Гиперзвуковой кольт

Гиперзвуковой кольт

Гонке наступательных и оборонительных вооружений столько же лет, сколько и оружию, как таковому. Против стрелы и копья человек изобрел щит, против снаряда — броню. Апофеозом этой тенденции стало создание ракетно-ядерного межконтинентального орудия, против которого до этого денька так и не сотворено действенного технического «противоядия»: имеющиеся с 60-х годов прошедшего века системы противоракетной обороны имеют ограниченные способности и неспособны противостоять массированному ракетному нападению.

Фактической основой противоракетной обороны стали не оборонительные системы, а возможность «гарантированного уничтожения» ответным ударом противника.

«Стратеги» необходимы не всегда

Десятилетиями мирное сосуществование Запада и Востока обеспечивалось принципом обоюдного сдерживания. Но после краха СССР вдруг оказалось, что огромный арсенал ракетно-ядерного орудия, от ядерных снарядов для полевых гаубиц до межконтинентальных бомбардировщиков и стратегических ракет, совсем бесполезен при отражении неких новых угроз, главной из которых стал интернациональный терроризм. И по правде, с одной стороны, ядерный удар по базе террористов смотрится стрельбой из пушки по воробьям. С другой — применение ядерного орудия, безизбежно влекущее бессчетные жертвы посреди мирного населения, неприемлемо по политическим мотивам. Для Соединенных Штатов (обычно, и являющихся зачинателем сотворения новых видов орудия) не считая терроризма есть и другие, очевидные либо надуманные, опасности. К примеру, «страны-изгои», вроде Ирана либо Северной Кореи, к которым обычная политика ядерного сдерживания малоприменима.

Локальные войны последних десятилетий, и сначала военные операции Запада в Ираке и Афганистане, выявили недостаточную оперативность и обыденного высокоточного орудия, к примеру крылатых ракет и управляемых авиабомб. Очень огромное время проходит с момента обнаружения цели до ее вероятного ликвидирования. Бомбардировщик-невидимка B-2 Spirit, взлетая с авиабазы на местности США, должен лететь 12—15 часов, к примеру, до цели в Афганистане, до «логова» террористов. Даже если высокоточные бомбы поразят мишень, не факт, что за этот период времени те, против кого они использовались, не успеют покинуть собственного укрытия.

Итак, в современных критериях требуется орудие резвое, четкое и не вызывающее ненадобного политического резонанса (вобщем, когда дело идет о государственной обороне, военные готовы закрыть глаза на «глупый политес»). Таким орудием могут стать гиперзвуковые системы последнего поколения.

Хотя бы частично знакомый с современной военной техникой человек резонно увидит, что гиперзвуковые системы уже издавна есть. Те же ядерные боеголовки входят в атмосферу Земли с гиперзвуковыми скоростями, зенитные ракеты большой дальности — тоже гиперзвуковые. Ну и другие виды ракетного орудия — оперативно-тактические баллистические ракеты, противокорабельные и некие противотанковые системы — могут летать со скоростями на грани гиперзвука. Казалось бы, база гиперзвукового орудия имеется, но не все так просто. Тактические ракетные системы имеют очень малую дальность. Чтоб их использовать, нужно придвинуть войска ближе к цели, при всем этом вся оперативность будет утрачена.

Стратегические межконтинентальные баллистические ракеты резвы и имеют высшую точность, а их заглавие само по себе гласит о дальности. Недаром в США прорабатываются планы подмены ядерных боеголовок на обыденные на ракетах «Трайдент», стартующих из-под воды с борта подводной лодки. По последней мере одну из субмарин класса «Огайо» подразумевается оснастить комплектом «Трайдентов» с неядерным боевым оснащением. Наибольшая дальность ракеты «Трайдент D-5» составляет 11 тыщ км, подлетное время — в границах получаса, а точность характеризуется радиальным возможным отклонением порядка 100—200 метров. Да ее еще можно и повысить, используя современные навигационные системы. Но у этого решения есть значительные недочеты. Во-1-х, «Трайдент» с обыкновенной боеголовкой ни снаружи, ни по летным чертам не отличается от собственного ядерного собрата. Некие южноамериканские конгрессмены и сенаторы не без основания считают, что пуск неядерного «Трайдента» просто может спровоцировать ядерную войну. Во-2-х, «Трайдент» дорог — это разовая громада массой под 60 тонн и ценой в 10-ки миллионов баксов. В-3-х, баллистические ракеты имеют очередной недочет. При межконтинентальной дальности линия движения их полета проходит на высотах до тыщи км, вследствие чего боеголовку можно найти радаром на расстоянии в 4—6 тыщ км. Навряд ли группы террористов располагают такими радарами, но в армиях «стран-изгоев» он может быть.

