Высокий показатель рельсотронного разгона обусловлен работой электромагнитных сил Лоренца в механизме пушки. Они возникают и начинают действовать на снаряд при коротком замыкании двух параллельных токонесущих (со знаком минус и со знаком плюс) направляющих рельсов после подачи на них очень мощного, но очень короткого импульса тока. В качестве токозамыкательного элемента используется специальная арматура со встроенным в нее снарядом или сам снаряд, лежащий на рельсах и их замыкающий. Силы Лоренца направлены так, чтобы вытолкнуть снаряд из пушки, и он вылетает из ствола с гиперзвуковой скоростью. Разгону снаряда также способствует давление плазмы, которая образуется за снарядом от действия мощного дугового разряда. Плазма со скоростью 50−100 км/ч действует на снаряд, как своеобразная мощная реактивная струя.
Рельсы — дорогие и уязвимые
В американских опытах по созданию электромагнитного оружия в качестве арматуры, как правило, используется специальной формы «башмак», в котором закреплен снаряд. Такая конструкция исключает контакт снаряда с рельсами. Направляющие, изготовленные из бескислородной меди с серебряным покрытием, сильно подвержены износу от трения и эрозии. При использовании металлических снарядов, выполняющих замыкание своим «телом», замена рельсов требуется после двух-трех выстрелов.
Название «рельсотрон» в 50-е годы прошлого века придумал академик Л. Арцимович, мировой специалист в области термояда и физики высокотемпературной плазмы. Изобретенный им ускоритель плазмы был выдвинут на Нобелевскую премию, но СССР снял кандидатуру ученого с обсуждения из-за секретности разработки.
Сам снаряд изготавливают из тугоплавкого вольфрама. Высокая плотность этого металла позволяет даже тяжелый снаряд сделать малогабаритным, что решает проблему размещения боеприпасов в ограниченных объемах зарядных отделений или снарядных погребов.
Однако не только быстрый износ рельсов мешает рельсотрону превратиться в супероружие, есть и другие препятствия. Прежде всего это источники питания. Рельсотрон требует мощной системы электропитания в виде униполярных генераторов, компульсаторов, мегаваттных конденсаторов-ионисторов. Эти устройства позволяют формировать очень мощный короткий электрический импульс, передаваемый на рельсы. В лабораторных условиях можно мириться с солидными по размеру и весу блоками аппаратуры. На флоте фактор веса и объема тоже не столь существен: у корабля вполне хватит водоизмещения, чтобы упаковать 130 т оборудования вдобавок к самим стволам пушек.
Рейлган Blitzer производства компании General Atomics (США) размещен на двух трейлерах — на одном собственно пушка, на другом — энергетическая установка. Разработка ЭМП началась в 2005 году и завершилась в 2011-м.
Для наземных же армейских рельсотронов проблема представляется более сложной. Если разместить оборудование на танковых шасси, пришлось бы вести в бой 78-тонного монстра. Выходом стало распределение установки между двумя автомобильными трейлерами (на одном сама пушка, на другом — «энергетика»), этот вариант был реализован в американской армейской пушке Blitzer. Еще один тягач с прицепом отдали станции управления. Для питания корабельных рельсотронов (на напичканных хай-теком эсминцах проекта Zumwalt их предположительно будет два) предусмотрен запас мощности судовой установки (зарезервированный только для рельсотронов) не менее 35−45 МВт. Энергии должно хватить, чтобы обеспечить разгон снаряда до 2000−2500 м/с. Тогда он, получив дульную энергию в 64 МДж, сможет улететь на расстояние до 400 км и, сохранив 20 МДж энергии, поразить цель мощным кинетическим ударом. Уже подсчитано, что попадание такого снаряда весом 18−20 кг в авианосец произведет эффект ядерного удара.
32 «Гольфа» по цели
У армейских пушек меньшая дальность стрельбы — 80−160 км, отчего «энергетики» на выстрелы потребуется примерно вдвое меньше корабельной. Для справки: энергией 1 МДж обладает легковой Golf при скорости 160 км/ч. Снаряд рельсотрона весом 10 кг с дульной энергией 32 МДж при скорости 2500 м/с способен пробить три бетонные стенки или шесть 12-миллиметровых стальных листов, что по эффекту равносильно взрыву 150 кг тротила.
Серьезными препятствиями на пути широкого использования рейлганов являются резонансные явления в рельсовой системе и эффект расталкивания рельсов от действия сил Лоренца, электромагнитная совместимость с электронными системами пушки, необходимость охлаждения ствола и блоков электроники и др.
