О гонке вооружений в данной сфере говорить пока рано — на сегодняшний день это гонка технологий. Гиперзвуковые проекты еще не вышли за рамки ОКР: пока в полет отправляются в основном демонстраторы. Их уровни технологической готовности по шкале DARPA находятся в основном на четвертой-шестой позиции (по десятибалльной шкале).
Впрочем, говорить о гиперзвуке как о некой технической новинке не приходится. Боевые блоки МБР входят в атмосферу на гиперзвуке, спускаемые аппараты с космонавтами, космические шаттлы — это тоже гиперзвук. Но полет на гиперзвуковых скоростях при схождении с орбиты — вынужденная необходимость, и длится он недолго. Мы же будем говорить о летательных аппаратах, для которых гиперзвук — штатный режим применения, и без него они не смогут проявить свое превосходство и показать свои возможности и мощь.
SR-72 — перспективный американский летательный аппарат, который может стать функциональным аналогом легендарного SR-71 — сверхзвукового и сверхманевренного разведчика. Главное отличие от предшественника — отсутствие пилота в кабине и гиперзвуковая скорость.
Удар с орбиты
Речь пойдет о гиперзвуковых маневрирующих управляемых объектах — маневрирующих боевых головках МБР, гиперзвуковых крылатых ракетах, гиперзвуковых БПЛА. Что, собственно, мы понимаем под гиперзвуковыми летательными аппаратами? Прежде всего имеются в виду следующие характеристики: скорость полета — 5−10 М (6150−12 300 км/ч) и выше, охватываемый рабочий диапазон высот — 25−140 км. Одно из самых привлекательных качеств гиперзвуковых аппаратов — это невозможность надежного слежения средствами ПВО, поскольку объект летит в плазменном облаке, непрозрачном для радиолокаторов. Стоит отметить также высокие маневренные возможности и минимальное время реакции на поражение. Например, гиперзвуковому аппарату требуется всего час после схода с орбиты ожидания для поражения выбранной цели.
Проекты гиперзвуковых аппаратов не раз разрабатывались и продолжают разрабатываться в нашей стране. Можно вспомнить Ту-130 (6 М), самолет «Аякс» (8−10 М), проекты высотно-скоростных гиперзвуковых самолетов ОКБ им. Микояна на углеводородном топливе в разных вариантах применения и гиперзвукового самолета (6 М) на двух видах топлива — водороде для больших скоростей полета и керосине для меньших.
Космическая «спираль»
Гиперзвуковой самолет-разгонщик, разрабатывавшийся по проекту «Спираль». Также предполагалось, что в систему будет входить военный орбитальный самолет с ракетным ускорителем.
Оставил свой след в истории инженерной мысли проект ОКБ им. Микояна «Спираль», в котором возвращаемый воздушно-космический гиперзвуковой самолет выводился на орбиту ИСЗ гиперзвуковым самолетом-разгонщиком, а после выполнения боевых задач на орбите возвращался в атмосферу, выполнял в ней маневры также на гиперзвуковых скоростях. Наработки по проекту «Спираль» были использованы в проектах БОР и космического челнока «Буран». Есть официально не подтвержденные сведения о созданном в США гиперзвуковом самолете «Аврора». Все о нем слышали, но никто его ни разу не видел.
«Циркон» для флота
17 марта 2016 года стало известно, что Россия официально приступила к испытаниям гиперзвуковой противокорабельной крылатой ракеты (ПКР) «Циркон». Новейшим снарядом будут вооружены АПЛ пятого поколения («Хаски»), также ее получат надводные корабли и, конечно, флагман российского флота «Петр Великий». Скорость 5−6 М и дальность действия не менее 400 км (это расстояние ракета преодолеет за четыре минуты) существенно осложнят применение мер противодействия. Известно, что ракета будет использовать новое топливо Децилин-М, которое увеличивает дальность полета на 300 км. Разработчик ПКР «Циркон» — НПО Машиностроения, входящее в состав «Корпорации «Тактическое ракетное вооружение»». Появления серийной ракеты можно ожидать к 2020 году. При этом стоит учесть, что Россия имеет богатый опыт в создании высокоскоростных противокорабельных крылатых ракет, таких как серийная ПКР П-700 «Гранит» (2,5 М), серийная ПКР П-270 «Москит» (2,8 М), на смену которым и поступит новая ПКР «Циркон».
Беспилотный гиперзвуковой планирующий самолет, разрабатывавшийся в КБ Туполева в конце 1950-х годов, должен был представлять собой последнюю ступень ракетной ударной системы.
Хитроумная боеголовка
Первая информация о запуске изделия Ю-71 (так оно обозначено на Западе) на околоземную орбиту ракетой РС-18 «Стилет» и его возвращении в атмосферу появилась в феврале 2015 года. Запуск был произведен с позиционного района Домбровского соединения 13-й ракетной дивизией РВСН (Оренбургская область). Сообщается также, что к 2025 году дивизия получит 24 изделия Ю-71 для оснащения уже новых ракет «Сармат». Изделие Ю-71 в рамках проекта 4202 создавалось также НПО Машиностроения с 2009 года.
Изделие представляет собой сверхманевренную боеголовку ракеты, совершающую планирующий полет на скорости 11 000 км/ч. Она может выходить в ближний космос и оттуда поражать цели, а также нести ядерный заряд и быть оснащенной системой РЭБ. В момент входа «нырком» в атмосферу скорость может составлять 5000 м/с (18 000 км/ч) и по этой причине Ю-71 имеет защиту от перегрева и перегрузок, причем может легко менять направление полета и при этом не разрушается.
Длина самолета должна была составить 8 м, размах крыльев — 2,8 м.
Изделие Ю-71, обладая высокой маневренностью на гиперзвуковой скорости по высоте и по курсу и летая не по баллистической траектории, становится недостижимым для любой системы ПВО. К тому же боеголовка является управляемой, благодаря чему имеет очень высокую точность поражения: это позволит использовать ее также в неядерном высокоточном варианте. Известно, что в течение 2011−2015 годов было произведено несколько запусков. На вооружение изделие Ю-71, как полагают, будет принято в 2025 году, и им будет оснащаться МБР «Сармат».
Подняться ввысь
Из проектов прошлого можно отметить ракету Х-90, которая была разработана МКБ «Радуга». Проект ведет свое начало с 1971 года, он был закрыт в тяжелом для страны 1992 году, хотя проведенные испытания показали хорошие результаты. Ракета неоднократно демонстрировалась на авиакосмическом салоне МАКС. Несколько лет спустя проект реанимировали: ракета получила скорость 4−5 М и дальность действия 3500 км с запуском с носителя Ту-160. Демонстрационный полет состоялся в 2004 году. Предполагалось вооружить ракету двумя отделяемыми боеголовками, размещенными по бокам фюзеляжа, однако на вооружение снаряд так и не поступил.
Разрабатываемая в США гиперзвуковая ракета Boeing X-51A Waverider
Гиперзвуковая ракета РВВ-БД была разработана ОКБ «Вымпел» им И.И. Торопова. Она продолжает линию ракет К-37, К-37М, находящихся на вооружении МиГ-31 и МиГ-31БМ. Ракетой РВВ-БД будут также вооружаться гиперзвуковые перехватчики проекта ПАК ДП. По заявлению руководителя КТРВ Бориса Викторовича Обносова, сделанному на МАКСе 2015 года, ракета начала выпускаться серийно и первые ее партии сойдут с конвейера уже в 2016 году. Ракета весит 510 кг, имеет осколочно-фугасную боевую часть и будет в широком диапазоне высот поражать цели на дальностях 200 км. Двухрежимный РДТТ позволяет ей развивать гиперзвуковую скорость 6 М.
Гиперзвук Поднебесной
Осенью 2015 года Пентагон сообщил, и это было подтверждено Пекином, что Китай успешно провел испытания гиперзвукового маневрирующего ЛА DF-ZF Ю-14 (WU-14), который был запущен с полигона Учжай. Ю-14 отделился от носителя «на краю атмосферы», а затем планировал на цель, расположенную в нескольких тысячах километров на западе Китая. За полетом DF-ZF следили американские разведывательные службы, и по их данным аппарат маневрировал со скоростью 5 М, хотя потенциально его скорость может достигать и 10 М. Китай заявил, что он решил проблему гиперзвукового ВРД для подобных аппаратов и создал новые легкие композитные материалы для защиты от кинетического нагрева. Представители КНР также сообщили, что Ю-14 способен прорвать систему ПВО США и нанести глобальный ядерный удар.
SR-71
Сегодня этот самолет, давно снятый с вооружения, занимает заметное место в истории авиации. На смену ему идет гиперзвук.
Проекты Америки
В настоящее время «в работе» в США находятся различные гиперзвуковые летательные аппараты, которые проходят летные испытания с той или иной долей успеха. Начало работ по ним было положено еще в начале 2000-х, и на сегодня они находятся на разных уровнях технологической готовности. Недавно разработчик гиперзвукового аппарата Х-51А компания «Боинг» заявила, что Х-51А будет принят на вооружение уже в 2017 году.
Среди реализуемых проектов у США имеются: проект гиперзвуковой маневрирующей боеголовки AHW (Advanced Hypersonic Weapon), гиперзвуковой ЛА Falcon HTV-2 (Hyper-Sonic Technology Vehicle), запускаемый с помощью МБР, гиперзвуковой ЛА Х-43 Hyper-X, прототип гиперзвуковой крылатой ракеты Х-51А Waverider компании «Боинг», снабженный гиперзвуковым ПВРД с сверхзвуковым горением. Также известно, что в США ведутся работы по гиперзвуковому БЛА SR-72 компании Lockheed Martin, которая только в марте 2016 года заявила официально о своих работах по этому изделию.