Гиперзвуковой кольт

Автономный гиперзвуковой снаряд CAV состоит из оболочки с аэродинамическими элементами управления и «начинки», в качестве которой могут быть кинетические всепроникающие снаряды («стрелы бога») либо обыденные бомбы. Дополнительная двигательная установка резко наращивает дальность полета снаряда CAV

В общем, новое гиперзвуковое орудие обязано иметь высшую скорость, огромную дальность, довольно высшую маневренность, малую заметность и, может быть, более низкую цена внедрения. В США посреди 1990-х годов была сформулирована концепция Global Reach — Global Power («Глобальная досягаемость — глобальная мощь»). В согласовании с ней США должны владеть возможностью нанесения ударов по хоть какой точке планетки в течение 1—2 часов после поступления приказа, без использования забугорных военных баз, количество которых после окончания «холодной войны» значительно сократилось. В 2003 году Военно-воздушные силы и Управление многообещающих разработок (DARPA) Министерства обороны США провели анализ собственных разработок и предложений индустрии по многообещающим гиперзвуковым системам и выработали новейшую концепцию многообещающей ударной системы. Концепция получила заглавие FALCON («Сокол», Force Application and Launch from Continental US, «Применение силы при запуске с континентальной части Соединенных Штатов»). В рамках этой концепции на данный момент сконцентрированы все усилия США по созданию гиперзвукового орудия большой дальности. Согласно FALCON, ударная система в законченном виде должна состоять из гиперзвукового многоразового (может быть, беспилотного) самолета-носителя HCV (Hypersonic Cruise Vehicle, «летательный аппарат с гиперзвуковой крейсерской скоростью») с дальностью 15—17 тыщ км и многоразового гиперзвукового планера CAV (Common Aero Vehicle, «унифицированный летательный аппарат»). Аппараты CAV массой приблизительно 900 кг, которых на самолете-носителе может находиться до 6 штук, несет в собственном боевом отсеке две обыденные авиабомбы массой по 226 кг. Точность внедрения бомб поразительная — 3 метра! Сам по для себя CAV может иметь дальность до 5 000 км, а если его оснастить своим движком, то и больше. Таким макаром, FALCON способен наносить высокоточный удар по точечной цели, находящейся в хоть какой точке земного шара, через два часа после взлета. Конфигурация и конструкция аппарата CAV отрабатывается в рамках секретного проекта Х-41, а самолета-носителя — по программке Х-51. Если самолет-носитель HCV оборудовать дополнительной ракетной ступенью заместо аппаратов CAV, то он сумеет выводить на низкую орбиту спутники военного предназначения массой до 450 кг.

На теоретическом уровне применение системы FALCON смотрится приблизительно последующим образом. После получения задания бомбовоз HCV взмывает с обыденного аэродрома и при помощи комбинированной двигательной установки (ДУ) разгоняется до скорости, приблизительно соответственной М=6 (другими словами вшестеро выше скорости звука в обычных критериях). При достижении этой скорости ДУ перебегает в режим гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного мотора, разгоняя аппарат до М=10 и высоты более 40 км. В данный момент происходит отделение от самолета-носителя ударных планеров CAV, которые после бомбардировки цели ворачиваются на аэродром одной из заокеанских авиабаз США (в случае оснащения CAV своим движком и нужным припасом горючего он может возвратиться и в континентальную часть Штатов).

