Школьная энциклопедия. Гиперзвуковые летательные аппараты: реальна ли опасность Гиперзвуковой полет

Гиперзвуковая скорость – это полёт со скоростью от ЧЕТЫРЁХ скоростей звука и более. Среди авиационных специалистов чаще всего используется название не «скорость звука», а «Мах». Это название произошло от фамилии австрийского учёного физика Эрнста Маха (Ernst Mach), который исследовал аэродинамические процессы, сопровождающие сверхзвуковое движение тел. Таким образом, 1Мах – это ОДНА скорость звука. Соответственно гиперзвуковая скорость – это ЧЕТЫРЕ Маха и более. В 1987-м году 7-го декабря в Вашингтоне главы государств СССР и США, Михаил Горбачёв и Рональд Рейган подписали договор о ликвидации ядерных ракет средней дальности «Пионер» и «Першинг-2». В результате этого события произошла остановка разработки советской стратегической крылатой ракеты «Х-90», которая обладала гиперзвуковой скоростью полёта. Создатели ракеты Х-90 получили разрешение провести только ОДИН испытательный полёт. Данное успешное испытание могло привести к грандиозному переоснащению советских ВВС летательными аппаратами с гиперзвуковой скоростью полёта, которые могли бы обеспечить превосходство в СССР воздухе.

В 1943-м году американская авиакомпания « Bell » приступила к созданию самолёта, который должен был преодолеть скорость звука. Пуля, выстреленная из винтовки, летит быстрее скорости звука, поэтому над формой фюзеляжа нового самолёта долго не думали. Его конструкция предполагала большой запас прочности. В некоторых местах обшивка превышала толщину ОДИН сантиметр. Пулька получилась тяжёлая. О самостоятельном взлёте не могло быть и речи. В небо новый самолёт поднимался с помощью бомбардировщика В-29. Американский самолёт, предназначенный для преодоления скорости звука, получил название «Х-1» (смотри статью «Неизвестные самолёты»). Форма фюзеляжа Х-1 могла бы подойти и для гиперзвуковой скорости полёта.

Гражданский лётчик-испытатель Чалмерс Гудлин поставил условие – премия за преодоление скорости звука 150 000 долларов! Тогда зарплата капитана ВВС США составляла 283 доллара в месяц. Молодой капитан в возрасте 24-х лет Чак Йегер, боевой офицер лётчик асс, сбивший 19 фашистских самолётов, 5 из них в одном бою, решил, что это ОН преодолеет скорость звука. Никто не знал, что во время полёта на преодоление скорости звука у него были сломаны два ребра, и плохо шевелилась правая рука. Это произошло в результате падения с лошади во время прогулки с женой накануне. Чак Йегер понимал, что это его крайний полёт перед больницей и промолчал, чтобы полёт НЕ отменили. Преодоление скорости звука станет первым этапом на пути продвижения к гиперзвуковой скорости полёта.

В 1947-м году 14-го октября во вторник с секретной авиабазы поднялся в небо американский стратегический бомбардировщик В-29 с прикреплённым к бомбовому отсеку самолётом. На высоте примерно 7 км от него отделился пилотируемый аппарат в то время необычной формы. Через несколько минут раздался оглушительный хлопок, как при выстреле из нескольких пушек одновременно, но это была НЕ катастрофа. В этот день американский лётчик-испытатель Чарльз Элвуд Йегер, более известный как Чак Йегер (Chuck Yeager) или Чак Игер, впервые в истории человечества преодолел СКОРОСТЬ ЗВУКА на ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ самолёте Х-1. Сверхзвуковой самолёт Х-1 обладал максимальной скоростью полёта – 1 556 км/ч и это с прямым крылом, практический потолок Х-1 – 13 115 метров, максимальная тяга двигателя – 2 500 кгс. Приземлялся Х-1 сам, в планирующем режиме. Позже на этой же авиабазе, более известной как «Зона-51», расположенной на дне высохшего солёного озера Грум (Groom), на юге штата Невада проводились испытания аппаратов с гиперзвуковой скоростью полёта.

После принятия в США доктрины ядерной войны количество стратегических бомбардировщиков в США увеличилось в четыре раза. Защищать бомбардировщики должны были тысячи реактивных истребителей F -80 и F -82. Через один год после Чака Йегера скорость звука преодолел и советский лётчик-испытатель Иван Евграфович Фёдоров на истребителе «Ла-176».

Первая советская КРЫЛАТАЯ ракета «Буря» на стартовой площадке во время старта

Стреловидность крыла Ла-176 составляла 45 градусов, максимальная тяга двигателя — 2 700 кгс, практический потолок – 15 000 м, максимальная скорость — 1 105 км/ч. В тот момент пределом для пилотируемой авиации казались 2-3 скорости звука. Но на секретном полигоне СССР уже тогда проходила испытания техника, обладающая гиперзвуковой скоростью полёта. Это была ракета «Р-1» с максимальной скоростью полёта 1 465 м/с и дальностью полёта 270 км. И спытания Р-1 проводились на полигоне «Капустин яр» в Астраханской области. Будущим летательным аппаратам, двигающимся с гиперзвуковой скоростью, требовались не только новые двигатели и новые материалы, но и новое топливо. Секретным топливом для баллистической ракеты Р-1 служил этиловый спирт высшей категории очистки.

Первая советская КРЫЛАТАЯ ракета «Буря» в полёте

БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ракета Р-1 разрабатывалась под руководством Сергея Павловича Королёва. Справедливости ради скажем, что в разработке Р-1 также принимали активное участие часть немецких ракетных специалистов, которые переехали в СССР после Второй Мировой войны. Ракета Р-1 стала отправной точкой в разработке МЕЖКОНТИНЕНТАЛЬНЫХ баллистических ракет, которые обладали гиперзвуковой скоростью и должны были быть абсолютно НЕУЯЗВИМЫМИ средствами доставки ядерного оружия. Первый Искусственный Спутник Земли и первый полёт человека в космос получились уже вследствие появления межконтинентальных баллистических ракет.

Американский космический корабль многоразового использования «Спэйс-Шатл» во время движения на стартовый комплекс

Первый успешный пуск советской баллистической ракеты Р-1 был осуществлён 10-го октября 1948-го года. Для достижения военного равновесия с США требовались ракеты с дальностью полёта НЕ сотни, а тысячи километров. Испытания ракет Королёва шли успешно, и каждая последующая модель приобретала всё большую гиперзвуковую скорость полёта и всё большую дальность полёта. На повестку дня вышел вопрос о замене ракетного топлива. Этиловый спирт в качестве топлива перестал подходить из-за своей недостаточной скорости горения и из-за своей недостаточной теплоёмкости, то есть количества энергии. Дело в том, что для того чтобы летать на гиперзвуковых скоростях в качестве топлива подходит только ВОДОРОД. Ни на каком другом химическом элементе так быстро летать нельзя! Водород обладает большой скоростью горения и большой теплоёмкостью, то есть высокой температурой горения, имея при этом минимально возможный объём водородного топлива. Соответственно при применении ВОДОРОДА получается максимальная тяга двигателя. Кроме всего этого ВОДОРОДНОЕ топливо является АБСОЛЮТНО ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫМ топливом!!! С.П.Королёв считал, что именно это топливо позволит решить проблему передвижения в околоземном пространстве на гиперзвуковых скоростях полёта.

Американский космический корабль многоразового использования «Спэйс-Шатл» во время работы на орбите

Однако существовал ещё один вариант решения космических скоростей. Его предложили известные академики Михаил Кузьмич Янгель и Владимир Николаевич Челомей. Это была жидкость с аммиачным запахом и в отличие от водорода была простой и очень недорогой в производстве. Но когда Королёв узнал, что это такое, он пришёл в УЖАС! Это прекрасное ракетное топливо называлось ГЕПТИЛ. Он оказался в ШЕСТЬ РАЗ ЯДОВИТЕЕ СИНИЛЬНОЙ КИСЛОТЫ и по степени опасности соответствовал БОЕВЫМ отравляющим веществам «ЗАРИН» и «ФОСГЕН»! Однако правительство СССР решило, что ракетное оружие важнее возможных последствий и что оно должно быть создано любой ценой. Впоследствии на топливе гептиле летали ракеты Янгеля и Челомея.