Первое упоминание о беспилотнике SR-72 относится к 2013 году, когда Lockheed Martin сообщила, что на смену разведчику SR-71 будет разрабатывать гиперзвуковой БЛА SR-72. Он полетит со скоростью 6400 км/ч на рабочих высотах 50−80 км вплоть до суборбитальных, будет иметь двухконтурную двигательную установку с общим воздухозаборником и сопловым аппаратом на основе ТРД для разгона со скорости 3 М и гиперзвукового ПВРД со сверхзвуковым горением для полета со скоростями более 3 М. SR-72 будет выполнять разведывательные задачи, а также наносить удары высокоточным оружием «воздух-поверхность» в виде легких ракет без двигателя — он им и не потребуется, так как хорошая стартовая гиперзвуковая скорость уже имеется.
К проблемным вопросам SR-72 специалисты относят выбор материалов и конструкции обшивки, способных выдержать большие тепловые нагрузки от кинетического нагрева при температурах 2000 °C и выше. Также потребуется решить проблему отделения оружия из внутренних отсеков при гиперзвуковой скорости полета 5−6 М и исключить случаи потери связи, которые неоднократно наблюдались при испытаниях объекта HTV-2. Корпорация Lockheed Martin заявила, что размерность SR-72 будет сопоставима с размерностью SR-71 — в частности, длина SR-72 составит 30 м. На вооружение, как предполагается, SR-72 поступит в 2030 году.
За тысячелетия человечество выработало правило, по которому, чтобы выжить и одержать победу над противником оружие должно быть точнее, быстрее и мощнее, чем у противника. Таким требованиям соответствует в современных условиях авиационное оружие. В настоящее время за рубежом управляемые авиационные средства поражения (УАСП), в частности, управляемые авиационные бомбы (УАБ), калибр которых лежит в широких пределах – от 9 до 13600 кг, интенсивно развиваются: они оснащаются новыми типами систем наведения и управления, эффективными боевыми частями, совершенствуются способы боевого применения.
УАБ являются непременной принадлежность современных ударных авиационных комплексов (УАК) тактических и стратегического назначения. Несмотря на высокий уровень эффективности современных образцов УАБ, они, находясь в составе УАК, не всегда отвечают требованиям выполнения перспективных боевых задач. Как правило, УАК действуют вблизи линии фронта, при этом вся оперативность утрачивается.
Локальные войны последних десятилетий, и прежде всего военные операции в Ираке и Афганистане, выявили недостаточную оперативность обычного высокоточного оружия, в том числе УАБ. При выполнении боевого задания, проходит слишком большое время с момента обнаружения цели и принятия решения об атаке до ее поражения. Например, бомбардировщик В-2 Spirit, взлетая с аэродрома на территории США, должен лететь 12-15 ч до района атаки цели. Поэтому, в современных условиях требуется оружие быстрого реагирования и высокоточного действия на большом расстоянии, достигающим десятки тысяч км.
Одним из направлений исследований по выполнению указанных требований за рубежом является создание гиперзвуковых ударных систем нового поколения. Работы по созданию гиперзвуковых летательных аппаратов (ЛА) (ракет) и кинетического оружия, обладающего способностью высокоточного поражения целей ведутся в США, Великобритании, Франции и Германии.
Изучение зарубежного опыта для нас является чрезвычайно важным, так как перед отечественным оборонно-промышленным комплексом (ОПК), как отметил Д.Рагозин в своей статье «России нужна умная оборонка» (Газета «Красная Звезда». 2012. – 7 февраля. – С. 3) поставлена задача «в кратчайшие сроки вернуть себе мировое технологическое лидерство в области производства вооружений». Как отмечено в статье В.В.Путина «Быть сильными: гарантии национальной безопасности для России» (Газета «Российская газета». – 2012. – № 5708 (35). – 20 февраля. – С. 1-3) «задача предстоящего десятилетия заключается в том, чтобы новая структура Вооружённых Сил смогла опереться на принципиально новую технику. На технику, которая «видит» дальше, стреляет точнее, реагирует быстрее, чем аналогичные системы любого потенциального противника ».
Чтобы достичь этого, необходимо досконально знать состояние, тенденции и основные направления работ за рубежом. Конечно, всегда наши специалисты при выполнении НИОКР старались выполнить это условие. Но в сегодняшней обстановке, когда «у ОПК нет возможности спокойно догонять кого-то, мы должны совершить прорыв, стать ведущими изобретателями и производителями … Реагировать на угрозы и вызовы только сегодняшнего дня – значит обрекать себя на вечную роль отстающих. Мы должны всеми силами обеспечить техническое, технологическое, организационное превосходство над любым потенциальным противником ».
Считается, что впервые создание гиперзвуковых ЛА было предложено в 1930-х годах в Германии профессором Эйгеном Зенгером и инженером Иреной Бредт . Предлагалось создание горизонтально стартующего на ракетной катапульте самолета, под действием ракетных двигателей разгоняющегося до скорости около 5900 м/с, совершающего трансконтинентальный полет дальностью 5-7 тыс. км по рикошетирующей траектории со сбросом боевой нагрузки массой до 10 т и совершающего самолетную посадку на дальности более 20 тыс. км от точки старта.
Рассматривая развитие ракетного дела 1930-х годов инженер С.Королев и летчик-наблюдатель Е.Бурче (Королев С., Бурче Е. Ракета на войне//Техника-молодежи. – 1935. – №5. – С. 57-59) предложили схему применения ракетного боевого самолета-стратоплана: «Переходя к бомбометанию, необходимо учесть то обстоятельство, что точность попадания с высот, измеряемых десятками километров и при громадных скоростях стратоплана, должны быть ничтожной. Но зато вполне возможно и представляет большое значение подход к цели в стратосфере вне пределов досягаемости наземного оружия, быстрый спуск, бомбометание с обычных высот, обеспечивающих нужную меткость, и затем молниеносный подъем вновь на недосягаемую высоту ».
Концепция глобального удара на основе гиперзвукового оружия
В настоящее время данная идея начинает практически воплощаться. В США в середине 1990-х годов была сформулирована концепция Global Reach – Global Power («Глобальная досягаемость – глобальная мощь»). В соответствии с ней США должны обладать возможностью нанесения ударов по наземным и надводным целям в любой точке планеты в течение 1-2 ч после поступления приказа, без использования зарубежных военных баз с применением обычных средств поражения, например, УАБ.
Осуществить это возможно с использованием нового гиперзвукового оружия, состоящего из гиперзвуковой платформы-носителя и автономного ЛА с боевой нагрузкой, в частности УАБ, Основными свойствами такого оружия является высокая скорость, большая дальность, достаточно высокая маневренность, малая заметность и высокая оперативность применения.
В рамках масштабной программы ВС США Promt Global Strike («Быстрый глобальный удар»), позволяющей нанести удар обычным (неядерным) вооружением кинетического действия по любой точке планеты в течение одного часа, и проводимой в интересах Армии США осуществляется разработка гиперзвуковой ударной системы нового поколения в двух вариантах :
— первый под названием AHW (Advanced Hypersonic Weapon) использует в качестве сверхзвуковой платформы одноразовую ракету-носитель с последующим стартом к цели сверхзвукового ЛА AHW (гиперзвуковой планирующий ЛА можно также назвать маневрирующей боеголовкой), оснащенного управляемыми авиационными бомбами для поражения цели;
— второй под названием ударная гиперзвуковая ударная система FALCON HCV-2 использует гиперзвуковой самолет для создания условий старта автономного гиперзвукового планирующего ЛА CAV, который осуществляет полет к цели и ее поражение с помощью УАБ.
Рис.1 — Варианты конструктивно-аэродинамического облика ударного гиперзвукового ЛА HCV
Первый вариант технического решения имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что ракета-носитель, доставляющая гиперзвуковой снаряд в точку старта AHW, может быть принята за ракету с ядерной боеголовкой.
В 2003 г. ВВС и Управление перспективных разработок (DARPA) Министерства обороны США на основе собственных разработок и предложений промышленности по перспективным гиперзвуковым системам разработали новую концепцию перспективной гиперзвуковой ударной системы, получившей название FALCON (Force Application and Launch from Continental US, «Применение силы при запуске с континентальной части Соединенных Штатов») или «Сокол».
Согласно этой концепции ударная система FALCON состоит из гиперзвукового многоразового (например, беспилотного) самолета-носителя HCV (Hypersonic Cruise Vehicle – ЛА, осуществляющий полет на высотах порядка 40-60 км с гиперзвуковой крейсерской скоростью, с массой боевой нагрузки до 5400 кг и дальностью 15-17000 км) и многоразового гиперзвукового высокоманевренного управляемого планера CAV (Common Aero Vehicle – унифицированный автономный ЛА) с аэродинамическим качеством 3-5. Базирование аппаратов HCV предполагается на аэродромах с взлетно-посадочной полосой длиной до 3 км.
Головным разработчиком ударного гиперзвукового аппарата HCV и средства доставки CAV ударной системы FALCON была выбрана корпорация Lockheed-Martin. В 2005 г. она приступила к работам по определению их технического облика и оценке технологической реализуемости проектов. К работам также подключены крупнейшие аэрокосмические фирмы США – Boeing, Northrop Grumman, Andrews Space. В связи с высоким уровнем технологического риска программы были проведены концептуальные исследования нескольких вариантов экспериментальных образцов средств доставки и их носителей с оценкой характеристик маневренности и управляемости.
При сбросе с носителя на гиперзвуковой скорости он может доставлять к цели на дальность до 16000 км различную боевую нагрузку с максимальной массой 500 кг. Аппарат предполагается выполнить по перспективной аэродинамической схеме, обеспечивающей высокое аэродинамическое качество. Для перенацеливания аппарата в полете и поражения выявленных в радиусе до 5400 км целей в состав его оборудования предполагается включить аппаратуру обмена данными в реальном масштабе времени с различными разведывательными системами и пунктами управления.
Поражение стационарных высокозащищенных (заглубленных) целей будет обеспечиваться применением средств поражения калибра 500 кг с проникающей боевой частью. Точность (круговое вероятное отклонение) должно составить около 3 м при скорости встречи с целью до 1200 м/с.