Гиперзвуковой кольт

Аппараты, которые разрабатывались в США по разным гиперзвуковым программкам: 1, 2 — разные варианты самолета-носителя HCV; 3 — одноступенчатый галлактический самолет X-30; 4, 6 — летающие лаборатории Х-43D и X-43С; 5 — боевая система HyperSoar

Волнолеты

Любопытно, что гиперзвуковой бомбовоз назван WaveRider — «бегущий по волнам», либо «волнолет». Это заглавие не случаем, оно отражает как нрав линии движения, так и особенности аэродинамического вида HCV. Волнообразную линию движения для гиперзвукового летательного аппарата предложил еще в годы 2-ой мировой войны германский инженер Эйген Зенгер в проекте «антиподного» бомбовоза. Смысл волнообразной линии движения в последующем. За счет разгона аппарат «выныривает» из атмосферы и выключает движок, сберегая горючее. Потом под действием гравитации «космический самолет» ворачивается в атмосферу и опять включает движок (на короткий срок, всего только на 20—40 секунд), который снова выбрасывает аппарат в космос. Такая линия движения не считая роста дальности содействует и остыванию конструкции бомбовоза, когда он, «оседлав волну», оказывается в космосе. Высота полета не превосходит 60 км, а шаг волны составляет около 400.

Аэродинамическая схема «волнолета» присваивает аппарату типичный внешний облик: очень малюсенькое крыло вытянутой треугольной формы с опущенными фронтальными кромками, очень острый нос и воздухозаборник мотора, вписанный в общую форму. Все это совместно обеспечивает создание подъемной силы и высочайшее аэродинамическое качество на гиперзвуке за счет системы присоединенных скачков уплотнения (ударных волн). Эти ударные волны, генерируемые носовой частью, размещаются таким макаром, что фронтальные кромки крыла вроде бы лежат на их. В итоге лобовое сопротивление падает, а подъемная сила вырастает. Такая конфигурация и волнообразная линия движения полета исследовались NASA посреди 1990-х годов в рамках проекта ударной системы и воздушно-космического орбитального летательного аппарата HyperSoar (Hypersonic Soaring, гиперзвуковое планирование). Правда, аппаратам типа «волнолет» характерна некая неустойчивость.

Гиперзвуковой кольт

Система FALCON: гиперзвуковой самолет HCV взмывает с аэродрома в континентальной части США и производит запуск автономного снаряда CAV. После выполнения противоракетного маневра снаряд делится на суббоеприпасы и поражает цели

Прямоточный полет

Для сотворения системы FALCON в описанном виде нужно еще решить массу заморочек технического нрава. Самые главные из их — создание мотора, способного стабильно работать на гиперзвуковых скоростях, и нагрев конструкции при полете в атмосфере.

Из всего обилия реактивных движков для многообещающих гиперзвуковых аппаратов военного предназначения подходят несколько: турбопрямоточный, ракетно-прямоточный и прямоточный. Обыденный ракетный движок очень «прожорлив» и не обеспечивает достижение нужной дальности при применимой взлетной массе аппарата. При полете в атмосфере, разумеется, целенаправлено использовать движки, в той либо другой мере использующие «даровой» кислород атмосферы. Более многообещающими для военных систем числятся прямоточные движки: СПВРД и ГПВРД. Они ординарны в конструкции, так как фактически не имеют подвижных частей (разве что насос подачи горючего). СПВРД — сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный движок, по конструкции очень похож на трубу, в носу которой установлен конус (генератор скачков уплотнения на сверхзвуке, обеспечивающий сжатие потока и его торможение до дозвуковой скорости). Снутри трубы установлены форсунки для впрыска горючего и стабилизаторы горения. На выходе трубы — сопло. Недочетом СПВРД будет то, что он может отлично работать только до скоростей, превосходящих скорость звука менее чем в 5—6 раз. При предстоящем росте скоростей нагрев мотора и утраты давления на входе в него резко вырастают, а тяга и экономичность падают. Делему можно решить, тормозя воздух в воздухопоглотителе не до дозвуковых скоростей, а до неких сверхзвуковых. В данном случае КПД мотора остается достаточно высочайшим прямо до скоростей в 10—15 (а по утверждениям ряда забугорных профессионалов, и до 20—24) скоростей звука! Таковой движок получил заглавие ГПВРД — гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный движок. Исследования в области сотворения ГПВРД ведутся с 1950-х годов, но, невзирая на кажущуюся простоту концепции, аэро- и термодинамические трудности полета с высочайшей гиперзвуковой скоростью так сложны, что до сего времени так и не удалось сделать работоспособный движок, который можно было бы установить на применимый для штатной эксплуатации летательный аппарат.

