de evaluación en diciembre de este año.
NAVAIR estaba estudiando la posibilidad de obtener y convertir misiles antiaéreos ZM80 Mosquito (OTAN SS-N-22 Sunburn), que se suponía debía servir como "accesible por medio de un objetivo estadounidense que simula amenazas y realiza objetivos SSST" de acuerdo con el programa FCT. Se emitió una demanda, pero hasta donde se conoce hoy, no se ha recibido ni un solo espécimen de Mosquito como un misil objetivo.
El requisito de adquisición de SSST a largo plazo ha permanecido relevante en todos los 90, con NAVAIR que identifica tres tipos específicos de amenazas clasificadas como Amenaza A, Amenaza B y Amenaza C (la más significativa), que era deseable imitar. Sin embargo, el primer intento de reanimar el programa de desarrollo de SSST terminó en un fallo en octubre 1999, cuando no se eligió ninguna de las soluciones propuestas con un equilibrio aceptable de características y costos.
Pero pronto se anunció una nueva competición. En esta ocasión, NAVAIR seleccionó una oferta de Orbital Sciences, emitiendo un contrato de desarrollo en junio 2000, con un valor inicial de 34 millones de dólares. Previeron la producción de seis prototipos SSST, pruebas en tierra y en vuelo, así como la provisión de estas pruebas más las opciones de producción, servicio y soporte técnico subsiguientes con un valor total de 76 millones.
Finalización de la fase EMD-5 en abril 2005. El objetivo experimental GQM-163A vuela sobre el barco objetivo a la velocidad M = 2,5
Diseño y desarrollo
Los requisitos para SSST, promulgados por NAVAIR, proporcionaron la creación de un misil objetivo gastado capaz de volar a bajas altitudes con velocidades supersónicas seleccionables. En particular, la especificación técnica proporcionó una velocidad mínima de 2 del número de Mach y el mantenimiento de una distancia de la superficie de menos de 66 pies durante un vuelo de crucero.
Después de un crucero de al menos 35 millas náuticas, el avión tuvo que descender a una altura de 15 pies y realizar las últimas maniobras durante sobrecargas por encima de 11g.
También se definieron requisitos especiales para el área efectiva de reflexión, la navegación a través de los puntos intermedios, el equipo especial, la precisión de la trayectoria de vuelo y la posibilidad de un mayor desarrollo del sistema.
Al diseñar un objetivo SSST lanzado desde el suelo, que más tarde recibió la designación GQM-163A y el nombre Coyote, Orbital combinó la tecnología de propulsión de chorro de flujo sólido desarrollada por el programa VFDR (Cohete de ducto de flujo variable - cohete de cohete con flujo ajustable) a la USAF, los componentes restantes de los misiles guiados (especialmente en lo que respecta a los aceleradores de lanzamiento de los misiles estándar utilizados) y las tecnologías ya hechas. Por ejemplo, en el diseño, desarrollo y producción del subsistema original, incluidos el software, el piloto automático y la integración de la aviónica, se utilizaron componentes del equipo Raytheon existente ya suministrado para el objetivo de aire AQM-37D. Además, el lanzamiento del GQM-163 se planeó con una guía que utiliza la infraestructura existente del lanzador Talos / Vandal.
Al implementar el programa de desarrollo, buscaron reducir gradualmente los riesgos y demostrar las capacidades de un objetivo aéreo a la luz de los requisitos para SSST. En particular, era necesario confirmar la elección de la hélice de flujo directo. Aunque la flota, a partir de las 60-ies, lanzó varias veces varios programas en aviones y misiles guiados con motores de flujo directo, ninguno de ellos llegó a la etapa de producción.