Рис.2 — Автономный гиперзвуковой ЛА CAV
Гиперзвуковой планирующий ЛА CAV с аэродинамическими органами управления имеет массу примерно 900 кг, которых на самолете-носителе может находиться до шести, несет в своем боевом отсеке две обычные авиабомбы массой по 226 кг. Точность применения бомб очень высокая – 3 метра. Дальность действия собственно CAV может составлять около 5000 км. На рис. 2 представлена схема разделения проникающих средств поражения с помощью надувных оболочек.
Схема боевого применения гиперзвуковой ударной системы FALCON выглядит примерно следующим образом. После получения задания гиперзвуковой бомбардировщик HCV взлетает с обычного аэродрома и с помощью комбинированной двигательной установки (ДУ) разгоняется до скорости, примерно соответствующей М=6. При достижении этой скорости ДУ переходит в режим гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя, разгоняя ЛА до М = 10 и высоты не менее 40 км. В заданный момент происходит отделение от самолета-носителя ударного гиперзвукового планирующего ЛА CAV, которые после выполнения боевого задания по поражению целей возвращаются на аэродром одной из заморских авиабаз США (в случае оснащения CAV собственным двигателем и необходимым запасом топлива он может вернуться и в континентальную часть США) (рис. 3).
Рис.3 — Схема боевого применения ГЛА с использованием волнообразной траектории полета ударного ЛА
Возможно два типа траектории полета. Первый тип характеризует волнообразную траекторию для гиперзвукового ЛА, который предложил еще в годы Второй Мировой войны немецкий инженер Эйген Зенгер в проекте бомбардировщика. Смысл волнообразной траектории в следующем. За счет разгона аппарат выходит из атмосферы и выключает двигатель, экономя топливо. Затем под действием гравитации самолет возвращается в атмосферу и снова включает двигатель (ненадолго, всего лишь на 20-40 с), который опять выбрасывает аппарат в космос.
Такая траектория кроме увеличения дальности способствует и охлаждению конструкции бомбардировщика, когда он находится в космосе. Высота полета не превышает 60 км, а шаг волны составляет около 400 км. Второй тип траектории имеет классическую траекторию прямолинейного полета.
Экспериментальные исследования по созданию гиперзвукового оружия
Были предложены гиперзвуковые модели HTV (Hypersonic Test Vehicle) массой около 900 кг и длиной до 5 м для оценки их летно-технических характеристик, управляемости и тепловых нагрузок на скоростях М = 10 – HTV-1, HTV-2, HTV-3.
Рис.4 — Экспериментальный гиперзвуковой ЛА HTV-1
Аппарат HTV-1 с продолжительность управляемого полета 800 с на скорости М = 10 был снят с испытаний ввиду технологической сложности в изготовлении теплозащитного корпуса и неверных конструктивных решений (рис. 4).
Рис.5 — Экспериментальный гиперзвуковой ЛА HTV-2
Аппарат HTV-2 выполнен по интегральной схеме с острыми передними кромками и обеспечивает качество 3,5-4, что позволит, как полагают разработчики, обеспечить заданную дальность планирования, а также маневренность и управляемость с помощью аэродинамических \щитков для наведения на цель с требуемой точностью (рис. 5). По данным Исследовательской службы Конгресса США (CRS) гиперзвуковой аппарат FALCON HTV-2 способен поражать цели на дальности до 27000 км и развивать скорость до 20 чисел Маха (23000 км /ч).
Рис.6 — Экспериментальный гиперзвуковой ЛА HTV-3
Аппарат HTV-3 представляет масштабную модель гиперзвукового ударного самолета HCV с аэродинамическим качеством 4-5 (рис. 6). Модель предназначена для оценки принятых технологических и конструктивных решений, аэродинамических и летно-технических характеристик, а также маневренности и управляемости в интересах дальнейшей разработки самолета HCV. Летные испытания предполагалось провести в 2009 г. Общая стоимость работ по изготовлению модели и проведению летных испытаний оценивается в 50 млн. долларов.
Проведение испытаний ударного комплекса предполагалось осуществить в 2008-2009 гг. с использованием ракет-носителей. Схема испытательного полета гиперзвукового ЛА HTV-2 представлена на рис. 7.
Как показали проведенные исследования, основные проблемные вопросы по созданию гиперзвукового ЛА будут связаны с разработкой силовой установки, выбором топлива и конструкционных материалов, аэродинамикой и динамикой полета, системой управления.
Рис.7 — Профиль испытательного полета гиперзвукового ЛА HTV-2
Выбор аэродинамической схемы и конструктивной компоновки ЛА должен исходить из условия обеспечения совместной работы воздухозаборника, силовой установки и других элементов ЛА. На гиперзвуковых скоростях вопросы исследования эффективности аэродинамических органов управления, при минимальных площадях стабилизирующих и управляющих поверхностей, шарнирных моментов, в особенности при подлете в район цели на скорости около 1600 м/с, становятся первостепенными, прежде всего, для обеспечения прочности конструкции и высокоточного наведения на цель.
По предварительным исследованиям температура на поверхности гиперзвукового аппарата достигает 1900°С, в то время, как для нормального функционирования бортовой аппаратуры температура внутри отсека должна быть не выше 70°С . Поэтому корпус аппарата должен иметь жаропрочную оболочку из высокотемпературных материалов и многослойную теплозащиту на основе существующих в настоящее время конструктивных материалов.
Гиперзвуковой аппарат оснащается комбинированной инерциально-спутниковой системой управления и в перспективе конечной системой самонаведения оптико-электронного или радиолокационного типа.
Для обеспечения прямолинейного полета наиболее перспективными для военных систем считаются прямоточные двигатели: СПВРД (сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель) и ГПВРД (гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель). Они просты в конструкции, поскольку практически не имеют подвижных частей (разве что насос подачи горючего) с использованием обычного углеводородного топлива.
Рис.8 — Гиперзвуковой ЛА X-51A
Аэродинамическая схема и конструкция аппарата CAV отрабатываются в рамках проекта Х-41, а самолета-носителя – по программе Х-51. Целью программы Х-51А является демонстрация возможностей создания ГПВРД, разработка термостойких материалов, интеграция планера и двигателя, а также других технологий, необходимых для полета в диапазоне 4,5-6,5 М. В рамках этой программы также ведутся работы по созданию баллистической ракеты с обычной боеголовкой, гиперзвуковой ракеты Х-51A Waverider и орбитального беспилотника Х-37В.
По данным CRS, финансирование программы в 2011 г. составило 239,9 млн. долл., из которых 69 млн. долл. были потрачены на AHW.
Рис.9 — Старт гиперзвукового ЛА AHW с ракеты-носителя
МО США провело очередное испытание новой планирующей гиперзвуковой бомбы AHW (Advanced Hypersonic Weapon). Испытание боеприпаса состоялось 17 ноября 2011 г. Основной целью испытания была проверка боеприпаса на маневренность, управляемость и устойчивость к высокотемпературному воздействию. Известно, что AHW была выведена в верхние слои атмосферы при помощи ракеты-носителя, запущенной с авиабазы на Гавайских островах (рис. 9). После отделения боеприпаса от ракеты, он спланировал и поразил цель на Маршалловых Островах около атолла Кваджалейн, расположенном в четырех тысячах километрах юго-западнее Гавайев, на гиперзвуковой скорости, в пять раз превышающей скорость звука. Полет длился менее 30 мин.
По словам пресс-секретаря Пентагона Мелинды Морган, целью тестирования боеприпаса был сбор данных об аэродинамике AHW, ее управляемости и устойчивости к воздействию высоких температур. Последние испытания HTV-2 состоялись в середине августа 2011 г. и оказались неудачными (рис. 10).
Рис.10 — Автономный гиперзвуковой ЛА HTV-2 в полете
По оценкам экспертов возможно принятие на вооружение ударной гиперзвуковой системы нового поколения первого поколения до 2015 г. Считается необходимым обеспечить с помощью одноразовой ракеты-носителя до 16 стартов в сутки. Стоимость пуска составляет около 5 млн. долларов. Создание полномасштабной ударной системы ожидается не ранее 2025-2030 гг.
Идея о военном применении самолета-стратоплана с ракетным двигателем, предложенная С.Королевым и Е.Бурче в 1930-х годах, судя по исследованиям, проводимым в США, начинает осуществляться в проектах по созданию ударного гиперзвукового оружия нового поколения. Применение УАБ в составе гиперзвукового автономного аппарата при атаке цели предъявляет высокие требования по обеспечению высокоточного наведения в условиях гиперзвукового полета и теплозащиты аппаратуры от воздействия кинетического нагрева.
На примере проводимых в США работ по созданию гиперзвукового оружия мы видим, что возможности по боевому применению УАБ далеко не исчерпаны и определяются они не только тактико-техническими характеристиками собственно УАБ, обеспечивающей заданные дальность, точность и вероятность поражения, но и средствами доставки. Кроме того, осуществление данного проекта, может решить и мирную задачу по оперативной доставке в любую точку земного шара грузов или средств спасения, терпящим бедствие.
Представленный материал заставляет серьезно задуматься над содержанием основных направлений развития отечественных управляемых ударных систем до 2020-2030 гг. При этом, надо учесть высказывание Д.Рогозина (Д.Рогозин, Работа по точному алгоритму // Национальная оборона. – 2012. – № 2. – С. 34-46):
«… мы обязаны отказаться от идеи «догнать и перегнать»… И вряд ли мы в короткий срок соберем силы и возможности, которые позволили бы на неимоверных скоростях догнать высокотехнологичные страны. Это и не нужно делать. Нужно другое, гораздо более сложное … Нужно рассчитать курс ведения вооруженной борьбы с перспективой до 30 лет, определить эту точку, выйти на нее. Понять, что нам нужно, то есть, готовить оружие не завтрашнего и даже не послезавтрашнего дня, а на историческую неделю вперед… Я повторяю, не думайте о том, что сейчас делают в США, во Франции, в Германии, думайте о том, что у них будет через 30 лет. И вы должны создать, то, что будет лучше, чем есть у них сейчас. Не идите за ними следом, попытайтесь понять, куда все клонится, а тогда мы выиграем ».