В 1954-м году советская разведка получила секретное сообщение от резидента в США, благодаря которому и в СССР начались работы по созданию авиации с гиперзвуковой скоростью полёта. В США этот проект получил название «Наваху». Через два месяца после секретного сообщения вышло постановление советского правительства о начале создания стратегической КРЫЛАТОЙ ракеты. В СССР разработку такой ракеты поручили КБ С.А.Лавочкина (смотри статью «Семён Алексеевич Лавочкин»). Проект получил название «Буря». Всего через ТРИ года «Буря» начала проходить испытания на полигоне «Капустин яр»!!! Компоновка «Бури» соответствовала современному американскому многоразовому космическому кораблю «Спэйс Шатл». На момент испытаний «Бури» стало известно, что американский проект «Наваху» ЗАКРЫЛИ. Это произошло, скорее всего, из-за того, что американские конструкторы в тот момент не смогли создать необходимые двигатели.

«Буря» была рассчитана не на гиперзвуковую скорость полёта, а на чуть меньшую скорость, на ТРИ с ПОЛОВИНОЙ скорости звука. Это было обусловлено тем, что на тот момент ещё не создали материалы, которые выдерживали бы НАГРЕВ ОБШИВКИ соответствующий гиперзвуковой скорости. Также и бортовые приборы должны были сохранять работоспособность при большой температуре нагрева. При создании «Бури» ещё только начали разрабатывать материалы выдерживающие данные температурные условия нагрева.

На момент ТРЁХ удачных пусков крылатой ракеты «Бури», обладающей ДО гиперзвуковой скоростью, ракеты Королёва, «Р-7», уже вывели на околоземную орбиту первый искусственный спутник Земли и первое живое существо – дворняжку по кличке «Лайка». В это время руководитель СССР Н.С.Хрущёв в интервью для Западной прессы во всеуслышанье заявил, что на ракету Р-7 можно установить ЯДЕРНЫЙ заряд и поразить ЛЮБУЮ ЦЕЛЬ на территории США. С этого момента ОСНОВОЙ ракетно-космической обороны СССР стали межконтинентальные баллистические ракеты. Крылатая ракета «Буря» делалась для выполнения этой же самой задачи, но тогдашнее правительство СССР посчитало, что тащить обе эти программы, одновременно, будет слишком накладно и «Бурю» ЗАКРЫЛИ???

В конце 1950-х и все 1960-е года и в США и в СССР проводились эксперименты по созданию перспективной авиационной техники, обладающей гиперзвуковой скоростью полёта. Но в плотных слоях атмосферы летательные аппараты слишком перегревались, а в некоторых местах даже плавились, поэтому достижение гиперзвуковой скорости в АТМОСФЕРЕ вновь и вновь откладывалось на неизвестное время. В США существует программа создания экспериментальных самолётов под названием «Х», с помощью которых исследуется полёт на гиперзвуковых скоростях. Американские военные возлагали большие надежды на экспериментальный самолёт «Х-31», но 15-го ноября 1967-го года через 10 секунд полёта на гиперзвуковой скорости Х-31 взорвался. После этого программа экспериментальных самолётов «Х» была приостановлена, но только на некоторое время. Так в середине 1970-х годов на американском экспериментальном самолёте «Х-15» на высоте около 100 км была достигнута гиперзвуковая скорость полёта, равная 11-ти скоростям звука (3,7 км/сек)!!!

В середине 1960-х годов и США и СССР независимо друг от друга и одновременно приступили к созданию уже серийных самолётов летающих с крейсерской скоростью ТРИ Маха! Полёт с ТРЕМЯ скоростями звука в АТМОСФЕРЕ очень сложная задача! В результате КБ Келли Джонсона на фирме «Локхид» и КБ А.И.Микояна на МиГе (смотри статью «Артём Иванович Микоян») создали два шедевра авиационной техники. Американцы — стратегический разведчик « SR -71″ Blackbird (смотри статью « SR -71»). Русские лучший в мире истребитель-перехватчик «МиГ-25» (смотри статью «МиГ-25»). Снаружи SR-71 имеет чёрный цвет НЕ из-за чёрной краски, а из-за ФЕРРИТОВОГО покрытия, которое очень эффективно отводит тепло. Позже SR -71 был доведён до гиперзвуковой скорости полёта 4 800 км/ч. МиГ-25 успешно использовался во время войны Израиля с Египтом в качестве высотного разведчика. Весь полёт на МиГ-25 над Израилем занимал ДВЕ МИНУТЫ!!! Израильские ПВО утверждают, что МиГ-25 обладает ТРЕМЯ С ПОЛОВИНОЙ скоростями звука (4 410 км/ч или 1 225 м/с)!

Превосходство в воздухе может обеспечить и воздушно-космическая авиация. В результате работ по данной тематике появились космические корабли МНОГОРАЗОВОГО использования американский «Спейс-Шатл» и советский «Буран» (смотри статью «Буран космический корабль»). При посадке на землю космические корабли многоразового использования входят в атмосферу с Первой Космической скоростью, 7,9 км/сек – это в 23,9 раза больше скорости звука. Для защиты от перегрева при входе в атмосферу, многоразовые космические корабли снаружи покрывают специальной КЕРАМИЧЕСКОЙ плиткой. Понятно, что даже при НЕ очень большом нарушении этого керамического покрытия на гиперзвуковой скорости произойдёт катастрофа.

После бесплодных поисков универсальных средств защиты от перегрева борьба за первенство в воздухе переместилась на другую — сверхнизкую высоту. КРЫЛАТЫЕ ракеты перешли на высоту полёта около 50-ти метров, на, ДО гиперзвуковые скорости полёта, около 850 км/ч с технологией ОГИБАНИЯ РЕЛЬЕФА местности. Американская крылатая ракета получила название «Томагавк» (Tomahawk), а советский аналог «Х-55». Обнаружение крылатой ракеты радаром затруднено потому, что сама ракета благодаря новейшей системе самонаведения имеет небольшие размеры и соответственно малую отражающую площадь. Также поражение крылатой ракеты затруднено по причине активного, непредсказуемого маневрирования во время полёта. Создание советской крылатой ракеты Х-55 было поручено КБ «Радуга», руководителем которого являлся Игорь Сергеевич Селезнёв.

Однако расчёты показали, что почти полную неуязвимость крылатой ракеты может обеспечить только гиперзвуковая скорость полёта в пять-шесть раз больше скорости звука (5-6 Махов), что соответствует, скорости примерно два км/сек. На первых же испытаниях новой техники конструкторы опять столкнулись с той же проблемой температурного перегрева. При достижении заданной гиперзвуковой скорости полёта поверхность ракеты нагревалась почти до 1 000 градусов Цельсия и первыми выходили из строя антенны управления. Тогда Игорь Селезнёв отправился в Ленинград на предприятие «Ленинец», где изготавливали бортовую радиоэлектронику. Специалисты дали НЕ утешительное заключение. Сделать управляемую ракету, летящую на гиперзвуковой скорости в плотных слоях атмосферы невозможно.

Но один из сотрудников НИИ, а именно предложил оригинальную идею. Почему бы керосин, находящийся на борту крылатой ракеты в качестве топлива не использовать ещё и в качестве ОХЛАДИТЕЛЯ головки самонаведения. Были проведены эксперименты по созданию системы охлаждения с помощью бортового топлива, керосина. В ходе работ Фрайнштадт пришёл к выводу, что керосин НЕ обладает достаточным количеством энергии для полёта на гиперзвуковой скорости и что необходимым топливом для гиперзвуковой скорости является ВОДОРОД. Но Фрайнштадт предложил получать водород из керосина прямо на борту ракеты. Концепция такого двигателя получила название «Аякс».

Советский космический корабль многоразового использования «Буран» Хорошо видно теплоизоляционное покрытие корабля состоящее из специальных КЕРАМИЧЕСКИХ плиток

В то время эта идея показалась слишком фантастичной. В результате на вооружение была принята крылатая ракета с дозвуковой скоростью полёта Х-55. Но даже такая ракета стала выдающимся научно-техническим достижением. Краткие технические характеристики крылатой ракеты Х-55: длина — 5,88 м; диаметр корпуса — 0,514 м; размах крыльев — 3,1 м; стартовый вес — 1195 кг; дальность полёта — 2 500 км; скорость полёта — 770 км/ч (214 м/с); высота полёта от 40 до 110 м; масса боевой части — 410 кг; мощность боевой части — 200 кт; точность попадания до 100 м. В 1983-м году после принятия на вооружение крылатой ракеты Х-55 в Министерстве Обороны был поставлен вопрос о свёртывании работ по созданию двигателя обеспечивающего гиперзвуковую скорость полёта. Но именно в этом году тема гиперзвуковых летательных аппаратов стала всё чаще мелькать в донесениях советской разведки.