El misil objetivo GQM-163A se eliminó al momento de arrancar el motor en el lanzador Vandal en la isla de San Nicolás. El acelerador de combustible sólido Mk 70 se utiliza para acelerar el SSST con un riel guía para habilitar el motor de arranque
En este sentido, Atlantic Research Corporation (ahora Aerojet) se contrató como subcontratista de Orbital ATK. Ella asumió la responsabilidad de desarrollar un motor Ramjet de alta velocidad para el GQM-63A, incluido un sistema de admisión de aire. Los motores a reacción de velocidad variable bajo la designación MARC R282, o SABER (motor Ramjet con respiración de aire sólido), usan combustible sólido con un exceso de componente combustible. La válvula se utiliza para controlar la velocidad de salida del combustible y el empuje del motor durante el vuelo.
En cuanto al diseño, el motor MARC R282 consta de un generador de gas, cuatro tomas de aire bidimensionales, una parte central con equipo, una válvula de estrangulamiento y un inyector de combustible, una cámara de combustión y una boquilla de paso directo. El motor tiene un diámetro base de 35 cm y una longitud de 340 cm.
Los elementos externos incluyen clips para sujetar canales de cable externos y soportes de cámara de combustión para actuadores de estabilizadores y dispositivos de control.
El generador de gas consiste en una carcasa de acero con dos aletas de acero separadas. Para cargas mixtas con quemaduras faciales, se utiliza un propelente sólido con un exceso de componente combustible ARCADENE 428J, que consiste en polibutadieno con un grupo hidroxilo terminal (aglutinante), perclorato de amonio (oxidante) y una mezcla de combustibles.
Las tomas de aire se basan en un diseño desarrollado previamente para el motor avanzado avanzado de bajo volumen Ramjet ALVRJ; Este es un motor a chorro de líquido a través de 70, que demostró con éxito el concepto de un motor de cohete / chorro de aire en pruebas de vuelo. El área de la garganta de admisión de aire se transfirió del proyecto ALVRJ al proyecto GQM-163A, y se realizaron mejoras en el área de la garganta y en el difusor para mejorar el rendimiento en ángulos de ataque bajos. Las tomas de aire de acero incluyen aberturas para la eliminación de gases, una cavidad de presión y un dispositivo de desviación en forma de V.
Las pruebas en tierra del motor MARC R282 determinaron y confirmaron la geometría de la cámara de combustión, la composición química del combustible sólido, el diseño de la válvula de combustible y el inyector, así como los niveles permitidos de rendimiento del motor. Las pruebas del motor se dividieron en dos partes: pruebas con una gran masa, durante las cuales se realizaron pruebas estáticas con diferentes condiciones de operación del motor; y la etapa de verificación del diseño con una masa de vuelo normal, durante la cual se llevaron a cabo el rendimiento del motor y las pruebas de clima.
Se realizaron pruebas estáticas del generador de gas para confirmar las características de combustión del combustible, las características del inhibidor de la mezcla de combustible y la confiabilidad del sistema de aislamiento de la carcasa, la evaluación de los parámetros de accionamiento de la válvula y el aislamiento térmico, así como la prueba del software de control de presión. También se llevaron a cabo pruebas adicionales en el centro de pruebas de respiración Aerojet Ait para documentar las características obtenidas y la duración del funcionamiento del motor en condiciones de vuelo simuladas.
Las pruebas de calificación del motor MARC R282 se completaron en diciembre 2003. Las instalaciones de prueba constaban de dos conjuntos de generadores de gas separados y un conjunto de motor completo. El conjunto del motor incluía simuladores de masa para los actuadores de los estabilizadores y equipos de control, canal de cable y montaje de carenados. El conjunto de pruebas de calificación consistió en repeticiones periódicas de fluctuaciones de temperatura, pruebas de choque y vibración y pruebas del rendimiento del sistema.
Además del programa de prueba del motor, se realizó un programa de prueba de admisión de aire en un túnel de viento para confirmar sus características de diseño. En cuanto al generador de gas relativamente poco estudiado que funciona con combustible con un exceso del componente de combustible, se probaron los factores peligrosos, incluido un impacto de bala, la transmisión de detonación a través de una barrera inerte y un efecto de choque.