В процессе натурных испытаний была выявлена также необходимость в быстром перезаряжании пушки для увеличения темпа стрельбы по крайней мере до 6−10 выстрелов в минуту. В этом году работающая в кооперации с американским ВПК британская компания BAE Systems провела огневые испытания на полигоне ВМС США в штате Виргиния. Как заявляют британцы, они рассчитывают в ближайшие пару лет увеличить скорострельность своей установки до 10 выстрелов в минуту при весе снаряда 16 кг, так что эта проблема постепенно находит решение.
Предполагаемый вес снаряда: 18 кг;
Дульная скорость: 2,5 км/с (7,5 Маха), вдвое больше, чем у обычных пушек;
Дальность действия: 400 км (у обычных корабельных орудий — не более 80 км);
Снаряд: уничтожает цель за счет энергии удара, взрывчатых веществ не содержит;
Длина ствола орудия: 10 м
Неубиваемая электроника
Снаряд имеет наиболее приемлемую для гиперзвука коническую удлиненную форму с небольшим затуплением носка — это своего рода заостренный стержень. Стабилизатор в хвостовой части позволяет удерживать снаряд на траектории полета. Создание такого боеприпаса — это еще одна проблемная область рельсотронной программы.
США с 2012 года ведет разработку унифицированного гиперзвукового снаряда HVP, сегодня он уже проходит испытания стрельбой. Унифицированный он потому, что будет использоваться не только в рельсотронах, но и в обычных корабельных пушках разных калибров, которые хотят оставить в смешанном составе с рельсотронами на эсминцах Zumwalt. Эти же боеприпасы будут применяться и в наземных пушках.
Чтобы HVP подходил для пушек разных калибров, его будут изготавливать в вариантах подкалиберных выстрелов со снарядом в поддоне под каждый конкретный калибр. Поддон при вылете сборки из ствола разбивается на части, дальше летит только снаряд. В испытаниях 2015 года стреляли HVP калибром 90 мм и длиной 609 мм. Собственно снаряд весит 12,7 кг, а вся сборка — 18,5 кг. Остальные 5,8 кг — это поддон.
Снаряд помещается между двух токопроводящих рельсов. Арматура защищает рельсы от непосредственного соприкосновения со снарядом
Снаряды HVP планируют сделать корректируемыми в полете, для чего их оснастят модулем точного наведения, работающим с системой GPS. Американцы заявили, что у них уже имеются работоспособные электронные системы управления, выдерживающие перегрузки 30 000 — 40 000 g при разгоне, воздействие плазмы температурой 20 000 — 25 000 градусов и электромагнитные поля сверхвысокой мощности. Есть данные об успешных испытаниях подобных снарядов в 2016 году. Ожидается, что полная отработка HVP завершится к 2020 году, а в серию они будут переданы к 2025 году. Блок управления приведет к удорожанию снаряда, который и в исходном (без электроники) варианте стоит 25 тысяч долларов. Но все равно это существенно дешевле корабельных управляемых ракет ценой 0,5−1,5 млн.
Три грамма чудовищной мощи
Особенность американского подхода к разработке рельсотрона состоит в поэтапном наращивании возможностей с последовательным достижением улучшенных параметров: скорости разгона снаряда от 2000 до 3000 м/с, дальности стрельбы с 80−160 до 400−440 км, дульной энергии снаряда от 32 до 124 МДж, веса снаряда от 2−3 до 18−20 кг, скорострельности от 2−3 выстрелов в минуту до 8−12, мощности источников энергии от 15 до более чем 40−45 МВт, ресурса ствола от промежуточных 100 выстрелов к 2018 году до 1000 выстрелов к 2025 году, длины ствола от начальной 6 м до конечной 10 м.
Подобных сведений официально в России не публикуют, однако в прошлом году первый заместитель председателя Комитета Совета Федерации по обороне Франц Клинцевич за-явил, что в нашей стране активно ведутся работы в области создания электромагнитного оружия.
Хорошо известны успешные испытания рельсотрона (правда, не боевого, а лабораторного класса) в подмосковной Шатуре, которые провели в филиале Объединенного института высоких температур РАН под руководством академика В. Фортова. Рельсотрон с длиной ствола 2 м стрелял пульками массой в единицы-десятки граммов. Российское ноу-хау — предварительный разгон снаряда перед подачей в ствол — позволяет получать дульные скорости выше американских. Так, в январе 2017 года снаряд из плотного пластика весом 15 г был разогнан до скорости 3000 м/с и пробил мишень из металла толщиной во много сантиметров. Несколько раньше снаряд весом 3 г был разогнан до скорости 6250 м/с (почти первая космическая) и при попадании в стальную мишень попросту ее испарил.
Китай, по сообщениям прессы, находится на стадии НИР и НИЭР, которые сосредоточены в специально созданной корпорации CASIC в научном центре Ухань (WUHAN). Представители КНР заявили, что разрабатывают наземный рельсотрон наподобие американского Blitzer и обещают по проекту 055А к 2020 году создать орудие калибра 130 мм.
