Sistemas de choque hipersónico de nueva generación que utilizan bombas aéreas guiadas.
A lo largo de los milenios, la humanidad ha desarrollado una regla según la cual, para sobrevivir y derrotar al enemigo. оружие Debe ser más preciso, más rápido y más poderoso que el enemigo. Cumple estos requisitos en condiciones modernas aviación armas En la actualidad, se están desarrollando de forma intensiva armas de aviación guiadas (UAP) en el extranjero, en particular bombas de aviación guiadas (UAB), cuyo calibre se encuentra en un amplio rango: de 9 a 13600 kg: están equipadas con nuevos tipos de sistemas de guía y control, combate efectivo partes, se están mejorando los métodos de uso de combate. Los UAB son un accesorio indispensable de los sistemas modernos de aviación de ataque (UAK) para fines tácticos y estratégicos. A pesar del alto nivel de eficiencia de los modelos UAB modernos, al ser parte del UAK, no siempre cumplen con los requisitos para cumplir misiones de combate prometedoras. Como regla general, los UAK operan cerca de la línea del frente, mientras se pierde toda la eficiencia.
Las guerras locales de las últimas décadas, y sobre todo las operaciones militares en Irak y Afganistán, han revelado la insuficiencia de las armas convencionales de alta precisión, incluida la UAB. Al realizar una misión de combate, pasa demasiado tiempo desde el momento en que se detecta el objetivo y se toma la decisión de atacar hasta su derrota. Por ejemplo, un bombardero B-2 Spirit, que despega de un aeródromo en los Estados Unidos, debe volar 12-15 horas antes del área objetivo de ataque. Por lo tanto, en las condiciones modernas es necesario contar con un arma de respuesta rápida y una acción de alta precisión a larga distancia, que alcance decenas de miles de kilómetros.
Una de las áreas de investigación para cumplir con estos requisitos en el extranjero es la creación de una nueva generación de sistemas de choque hipersónico. El trabajo en la creación de aviones hipersónicos (LA) (misiles) y armas cinéticas, con la capacidad de apuntar con precisión a los objetivos, se lleva a cabo en los Estados Unidos, Gran Bretaña, Francia y Alemania.
Estudiar la experiencia extranjera es extremadamente importante para nosotros, porque antes del complejo de la industria de defensa nacional (DIC), como lo señaló D. Rogozin en su artículo "Rusia necesita una defensa inteligente" (El periódico "Krasnaya Zvezda". 2012. - Febrero 7. - С . 3) se encargó de "en el menor tiempo posible recuperar el liderazgo tecnológico global en el campo de la producción de armas". Como se señala en el artículo de V.V. “Para ser fuerte: Garantías de seguridad nacional para Rusia” de Putin (Periódico Rossiyskaya Gazeta. - 2012. - No. 5708 (35). - Febrero 20. - C. 1-3) “La tarea de la próxima década es Las Fuerzas Armadas podrían confiar en una técnica fundamentalmente nueva. Dispara más precisamente a una técnica que "ve" más, reacciona más rápido que los sistemas similares de cualquier adversario potencial ".
Para lograr esto, debe conocer a fondo el estado, las tendencias y las principales áreas de trabajo en el extranjero. Por supuesto, nuestros especialistas siempre realizaron esfuerzos de I + D para cumplir con esta condición. Pero en la situación actual, cuando "el complejo de la industria de la defensa no tiene la oportunidad de ponerse al día con alguien con calma, tenemos que hacer un gran avance, convertirnos en los principales inventores y productores ... Responder a las amenazas y los desafíos de hoy solo significa condenarnos al papel eterno de los rezagados. Por todos los medios, debemos garantizar la superioridad técnica, tecnológica y organizativa sobre cualquier adversario potencial ”(Del artículo de V. Putin).
Se cree que, por primera vez, la creación de aviones hipersónicos se propuso en 1930-s en Alemania por el profesor Eigen Zenger y la ingeniera Irena Bredt. Se propuso crear un avión que se inicia horizontalmente en una catapulta de cohetes bajo la influencia de motores de cohetes que aceleran a una velocidad de aproximadamente 5900 m / s, realizando un vuelo transcontinental con un rango de 5-7 mil kilómetros a lo largo de una trayectoria de rebote con una carga de combate de hasta 10 y un avión que aterriza en un rango más 20 a mil km del punto de partida.