El misil supersónico ruso anti-nave 3М80 Mosquito (designación de la OTAN SS-N-22 Sunburn) es una de las amenazas que debe reproducir el misil objetivo GQM-163A.
Motor a reacción de flujo directo PKR P-100 (3М80)
Las pruebas de vuelo
El programa de prueba de vuelo del objetivo GQM-163A consistió en dos etapas. En la primera etapa, se llevaron a cabo dos lanzamientos no controlados para determinar los parámetros de la etapa de aceleración, las características aerodinámicas de la aeronave y para verificar la transición de la etapa de aceleración al trabajo de un motor a reacción (el motor de arranque de primera etapa con combustible sólido 70 lanza el misil objetivo GQM-1.63A con guía ferroviaria y lo acelera para entrar en modo supersónico).
Tras los lanzamientos no controlados desde mayo 2004 a abril 2005, se llevaron a cabo cinco pruebas de vuelo controlado / controlado, que recibieron la designación EMD-1 a EMD-5; al mismo tiempo, la complejidad de las pruebas de vuelo aumentó gradualmente. Todos los vuelos se llevaron a cabo desde el sitio de prueba de la isla de San Nicolás, que forma parte del sitio de prueba de mar del Centro para la aviación naval de combate.
Las pruebas EMD-1 se realizaron en 18 en mayo 2004 del año. Este primer vuelo controlado (notable porque fue el primer vuelo de un cohete estadounidense con un motor de propulsión de cohete sólido) demostró el trabajo de encendido del motor de arranque y el vuelo estable de la primera etapa. También se verificó el proceso de transición a la operación de un motor ramjet desde el momento de la separación del acelerador de arranque hasta el inicio de la operación del sistema de admisión, se verificó el arranque del motor principal y las características de vuelo con el motor en marcha. Además, se demostró el funcionamiento de los componentes, inercial y guiado por GPS; a una altura de 300 pies, el avión voló a una velocidad de marcha por un tiempo determinado y dio una vuelta. Los datos sobre la presión en las tomas de aire se perdieron parcialmente durante el vuelo.
27 El cohete EMD-2004 del año de agosto de 2 voló a una altura de pies 100, instaló un altímetro láser durante todo el vuelo estaba recopilando datos. La misión de vuelo se realizó por completo: el dispositivo realizó cinco giros horizontales con una sobrecarga de 5g y varios giros verticales con una sobrecarga de 4g.
Diciembre 14 El tercer vuelo de prueba EMD-2004 se llevó a cabo con un aumento adicional en el nivel de complejidad. En el transcurso del crucero, el altímetro láser registró la altura sobre la superficie del pie 3, se realizaron maniobras combinadas con la sobrecarga 30g y el vuelo en zigzag con la sobrecarga 6g. Y esta vez se completaron todas las misiones de vuelo, incluida la autodestrucción del dispositivo al final del vuelo.
Las pruebas del EMD-4 se realizaron en 24 March 2005, incluyeron un vuelo en zigzag a una altura de 15 pies con una sobrecarga de 10g y una maniobra combinada a la misma altitud con una sobrecarga de 11,2g. Todos los objetivos de vuelo de prueba se han alcanzado. (ver video)
El último vuelo experimental del EMD-5 se realizó en 22 en abril, el 2005 del año. El programa de vuelo incluía volar sobre un barco en movimiento, maniobras combinadas (12g horizontal y 11g vertical) y maniobras para cargar el sistema de admisión de aire.
Durante este vuelo, el cohete GQM-163A alcanzó una velocidad de crucero de M = 2,5 mientras volaba sobre el mar a una altura de pies 49 y una velocidad máxima de M = 2,8. También voló con éxito desde el sitio de lanzamiento a través de 50 km y pasó los medidores de 20 desde un barco en movimiento a control remoto. El vuelo completo tomó unos 120 segundos, tiempo durante el cual el cohete voló desde su sitio de lanzamiento en la isla de San Nicolas aproximadamente 100 km. Se demostró el desempeño de todas las misiones de vuelo, mientras que durante las maniobras se registró un factor de seguridad positivo del sistema de admisión de aire.