Не считая того, долгое время спецы считали, что единственным горючим, способным сгорать в сверхзвуковом потоке проточного тракта ГПВРД, может быть только водород. Водород, естественно, хорош своими энергетическими и охлаждающими чертами. Но его эксплуатационные свойства (криогенная температура хранения, малая плотность, взрывоопасность и накладность) очень плохи. С этими недочетами еще можно мириться, когда идет речь о галлактических полетах, но они совсем несовместимы с требованиями, предъявляемыми к боевым системам. Потому главные усилия разработчиков движков для гиперзвуковых военных аппаратов в последние 20 лет сосредоточены на поиске способности внедрения в ГПВРД обыденного углеводородного горючего (другими словами, фактически, авиационного либо ракетного керосина). Прогресс в этих изысканиях был достигнут только не так давно. 10 декабря 2005 года сделал собственный 1-ый полет демо гиперзвуковой аппарат, сделанный по заказу DARPA компанией ATK на базе наработок по экспериментальному самолету Х-43. Аппарат сделал полет с работающим ГПВРД в течение 15 секунд на скорости, в 5,5 раза превысившей скорость звука. В качестве горючего употреблялся керосин JP-10.

Что касается трудности нагрева конструкции, то ее пробуют решить сходу несколькими методами: применением жаростойких конструкционных материалов, нанесением теплозащитного покрытия (вроде того, что устанавливается на «Шаттлах») либо активным остыванием конструкции при помощи бортового припаса горючего.

Беря во внимание сложность технических заморочек, программка FALCON разбита на два шага. Создание полномасштабной ударной системы в составе HCV-CAV планируется не ранее 2025—2030 года. К этому же времени относят и планы использования гиперзвуковых аппаратов в качестве разгонных ступеней галлактических средств выведения. К работам по аппаратам HCV и CAV подключены наикрупнейшие аэрокосмические компании США — Boeing, Lockheed Martin, Northrop Grumman, Andrews Space. Головным разработчиком по гиперзвуковому самолету-носителю HCV выбрана компания Lockheed Martin, с которой летом 2004-го был заключен договор на эскизное проектирование гиперзвукового бомбовоза.

А что делать на данный момент? Ведь, как обычно, военным новое орудие необходимо «еще вчера». Выход найден в использовании на первом шаге разовых ракет-носителей (РН) заместо самолета-разгонщика. Полезность от такового решения двойственная. Во-1-х, сделать разовую РН еще проще и дешевле, чем непростой «гиперзвуковик». Во-2-х, при помощи этих РН можно запускать даже маленькие спутники как на данный момент, так и в дальнейшем. По требованиям военных система FALCON первого шага должна обеспечивать с применением планера CAV поражение цели в любом районе Земли в течение часа, оперативность пуска 2 часа после дневной подготовки к пуску. Считается нужным обеспечить до 16 стартов в день. При выведении на орбиту галлактических аппаратов создаваемая РН обязана иметь грузоподъемность 450 кг, цена запуска не выше 5 миллионов баксов при 20 пусках в год.

Гиперзвуковой кольт

Гиперзвуковая ракета ударной системы HyFly с пусковым ускорителем под крылом самолета NASA

Потаенные участники забега

В конкурсной программке на создание таковой РН не считая гигантов аэрокосмической промышленности участвуют и сравнимо маленькие личные компании. К примеру, AirLaunch предлагает двухступенчатую ракету стартовой массой 32 тонны, которая может «десантироваться» при помощи парашюта из грузового отсека самолета C-17. Компания SpaceX, возглавляемая юным принципиальным мультимиллионером Элоном Маском, продвигает целое семейство «дешевых» носителей Falcon. 1-ый представитель семейства — РН Falcon массой 27 тонн — уже запускался два раза (в марте 2006 и в марте 2007 годов с полигона на атолле Кваджалейн), но оба раза безуспешно. Компания Microcosm делает ракету-носитель Sprite. Для этой РН Microcosm разрабатывает ракетные движки Scorpius, которые должны быть на порядок дешевле, чем имеющиеся аналоги.