То есть, необходимо понять – возникла ли для нас подобная задача, а если «да», то как надо ее решать.
/Семёнов С.С., руководитель группы анализа и перспективных исследований ГНПП «Регион», к.т.н., otvaga2004.ru /
Уже давно закончилась, мир не стал безопаснее. Опасности нынешнего века исходят не только от террористических группировок, отношения между ведущими мировыми державами также оставляют желать лучшего. Россия шантажирует США «радиоактивным пеплом», а американцы окружают Россию системой ПРО, закладывают новые стратегические подлодки и проводят испытания противоракет. Все чаще высокопоставленные чиновники и многозвездные генералы обеих стран заявляют о создании новых видов стратегического оружия и модернизации старых. Одним из направлений новой гонки вооружений стала разработка гиперзвуковых летательных аппаратов, которые можно использовать как эффективное средство доставки ядерных зарядов.
Недавно появилась информация об испытаниях в России нового гиперзвукового беспилотного летательного аппарата Ю-71 с уникальными характеристиками. Новость была замечена в зарубежной прессе, она крайне скудна, и о перспективном комплексе мы не узнали практически ничего. В российских источниках информация еще боле скупа и противоречива, и чтобы в общих чертах понять, что может представлять собой новое оружие Ю-71, нужно вспомнить, для чего вообще военные использовали гиперзвук.
История гиперзвуковых аппаратов
Гиперзвук — далеко не новое направление развития средств нападения. Создание летательных аппаратов со скоростью в несколько раз превышающую скорость звука (более 5 Махов) началось еще в гитлеровской Германии, в самом начале ракетной эры. Эти работы получили мощный толчок после начала ядерной эпохи и шли в нескольких направлениях.
В разных странах стремились создать устройства, способные развивать гиперзвуковую скорость, были попытки создания гиперзвуковых крылатых ракет, а также суборбитальных летательных аппаратов. Большая часть подобных проектов закончилось безрезультатно.
В 60-е годы прошлого столетия в США начались разработки проекта гиперзвукового самолета North American X-15, который мог бы совершать суборбитальные полеты. Тринадцать из его полетов были признаны суборбитальными, их высота превысила 80 километров.
В Советском Союзе был похожий проект под названием «Спираль», который, правда, так и не был воплощён в жизнь. По замыслу советских конструкторов, реактивный самолет-разгонщик должен был достигать гиперзвуковой скорости (6 М), а затем с его спины взлетал суборбитальный аппарат, снабженный ракетными двигателями. Этот аппарат планировали использовать главным образом в военных целях.
Работы в этом направлении ведутся сегодня и частными компаниями, которые планируют использовать подобные аппараты для суборбитального туризма. Однако эти разработки идут уже на современном уровне развития технологий и, скорее всего, закончатся успешно. Сегодня для обеспечения высокой скорости подобных аппаратов часто используют прямоточные воздушно-реактивные двигатели, что позволит сделать использование подобных самолетов или беспилотников сравнительно дешевым.
В этом же направлении продвигается и создание крылатых ракет с гиперзвуковой скоростью. В США развивается правительственная программа Global Prompt Strike (быстрый или молниеносный глобальный удар), которая направлена на обретение возможности наносить в течение одного часа мощный неядерный удар по любой точке планеты. В рамках этой программы разрабатываются новые гиперзвуковые аппараты, способные как нести ядерный заряд, так и обходиться без него. В рамках Global Prompt Strike продвигаются нескольких проектов крылатых ракет с гиперзвуковой скоростью, но похвастать серьезными достижениями в этом направлении американцы пока не могут.
Подобные проекты разрабатываются и в России. Самой быстрой крылатой ракетой, принятой на вооружение, является противокорабельная ракета Brahmos, созданная совместно с Индией.
Если говорить о космических аппаратах, развивающих гиперзвуковую скорость, то следует вспомнить космические корабли многоразового использования, которые развивают во время спуска скорость во много раз больше скорости звука. К подобным кораблям относятся американские шаттлы и советский «Буран», но время их, скорее всего, уже прошло.
Если мы говорим о беспилотных гиперзвуковых летательных аппаратах, то следует отметить гиперзвуковые боевые блоки, которые являются боевой частью баллистических ракетных комплексов. По сути, это боеголовки, способные маневрировать на гиперзвуковых скоростях. Их еще часто называют глайдерами за способность планировать. Сегодня известно о трех странах, в которых ведут работы над подобными проектами — это Россия, США и Китай. Считается, что именно КНР является лидером в данном направлении.
Американский гиперзвуковой боевой блок AHW (Advanced Hypersonic Weapon) прошел два испытания: первое успешно (2011 год), а во время второго ракета взорвалась. По информации некоторых источников, глайдер AHW может развивать скорость до 8 Махов. Разработка этого аппарата проводится в рамках программы Global Prompt Strike.
В 2014 году Китай провел первые успешные испытания нового гиперзвукового аппарата-глайдера WU-14. Есть данные, что этот боевой блок может развивать скорость около 10 Махов. Его можно устанавливать на различные типы китайских баллистических ракет, кроме того, есть информация, что Пекин активно работает над созданием собственного гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя, который можно будет использовать для создания аппаратов, запускаемых с самолетов.
Российским ответом на разработки стратегических конкурентов должен стать аппарат Ю-71 (проект 4202), который был испытан в начале нынешнего года.
Ю-71: что известно на сегодняшний день
В середине 2019 года большой резонанс вызвала статья в американском издании The Washington Free Beacon. По словам журналистов, в феврале 2019 года в России было проведено испытание нового гиперзвукового летательного аппарата Ю-71 военного назначения. В материале сообщалось, что российский аппарат может развивать скорость до 11 тысяч км/час, а также маневрировать на траектории спуска. Такие характеристики делают его практически неуязвимым для любых современных средств ПРО.
Ю-71 тоже называют глайдером. Запуск его произошел на околоземной орбите, а доставила его туда межконтинентальная баллистическая ракета SS-19 «Стилет» (УР-100 Н). Она стартовала из района дислокации Домбаровского соединения РВСН . По информации того же издания, именно это воинское соединение будет вооружено подобными боевыми блоками-глайдерами до 2025 года.
Эксперты считают, что Ю-71 – это часть сверхсекретного российского проекта 4202, связанного с разработкой нового стратегического оружия, который стартовал в 2009 году. Информации о новом боевом блоке очень мало (что вполне понятно), называется лишь скорость и способность маневрировать на завершающем этапе траектории. Однако даже с такими характеристиками Ю-71 уже не страшны любые средства противоракетной обороны наших дней.
В российском Генеральном штабе еще в 2004 году заявляли, что испытан летательный аппарат, способный развивать гиперзвуковую скорость, совершая при этом маневры как по высоте, так и по курсу. С этим временем совпадает запуск с полигона на Байконуре МБР УР-100Н УТТХ по цели на полигоне Кура.
В 2011 году появилась информация об испытательном запуске баллистической ракеты со специальным оснащением, способным преодолевать современные и перспективные системы ПРО. Вероятно, новым боевым блоком будет оснащена одна из перспективных российских баллистических ракет, чаще всего называется новая ракета «Сармат» (МБР РС-28).
Дело в том, что подобные боевые блоки имеют сравнительно большую массу, поэтому устанавливать их лучше на мощные носители, способные нести сразу несколько Ю-71.
По скудной информации из российских источников, разработкой проекта 4202 занимается НПО Машиностроения в подмосковном городе Реутов. Кроме того, в прессе сообщалось о техническом перевооружении ПО «Стрела» (г. Оренбург), предпринятом с целью участия в проекте 4202.
Боевые блоки современных баллистических ракет на траектории спуска развивают гиперзвуковую скорость и способны совершать довольно сложные маневры. Основным отличием Ю-71 эксперты считают еще более сложный полет, сравнимый с полетом самолета.
В любом случае, принятие подобных блоков на вооружение значительно повысит эффективность российских РВСН.
Есть информация об активной разработке гиперзвуковых крылатых ракет, которые могут стать новым оружием российских боевых самолетов, в частности перспективного стратегического бомбардировщика ПАК ДА. Подобные ракеты представляют весьма нелегкую цель для ракет-перехватчиков комплексов ПРО.
Подобные проекты могут сделать систему противоракетной обороны в целом бесполезной. Дело в том, что объекты, летящие с большой скоростью, перехватить крайне сложно. Для этого у ракет-перехватчиков должна быть большая скорость и возможность маневрировать с огромными перегрузками, и таких ракет пока не существует. Очень тяжело вычислять траектории маневрирующих боевых блоков.
Видео о гиперзвуковом глайдере Ю-71
Если вам надоела реклама на этом сайте - скачайте наше мобильное приложение тут: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.news.android.military или ниже, кликнув на логотип Google Play. Там мы уменьшили кол-во рекламных блоков специально для нашей постоянной аудитории.
Также в приложении:
- еще больше новостей
- обновление 24 часа в сутки
- уведомления о главных событиях
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Перспективный российский бомбардировщик – ответ на концепцию быстрого глобального удара?
Соревнование за освоение авиацией гиперзвуковых скоростей началось ещё во времена Холодной войны. В те годы конструкторы и инженеры СССР, США и других развитых стран проектировали новые самолёты, способные летать в 2-3 раза быстрее скорости звука. Гонка за скоростью породила множество открытий в области аэродинамики полётов в атмосфере и быстро достигла пределов физических возможностей пилотов и стоимости изготовления летательного аппарата.
В итоге первыми гиперзвук освоили ракетные конструкторские бюро в своих детищах - межконтинентальных баллистических ракетах (МБР) и ракетах-носителях. При выводе на околоземные орбиты спутников ракеты развивали скорость 18000 – 25000 км/час. Это намного превышало предельные параметры самых быстрых сверхзвуковых самолетов, как гражданских (Конкорд = 2150 км/ч, Ту-144 = 2300 км/ч), так и военных (SR-71 = 3540 км/час, МиГ-31 = 3000 км/час).