Советский космический корабль многоразового использования «Буран» на орбите

В рамках программы «Звёздные войны» американское правительство начало финансирование разработки аппаратов одинаково успешно летающих и в атмосфере и в космосе. Принципиально новым воздушно-космическим оружием должны были стать аппараты с гиперзвуковой скоростью полёта. После успешного создания Х-55, Игорь Селезнёв, не дожидаясь создания действующей модели аппарата «Аякс», приступил к разработке крылатой ракеты, летающей с гиперзвуковой скоростью. Такой ракетой стала крылатая ракета «Х-90», которая должна была летать на традиционном керосине со скоростью более 5-ти Махов. КБ Селезнёва удалось решить проблему температурного перегрева. Предполагалось, что Х-90 будет стартовать из СТРАТОСФЕРЫ. Благодаря этому температура нагрева корпуса ракеты сводилась к минимуму. Однако была и ещё одна причина принятия такой высоты пуска ракеты. Дело в том, что к этому моменту времени более, менее научились сбивать баллистические ракеты, научились сбивать самолёты и научились сбивать крылатые ракеты, летящие на сверхмалых высотах с дозвуковой скоростью полёта. Остался нетронутым только один слой стратосферы – это слой между атмосферой и космосом. Возникла идея «прошмыгнуть» незамеченным именно в области стратосферы, используя гиперзвуковую скорость.

Американская крылатая ракета «Томагавк» Запуск с корабельной установки

Однако после первого успешного пуска Х-90 все работы по этой ракете были прекращены??? Это произошло благодаря распоряжению нового руководителя СССР, М.С.Горбачёва. В это время в Ленинграде, Владимир Фрайнштадт организовал группу учёных энтузиастов для создания гиперзвукового двигателя «Аякс». Эта группа Фрайнштадта не просто создавала агрегат по переработке керосина в водород, но и училась управлять возникающей во время полёта на гиперзвуковой скорости, разрушительной ПЛАЗМОЙ вокруг аппарата. Это намечало технологический прорыв всей пилотируемой авиации! Группа Фрайнштадта приступила к подготовке первого полёта гиперзвуковой модели. Однако в 1992-м году проект «Аякс» ЗАКРЫЛИ из-за прекращения финансирования??? В 1980-х годах, в СССР разработки летательных аппаратов летающих с гиперзвуковыми скоростями находились на передовых позициях в мире!!! Этот задел был потерян уже только в 1990-х годах.

Американская крылатая ракета «Томагавк» непосредственно перед попаданием в цель

ЭФФЕКТИВНОСТЬ и ОПАСНОСТЬ боевых летательных аппаратов летающих с гиперзвуковыми скоростями была ОЧЕВИДНА уже тогда, в 1980-х годах. В 1998-м году в начале августа в непосредственной близости от американских посольств в Кении и Танзании прогремели мощные взрывы. Эти взрывы устроила мировая террористическая организация «Алькаида», руководителем которой являлся, Усама Бен Ладен. В этом же году 20-го августа американские корабли, находившиеся в Аравийском море, произвели боевой пуск восьми крылатых ракет «Томагавк». Через два часа ракеты попали в территорию лагеря террористов, расположенную в Афганистане. Далее в секретном донесении президенту США, Б. Клинтону агенты сообщили, что главная цель ракетного удара по базе «Алькаиды» в Афганистане НЕ достигнута. Через полчаса после СТАРТА ракет Бен Ладен о летящих на него ракетах был ПРЕДУПРЕЖДЁН по спутниковой связи и покинул базу примерно за один час до взрывов. Из этого результата американцы сделали вывод такой, что данную боевую задачу могли бы выполнить ракеты только с гиперзвуковой скоростью полёта.

Через несколько дней управление перспективных разработок Министерства Обороны США подписало долгосрочный договор с фирмой «Боинг». Авиационная фирма получила много миллиардный заказ на создание универсальной крылатой ракеты обладающей гиперзвуковой скоростью полёта, ШЕСТЬ Махов. Заказ стал масштабным проектом, который позволит США создать перспективные системы вооружения и авиации. В дальнейшем гиперзвуковые аппараты в процессе своего развития могут превратиться в аппараты МЕЖСРЕДНЫЕ, которые смогут многократно переходить из атмосферы в космос и обратно, при этом активно маневрируя. Такие аппараты благодаря своей нестандартной и непредсказуемой траектории полёта могут представлять очень большую опасность.

В июле 2001-го года в США был осуществлён запуск экспериментального самолёта «Х-43А». Он должен был достичь гиперзвуковой скорости полёта, СЕМЬ Махов. Но аппарат потерпел крушение. Вообще создание техники с гиперзвуковой скоростью полёта по ТРУДНОСТИ сравнимо с созданием атомного оружия. Новейшие американские гиперзвуковые крылатые ракеты предположительно будут летать на высотах стратосферы. В последнее время гонка по созданию гиперзвукового аппарата началась снова. Двигатель новой гиперзвуковой ракеты может стать плазменным, то есть температура горючей смеси, используемая в двигателе, станет равной горячей ПЛАЗМЕ. Предсказать время появления аппаратов с гиперзвуковой скоростью полёта в России, из-за недостаточного финансирования пока невозможно.

Предположительно в 2060-х годах в мире начнётся массовый переход пассажирской авиации, летающей на расстояния свыше 7 000 км, на гиперзвуковые скорости полёта при высотах полёта от 40 до 60 км. В 2003-м году американцы профинансировали свои исследования для своих будущих разработок пассажирских самолётов с гиперзвуковой скоростью полёта на советском сверхзвуковом пассажирском самолёте «Ту-144» (смотри статьи «Ту-144» и «Алексей Андреевич Туполев»). В своё время Ту-144 был изготовлен в количестве 19-ти штук. В 2003-м году один из трёх оставшихся в наличии Ту-144 отремонтировали и превратили в летающую лабораторию в РОССИЙСКО-АМЕРИКАНСКОЙ программе по отработке систем самолётов нового поколения. Американцы были в восторге от советского Ту-144!!!

Первые идеи ракетопланов – гиперзвуковых самолётов, летящих со скоростью 10-15 Махов, появились ещё в 1930-е годы. Однако тогда даже самые дальновидные конструкторы мало представляли, с какими трудностями придётся столкнуться идее, ДОЛЕТЕТЬ ДО ЛЮБОЙ ТОЧКИ НАШЕЙ ПЛАНЕТЫ ЗА ПОЛТОРА ЧАСА!!! На гиперзвуковых скоростях полёта в атмосфере кромки крыльев, воздухозаборников и других частей самолёта нагреваются до температуры плавления алюминиевых сплавов. Поэтому создание будущей гиперзвуковой авиации, целиком и полностью связано с химией, металлургией и разработкой новых материалов.

Обычные реактивные двигатели на скорости ТРИ Маха становятся уже НЕ эффективными (смотри статью «Новинки авиации»). При дальнейшем увеличении скорости необходимо предоставить возможность самому НАБЕГАЮЩЕМУ ПОТОКУ воздуха выполнять, роль компрессора, сжимающего воздух. Для этого достаточно, ВХОДНУЮ ЧАСТЬ двигателя сделать СУЖАЮЩЕЙСЯ. При гиперзвуковой скорости полёта степень сжатия набегающего потока воздуха такова, что его температура становится 1 500 градусов. Двигатель превращается в так называемый ПРЯМОТОЧНЫЙ двигатель, вообще без вращающихся частей. Но при этом он действительно работает!