Los vuelos de prueba mostraron un cumplimiento total con los requisitos para un motor de chorro de presión MARC R282, no se requirieron cambios en su diseño. Según Aerojet, los parámetros del motor en vuelo estaban muy cerca de los valores predichos basados en los resultados de las pruebas en tierra. Además, los parámetros operativos de las entradas de aire durante la maniobra se correspondían bien con los datos de prueba en un túnel de viento, y la fuerza de empuje resultante correspondía a los datos desarrollados para un vuelo simulado con seis grados de libertad. El indicador final de cumplimiento con los parámetros declarados del motor fue el rango, que casi coincidió con los datos calculados.
Un pedido para la producción inicial de un lote de misiles 10 10 GQM-163A se emitió a Orbital en noviembre 2001 del año con una opción para un segundo lote de misiles 10 en abril 2005 del año. Las pruebas de vuelo exitosas permitieron en junio 2005 del año decidir el inicio de la producción en masa.
El primer lanzamiento de combate del misil objetivo GQM-163 Coyote SSST se realizó en octubre, 2005. Y solo dos meses antes de eso, se usaron los últimos cuatro objetivos del MQM-8G Vandal.
Se anunció un contrato para la producción en masa de objetivos 19 al comienzo de 2006. Según NAVAIR, actualmente hay un total de sistemas 116 GQM-163A comprados (incluidos los dos primeros lotes de preproducción, lotes seriales de 10 y pedidos para el programa de venta de armas en el extranjero, pero excluyendo muestras experimentales y experimentales). El contrato por un valor de 28,7 millones de dólares para el lote de 10 se emitió en septiembre 2016; Incluye cinco misiles para la Marina de los Estados Unidos y dos para Japón.
Las compras periódicas por parte de la Armada de los EE. UU. De GQM-163A están programadas para que se realicen antes del año 2023. En agosto, 2016, NAVAIR emitió un aviso preliminar para otorgar a Orbital ATK un nuevo contrato para el lote 11 con una opción en el lote 12 y 13. Un mes más tarde, se emitió un aviso sobre un contrato planificado para una fiesta 14 con opciones para una fiesta 15-17. En todos los casos, de acuerdo con los contratos de precio fijo, se comprarán misiles objetivo GQM-163A lanzados desde el aire, asumiendo que habrá hasta sistemas 24 en cada lote. Además de los propios cohetes objetivo, se comprarán los equipos correspondientes, piezas de repuesto, componentes con un largo tiempo de producción y un paquete de mantenimiento.
El objetivo GQM-163A es capaz de implementar una trayectoria de vuelo de baja altitud para simular misiles de crucero supersónicos y una trayectoria de vuelo de alta altitud para simular misiles de radar supersónicos.
Registro de seguimiento
El misil objetivo GQM-163A Coyote ha estado en funcionamiento durante diez años, proporcionando pruebas y evaluación de sistemas de armas y capacitando a especialistas técnicos de la flota.
"Se llevaron a cabo salidas de combate de 53 (sin vuelos de EMD), 96% de las cuales se volaron según lo planeado", dijo el capitán Tom Cecil, gerente de programas del comando NAVAIR, y agregó que "GQM-163A continúa superando las expectativas de rendimiento y confiabilidad". Debido a la frecuente modificación de las tareas de vuelo, así como a la inclusión de nuevos conjuntos funcionales, demostró ser un objetivo supersónico funcionalmente flexible, que conserva su valor como un medio importante de prueba y evaluación ".
Hasta la fecha, GQM-163A ha sido certificada para cumplir con la infraestructura de la isla de San Nicolás en California, Hawai, White Sands en Nuevo México, así como el sitio de pruebas de la isla Ile du Levan frente a la costa sur de Francia.