Отдельно хочется отметить, что при проектировании сверхзвукового перехватчика МиГ-31 авиаконструктор Г.Е. Лозино-Лозинский использовал в конструкции планера передовые материалы (титан, молибден и др.), что позволило самолету достигнуть рекордной высоты пилотируемого полёта (МиГ-31Д) и максимальной скорости в 7000 км/час в верхних слоях атмосферы. В 1977 году летчик-испытатель Александр Федотов установил на его предшественнике МиГ-25 абсолютный мировой рекорд высоты полета – 37650 метров (для сравнения, у SR-71 максимальная высота полета составила 25929 метров). К сожалению, двигатели для полетов на больших высотах в условиях сильно разреженной атмосферы тогда ещё не были созданы, так как эти технологии только разрабатывались в недрах советских НИИ и КБ в рамках многочисленных экспериментальных работ.
Новым этапом в развитии технологий гиперзвука стали исследовательские проекты по созданию авиационно-космических систем, которые совмещали в себе возможности авиации (пилотаж и манёвр, посадка на ВПП) и космических аппаратов (выход на орбиту, орбитальный полет, спуск с орбиты). В СССР и США эти программы отработали частично, явив миру космические орбитальные самолёты «Буран» и «Спейс Шаттл».
Почему частично? Дело в том, что вывод летательного аппарата на орбиту осуществлялся с помощью ракеты-носителя. Стоимость вывода была огромной, порядка 450 миллионов долларов (по программе «Спейс Шаттл»), что в разы превышало стоимость самых дорогих гражданских и военных самолётов, не позволяло сделать орбитальный самолёт массовым изделием. Необходимость вложения гигантских средств в создание инфраструктуры, обеспечивающей сверхбыстрые межконтинентальные перелёты (космодромы, центры управления полётом, топливно-заправочные комплексы) окончательно похоронила перспективу пассажирских перевозок.
Единственным заказчиком, хоть как-то заинтересованным в гиперзвуковых аппаратах, остались военные. Правда, этот интерес носил эпизодический характер. Военные программы СССР и США по созданию авиационно-космических самолётов шли разными путями. Наиболее последовательно они были реализованы всё-таки в СССР: от проекта по созданию ПКА (планирующего космического аппарата) до МАКС (многоцелевая авиационная космическая система) и «Бурана» была выстроена последовательная и непрерывная цепочка научно-технических заделов, на основании которых создавался фундамент будущих экспериментальных полётов прототипов гиперзвуковых самолётов.
Ракетные КБ продолжали совершенствовать свои МБР. С появлением современных комплексов ПВО и ПРО, способных сбивать боевые части МБР на большом удалении, к поражающим элементам баллистических ракет стали предъявлять новые требования. Боеголовки новых МБР должны были преодолевать противовоздушную и противоракетную оборону противника. Так появились боевые части, способные преодолевать ВКО на гиперзвуковых скоростях (М=5-6).
Отработка гиперзвуковых технологий для боевых частей (боеголовок) МБР позволила начать несколько проектов по созданию оборонного и наступательного гиперзвукового оружия - кинетического (рельсотрон), динамического (крылатые ракеты) и космического (удар с орбиты).
Активизация геополитического соперничества США с Россией и Китаем реанимировала тему гиперзвука как перспективного инструмента, способного обеспечить преимущество в сфере космических и ракетно-авиационных вооружений. Повышение интереса к этим технологиям обусловлено и концепцией нанесения максимального ущерба противнику обычными (не ядерными) средствами поражения, которая фактически реализуется странами НАТО во главе с США.
Действительно, если в распоряжении военного командования будет хотя бы сотня гиперзвуковых аппаратов в неядерном оснащении, которые легко преодолевают существующие системы ПВО и ПРО, то этот «последний довод королей» напрямую влияет на стратегический баланс между ядерными державами. Мало того, гиперзвуковая ракета в перспективе может уничтожать элементы стратегических ядерных сил как с воздуха, так и из космоса в сроки не более часа от момента принятия решения до момента поражения цели. Именно такая идеология заложена в американской военной программе Prompt Global Strike (быстрый глобальный удар).
Осуществима ли подобная программа на практике? Аргументы «за» и «против» разделились примерно поровну. Давайте разберёмся.
Американская программа Prompt Global Strike
Концепция Prompt Global Strike (PGS) принята в 2000-е годы по инициативе командования ВС США. Её ключевым элементом является возможность нанести неядерный удар по любой точке земного шара в течение 60 минут после принятия решения. Работы в рамках этой концепции ведутся одновременно по нескольким направлениям.
Первым направлением PGS, и наиболее реалистичным с технической точки зрения, стало использование МБР с высокоточными неядерными боевыми блоками, в том числе с кассетными, которые оснащаются набором самонаводящихся суббоеприпасов. В качестве отработки этого направления была выбрана МБР морского базирования Trident II D5, доставляющая поражающие элементы на максимальную дальность 11300 километров. В данное время идут работы по снижению КВО боеголовок до значений в 60-90 метров.
Вторым направлением PGS выбраны стратегические гиперзвуковые крылатые ракеты (СГКР). В рамках принятой концепции реализуется подпрограмма X-51A Waverider (SED-WR). По инициативе ВВС США и поддержке DARPA с 2001 года разработку гиперзвуковой ракеты ведут фирмы Pratt & Whitney и Boeing.
Первым результатом проводящихся работ должно стать появление к 2020 году демонстратора технологий с установленным гиперзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателем (ГПВРД). По оценкам экспертов СГКР с этим двигателем может иметь следующие параметры: скорость полёта М = 7–8, максимальная дальность полета 1300-1800 км, высота полета 10-30 км.
В мае 2007 года после детального рассмотрения хода работ по X-51A «WaveRider» военные заказчики утвердили проект ракеты. Экспериментальная СГКР Boeing X-51A WaveRider представляет собой классическую крылатую ракету с подфюзеляжным ГПВРД и четырехконсольным хвостовым оперением. Материалы и толщина пассивной теплозащиты выбирались в соответствии с расчетными оценками тепловых потоков. Носовой модуль ракеты выполнен из вольфрама с кремниевым покрытием, который выдерживает кинетический нагрев до 1500°С. На нижней поверхности ракеты, где ожидаются температуры до 830°С, используются керамические плитки, разработанные Boeing ещё для программы «Спейс Шаттл». Ракета X-51A должна отвечать высоким требованиям по малозаметности (ЭПР не более 0,01 м 2). Для разгона изделия до скорости, соответствующей M = 5 планируется установка тандемного ракетного ускорителя на твердом топливе.
В качестве основного носителя СГКР предполагается использовать самолеты стратегической авиации США. Пока нет сведений о том, как будут размещаться эти ракеты – под крылом или внутри фюзеляжа «стратега».
Третьим направлением PGS являются программы по созданию систем кинетического оружия, поражающего цели с орбиты Земли. Американцы подробно рассчитали результаты боевого применение стержня из вольфрама длиной около 6 метров и диаметром 30 см, сброшенного с орбиты и поражающего наземный объект на скорости порядка 3500 м/с. Согласно расчётам, в точке встречи высвободится энергия, эквивалентная взрыву 12 тонн тринитротолуола (тротила).
Теоретическое обоснование дало старт проектам двух гиперзвуковых аппаратов (Falcon HTV-2 и AHW), которые будут запускаться на орбиту ракетами-носителями и в боевом режиме смогут планировать в атмосфере с наращиванием скорости при подлёте к цели. Пока эти разработки находятся на стадии эскизного проектирования и экспериментальных пусков. Основными проблемными вопросами пока остаются системы базирования в космосе (космические группировки и боевые платформы), системы высокоточного наведения на цель и обеспечение скрытности выведения на орбиту (любой запуск и орбитальные объекты вскрываются российскими системами предупреждения о ракетном нападении и контроля космического пространства). Проблему скрытности американцы надеются решить после 2019 года, с запуском в эксплуатацию многоразовой авиационной космической системы, которая будет выводить полезную нагрузку на орбиту «по самолётному», посредством двух ступеней – самолёта-носителя (на основе Боинг 747) и беспилотного космического самолёта (на основе прототипа аппарата Х-37В).
Четвертым направлением PGS является программа по созданию беспилотного гиперзвукового самолёта - разведчика на базе известного Lockheed Martin SR-71 Blackbird.
Подразделение Lockheed - компания Skunk Works, в настоящее время разрабатывает перспективный БПЛА под рабочим название SR-72, который должен в два раза превысить максимальную скорость SR-71, достигнув значений около М = 6.
Разработка гиперзвукового разведчика вполне оправдана. Во-первых, SR-72 из-за своей колоссальной скорости будет малоуязвим для систем ПВО. Во-вторых, он заполнит «пробелы» в работе спутников, оперативно добывая стратегическую информацию и обнаруживая мобильные комплексы МБР, соединения кораблей, группировки сил противника на ТВД.
Рассматриваются два варианта самолета SR-72 - пилотируемый и беспилотный, также не исключается использование его в качестве ударного бомбардировщика, носителя высокоточного оружия. Скорее всего, в качестве вооружения могут использоваться облегченные ракеты без маршевого двигателя, поскольку при запуске на скорости в 6 М он не нужен. Высвобождающийся вес, вероятно, будет использован для увеличения могущества БЧ. Лётный прототип самолёта Lockheed Martin планирует показать в 2023 году.
Китайский проект гиперзвукового самолёта DF-ZF
27 апреля 2016 года американское издание «Washington Free Beacon» со ссылкой на источники в Пентагоне сообщило миру о седьмом испытании гиперзвукового китайского летательного аппарата DZ-ZF. Летательный аппарат был запущен с космодрома Тайюань (провинция Шаньси). По данным газеты самолёт совершал манёвры на скорости от 6400 до 11200 км/ч, и упал на полигоне в Западном Китае.