Considerando el desarrollo de 1930-ies de ciencia espacial, el ingeniero S. Korolev y el observador piloto E. Burch (Korolev S., Burch E. Rocket en la guerra // Técnicos jóvenes. - 1935. - №5. - C. 57-59) Propusieron un esquema para el uso de un avión de combate con cohetes de un estratoplano: “En cuanto al bombardeo, es necesario tener en cuenta el hecho de que la precisión de los golpes desde alturas medidas en decenas de kilómetros y a velocidades enormes del estratoplano debe ser despreciable. "Pero es muy posible que el acercamiento al objetivo en la estratosfera esté fuera del alcance de las armas terrestres, el descenso rápido, el bombardeo desde alturas ordinarias, lo que proporciona la precisión necesaria y luego un ascenso de rayos a una altura inalcanzable".
El concepto de una huelga global basada en armas hipersónicas.
En la actualidad, esta idea está empezando a materializarse. En los Estados Unidos, en medio de 1990, se formuló el concepto de Alcance Global - Poder Global ("Alcance Global - Poder Global"). De acuerdo con ello, los Estados Unidos deberían tener la capacidad de atacar objetivos terrestres y de superficie en cualquier parte del mundo durante 1-2 horas después de que se reciba una orden, sin utilizar bases militares extranjeras utilizando medios de destrucción convencionales, por ejemplo, UAB. Es posible hacer esto con el uso de un nuevo arma hipersónica que consiste en una plataforma de transporte hipersónico y un avión autónomo con una carga de combate, en particular la UAB. Las principales propiedades de tales armas son alta velocidad, largo alcance, maniobrabilidad relativamente alta, baja visibilidad y alta eficiencia de uso.
Como parte del programa a gran escala del Golpe Global de las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos ("Golpe Global Rápido"), que permite atacar armas de acción cinética convencionales (no nucleares) en cualquier parte del planeta en una hora, y se está desarrollando un sistema de choque hipersónico de nueva generación para el ejército estadounidense. dos opciones:
• el primero, llamado AHW (Advanced Hypersonic Weapon), utiliza un vehículo de lanzamiento desechable como plataforma supersónica, seguido del lanzamiento de un avión supersónico AHW (la aeronave de planificación hipersónica también puede llamarse una cabeza de combate) equipada con bombas aéreas guiadas para golpear el objetivo;
• El segundo, llamado sistema de choque hipersónico de choque FALCON HCV-2, utiliza un avión hipersónico para crear las condiciones para lanzar una CAV de LA que viaja en plan hipersónico autónomo que vuela hacia el objetivo y lo derrota con la ayuda de la UAB.
Fig. 1 - Variantes del aspecto estructuralmente aerodinámico del shock hipersónico LA HCV
La primera variante de la solución técnica tiene un inconveniente importante, a saber, que el vehículo de lanzamiento que entrega el proyectil hipersónico al punto de lanzamiento del AHW puede confundirse con un misil de ojiva nuclear.
En 2003, la Fuerza Aérea y el Departamento de Desarrollo Avanzado (DARPA) del Departamento de Defensa de los EE. UU., Basados en sus propios desarrollos y en las propuestas de la industria para sistemas hipersónicos avanzados, desarrollaron un nuevo concepto para un sistema de choque hipersónico prometedor, denominado FALCON (Aplicación de la Fuerza y Lanzamiento desde los EE. UU. Continentales). lanzamiento desde los Estados Unidos continentales ") o" Falcon ". De acuerdo con este concepto, el sistema de choque FALCON consiste en un avión transportador hipersónico reutilizable (por ejemplo, no tripulado) HCV (Hypersonic Cruise Vehicle - LA, volando a altitudes del orden de 40-60 km con velocidad de crucero hipersonica, con una masa de carga útil de hasta 5400 kg y 15 rango -17000 km) y planeador controlado, altamente maniobrable, hipersónico y reutilizable CAV (Common Aero Vehicle - avión autónomo unificado) con calidad aerodinámica 3-5. Se asume que los vehículos con VHC se basan en pistas con una pista de hasta 3 km de longitud.