В своё время советский учёный Владимир Георгиевич Фрайнштадт занимался проблемами охлаждения керосином, летящих из космоса ядерных боеголовок. Теперь конструкторы всего мира, благодаря его исследованиям, используют эффект скачкообразного повышения энергии сгорания перегретого керосина за счёт использования, выделяющегося при таких высоких температурах ВОДОРОДА. Этот эффект даёт очень большую мощность двигателю, который обеспечивает гиперзвуковую скорость полёта. В 2004-м году американцы дважды устанавливали рекорды скорости беспилотных ракетопланов. Х-43А отцеплялся от реактивного бомбардировщика «В-52» на высоте 12 000 метров. Ракета «Пегас» разгоняла его до скорости ТРИ Маха, а затем Х-43А запускал свой двигатель. Максимальная скорость полёта Х-43А составляла 11 265 км/ч (3 130 м/с), что соответствует 9,5 скоростям звука. Полёт на максимальной скорости занимал 10 секунд на высоте 35 000 метров. На скорости 9,5 Махов полёт из Москвы в Нью-Йорк занял бы чуть меньше 43-х минут!!! Американские учёные продолжают двигать авиационную науку!!!

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 /

Принципы гиперзвукового ударного оружия и основы его боевого применения были разработаны ещё в 1930-е годы в фашистской Германии. Только после перелома в ходе Второй мировой войны, к 1942 году, работы над созданием гиперзвукового «бомбардировщика» были прекращены. Возможно ли возвращение гиперзвукового ударного оружия сегодня?

Чудовище доктора Зенгера

В 1933 году доктор Е. Зенгер обосновал возможность создания гиперзвукового летательного аппарата, способного при разгоне до 5900 м/сек выходить в верхние слои атмосферы и при последующем снижении до 10 км, рикошетируя от плотных слоёв атмосферы (как камень от воды), улетать на дальность до 23400 км.

Первый гиперзвуковой летательный аппарат был спроектирован в НИИ техники ракетного полёта (г. Трауен, Германия) в 1936 году и получил название «бомбардировщик-антипод».

«Чудовище доктора Зенгера» имело вес около 100 тонн в заправленном состоянии, запуск аппарата предполагалось проводить под углом 30 градусов с рельсовых направляющих длиной около трёх км. Полезная нагрузка в этом случае составляла около 0,3 тонны взрывчатки. В случае успешной реализации этого проекта под угрозой ракетных ударов Германии оказывался практически весь земной шар.

Концепция мгновенного глобального удара

Идея применения гиперзвуковых ракет очень напоминает современную «Концепцию мгновенного глобального удара», которая в последнее время кружит голову многим политикам за рубежом…

Попытки создать гиперзвуковые ракеты были возобновлены в мире практически сразу после окончания Второй мировой войны и особенно активизировались в период холодной войны.

Большинство разработок в этот период закончились на этапе экспериментальной отработки и демонстрации технологий - конструкционные материалы не выдерживали аэродинамического нагрева на скорости выше 5 М. Управление аппаратом при таких скоростях и перегрузках было невозможно, и высокоточное наведение на цель практически не было достигнуто…

Интерес к гиперзвуковому оружию вновь резко возрос после недавнего провозглашения «Концепции мгновенного глобального удара» и создания Командования глобального удара в составе ВВС США. Так, в мае 2003 года Министерство обороны США официально объявило о начале работ над высокоточным неядерным оружием, способным поражать цели в любой точке планеты «за считанные минуты или часы».

В соответствии с принятой концепцией в состав ударных вооружений Командования глобального удара, наряду с достаточно хорошо отработанными и эффективными ракетными комплексами стратегического назначения типа «Минитмен-III», «Трайдент-II» и стратегическими крылатыми ракетами большой дальности, в перспективе должны войти гиперзвуковые летательные аппараты с неядерным оснащением.

Наиболее перспективные образцы ГЗЛА (гиперзвукового летательного аппарата) разработаны к настоящему времени в США - стране-лидере в этой области. Среди множества проработанных вариантов гиперзвуковых летательных аппаратов на этап экспериментальной отработки в настоящее время вышли три основных типа ГЗЛА:

Гиперзвуковая крылатая ракета (ГЗКР);

Воздушно-космический самолёт (ВКС);

Планирующая головная часть (ПГЧ).

Гиперзвуковая крылатая ракета Х‑43 А

После безуспешного проведения ряда исследовательских программ по созданию ГЗКР (гиперзвуковых крылатых ракет) к 2004 году основные усилия военно-промышленного комплекса США были сосредоточены на проекте HyStrike.

Стандартное требование заключалось в демонстрации крейсерского режима экспериментального ГЗЛА (М=6,5) на высоте 27,4 км и достижении максимальной дальности не более чем за 10 минут полёта. Наибольшие сложности при длительном гиперзвуковом полёте такого аппарата возникали из-за значительного аэродинамического нагрева элементов такой ГЗКР (см. рисунок 1).

По контракту фирмы Boeing и Aerojet должны были провести 11 испытательных полётов, причём в восьми последних аппарат должен быть оснащён работающим двигателем. Фирма Aerojet должна была построить 14 экспериментальных двигателей: шесть для наземных испытаний и восемь для лётных.

27 марта 2004 года прошли лётные испытания нового экспериментального образца ГЗЛА типа Х‑43А. Для сброса аппарата также использовался самолёт-носитель В‑52, а для разгона ГЗЛА была использована ракета типа Pegasus («Пегас»). Старт производился на высоте 12 км. Отделение аппарата от ускорителя «Пегас» произошло на высоте 29 км, затем включился прямоточный воздушно-реактивный двигатель, работавший 10 секунд.

При скоростном планировании со снижением удалось достичь скорости в 7 М, то есть 8350 км/час. По другим данным, скорость Х‑43А составила 11 265 км/ч (или 9,8 М) на высоте полёта 33,5 км. По экспертным оценкам, более реалистична меньшая скорость полёта. Результаты этого эксперимента были положены в основу создания нового ГЗЛА типа Х‑51А.

Консорциум трёх организаций - исследовательской лаборатории ВВС США AFRL (Air Force Research Laboratory) и компаний Boeing и Pratt & Whitney - разработал программу создания и лётных испытаний такого гиперзвукового летательного аппарата.

Разработка ГЗЛА была ориентирована на создание перспективного прямоточного воздушно-реактивного двигателя конструкции типа «волнолёт» (WaveRider). Корпорации Boeing и Pratt & Whitney завершили к 2009 году наземную отработку двигателя, в том числе и его топливной системы. Лаборатория ВВС AFRL выделила на испытания 250 млн долларов. Эти средства были предназначены для выполнения четырёх испытательных полётов, которые должны были состояться в конце октября - начале ноября 2009 года.

Корпорация Boeing построила четыре прототипа (экспериментальных образца) ГЗЛА. Согласно проекту гиперзвуковой аппарат типа Х‑51А должен развивать скорость до 7 М.

После цикла лётных испытаний должно быть принято решение о дальнейшем финансировании проекта или его прекращении. Сам Boeing высказывал намерение построить ещё два образца для дополнительных лётных тестов. Все экспериментальные образцы ГЗЛА были одноразовые. При этом, по официальным заявлениям, Х‑51А не являлся образцом вооружения, а служит только для моделирования и отработки новых технологий. Уже на основе полученных результатов Департамент обороны должен был заказывать разработку новых образцов гиперзвукового ракетного вооружения для армии США. Корпорация Boeing также намерена продолжить работу над Х‑51А в инициативном порядке с целью создания на её основе перспективной ГЗКР типа X‑51A+.

По мнению разработчиков, эта перспективная гиперзвуковая ракета (X‑51A+) получит способность резко менять направление полёта, самостоятельно находить цель, идентифицировать её и уничтожать в условиях активного радиоэлектронного противодействия. Соответствующие бортовые системы управления ГЗЛА уже создаются при финансировании ВВС США.

Испытания на начальном этапе проводились в статическом режиме с подвешиванием макета экспериментального гиперзвукового аппарата Х‑51А под бомбардировщик B‑52H, с которого будет производиться пуск, для проверки совместимости электронных систем самолёта и ГЗЛА.

В воздух Boeing X‑51A впервые поднялся в декабре 2009 года в качестве подвесного груза под крылом бомбардировщика B‑52 (см. рисунок 2). В ходе экспериментального полёта проводилось исследование влияния подвешенной ракеты на управляемость самолёта, а также взаимодействие электронных систем X‑51A и B‑52. Полёт длился около 1,4 часа.