Специалисты считают реальным принятие на вооружение системы FALCON первого шага уже в 2012—2015 годы, а может быть, и ранее. Эта система, в особенности в полной комплектации второго шага, будет владеть всеми преимуществами гиперзвуковых технологий. В полете на высотах порядка 40—60 км (а по мере надобности и выше) и со скоростью, скажем, 11—15 000 км/ч гиперзвуковые ударные летательные аппараты куда наименее приметны, чем боевые части баллистических ракет. В случае отмены ударной акции, кстати, гиперзвуковой самолет можно отозвать и возвратить на базу, а МБР — нет, ее в наилучшем случае можно только подорвать. Взлет гиперзвукового бомбовоза не вызовет ответную ракетно-ядерную атаку. При дальности полета до 20 000 км и при полетах на высоте более 100 км нет необходимости согласовывать маршрут со странами, над которыми пролетает бомбовоз. В то же время таковой аппарат не является орбитальным и к нему тяжело применить нормы, запрещающие размещение орудия в космосе. Как ясно выразился координатор программки FALCON из DARPA Стивен Уолкер: «Эта система позволит делать военно-воздушным силам США любые боевые задачки в хоть какой точке мира. Анализ боевых действий в Ираке и Афганистане показал, что часто ВВС не в состоянии стремительно нанести удар с воздуха. Этому препятствует очень огромное расстояние от баз, на которых размещаются томные бомбовозы. Самолеты не успевают подлететь впору, и противник за этот период времени способен запустить ракеты на местность США либо дружеских государств».

Не нужно мыслить, что гиперзвуковые технологии могут отлично применяться исключительно в стратегических боевых системах. Это далековато не так. К примеру, в США уже пару лет ведутся исследования тактических и оперативно-тактических ракетных систем. Скажем, ударная система HyFly создается в 2-ух вариантах: морского (на надводных кораблях и субмаринах) и воздушного базирования. В последнем случае ракету может нести палубный истребитель-бомбардировщик F-18. При старте с корабля ракета длиной 6,5 метра и массой 1,72 тонны (включая ускоритель) может пропархать 1100 км, преодолев их со скоростью, в 4—6 раз превосходящую скорость звука. В качестве других вариантов для ракеты рассматриваются два типа движков, работающих на керосине: ГПВРД и двухрежимный СПВРД.

Гиперзвуковой кольт

Русские гиперзвуковые летающие лаборатории ГЛЛ-АП-02 (вверху) и ГЛЛ-АП будут обустроены прямоточными движками, работающими на водороде либо керосине. Пока они только готовятся к летным испытаниям

Одним словом, работы по гиперзвуковым системам ведутся в США с размахом и по широкому фронту, охватывая все сферы боевого внедрения и главные технологии гиперзвукового полета. А что все-таки тем временем другие страны? Энтузиазм к гиперзвуку так либо по другому проявляют все продвинутые страны. Но далековато не все из их владеют достаточным научно-промышленным и денежным потенциалом для приобщения к высочайшим гиперзвуковым технологиям.

Из всех стран мира еще пока только Наша родина обладает нужным научно-техническим заделом, позволяющим составить конкурентнсть США. Довольно сказать, что конкретно в Рф был совершен 1-ый летный опыт с ГПВРД, работающим на водороде: это вышло в 1998 году при испытаниях демонстрационной модели ГПВРД «Холод» на зенитной ракете комплекса С-200 в Сары-Шагане. А экспериментальные работы по ГПВРД на углеводородном горючем проводились в СССР еще посреди 1980-х. На последних интернациональных аэрокосмических салонах МАКС Наша родина показывала несколько увлекательных гиперзвуковых аппаратов — «летающих лабораторий»: «Игла», ГЛЛ-31, ГЛЛ-АП. Некие из их работают на керосине, что очевидно показывает на военное назначение исследовательских работ.

Кстати, в протяжении последних 3-х лет высшее военно-политическое управление Рф не один раз заявляло о том, что в последнее время воспримет на вооружение гиперзвуковые боевые части стратегических ракет. Что же это все-таки за орудие, пока остается потаенной. Может быть, идет речь о маневрирующих боеголовках, которые похожи на гиперзвуковой планер CAV системы FALCON. Либо, может быть, о гиперзвуковых беспилотных самолетах, снаряженных гиперзвуковыми движками. В любом случае ясно, что работы над гиперзвуковым орудием в Рф как и раньше ведутся.

Когда-нибудь гиперзвуковое орудие, наверняка, сумеет стать таким же надежным, массивным и резвым, как когда-то пистолет. Но оно уже никогда не станет «уравнителем», схожим известному изделию полковника Кольта.

Иллюстрации Миши Дмитриева

Игорь Афанасьев, Дмитрий Воронцов

Другие статьи:
Интернет журнал НЛО МИР

Всего комментариев: 0

Оставить комментарий

*

code

Редакция рекомендует

close
x