Se eligió a Lockheed-Martin Corporation como el desarrollador líder del aparato de percusión hipersónica para el VHC y el sistema de administración de CAV del sistema de choque FALCON. En 2005, comenzó a trabajar para determinar su aspecto técnico y evaluar la viabilidad tecnológica de los proyectos. Las firmas aeroespaciales más grandes de los Estados Unidos: Boeing, Northrop Grumman, Andrews Space también están conectadas a las obras. Debido al alto nivel de riesgo tecnológico del programa, se realizaron estudios conceptuales de varias variantes de muestras experimentales de vehículos de entrega y sus portadores con una evaluación de las características de maniobrabilidad y control.
Cuando se descarta de un portador a velocidad hipersónica, puede entregar al objetivo a una distancia de hasta 16000 km una carga de combate diferente con una masa máxima de 500 kg. Se supone que el dispositivo se realiza de acuerdo con un esquema aerodinámico prometedor, que proporciona una alta calidad aerodinámica. Para reorientar el dispositivo en vuelo y alcanzar objetivos detectados dentro de un radio de hasta 5400, se supone que su equipo incluye equipos de intercambio de datos en tiempo real con varios sistemas de reconocimiento y puntos de control. La derrota de los objetivos estacionarios de alta seguridad (enterrados) se proporcionará mediante el uso de medios de derrota calibre 500 kg con ojiva penetrante. La precisión (probable desviación circular) debe ser aproximadamente 3 m a una velocidad de reunión con un objetivo de hasta 1200 m / s.
Fig.2 - Autónoma hipersónica LA CAV
Un LA CAV hipersónico de planeo con controles aerodinámicos tiene una masa de aproximadamente 900 kg, que puede ser de hasta seis en un avión, lleva en su compartimiento de combate dos bombas convencionales de 226 kg. La precisión del uso de bombas es muy alta - medidor 3. El rango del CAV real puede ser de aproximadamente 5000 km. En la fig. 2 presenta un esquema para la separación de armas penetrantes utilizando proyectiles inflables.
El esquema de uso de combate del sistema de choque hipersónico FALCON se ve aproximadamente de la siguiente manera. Después de recibir el trabajo, el bombardero hipersónico del VHC despega de un aeródromo convencional y, utilizando un sistema de propulsión combinado (DU), acelera a una velocidad aproximadamente correspondiente a M = 6. Cuando se alcanza esta velocidad, el control remoto cambia al modo de impulso ramificado hipersónico, acelerando la aeronave a M = 10 y una altura de al menos 40 km. En un momento dado, la aeronave de planificación hipersónica CAV de CAV se separa del portaaviones, que, después de completar la misión de combate para alcanzar objetivos, regresa al aeródromo de una de las bases aéreas de EE. UU. En el extranjero (si la CAV está equipada con su propio motor y combustible necesario, puede regresar a Estados Unidos continental) ) (fig. 3).
Fig. 3: la aplicación de combate de un HVA que utiliza una trayectoria de vuelo de onda de la aeronave de impacto.
Hay dos tipos de rutas de vuelo. El primer tipo caracteriza la trayectoria ondulatoria de un avión hipersónico, propuesto por el ingeniero alemán Eigen Senger en el diseño del bombardero desde la Segunda Guerra Mundial. El significado de la trayectoria ondulatoria es el siguiente. Debido a la aceleración, el dispositivo abandona la atmósfera y apaga el motor, ahorrando combustible. Luego, bajo la influencia de la gravedad, el avión regresa a la atmósfera y vuelve a encender el motor (por un corto tiempo, solo en 20-40 с), que nuevamente arroja el dispositivo al espacio. Tal trayectoria, además de aumentar el alcance, también contribuye a enfriar el diseño del bombardero cuando está en el espacio. La altitud de vuelo no supera los 60 km, y el paso de la onda es de aproximadamente 400 km. El segundo tipo de trayectoria tiene una trayectoria clásica de vuelo recto.
Investigación experimental sobre la creación de armas hipersónicas.
Se propusieron modelos hipersónicos HTV (vehículo de prueba hipersónico) que pesan alrededor de 900 kg y hasta 5 m de longitud para evaluar su rendimiento, capacidad de control y cargas térmicas a velocidades M = 10 - HTV-1, HTV-2, HTV-3.