В экспериментальном гиперзвуковом летательном аппарате типа Boeing Х‑51А используется разгонная ступень оперативно-тактической ракеты ATACMS. Применение твёрдотопливного ускорителя данной конструкции предполагает следующую типовую схему применения ГЗЛА. После сброса гиперзвукового аппарата на высоте около 10 км с борта В‑52Н включается первая ступень ГЗЛА (первая ступень ОТР ATACMS) и происходит разгон аппарата до 4-5 М с набором высоты в диапазоне 20-30 км. Далее происходит её отделение и включается вторая ступень типа «волнолёт» на основе ПВРД новой разработки и ускоряет аппарат до 7-8 М с последующим склонением ГЗЛА на атакуемый наземный объект.

Проведённый анализ результатов разработки и испытаний гиперзвукового летательного аппарата типа Boeing Х-51А позволяет сделать следующие выводы:

1. Полученные к настоящему времени фактические результаты по достижению гиперзвуковой скорости (5 М) и анализ требований по скорости к перспективным образцам ГЗЛА (7 М) показывают, что предельной скоростью перспективного гиперзвукового летательного аппарата с ПВРД является скорость около 6-7 М. Достижение больших скоростей (до 10 М) в ближне- и среднесрочной перспективе представляется сложнореализуемым ввиду предела энергетических возможностей реактивного топлива серии JP и ограничений по термостойкости существующих (серийных) конструкционных материалов для длительного полёта ГЗЛА.

2. Пристеночное плазмообразование, возникающее при достижении летательным аппаратом скорости 9,5-10 М, вызывает перебои в работе бортовых радиосредств системы наведения ГЗЛА и также ограничивает наведение летательных аппаратов на таких скоростях.

3. Массогабаритные размеры экспериментального образца ГЗЛА в настоящее время определяются необходимым запасом реактивного топлива и габаритами прямоточного воздушно-реактивного двигателя и составляют по длине около 4,5 метра, диаметр описанной окружности около 0,5 метра. В перспективе при дополнительном размещении в составе боевого образца ГЗЛА типового ядерного заряда США (ориентировочная длина - 1,1 метра, диаметр - 0,3 метра) длина аппарата (планера) может быть увеличена ориентировочно до 5-6 метров. При неядерном (фугасном) боевом оснащении массогабаритные размеры такой ГЗКР будут ещё больше.

4. Применение в конструкции аппарата лобовых сегментных воздухозаборников, аэродинамических рулей и общей аэродинамической схемы типа «волнолёт» вызывает значительное увеличение его эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) относительно базовых величин ЭПР конусообразных тел вращения аналогичных размеров (типа ГЧ БРСД).

5. В итоге перспективный ГЗЛА будет обладать значительными массогабаритными размерами и отражательно-излучательными характеристиками в тепловом и радиолокационном диапазоне при относительно небольшой средней скорости (не выше 6 М).

Первый самостоятельный испытательный полёт X‑51A состоялся 26 мая 2010 года. Бомбардировщик B‑52 Stratofortress с аппаратом X‑51A на высоте 15 тыс. метров над Тихим океаном сбросил подвешенную под крыло ракету. После этого разгонная ступень (твёрдотопливный ракетный ускоритель) вывела аппарат на высоту в 19,8 тыс. метров и разогнала её до 4,8 М. Максимальная скорость в 5 М была достигнута аппаратом на высоте около 21,3 тыс. метров.

После разгона ГЗЛА включился гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель производства Pratt & Whitney Rocketdyne. В качестве инициирующего жидкого ракетного топлива использовался этилен. После этого двигатель перешёл на топливо типа JP‑7 (Jet Propellant 7 - стандарт ракетного топлива MIL-T‑38219) - смесевое реактивное топливо на основе углеводородов, включая нафталин, с добавлением смазочных фторуглеродов и окислителя.

Но на 110‑й секунде полёта ГЗЛА произошёл сбой. Затем работа двигателя восстановилась, полёт продолжился, пока на 143‑й секунде полёта не случился окончательный отказ. Связь прервалась на три секунды, и операторы передали команду на самоуничтожение. Скорость в 6 М набрать не удалось. Впрочем, для первого полёта ГЗЛА ставилась задача набрать скорость только в 4,5-5 М.

Планировалось, что полёт продлится 250 секунд. Была израсходована половина топлива, а причиной сбоя работы двигателя признали плохое уплотнение топливной системы. В целом испытания сочли вполне удавшимися, а результат лётного испытания был признан успешным. По мнению специалистов, аппарат выполнил 90% поставленных задач. В ходе полёта выяснилось, что аппарат не способен разгоняться так быстро, как ожидалось, и нагревается гораздо больше, чем рассчитывали. Также происходили перебои со связью и передачей телеметрии.

В целом, по заключению исследовательской лаборатории ВВС США, первый полёт ГЗЛА типа X‑51A был оценён как успешный. Время полёта на данном этапе экспериментальной отработки было достаточным. Ведь предыдущий рекорд длительности полёта на гиперзвуковой скорости составлял всего 12 секунд.

Во время вторых испытаний Х‑51А 13 июня 2011 года отказ двигателя повторился. Но в этот раз перезапустить его не удалось, и аппарат упал в акваторию Тихого океана возле побережья Калифорнии. И это уже было расценено как серьёзная задержка в создании действующего образца. По заключению аварийной комиссии, причиной аварии ГЗЛА был отказ в прямоточном воздушно-реактивном двигателе.

1 мая 2013 года был проведён четвёртый запуск ГЗЛА (см. рисунок 4), в результате лётного испытания была достигнута скорость в 5,1 М, полёт продолжался около шести минут, из них три с половиной минуты работал прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Ускоритель обеспечил набор скорости до 4,8 М, ПВРД - до 5,1 М, на топливе типа JP‑7.

Подготовка к четвёртому эксперименту

Решение о дальнейшей разработке боевого образца ГЗКР на базе ГЗЛА Boeing Х‑51А в настоящее время не принято.

В целом, с учётом указанных проблем, создание боевого образца ГЗКР на базе экспериментального гиперзвукового летательного аппарата Boeing Х‑51 А представляется маловероятным.

Гиперзвуковой летательный аппарат Boeing Х‑37

В настоящее время в США также продолжается создание технологического задела, необходимого для разработки одноступенчатых воздушно-космических самолётов (ВКС). Основу его составляют результаты, полученные в ходе выполнения программы NASP.

На данном этапе понимания возможностей ВКС, его задач и условий применения воздушно-космическим самолётом называется летательный аппарат самолётной схемы, который способен самостоятельно осуществлять взлёт с обычных аэродромов, выход на низкую околоземную орбиту и длительный орбитальный полёт, аэродинамическое маневрирование в атмосфере Земли с целью изменения параметров орбиты, сход с орбиты и посадку на заданный аэродром.

Однако на данный момент конкретный вариант полномасштабного ВКС, то есть летательного аппарата, полностью отвечающего требованиям Департамента обороны США к боевым летательным аппаратам такого типа, отсутствует. Ожидаемый облик ВКС, его основные ТТХ и возможные способы боевого применения были оценены исходя из общей целевой направленности задач, возлагаемых на космическое вооружение, и основных требований, предъявляемых американскими военными специалистами к ВКС.

Появление базового экспериментального образца-демонстратора ВКС ожидалось не ранее 2014-2015 года. В настоящее время в США действительно создан прототип такого воздушно-космического самолёта - экспериментальный гиперзвуковой летательный аппарат Boeing X‑37.

Гиперзвуковой летательный аппарат Boeing X‑37 (см. рисунок 5) - экспериментальный орбитальный самолёт, создан для отработки перспективных промышленных технологий запуска на орбиту и спуска в атмосферу. По мнению экспертов, Boeing X‑37 (беспилотный космический корабль многоразового использования) является увеличенной на 120% производной от ГЗЛА типа Boeing X‑40A.

В настоящее время при проведении инженерных расчётов принимаются следующие тактико-технические характеристики этого ГЗЛА:

Длина: 8,9 м

Размах крыла: 4,5 м

Высота: 2,9 м

Взлётная масса: 4 989 кг

Ракетный двигатель «Рокетдайн» AR-2/3

Масса полезного груза: 900 кг

Грузовой отсек: 2,1×1,2 м

Самолёт предназначен для функционирования на высотах от 200 до 750 км, способен быстро менять орбиты, маневрировать, может выполнять различные разведывательные задачи, доставлять небольшие грузы в космос (и возвращать их).