«По оценке разведки Соединенных Штатов, КНР планирует использовать гиперзвуковой самолёт в качестве средства доставки ядерных зарядов, способного преодолевать системы ПРО, - отметило издание. - DZ-ZF также может использоваться в качестве оружия, способного уничтожить цель в любой точке мира в течение часа».
Согласно анализу проведённому разведкой США всей серии испытаний - запуски гиперзвукового самолёта осуществлялись баллистическими ракетами малой дальности DF-15 и DF-16 (дальность до 1000 км), а также средней дальности DF-21 (дальность 1800 км). Не исключалась дальнейшая отработка запусков на МБР DF-31А (дальность 11200 км). По программе испытаний известно следующее: отделяясь от носителя в верхних слоях атмосферы, аппарат конусообразной формы с ускорением планировал вниз и маневрировал на траектории выхода на цель.
Несмотря на многочисленные публикации иностранных СМИ о том, что китайский гиперзвуковой летательный аппарат (ГЛА) предназначен для поражения американских авианосцев, китайские военные эксперты отнеслись к таким заявлениям скептически. Они указали на общеизвестный факт, что сверхзвуковая скорость ГЛА создаёт вокруг аппарата облако плазмы, которое мешает работе бортовой РЛС при корректировке курса и наведении на такую подвижную цель, как авианосец.
Как заявил в интервью China Daily профессор Командного колледжа ракетных войск НОАК полковник Шао Юнлин: «Сверхвысокая скорость и дальность делает его (ГЛА) превосходным средством уничтожения наземных целей. Он, в перспективе, может заменить межконтинентальные баллистические ракеты».
Согласно докладу профильной комиссии Конгресса США, DZ-ZF может быть принят на вооружение НОАК в 2020 году, а его усовершенствованная дальнобойная версия - к 2025 году.
Научно-технический задел России – гиперзвуковые самолёты
Гиперзвуковой Ту-2000
В СССР работы над гиперзвуковым самолётом начались в ОКБ Туполева в середине 1970-х годов, на основе серийного пассажирского самолёта Ту-144. Проводилось исследование и проектирование самолёта, способного развивать скорость до М=6 (ТУ-260) и дальностью полёта до 12000 км, а также гиперзвукового межконтинентального самолёта ТУ-360. Его дальность полёта должны была достигать 16000 км. Был даже подготовлен проект пассажирского гиперзвукового самолёта Ту-244, рассчитанного на полёт на высоте 28-32 км со скоростью М=4,5-5.
В феврале 1986 года в США начался НИОКР по создание космоплана Х-30 с воздушно-реактивной силовой установкой, способного выходить на орбиту в одноступенчатом варианте. Проект National Aerospace Plane (NASP), отличался обилием новых технологий, ключевой из которых был двухрежимный гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель, позволяющий летать на скоростях М=25. По полученным разведкой СССР сведениям, NASP прорабатывался для гражданских и военных целей.
Ответом на разработку трансатмосферного X-30 (NASP) стали постановления правительства СССР от 27 января и 19 июля 1986 о создании эквивалента американскому воздушно-космическому самолёту (ВКС). 1 сентября 1986 года Министерство обороны выпустило техническое задание на одноступенчатый многоразовый воздушно-космический самолет (МВКС). По этому техзаданию МВКС должен был обеспечить эффективную и экономичную доставку на околоземную орбиту грузов, высокоскоростную трансатмосферную межконтинентальную транспортировку, решение военные задач, как в атмосфере, так и в ближнем космическом пространстве. Из представленных на конкурс работ ОКБ Туполева, ОКБ Яковлева и НПО «Энергия» одобрение получил проект Ту-2000.
В результате предварительных исследований по программе МВКС выбиралась силовая установка на основе отработанных и проверенных решений. Существующие воздушно-реактивные двигатели (ВРД), использовавшие атмосферный воздух, имели ограничения по температуре, они использовались на самолётах, скорость которых не превышала М=3, а ракетные двигатели должны были нести большой запас топлива на борту и не годились для продолжительных полётов в атмосфере. Поэтому было принято важное решение – чтобы самолёт мог летать на сверхзвуковых скоростях и на всех высотах, его двигатели должны иметь черты и авиационной, и космической техники.
Оказалось, что наиболее рациональным для гиперзвукового самолёта является прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД), в котором нет вращающихся частей, в комбинации с турбореактивным двигателем (ТРД) для разгона. Предполагалось, что для полётов с гиперзвуковыми скоростями наиболее подходит ПВРД на жидком водороде. А разгонный двигатель - это ТРД работающий или на керосине, или на жидком водороде.
В результате, за рабочий вариант была принята комбинация экономичного ТРД, работающего в диапазоне скоростей М=0-2,5, второго двигателя - ПВРД, разгоняющего летательный аппарат до М=20 и ЖРД для выхода на орбиту (разгон до первой космической скорости 7,9 км/с) и обеспечения орбитальных манёвров.
Из-за сложности решения комплекса научно-технических и технологических задач по созданию одноступенчатого МВКС программа была разбита на два этапа: создание экспериментального гиперзвукового самолета со скоростью полета до М=5-6, и разработка прототипа орбитального ВКС, обеспечивающего проведение лётного эксперимента во всём диапазоне полетов, вплоть до выхода в космос. Помимо этого на втором этапе работ МВКС намечалось создать варианты космического бомбардировщика Ту-2000Б, который проектировался как двухместный самолёт с дальностью полёта 10000 км и взлетным весом 350 тонн. Шесть двигателей с питанием на жидком водороде должны были обеспечить скорость М=6-8 на высоте в 30-35 км.
По данным специалистов ОКБ им. А.Н.Туполева, стоимость постройки одного ВКС должна была составить около 480 млн. долларов, в ценах 1995 года (при затратах на ОКР 5,29 млрд. долларов). Предполагаемая стоимость запуска должна была составить 13,6 млн. долларов, при количестве 20 пусков в год.
Первый раз макет самолета Ту-2000 был показан на выставке «Мосаэрошоу-92». До остановки работ в 1992 году, для Ту-2000 были изготовлены: кессон крыла из никелевого сплав, элементы фюзеляжа, криогенные топливные баки и композитные топливопроводы.
Атомный М-19
Давний «конкурент» по стратегическим летательным аппаратам ОКБ им. Туполева – Экспериментальный машиностроительный завод (сейчас ЭМЗ им. Мясищева) также занимался разработками одноступенчатого ВКС в рамках НИОКР «Холод-2». Проект получил название «М-19» и предусматривал проработку по следующим темам:
- Тема 19-1. Создание летающей лаборатории с силовой установкой на жидком водородном топливе, отработка технологии работ с криогенным топливом;
- Тема19-2. Проектно-конструкторские работы по определению облика гиперзвукового самолета;
- Тема 19-3. Проектно-конструкторские работы по определению облика перспективного ВКС;
- Тема 19-4. Проектно-конструкторские работы по определению облика альтернативных вариантов ВКС с ядерной двигательной установкой.
Работы по перспективному ВКС проводились под непосредственным руководством Генерального конструктора В.М. Мясищева и Генерального конструктора А.Д. Тохунца. Для выполнения составных частей НИОКР были утверждены планы совместных работ с предприятиями МАП СССР, в том числе: ЦАГИ, ЦИАМ, НИИАС, ИТПМ и многими другими, а также с НИИ Академии наук и Министерства обороны.
Облик одноступенчатого ВКС М-19 определился после исследования многочисленных альтернативных вариантов аэродинамической компоновки. В части исследований характеристик силовой установки нового типа проводились испытания моделей ГПВРД в аэродинамических трубах на скоростях, соответствующих числам М=3-12. Для оценки эффективности будущего ВКС были также проработаны математические модели систем аппарата и комбинированной силовой установки с ядерным ракетным двигателем (ЯРД).
Использование ВКС с комбинированной ядерной двигательной установкой предполагало расширенные возможности интенсивного освоения как околоземного космического пространства, включая удаленные геостационарные орбиты, так и области дальнего космоса, в том числе Луну и окололунное пространство.
Наличие на борту ВКС ядерной установки позволяло бы также использовать её в качестве мощного энергетического узла для обеспечения функционирования новых типов космического оружия (лучевое, пучковое оружие, средства воздействия на климатические условия и т. п.).
Комбинированная двигательная установка (КДУ) включала в себя:
- Маршевый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) на основе ядерного реактора с радиационной защитой;
- 10 двухконтурных турбореактивных двигателей (ДТРДФ) с теплообменниками во внутреннем и наружном контурах и форсажной камерой;
- Гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ГПВРД);
- Два турбокомпрессора для обеспечения прокачки водорода через теплообменники ДТРДФ;
- Распределительный узел с турбонасосными агрегатами, теплообменниками и вентилями трубопроводов, системы регулирования подачи топлива.
В качестве топлива для ДТРДФ и ГПВРД использовался водород, он же являлся и рабочим телом в замкнутом контуре ЯРД.
В завершенном виде концепция М-19 выглядела так: взлет и первоначальный разгон 500-тонный ВКС совершает как атомный самолёт с двигателями замкнутого цикла, причем в качестве теплоносителя, передающего тепло от реактора к десяти турбореактивным двигателям, служит водород. По мере разгона и набора высоты, водород начинает подаваться в форсажные камеры ТРД, чуть позже в прямоточные ГПРВД. Наконец, на высоте 50 км, при скорости полёта более 16М, включается атомный ЯРД с тягой 320 тс, который обеспечивал выход на рабочую орбиту высотой 185-200 километров. При взлетной массе около 500 тонн ВКС М-19 должен был выводить на опорную орбиту с наклонением 57,3° полезную нагрузку массой порядка 30-40 тонн.
Необходимо отметить малоизвестный факт, что при расчетах характеристик КДУ на турбопрямоточном, ракетно-прямоточном и гиперзвуковом режимах полета использовались результаты экспериментальных исследований и расчетов, проведенных в ЦИАМ, ЦАГИ и ИТПМ СО АН СССР.