Fig. 4 - aeronave hipersónica experimental HTV-1
Fig. 5 - aeronave hipersónica experimental HTV-2
Fig. 6 - aeronave hipersónica experimental HTV-3
Fig.7 - Vuelo de prueba de perfil hipersónico LA HTV-2
El HTV-1 con la duración del vuelo controlado del 800 con la velocidad M = 10 se eliminó de las pruebas debido a la complejidad tecnológica en la fabricación del escudo térmico y las soluciones de diseño incorrectas (Fig. 4).
El HTV-2 se basa en un circuito integrado con bordes afilados y proporciona calidad 3,5-4, que, según los desarrolladores, asegurará la distancia de planificación especificada, así como la maniobrabilidad y la capacidad de control utilizando escudos aerodinámicos para apuntar al objetivo con la precisión requerida (Fig. 5). Según el Servicio de Investigación del Congreso (CRS), el dispositivo hipersónico FALCON HTV-2 es capaz de golpear objetivos a una distancia de hasta 27000 km y puede alcanzar velocidades de hasta números de Mach 20 (km / h de 23000).
El HTV-3 es un modelo a escala del avión hipersónico de HCV con calidad aerodinámica 4-5 (Fig. 6). El modelo está diseñado para evaluar las soluciones tecnológicas y estructurales adoptadas, el rendimiento aerodinámico y de vuelo, así como la maniobrabilidad y la capacidad de control en interés del futuro desarrollo del avión HCV. Se suponía que las pruebas de vuelo se realizarían en 2009. El costo total de las pruebas de fabricación y vuelo del modelo se estimó en $ 50 millones.
Las pruebas del complejo de impacto debían llevarse a cabo en 2008-2009. utilizando cohetes. El vuelo de prueba del avión hipersónico HTV-2 se muestra en la fig. 7.
Como han demostrado los estudios, los principales temas de preocupación para la creación de una aeronave hipersónica se asociarán con el desarrollo de una central eléctrica, la elección de combustible y materiales estructurales, aerodinámica y dinámica de vuelo, y un sistema de control.
La elección del esquema aerodinámico y el diseño estructural de la aeronave deben basarse en la condición de garantizar el funcionamiento conjunto de la toma de aire, la planta de energía y otros elementos de la aeronave. A la velocidad hipersónica, las cuestiones de estudiar la eficiencia de los controles aerodinámicos, con áreas mínimas de estabilización y control de superficies, momentos articulados, especialmente cuando se aproxima al área objetivo a una velocidad de aproximadamente 1600 m / s, se vuelven primordiales, en primer lugar, para garantizar la solidez del diseño y la orientación de alta precisión. propósito
De acuerdo con estudios preliminares, la temperatura en la superficie del dispositivo hipersónico alcanza 1900 ° С, mientras que para el funcionamiento normal del equipo a bordo, la temperatura dentro del compartimiento no debe ser superior a 70 ° C. Por lo tanto, el cuerpo del dispositivo debe tener una cubierta resistente al calor de materiales de alta temperatura y una protección contra el calor multicapa basada en Actualmente materiales constructivos.
El dispositivo hipersónico está equipado con un sistema de control de inercia satelital combinado y, en el futuro, un sistema de localización finita de tipo óptico-electrónico o de radar.
Para garantizar un vuelo sencillo, los motores de flujo directo se consideran los más prometedores para los sistemas militares: SPRRD (chorro supersónico) y scramjet (chorro hipersónico). Son de diseño simple, ya que prácticamente no tienen partes móviles (excepto la bomba de suministro de combustible) que usan combustible de hidrocarburo convencional.
Fig.8 - LA hipersónica LA X-51A
Fig.9 - Lanzamiento de un avión hipersónico AHW desde un vehículo de lanzamiento
Fig.10 - Aeronave hipersónica autónoma HTV-2 en vuelo
El esquema aerodinámico y el diseño del aparato CAV se están elaborando en el marco del proyecto X-41 y el avión de transporte, en el marco del programa X-51. El propósito del programa X-51A es demostrar las posibilidades de crear un scramjet, desarrollar materiales resistentes al calor, integrar un fuselaje y un motor, así como otras tecnologías necesarias para volar en el rango de 4,5-6,5 M. Como parte de este programa, también se está trabajando para crear un misil balístico con ojiva convencional, un misil hipersónico Kh-51A Waverider y orbital zumbido X-37V.