Работы по созданию летательного аппарата типа X‑37 велись в США ещё с 1950‑х годов. Программа создания X‑37B была начата в 1999 году NASA совместно с корпорацией Boeing. Стоимость разработки экспериментального космолёта составила около 173 млн долларов.

Первый тестовый полёт - испытание планера ГЗЛА путём сбрасывания - был совершён 7 апреля 2006 года. Первый космический полёт состоялся 22 апреля 2010 года в 19:52 по местному времени. Для запуска использовалась ракета-носитель «Атлас‑5», место запуска - стартовая площадка SLC‑41 авиабазы «Мыс Канаверал». Пуск прошёл успешно. В ходе полёта были испытаны навигационные системы, управление, теплозащитная оболочка и система автономной работы аппарата.

3 декабря 2010 года воздушно-космический самолёт Х‑37В вернулся на Землю, орбитальный самолёт провёл в космосе 225 дней. Посадка, как и полёт, проводилась в автоматическом режиме и была осуществлена в 09:16 UTC на взлётно-посадочную полосу базы ВВС США «Ванденберг», расположенную северо-западнее Лос-Анджелеса (штат Калифорния).

В ходе пребывания на орбите X‑37B получил около семи повреждений обшивки в результате столкновения с космическим мусором. Во время посадки также лопнуло колесо шасси. Отлетевшие фрагменты резины нанесли незначительные повреждения нижней части фюзеляжа аппарата. Несмотря на то, что покрышка шасси лопнула при касании посадочной полосы, аппарат не отклонился от курса и продолжил торможение, держась ровно середины посадочной полосы.

ВВС США совместно с концерном Boeing занялись подготовкой второго аппарата X‑37B к выводу в космос. Следующий запуск Х‑37 В‑2 (OTV‑2) был запланирован на 4 марта 2011 года. Время старта, программа полёта и стоимость проекта были засекречены. Испытания аппарата были проведены на более широкой орбите при усложнённых условиях схода с неё и захода на посадку. Программа OTV‑2 была расширена по сравнению с OTV‑1.

5 марта 2011 года аппарат был выведен на орбиту ракетой-носителем «Атлас‑5», стартовавшей с мыса Канаверал. С помощью второго аппарата X‑37B будут отрабатываться сенсорные приборы и системы спутников. 16 июня 2012 года летательный аппарат приземлился на базе американских военно-воздушных сил «Ванденберг» в штате Калифорния, проведя 468 дней и 13 часов на орбите, облетев вокруг Земли более семи тысяч раз.

Очередной беспилотный космический аппарат X‑37B был запущен с помощью ракеты-носителя «Атлас‑5» с космодрома на мысе Канаверал 11 декабря 2012 года. Как и ранее, никаких подробностей о задачах миссии официально не было сообщено.

Цели, для которых ВВС США собирается использовать орбитальный самолёт, в настоящее время не разглашаются. Согласно официальной версии, основной его функцией станет доставка на орбиту специальных грузов. По другим версиям, ГЗЛА Boeing X‑37 будет применяться и в разведывательных целях. Наиболее правдоподобным предназначением этого аппарата является отработка технологий для будущего космического перехватчика, позволяющего инспектировать чужие космические объекты и, если нужно, выводить их из строя кинетическим воздействием. Такое предназначение аппарата полностью соответствует документу «Национальная космическая политика США» 2006 года, провозглашающему право США частично распространить национальный суверенитет на космическое пространство.

Представительство ВВС США официально заявило, что X‑37B рассчитан на максимальное нахождение в космосе в течение 270 дней, хотя второй космический полёт продлился 468 дней и 13 часов на орбите.

Аппарат оборудован панелями солнечных батарей и литий-ионными бортовыми аккумуляторами. Приведённые значения аэродинамического качества и запаса характеристической скорости позволяют изменить наклонение начальной орбиты на величину 25-300. При этом, по ряду экспертных оценок, возможно снижение ВКС в атмосфере до высоты 50-60 км.

Полёт ВКС в плотных слоях атмосферы характеризуется неблагоприятными условиями для работы бортовых систем разведки, прицеливания, связи из-за высоких скоростных напоров, тепловых нагрузок и плазмообразования.

Средние значения ЭПР такого воздушно-космического самолёта в диапазоне длин волн λ=3-10 см, ракурсе наблюдения 90±45° (борт) и по уровню вероятности 0,5 составляют около 5-10-20 м2 (в зоне плазмообразования могут достигать до 50-100 м2). Интенсивное плазмообразование при входе ВКС в плотные слои атмосферы прогнозируется в диапазоне высот 70-50 км с дальнейшим затуханием к плотным слоям атмосферы. Поэтому, исходя из нынешнего понимания возможностей ВКС, предполагается, что орбитальный полёт будет основным режимом полёта ВКС при выполнении боевых задач. В меньшей степени боевое применение ВКС возможно и на участке схода с орбиты до входа в плотные слои атмосферы (Н=90-120 км).

В целом на ВКС может возлагаться решение транспортных задач в интересах обеспечения орбитальной группировки США, ведение разведки из космоса и проведение инспекции орбитальных объектов.

Нанесение высокоточных ударов из космоса (с орбит около 200 км) по наземным целям представляется маловероятным (стоит вспомнить, сколько прогнозов о возможностях боевого применения многоразового космического корабля «Шаттл» было сделано в 1980‑е годы!). Тем более, что подобных испытаний Х‑37 с воздействием по наземным целям с орбиты за прошедший период зарегистрировано не было.

Необходимо отметить, что такие испытания будут расцениваться как нарушение Договора о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела от 10 октября 1967 года. В соответствии со статьёй IV этого Договора «государства - участники Договора - обязуются не выводить на орбиту вокруг Земли любые объекты с ядерным оружием или любыми другими видами оружия массового уничтожения…».

В целом проведённый анализ показал, что гиперзвуковой летательный аппарат типа Boeing Х‑37 предназначен для выполнения специальных (разведывательных и транспортных) задач в космосе и обладает ограниченными возможностями боевого применения.

Планирующая головная часть Falcon HTV‑2

Ранее в США также осуществлялся ряд поисковых работ в области создания стратегических неядерных баллистических ракет (разработка МБР «Минитмен‑2» с неядерной боевой частью) в рамках проекта HAWD (Hypersonic Aerodynamic Weapon Definition).

Концепция была основана на результатах работ по созданию маневрирующей боеголовки AMaRV (Advanced Maneuvering Reentry Vehicle), которая трижды испытывалась в первой половине 1980‑х годов. Очевидно, эти испытания прошли достаточно успешно, поскольку Национальный совет по научно-исследовательским разработкам США в 2008 году рекомендовал в своём докладе использовать боеголовку AMaRV в качестве прототипа для первой ракетно-планирующей системы.

В качестве одного из вариантов такой системы рассматривалась планирующая головная часть (ПГЧ) или планирующая боеголовка (ПБГ), разработка которой была проведена в США по программе HWT (Hypersonic Weapon Technology). Технический облик этого аппарата представлял собой планирующую боеголовку, сконструированную по схеме «интегрированное корпус-крыло», и был положен в основу дальнейших разработок.

Основой для разработки ПБГ послужил гиперзвуковой летательный аппарат «Буст-Глайд» (программа SBGV - Strategic Boost Glide Vehicle, разработка которой осуществлялась ВВС), обладающий способностью совершать после разгона длительный управляемый гиперзвуковой планирующий полёт в диапазоне высот от 60 до 30 км.

Вместе с тем неоднократно отмечалось, что планирующая БГ (при успешном решении задач обнаружения, сопровождения и наведения средств ПРО) становится более уязвимой целью даже по сравнению с другими боеголовками (типа ББ МБР, ГЧ БРСД). Во‑первых, из-за больших габаритов её уязвимая площадь и ЭПР в несколько раз выше, чем у других БЦ, во‑вторых, крылья на участке планирования в атмосфере становятся основными уязвимыми отсеками, так как их разрушение (даже при боеспособном снаряжении) делает невозможным нанесение запланированного удара по объекту (рисунок 6).