Аякс» - гиперзвук по-новому
Работы по созданию гиперзвукового самолёта проводились и в СКБ «Нева» (г. Санкт-Петербург), на основе которого было образовано Государственное научно-исследовательское предприятие гиперзвуковых скоростей (ныне ОАО «НИПГС» ХК «Ленинец»).
В НИПГС к созданию ГЛА подошли принципиально по-новому. Концепция ГЛА «Аякс» была выдвинута в конце 80-х гг. Владимиром Львовичем Фрайштадтом. Суть её состоит в том, что у ГЛА отсутствует тепловая защита (в отличие от большинства ВКС и ГЛА). Тепловой поток, возникающий при гиперзвуковом полёте, впускается внутрь ГЛА для повышения его энергоресурса. Таким образом, ГЛА «Аякс» представлял собой открытую аэротермодинамическую систему, которая часть кинетической энергии гиперзвукового воздушного потока преобразовывала в химическую и электрическую, попутно решая вопрос с охлаждением планера. Для этого были спроектированы основные компоненты реактора химической регенерации тепла с катализатором, размещаемыми под обшивкой планера.
Обшивка самолета в наиболее термонапряженных местах имела двухслойную оболочку. Между слоями оболочки размещался катализатор из термостойкого материала («мочалки из никеля»), который представлял собой подсистему активного охлаждения с реакторами химической регенерации тепла. Согласно расчётам, при всех режимах гиперзвукового полета температура элементов планера ГЛА не превышала 800-850°С.
В состав ГЛА входит интегрированный с планером прямоточный воздушно-реактивный двигатель со сверхзвуковым горением и основной (маршевый) двигатель - магнито-плазмохимический двигатель (МПХД). МПХД предназначался для управления воздушным потоком, с помощью магнито-газодинамического ускорителя (МГД-ускорителя) и выработки электроэнергии с помощью МГД-генератора. Генератор имел мощность до 100 МВт, что вполне хватало для питания лазера, способного поражать на околоземных орбитах различные цели.
Предполагалось, что маршевый МПХД будет способен изменять скорость полёта в широком диапазоне полетного числа Маха. За счет торможения гиперзвукового потока магнитным полем создавались оптимальные условия в сверхзвуковой камере сгорания. При испытаниях в ЦАГИ было выявлено, что созданное в рамках концепции «Аякс» углеводородное топливо сгорает в несколько раз быстрее, чем водород. МГД-ускоритель мог «разгонять» продукты сгорания, увеличивая максимальную скорость полета до М=25, что гарантировало выход на околоземную орбиту.
Гражданский вариант гиперзвукового самолёта рассчитывался на скорость полёта 6000-12000 км/ч, дальность полёта - до 19000 км и перевозку 100 пассажиров. О военных разработках проекта «Аякс» сведений нет.
Российская концепция гиперзвука – ракеты и ПАК ДА
Работы, проведенные в СССР и в первые годы существования новой России по гиперзвуковым технологиям позволяют утверждать, что оригинальная отечественная методология и научно-технический задел сохранены и задействованы для создания российских ГЛА – как в ракетном, так и самолётном исполнении.
В 2004-м году, во время проведения командно-штабных учений «Безопасность 2004», президент России В.В. Путин сделал заявление, до сих пор будоражащее умы «общественности». «Были проведены эксперименты и кое-какие испытания… Вскоре российские Вооруженные силы получат боевые комплексы, способные действовать на межконтинентальных расстояниях, с гиперзвуковой скоростью, с большой точностью, с широким манёвром по высоте и направлению удара. Эти комплексы сделают бесперспективными любые образцы противоракетной обороны – существующие или перспективные» .
Некоторые отечественные СМИ интерпретировали это заявление в меру своего понимания. Например: «В России была разработана первая в мире гиперзвуковая маневрирующая ракета, запуск которой был произведен со стратегического бомбардировщика Ту-160 в феврале 2004 года, когда проводились командно-штабные учения «Безопасность 2004»…
На самом деле на учениях было запущена баллистическая ракета РС-18 «Стилет» с новым боевым оснащением. Вместо обычной боеголовки на РС-18 находилось некое устройство, способное менять высоту и направление полета, и, тем самым, преодолевать любую, в том числе американскую, противоракетную оборону. Судя по всему, испытанный во время учений «Безопасность 2004» аппарат являлся малоизвестной гиперзвуковой крылатой ракетой (ГКР) Х-90, разработанной в МКБ «Радуга» в начале 1990-х годов.
Судя по ТТХ этой ракеты, стратегический бомбардировщик Ту-160 может брать на борт две Х-90. Остальные же характеристики выглядят так: масса ракеты - 15 тонн, маршевый двигатель - ГПВРД, ускоритель - РДТТ, скорость полета – 4-5 М, высота пуска – 7000 м, высота полёта – 7000-20000 м, дальность пуска 3000-3500 км, число боеголовок - 2, мощность боеголовки - 200 кт.
В споре о том, что лучше самолёт или ракета, чаще всего проигрывали самолёты, так как ракеты оказывались быстрее и результативнее. А самолёт стал носителем крылатых ракет, способных поражать цели на расстоянии 2500-5000 км. Запуская ракету по цели, стратегический бомбардировщик не заходил в зону противодействующей ПВО, поэтому делать его гиперзвуковым не имело смысла.
«Гиперзвуковое соревнование» между самолётом и ракетой сейчас близится к новой развязке с предсказуемым результатом - ракеты вновь опережают самолёты.
Оценим ситуацию. На вооружении дальней авиации, входящей в ВКС России, состоят 60 турбовинтовых самолётов Ту-95МС и 16 реактивных бомбардировщиков Ту-160. Срок службы Ту-95МС истекает через 5-10 лет. Министерство обороны приняло решение об увеличение количества Ту-160 до 40 единиц. Ведутся работы по модернизации Ту-160. Таким образом, в ВКС скоро начнут поступать новые Ту-160М. ОКБ Туполева также является основным разработчиком перспективного авиационного комплекса дальней авиации (ПАК ДА).
Наш «вероятный противник» не сидит, сложа руки, он вкладывает деньги в развитие концепции Prompt Global Strike (PGS). Возможности военного бюджета США по объёму финансирования значительно превышают возможности бюджета России. Министерство финансов и Министерство обороны спорят о размере финансирования Госпрограммы вооружений на период до 2025 года. И речь идёт не только о текущих расходах на закупку нового ВВТ, но и о перспективных разработках, к которым относятся ПАК ДА и технологии ГЛА.
В создании гиперзвуковых боеприпасов (ракеты или снаряда) не всё однозначно. Явное преимущество гиперзвука – скорость, короткое время подлёта к цели, высокая гарантия преодоления систем ПВО и ПРО. Однако немало и проблем – дороговизна одноразового боеприпаса, сложность управления при изменении траектории полёта. Эти же недостатки стали решающими аргументами при сокращении или закрытии программ по пилотируемому гиперзвуку, то есть по гиперзвуковым самолётам.
Проблема дороговизны боеприпаса может решаться решается наличием на борту самолёта мощного вычислительного комплекса расчётов параметров бомбометания (пуска), который превращает обычные бомбы и ракеты в высокоточное оружие. Аналогичные бортовые вычислительные комплексы, установленные в боеголовках гиперзвуковых ракет, позволяют приравнять их к классу стратегического высокоточного оружия, которое, по мнению военных специалистов НОАК, способно заменить комплексы МБР. Наличие ракетных ГЛА стратегической дальности поставит под вопрос необходимость содержания дальней авиации, как имеющей ограничения по скорости и эффективности боевого применения.
Появление в арсенале любой армии гиперзвуковой зенитной ракеты (ГЗР) вынудит стратегическую авиацию «прятаться» на аэродромах, т.к. максимальное расстояние, с которого могут применяться крылатые ракеты бомбардировщика, такие ГЗР преодолеют за несколько минут. Повышение дальности, точности и манёвренности ГЗР позволит им сбивать МБР противника на любых высотах, а также срывать массированный налёт стратегических бомбардировщиков до выхода их на рубежи пуска крылатых ракет. Пилот «стратега», возможно и обнаружит запуск ГЗР, но увести самолёт от поражения вряд ли успеет.
Разработки ГЛА, которые сейчас интенсивно ведутся в развитых странах, свидетельствуют, что ведется поиск надежного инструмента (оружия), которое может гарантированно уничтожить ядерный арсенал противника до начала применения ядерного оружия, как последнего аргумента при защите государственного суверенитета. Гиперзвуковое оружие может применяться и по основным центрам политического, экономического и военного могущества государства.
Гиперзвук в России не забыт, идут работы по созданию ракетного оружия на основе этой технологии (МБР «Сармат», МБР «Рубеж», Х-90), но делать ставку только на один вид вооружения («чудо-оружие», «оружия возмездия») было бы, как минимум, не правильно.
В создании ПАК ДА ясности нет до сих пор, так как до сих пор неизвестны основные требования по его назначению и боевому применению. Существующие стратегические бомбардировщики, как составляющие ядерной триады России, постепенно теряют свое значение из-за появления новых видов оружия, в том числе и гиперзвукового.
Курс на «сдерживание» России, провозглашенный главной задачей НАТО, объективно способен привести к агрессии против нашей страны, в которой будут участвовать подготовленные и вооружённые современными средствами армии «Североатлантического договора». По количеству личного состава и вооружений НАТО превосходит Россию в 5–10 раз. Вокруг России выстраивается «санитарный пояс», включающий военные базы и позиции ПРО. По сути, проводимые НАТО мероприятия в военных терминах описывается как оперативная подготовка театра военных действий (ТВД). При этом главным источником поставок вооружений остаётся США, как было и в Первую, и Второю мировые войны.
Гиперзвуковой стратегический бомбардировщик может в течение часа оказаться в любой точке земного шара над любым военным объектом (базой), с которого обеспечивается снабжение ресурсами группировок войск, в том числе и в «санитарном поясе». Малоуязвимы для систем ПРО и ПВО, он может уничтожить такие объекты мощным высокоточным неядерным оружием. Наличие такого ГЛА в мирное время станет дополнительным сдерживающим фактором для сторонников глобальных военных авантюр.