Los lanzadores de lanzamiento dual de los misiles 7 Talos Mk, que anteriormente también se usaban para lanzar objetivos Vandal, fueron modificados para los lanzamientos de GQM-163A Coyote desde cuatro sitios diferentes. "Estos lanzadores se encuentran actualmente en la isla de San Nicolás, Hawai y Nuevo México", dijo Cecil. "Aunque el sitio de prueba francés también fue certificado, sus lanzadores deben regresar a los Estados Unidos para satisfacer las necesidades operativas de la flota".
El diseño general de la GQM-163A Coyote. El misil objetivo SSST consta de dos subsistemas principales: el acelerador de combustible sólido MK 70 y el objetivo real GQM-163A. Un sistema auto-explosivo está instalado en la nariz para la interrupción de vuelo de emergencia
El único lanzamiento desde el sitio de prueba de Ile du Levan Island se llevó a cabo en abril, 2012. Su propósito era probar el rendimiento del Sistema Principal de Misiles Antiaéreos de la compañía MBDA para un objetivo supersónico de bajo vuelo.
El contrato por 9,2 millones de dólares para la compra de un sistema GQM-163A y el equipo relacionado para Francia se emitió a Orbital en marzo 2007. La demostración de las capacidades SSST estaba programada para el año 2011, pero debido a algunos problemas en el rango de tiro de Ильle du Levan, el vuelo de misiles objetivo tuvo lugar solo en abril del año 2012.
En 2013, la flota australiana probó misiles en dos objetivos GQM-163A lanzados desde el sitio de prueba de Hawai, mientras que el Instituto de Tecnología de Japón realizó una serie de cinco lanzamientos en el sitio de prueba de White Sands.
La primera presentación del GQM-163A SSST fuera de los Estados Unidos se realizó en el 2012 del año de abril en el sitio de prueba de misiles ubicado en la isla francesa de Ile du Levan
Evolución gradual
NAVA1R y Orbital ATK han implementado varias innovaciones y mejoras con el objetivo de ampliar las capacidades funcionales y mejorar las tácticas de uso de combate del sistema SSST desde el momento en que se puso en servicio. Entonces, desde el final de 2007, se introdujo el requisito de "sucesión rápida" cuando se lanzan dos objetivos con una diferencia de varios segundos.
Otro cambio concierne al kit GQM-163A. El desarrollo y la producción de componentes avanzados, incluidos el software, el piloto automático y la aviónica (aviónica compleja) se transfirieron a Raytheon. La aviónica GQM-163A modificada se basa en el sistema multiprograma Orbital ATK Modular Avionics Control Hardware (MACH). La computadora de a bordo MACH tiene un núcleo de computación moderno y potente con un sistema operativo en tiempo real y una arquitectura de software basada en una aplicación C ++ orientada a objetos y disponible al público.
Todo el trabajo se realizó para resolver los problemas asociados con la obsolescencia de los sistemas de guía y el kit de aviónica. Además, se realizaron mejoras para garantizar que fuera posible instalar kits opcionales que mejoren las capacidades del sistema. La US Navy tomó el primer misil objetivo en una nueva configuración en septiembre 2011; y todos los destinos GQM-163 posteriores ya se entregaron en esta configuración.
Como era de esperar, el SSQ Coyote GQM-163A desempeñará el papel de un caballo de batalla supersónico en la Marina de los EE. UU. Durante al menos otra década. De hecho, la abolición del programa en un cohete objetivo GQM-173A supersónico de etapas múltiples en 2015 significa que, en un futuro previsible, el GQM-163A seguirá siendo el único objetivo supersónico con un alto grado de confianza.
Rocket Target GQM-163 Coyote
Materiales utilizados:
www.shephardmedia.com
www.orbital.com
www.boeing.com
www.rocket.com
www.raytheon.com
www.ktrv.ru
www.wikipedia.org
en.wikipedia.org
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