По экспертным оценкам, такие планирующие головные части способны эффективно преодолевать существующую систему воздушно-космической обороны России и обладают наилучшими лётно-техническими характеристиками среди всех перспективных ГЗЛА противника.

Наиболее перспективной разработкой ГЗЛА в настоящее время является проект гиперзвукового аппарата типа «Фалькон» (Falcon), создаваемого в рамках программы HTV Агентства перспективных исследований Департамента обороны США (ДАРПА).

Боевое применение этого ГЗЛА предусматривает вывод аппарата в космос на МБР (вне зоны контроля СПРН), разгон ГЗЛА до гиперзвуковой скорости и скрытное преодоление зон ПВО над территорией страны в режиме аэродинамического планирования.

Программы и перспективы создания таких ГЗЛА были хорошо освещены в 2013 году в книге «Серебряная пуля?» Джеймса М. Эктона - содиректора программы по ядерной политике фонда Карнеги за международный мир. Было отмечено, что применение гиперзвуковых летательных аппаратов типа Falcon HTV‑2 в перспективе может обеспечить скрытное преодоление зоны обнаружения как системы ПРН, так и системы ПВО и нанесение внезапного ядерного удара по высшим звеньям государственного и военного управления РФ.

Основной чертой таких гиперзвуковых летательных аппаратов, определяющей вероятность доставки боезарядов к объекту поражения, являются высокоскоростные, интенсивно меняющиеся по модулю и направлению манёвры. Такие особенности лётно-технических характеристик планирующих боеголовок обусловлены высоким аэродинамическим качеством и высокими гиперзвуковыми скоростями атаки цели (5

Эти ГЗЛА объединили в себе те черты современного ракетного и авиационного вооружения, которые являются определяющими для эффективного преодоления современных эшелонированных систем ПВО‑ПРО. Из всех СВКН только баллистические ракеты, оснащённые ПБГ (ПГЧ) с высокими аэродинамическими характеристиками, обеспечивают практически глобальную зону поражения (доставки боезаряда) с гиперзвуковыми скоростями, сопоставимыми со скоростью МБР (БРПЛ).

При высоких гиперзвуковых скоростях и межконтинентальной дальности полёта ПБГ являются оружием высокоточной доставки неядерных боеприпасов и ядерных боезарядов малого и сверхмалого эквивалента, которые с использованием средств самонаведения и космических навигационных систем обеспечивают точность КВО=5-10 м.

Джеймсом М. Эктоном также было отмечено, что в настоящее время в этой области реализуется только одна программа - HTV‑2 и её финансирование сокращено до минимума.

Ранее был проведён ряд лётных испытаний таких ГЗЛА в рамках исследовательских программ ATV и HTV (рис. 7), которые подтвердили потенциальную возможность применения гиперзвуковых средств воздушно-космического нападения.

В процессе проведённых лётных испытаний ГЗЛА было отработано как прямое наведение планирующей головной части на атакуемый объект, так и возможные боковые манёвры аппарата относительно плоскости стрельбы. Лётные испытания проводились Агентством ДАРПА на Тихоокеанском полигоне ПРО имени Р. Рейгана. Пуск ГЗЛА проводился на испытательной баллистической трассе АБ «Ванденберг» (штат Калифорния) - боевое поле падения полигона ПРО (штат Гавайи). Продольное отклонение от расчётной траектории ГЗЛА с планированием составило около 1250 км.

Необходимо отметить, что применение для вывода таких ГЗЛА стратегических баллистических ракет даже из других позиционных районов (о. Диего-Гарсия) и районов патрулирования в море вызывает серьёзные опасения ввиду возможности срабатывания системы предупреждения о ракетном нападении РФ и угрозы нанесения ответного (ядерного) удара.

Вместе с тем то, что программой испытаний в настоящее руководит Агентство перспективных исследований ДАРПА, показывает, что испытания планирующей головной части также носят исследовательский характер и в ближне- и среднесрочной перспективе вероятность перевода этой программы в стадию опытно-конструкторской работы во многом зависит от результатов испытаний опытного образца - демонстратора технологий.

Прямой угрозы нет

Существующий уровень проработки всех приведённых образцов ГЗЛА - гиперзвуковой крылатой ракеты типа Boeing Х‑51А, воздушно-космического самолёта Boeing Х‑37, планирующей головной части Falcon HTV‑2 - явно недостаточен для перевода указанных научно-исследовательских программ в стадию ОКР.

Общее снижение темпов разработки указанных гиперзвуковых летательных аппаратов и отсутствие утверждённой концепции боевого применения ГЗЛА с неядерным оснащением также позволяет предположить, что на ближайшую перспективу в составе стратегических наступательных вооружений США основными средствами «быстрого глобального удара» останутся стратегические баллистические и крылатые ракеты.

Приведённый обзор проблем, выявленных при лётных испытаниях гиперзвуковых летательных аппаратов в США, показывает, что создание аналогичных образцов вооружения в РФ нецелесообразно. В этом случае мы повторяем печальный опыт создания аналога лазерного авиационного комплекса (ABL), который после ряда успешных лётных экспериментов в США был вначале переведён из образца вооружения в исследовательскую лабораторию, а потом и вовсе отправлен на «кладбище самолётов».

Первый полёт Boeing X-48C

Не создано ни одного гиперзвукового аппарата

Создание и разработка боевых гиперзвуковых летательных аппаратов - это один из самых больших секретов не только в России, но и в США, Китае и других странах мира. Сведения о них относятся к категории «совершенно секретно» - top secret . В эксклюзивном интервью «Известиям» легендарный конструктор ракетной и космической техники Герберт Ефремов, посвятивший более 30 лет созданию гиперзвуковой техники, рассказал, что такое гиперзвуковые аппараты и с какими сложностями приходится сталкиваться при их разработке.

- Герберт Александрович, сейчас много говорят о создании гиперзвуковых летательных аппаратов, но большая часть информации о них закрыта для широкой общественности...

Начнем с того, что изделия, развивающие гиперзвуковую скорость, созданы уже давно . К примеру, это обычные головки межконтинентальных баллистических ракет. Входя в атмосферу Земли, они развивают гиперзвуковую скорость. Но они неуправляемые и летят по определенной траектории. И их перехваты средствами противоракетной обороны (ПРО) продемонстрированы не раз.

Еще как пример я приведу нашу стратегическую крылатую ракету «Метеорит» , которая когда-то летела с сумасшедшей скоростью 3 Маха - около 1000 м/с. Буквально на грани гиперзвука (гиперзвуковые скорости начинаются с 4,5 Маха. - «Известия»). Но главная задача современных гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЗЛА) не просто быстро прилететь куда-то, а выполнить боевую задачу с высокой эффективностью в условиях сильного противодействия противника. Например, у американцев одних эсминцев типа «Арли Берк» с противоракетами 65 штук в море. А еще есть 22 противоракетных крейсера типа «Тикондерога», 11 авианосцев - на каждом из которых базируется до сотни летательных аппаратов, способных создать практически непробиваемую систему противоракетной обороны .

- Вы хотите сказать, что скорость сама по себе ничего не решает?

Грубо говоря, гиперзвуковая скорость - это 2 км/с. Чтобы преодолеть 30 км, надо лететь 15 секунд. На конечном же участке траектории, когда гиперзвуковой летательный аппарат приближается к объекту поражения, обязательно будут развернуты средства противоракетной и противовоздушной обороны противника, которые ГЗЛА обнаружат. А чтобы изготовиться современным системам ПВО и ПРО, если они развернуты на позициях, требуются считаные секунды. Поэтому для эффективного боевого применения ГЗЛА одной скоростью не обойдешься никак, если ты не обеспечил радиоэлектронную незаметность и непоражаемость для систем ПВО/ПРО на конечном участке полета. Здесь будет играть роль и скорость, и возможности радиотехнической защиты аппарата собственными станциями радиотехнических помех. Всё в комплексе.

- Вы говорите, что должна быть не только скорость - изделие должно быть управляемым, чтобы достигнуть цели. Расскажите о возможности управления аппаратом в гиперзвуковом потоке.