Según CRS, la financiación del programa en 2011 ascendió a 239,9 millones, de los cuales 69 millones se gastaron en AHW.
El DoD de EE. UU. Ha realizado otra prueba del arma hipersónica avanzada AHW (Arma hipersónica avanzada). La prueba de la munición se llevó a cabo el 17 2011 de noviembre. El propósito principal de la prueba fue probar la munición para determinar la maniobrabilidad, la capacidad de control y la resistencia a los efectos de alta temperatura. Se sabe que AHW se generó en la atmósfera superior utilizando un vehículo de lanzamiento lanzado desde una base aérea en Hawai (Fig. 9). Después de separar las municiones del cohete, planeó y golpeó el objetivo en las Islas Marshall, cerca del atolón Kwajalein, ubicado a cuatro mil kilómetros al suroeste de Hawai, a una velocidad hipersónica cinco veces mayor que la velocidad del sonido. El vuelo duró menos de 30 min.
Según la portavoz del Pentágono Melinda Morgan, el propósito de probar las municiones fue recopilar datos sobre la aerodinámica de AHW, su capacidad de control y resistencia a altas temperaturas.
Las últimas pruebas de HTV-2 se realizaron a mediados de agosto de 2011 y no tuvieron éxito (Fig. 10).
Según los expertos, es posible adoptar el sistema hipersónico de choque de la nueva generación de la primera generación hasta 2015 G. Se considera necesario proporcionar un vehículo de lanzamiento único hasta arranques 16 por día. El costo de lanzamiento es de unos 5 millones.
La creación de un sistema de descarga a gran escala no se espera antes de 2025-2030.
La idea de un uso militar de un estratoplano con un motor de cohete, propuesta por S. Korolev y E. Burch en las 1930-s, según una investigación realizada en los Estados Unidos, comienza a implementarse en proyectos para crear un arma hipersónica de choque de nueva generación.
El uso de la UAB en la composición de un aparato hipersónico autónomo cuando ataca a un objetivo impone altos requisitos para proporcionar una guía de alta precisión en condiciones de vuelo hipersónico y protección térmica de equipos contra los efectos del calentamiento cinético.
Usando el ejemplo del desarrollo de armas hipersónicas en los Estados Unidos, vemos que las capacidades para el uso de combate de la UAB están lejos de agotarse y están determinadas no solo por las características tácticas y técnicas de la propia UAB, que proporcionan el rango especificado, la precisión y la probabilidad de destrucción, sino también por medio de la entrega. Además, la implementación de este proyecto también puede resolver la tarea pacífica de entregar rápidamente equipo de carga o rescate a cualquier lugar de la tierra.
El material presentado nos hace pensar seriamente en el contenido de las principales direcciones de desarrollo de los sistemas nacionales de huelga guiada hasta 2020-2030. Al mismo tiempo, es necesario tener en cuenta la declaración de D. Rogozin (D. Rogozin. Trabajar en el algoritmo exacto // Defensa Nacional. - 2012. - No. 2. - P. 34-406): "... debemos abandonar la idea de" alcanzar y adelantar "... Y es poco probable que en poco tiempo reunamos la fuerza y las capacidades que nos permitan alcanzar a los países de alta tecnología a velocidades increíbles. Esto no necesita ser hecho. Necesitamos algo más, mucho más complicado ... Necesitamos calcular el curso de la lucha armada con una perspectiva de hasta 30 años, determinar este punto y alcanzarlo. Para comprender lo que necesitamos, es decir, preparar armas no del mañana o incluso pasado mañana, sino de histórico con una semana de anticipación ... repito, no piensen en lo que están haciendo en los Estados Unidos, en Francia, en Alemania, piensen en lo que tendrán en 30 años. Y tienes que crear algo que sea mejor que lo que tienen ahora. "No los sigas, trata de entender hacia dónde se dirige todo, y luego ganaremos".
Es decir, es necesario comprender si una tarea similar ha surgido para nosotros y, en caso afirmativo, cómo resolverla.
- Semenov S.S. Jefe de Equipo de Análisis y Estudios Avanzados, Ph.D. (OAO GNNP "Región", Moscú)
- http://otvaga2004.ru
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