Гражданский ГЛА может стать технической основой прорыва в развитии межконтинентальных перелётов и космических технологий. Научно-технический задел проектов Ту-2000, М-19 и «Аякс» по-прежнему актуален и может быть востребован.
Каким же будет будущий ПАК ДА – дозвуковым с СГКР или гиперзвуковым с доработанным обычным оружием, решать заказчикам – Министерству обороны и Правительству России.
«Кто ещё до сражения побеждает предварительным расчетом, у того шансов много. Кто ещё до сражения не побеждает расчетом, у того шансов мало. У кого шансов много – побеждает. У кого шансов мало – не побеждает. Тем более тот, у кого шансов нет вовсе». /Сунь Цзы, «Искусство войны»/
Военный эксперт Алексей Леонков
-
по ссылке .
Стоимость годовой подписки -
10 800 руб.
В истории ГЛА были реализованы в виде нескольких испытательных самолётов , беспилотных летательных аппаратов и орбитальных ступеней-космопланов многоразовых космических кораблей (МТКК) . Также существовало и существует большое количество проектов транспортных средств указанных типов, а также аэрокосмических систем (орбитальных самолётов) с гиперзвуковыми разгонными и орбитальными ступенями или одноступенчатых АКС-космолётов и пассажирских лайнеров-космопланов.
Одним из первых детальных проектов ГЛА был нереализованный проект Зенгера по созданию частично-орбитального боевого космолёта-бомбардировщика «Зильберфогель» в Нацистской Германии .
В отличие от космопланов, ввиду необходимости при создании космолётов на порядок более сложных двигательных и конструкционных технологий ни один из проектов космолётов к настоящему времени реализован не был.
Гиперзвуковые самолёты
В 1960-е годы в США была осуществлена программа разработки и полётов экспериментального самолёта-ракетоплана North American X-15 , который стал первым в истории и на 40 лет единственным ГЛА-самолётом, совершавшим суборбитальные пилотируемые космические полёты . В США 13 его полётов выше 80 км, а в мире (ФАИ) - 2 из них, в которых была превышена граница космоса в 100 км, признаны суборбитальными пилотируемыми космическими полётами, а их участники - астронавтами .
Аналогичные программы в СССР и других странах.
В начале XXI века в России существовал, но был отменён проект частично-многоразового крылатого космического корабля Клипер , запускаемого на обычной РН.
В США продолжается проект Boeing X-37 с полётами на орбиту экспериментального космоплана, запускаемого на РН. Разрабатываются проекты: в Великобритании - одноступенчатый АКС-космолёт Skylon с горизонтальным стартом и посадкой, в Индии - запускаемый на РН космоплан-прототип одноступенчатой АКС-космолёта RLV/AVATAR с вертикальным стартом и горизонтальной посадкой, в Китае - запускаемый на РН космоплан и его прототип Шэньлонг и двухступенчатый МТКК с горизонтальным стартом и посадкой и др.
- Одноступенчатая космическая система (англ.)
Гиперзвуковые БПЛА
Проекты специальных экспериментальных беспилотных ГЛА разрабатываются и осуществляются в целях отработки возможностей создания двух- и одноступенчатых многоразовых транспортных АКС (космопланов и космолётов) следующих поколений и перспективных технологий ракетного двигателестроения (ГПВРД) и других.
Существовали доведённые до разных начальных степеней реализации проекты беспилотных ГЛА в США - Boeing X-43 , России - «Холод» и «Игла» , Германии - SHEFEX (прототип космоплана/космолёта), Австралии - AUSROCK и другие.
Гиперзвуковые ракеты и управляемые боевые блоки ракет
Ранее разрабатывался ряд проектов экспериментальных и боевых крылатых (например, Х-90 в СССР) и некрылатых (например, Х-45 в СССР) ракет, достигающих гиперзвуковых скоростей.
Технологии и применение
ГЗЛА могут быть без двигателей или оснащаться различными типами двигательных установок: жидкостными ракетными двигателями (ЖРД), гиперзвуковыми прямоточными воздушно-реактивными двигателями (ГПВРД), твердотопливными ракетными двигателями (РДТТ) (а также теоретически ядерными ракетными двигателями (ЯРД) и другими), в том числе комбинацией таких двигателей и ускорителей. То есть термин «гиперзвуковой» подразумевает способность аппарата двигаться с гиперзвуковой скоростью в воздушной среде, используя как двигатели, так и в той или иной форме воздух.
Учитывая потенциал технологии, организации по всему миру осуществляют исследования в области гиперзвукового полёта и развития ГПВРД . По всей видимости, первое применение будет иметь место для управляемых военных ракет, потому как эта область требует только самолётный режим в диапазоне высот, а не ускорение до орбитальной скорости. Таким образом, основные средства на разработки в этой области идут именно в рамках военных контрактов.
Гиперзвуковые космические системы могут иметь, а могут не иметь преимущество от использования ступеней с ГПВРД . Удельный импульс или эффективность ГПВРД теоретически составляет от 1000 до 4000 секунд , в то время как в случае ракеты эта величина на 2009 год не превышает 470 секунд , что в принципе означает гораздо более дешёвый доступ в космос. Однако этот показатель будет быстро уменьшаться вместе с ростом скорости и также будет происходить ухудшение аэродинамического качества . Существенна проблема маленького отношения тяги ГПВРД к его массе, которая составляет 2, что примерно 50 раз хуже этого показателя для ЖРД . Частично это компенсируется тем, что затраты на компенсирование силы тяжести при фактически самолётном режиме несущественны, но более продолжительное нахождение в атмосфере означает бо́льшие аэродинамические потери.
Воздушное судно -авиалайнер с ГПВРД должно значительно сократить время путешествия из одной точки в другую, потенциально сделав достижимой любую точку Земли в пределах 90 минут . Однако при этом остаются вопросы по тому, смогут ли такие аппараты перевозить на себе достаточно топлива для совершения полётов на достаточно большие расстояния и смогут ли они летать на достаточной высоте, чтобы избежать связанных со сверхзвуковым полётом звуковых эффектов. Также остаются неопределёнными вопросы, связанные с общей стоимостью таких полётов и возможностью многократного использования аппаратов после гиперзвукового полёта.
Преимущества и недостатки в случае космических аппаратов
Преимущество гиперзвукового самолёта наподобие X-30 состоит в исключении или уменьшении количества транспортируемого окислителя . Например, внешний бак МТКК Спейс Шаттл на старте содержит 616 тонн жидкого кислорода (окислитель) и 103 тонн жидкого водорода (топливо). Сам космический челнок-космоплан при приземлении весит не более 104 тонн. Таким образом, 75 % всей конструкции составляет транспортируемый окислитель. Исключение этой дополнительной массы должно облегчить аппарат и, как можно надеяться, увеличить долю полезной нагрузки . Последнее можно считать основной целью изучения ГПВРД вместе с перспективой уменьшения стоимости доставки грузов на орбиту.
Но имеются определённые недостатки:
Низкое отношение тяги к весу аппарата
Жидкостный ракетный двигатель («ЖРД ») отличается очень высоким показателем тяги по отношению к его массе (до 100:1 и более), что позволяет ракетам достичь высоких показателей при доставке грузов на орбиту. Напротив, отношение тяги ГПВРД к его массе составляет порядка 2, что означает увеличение доли двигателя в стартовой массе аппарата (без учета необходимости уменьшить эту величину по крайней мере в четыре раза из-за отсутствия окислителя). Вдобавок наличие нижнего предела скорости ГПВРД и падение его эффективности с ростом скорости определяет необходимость использования на таких космических системах ЖРД со всеми их недостатками.
Необходимость дополнительных двигателей для достижения орбиты
Гиперзвуковые ПВРД имеют теоретический диапазон рабочих скоростей от 5-7 вплоть до первой космической скорости 25 , но как показали исследования в рамках проекта X-30 , верхний предел устанавливается возможностью сгорания топлива в проходящем воздушном потоке и составляет порядка 17 . Таким образом, требуется другая дополнительная система реактивного ускорения в нерабочем диапазоне скоростей. Поскольку необходимая разница восполнения скоростей незначительна, а доля ПН в стартовой массе гиперзвукового самолёта велика, применение дополнительных ракетных ускорителей различного типа является вполне приемлемым вариантом. Оппоненты исследований ГПВРД утверждают, что любая перспективность этого типа аппаратов может проявиться лишь для одноступенчатых космических систем. Сторонники этих исследований утверждают, что варианты многоступенчатых систем с использованием ГПВРД также оправданы.
Этап возвращения
Потенциально, нижняя часть тепловой защиты гиперзвукового космического аппарата должна быть увеличена вдвое в целях возвращения аппарата на поверхность. Использование абляционного покрытия может означать его потерю после выхода на орбиту, активная теплозащита с использованием топлива в качестве хладагента требует работы двигателя для своего функционирования.
Стоимость
Сокращение количества топлива и окислителя в случае гиперзвуковых аппаратов означает увеличение доли стоимости самого аппарата в общей стоимости системы. На самом деле, стоимость одного самолёта с ГПВРД может быть очень высокой по сравнению со стоимостью топлива, потому как стоимость аэрокосмического оборудования по крайней мере на два порядка выше, чем на жидкий кислород и баки к нему. Таким образом, аппараты с ГПВРД наиболее оправданы в качестве систем многоразового использования. Может ли оборудование многократно использоваться в экстремальных условиях гиперзвукового полёта остаётся не до конца ясным - все сконструированные до сих пор системы не предусматривали возвращение и их повторное использование.
Окончательная стоимость такого аппарата является предметом интенсивного обсуждения, потому как сейчас нет четкой убеждённости в перспективности таких систем. По всей видимости, для того чтобы быть экономически оправданным, гиперзвуковой аппарат должен будет обладать бо́льшей ПН по сравнению с ракетой-носителем с той же стартовой массой.