Все гиперзвуковые аппараты летят в плазме. И боевые ядерные головки летят в плазме, и всё, что вышло за скорости 4 Маха , тем более 6. Вокруг образуется ионизированное облако, а не просто поток с завихрениями: молекулы разбиты еще на заряженные частицы. Ионизация влияет на связь, на прохождение радиоволн. Нужно, чтобы системы управления и навигации ГЗЛА на этих скоростях полета пробивали эту плазму.

На «Метеорите» мы должны были обязательно видеть земную поверхность радиолокатором. Навигацию обеспечивали сравнением локационных картинок с борта ракеты с заложенным в систему видеоэталоном. Иначе было невозможно. «Калибры» и прочие крылатые ракеты могут летать так: радиовысотомером сделал разведку рельефа местности - тут горка, тут река, тут долина. Но это возможно, когда летишь на высоте сотни метров. А когда поднимаешься на высоту 25 км, там никаких пригорков радиовысотомером не различишь. Поэтому мы находили на местности определенные участки, сравнивали с тем, что записано в видеоэталоне, и определяли смещение ракеты влево или вправо, вперед, назад и на сколько.

- Во многих учебниках для «чайников» гиперзвуковой полет в атмосфере сравнивается со скольжением по наждачной бумаге из-за очень высокого сопротивления. Насколько верно такое утверждение?

Немного неточно. На гиперзвуке начинаются всякие турбулентные обтекания, завихрения и тряска аппарата. Меняются режимы теплонапряженности в зависимости от того, ламинарный (гладкий) поток на поверхности или со срывами. Трудностей очень много. Например, резко нарастает тепловая нагрузка. Если ты летишь со скоростью 3 Маха, у тебя нагрев обшивки ГЗЛА где-то 150 градусов в атмосфере в зависимости от высоты. Чем выше высота полета, тем меньше нагрев. Но при этом если ты летишь со скоростью в два раза выше, нагрев будет гораздо больший. Поэтому нужно применять новые материалы.

- А что можно привести в качестве примера таких материалов?

Различные углеродные материалы. На ядерных боеголовках, которые стоят на межконтинентальных «сотках» (баллистические ракеты УР-100 разработки НПО машиностроения), применяются даже стеклопластики . При гиперзвуке температура - многие тысячи градусов. А сталь держит всего 1200 градусов Цельсия. Это же крохи.

Гиперзвуковые температуры уносят так называемый «жертвенный слой» (слой покрытия, который расходуется во время полета летательного аппарата. - «Известия»). Поэтому оболочка ядерных боеголовок рассчитана так, что большая ее часть будет «съедена» гиперзвуком, а внутренняя начинка сохранится. Но у ГЗЛА не может быть «жертвенного слоя». Если ты летишь на управляемом изделии, то должен сохранить аэродинамическую форму. Нельзя «затуплять» изделие, чтобы у него обгорали носок и кромки крыльев, и т.д. Это, кстати, было сделано на американских «Шаттлах», и на нашем «Буране » . Там в качестве теплозащиты использовались графитовые материалы.

- Правильно ли пишут в научно-популярной литературе, что именно у гиперзвукового атмосферного аппарата конструкция должна быть как единое монолитное твердое тело?

Не обязательно. Они могут состоять из отсеков и разных элементов.

- То есть возможна классическая схема строения ракеты?

Конечно. Подбирай материалы, заказывай новые разработки, если надо, проверяй, отрабатывай на стендах, в полете, поправляй, если что-то получилось не так. Это еще и нужно уметь замерить сотнями телеметрических датчиков невероятной сложности.

- Какой двигатель лучше - твердотопливный или жидкостный для гиперзвукового аппарата?

Твердотопливный здесь вообще не годится, потому что он может разогнать, но лететь долго с ним невозможно. Такие двигатели у баллистических ракет типа «Булава», «Тополь». В случае с ГЗЛА это неприемлемо. На нашей ракете «Яхонт » (противокорабельная крылатая ракета, входит в состав комплекса «Бастион». - «Известия») твердотопливный только стартовый ускоритель. Дальше она летит на жидкостном прямоточном воздушно-реактивном двигателе.

Есть попытки сделать прямоточный двигатель с внутренним содержанием твердого топлива, которое размазано по камере сгорания. Но его тоже не хватит на большие дальности.

Для жидкого топлива можно сделать бак меньше, любой формы. Один из «Метеоритов » летал с баками в крыльях . Он был испытан, потому что мы должны были добиться дальности 4–4,5 тыс. км. И летел он на воздушно-реактивном двигателе, работавшем на жидком топливе.

- А в чем отличие воздушно-реактивного двигателя от жидкостного реактивного двигателя?

Жидкостный реактивный двигатель содержит окислитель и горючее в разных баках, которые смешиваются в камере сгорания. Воздушно-реактивный двигатель питается одним горючим : керосином, децилином или бицилином. Окислитель - набегающий кислород воздуха. Бицилин (топливо, получаемое из вакуумного газойля с применением гидрогенизационных процессов. - «Известия») как раз и был разработан по нашему заказу для «Метеорита». Это жидкое горючее имеет очень большую плотность , позволяющую делать бак меньшего объема.

- Известны фотографии гиперзвуковых летательных аппаратов именно с реактивным двигателем. Они все имеют интересную форму: не обтекаемую, а достаточно угловатую и квадратную. Почему?

Вы, наверное, говорите о Х-90, или, как ее называют на Западе, AS-X-21 Koala (первый советский экпериментальный ГЗЛА. - «Известия»). Ну да, это неуклюжий медведь . Впереди стоят так называемые «доски», «клинья» (элементы конструкции с острыми углами, выступами. - «Известия»). Всё для того, чтобы поток воздуха, попадающий в двигатель, сделать приемлемым для сгорания и нормального горения топлива. Для этого мы создаем так называемые скачки уплотнения (резкое повышение давления, плотности, температуры газа и уменьшение его скорости при встрече сверхзвукового потока с каким-либо препятствием. - «Известия»). Скачки образуются как раз на «досках» и «клиньях» - тех элементах конструкции, которые гасят скорость воздуха.

По пути к двигателю может быть второй скачок уплотнения, третий. Весь нюанс в том, что в камеру сгорания воздух не должен заходить с той же скоростью , с которой летит ГЗЛА. Ее надо обязательно снизить. И очень даже сильно. Желательно до дозвуковых значений, для которых всё отработано, проверено и испытано. Но это именно та задача, которую создатели ГЗЛА пытаются решить и не решили за 65 лет .

Как только ты заскакиваешь за 4,5 Маха, в таком скоростном движении в двигатели очень быстро проскакивают воздушные частицы. А ты должен «свести» друг с другом распыленное топливо и окислитель - атмосферный кислород. Это взаимодействие должно быть с высокой полнотой сгорания топлива. Взаимодействие не должно срываться какими-то колебаниями, лишним дуновением внутри. Как это сделать, не придумал еще никто.

- А возможно ли создать ГЗЛА для гражданских нужд, для перевозки пассажиров и грузов?

Возможно. На одном из парижских авиасалонов был показан самолет, разработанный французами совместно с англичанами. Турбореактивный двигатель поднимает его на высоту, а затем машина разгоняется примерно до 2 Махов. Затем открываются прямоточные воздушно-реактивные двигатели, которые выводят самолет на скорость 3,5 или 4 Маха. И дальше он летит на высоте километров 30 куда-нибудь из Нью-Йорка в Японию. Перед посадкой включается обратный режим: машина снижается, переходит на ТРД, как обычный самолет, входит в атмосферу и садится. В качестве топлива рассматривается водород, как наиболее калорийное вещество.

- В настоящее время наиболее активно разработку гиперзвуковых летательных аппаратов ведут Россия и США. Можете ли вы оценить успехи наших оппонентов?

Что касается оценок, могу сказать - пусть ребята работают. За 65 лет ничего у них толком так и не сделано . На скоростях от 4,5 до 6 Махов нет ни одного реально сделанного ГЗЛА.

Новейший гиперзвуковой летательный аппарат Ю-71(Yu-71)

Гиперзвуковое оружие и гиперскорость: как физика мешает военным сделать ракету своей мечты

Более подробную и разнообразную информацию о событиях, происходящих в России, на Украине и в других странах нашей прекрасной планеты, можно получить на Интернет-Конференциях , постоянно проводящихся на сайте «Ключи познания» . Все Конференции – открытые и совершенно безплатные . Приглашаем всех интересующихся…

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.