Американские СМИ детально сравнили разработки Россия и США в области гиперзвукового вооружения. При этом журналисты признали, что России оказалась на шаг впередиАмериканские эксперты сравнили перспективные разработки в области гиперзвукового вооружения, которые ведут Россия и США. Речь идет об оружии, способном достигать скорости выше Маха 5 (Мах 1 или 767 миль в час - это скорость распространения звука в воздушной среде на малой высоте при 20 градусах Цельсия).
Как отмечает The National Interest , такое вооружение в будущем может оказать серьезное влияние на стратегический баланс во всем мире. В качестве примера российского гиперзвукового оружия приводятся противокорабельная ракета "Циркон" и авиационная крылатая ракета Х-32. Уже появилась информация о том, что во время испытаний "Циркон" достиг скорости Маха 8, а дальность ее действия составляет не менее 400 километров. Ракета может поступить на вооружение в 2019-2020 годах, а в худшем случае, если работы затянуться - в середине 2020-х годов.
Зато X-32, разработанная специально для модернизированного бомбардировщика дальнего действия Ту-22М3М, уже находится на завершающей стадии испытаний. Издание относит ее к ракете пограничного класса между сверхзвуковым и гиперзвуковым из-за скорости Маха от 4 до 4,5. Но в качестве преимущества X-32 указывается ее способность пролетать большую часть расстояния на высоте от 40 до 45 километров, а затем обрушиваться на цель. Это позволяет уменьшить сопротивление воздуха и перегрев и избежать отказа электроники, что является основной проблемой сверхзвукового оружия.
Однако самым сложным и перспективным российским гиперзвуковым проектом The National Interest считает межконтинентальную баллистическую ракету РС-28 "Сармат". В отличие от обычной боеголовки, которая входит в атмосферу с гиперзвуковыми скоростями, она имеет возможность маневрировать в атмосфере и лететь по траектории, отличающейся от траекторий баллистических ракет. Издание признает, что перехватить "Сармат" практически невозможно. Кроме того, он может поражать цели с большей точностью, чем обычные боеголовки, а значит способен использовать неядерные заряды на межконтинентальных дистанциях. В публикации говорится, что работа над этим проектом, судя по всему, идет успешно, и даже с учетом возможных задержек в его реализации производство МБР "Сармат" может стартовать уже в начале или середине 2020-х годов.
В США гиперзвуковые проекты развивались в рамках инициативы Prompt Global Strike. При этом тестировались две конкурирующих разработки - Advanced HypersonicWeapon (AHW) и HypersonicTechnologyVehicle 2 (HTV-2). Из них лишь одно испытание AHW в 2011 году прошло успешно, хотя детальной информации о нем нет. Однако последний испытательный запуск в 2014 году оказался неудачным.
"Основной проблемой, с которой столкнулись разработчики, была потеря связи во время полета. По-видимому, это произошло из-за образования плазменного облака и последующего сбоя электроники. Решение этой проблемы является краеугольным камнем развития гиперзвуковой технологии в целом. Дальнейшая работа над HTV-2 не планируется. Что касается AHW, то нет никакой информации о том, будут ли проводится дальнейшие испытания", - говорится в публикации.
Также сообщается, что США сотрудничают с Австралией в рамках исследовательского проекта HIFiRE (Hypersonic International Flight Research Experimentation Program). Уже были проведены несколько запусков гиперзвуковых летательных аппаратов, и в июле 2017 года разработчикам удалось достичь скорости Маха 7,5. На другой гиперзвуковой проект Tactical Boost Glide (TBG), разрабатываемый на опыте HTV-2 и финансируемым DARPA (Агентством перспективных исследований обороны) уже потрачено 147 миллионов долларов.
The National Interest также обращает внимание на работы по созданию ракет X-43A и X-51 WaveRider, способных разогнаться до 9,65 и 5,1 Маха соответственно. В первом случае, правда, двигатель ракеты проработал только одиннадцать секунд, а во втором - около шести минут, что позволило преодолеть 426 километров. "Однако у X-51 даже не было системы управления и боеголовки, хотя обеспечение стабильной работы электроники на летательном аппарате с гиперзвуковой скоростью является одной из самых сложных задач", - пишет издание. Еще одним перспективным проектом является разработка гиперзвукового беспилотного разведывательного самолета SR-72, который должен достичь скорости Маха 6. Его появление запланировано на начало 2030-х годов.
Сравнивая возможности России и США по созданию гиперзвукового оружия, The National Interest также упоминает Китай. Но о его разработках пока мало что известно. Информация просочилась лишь о проекте DF-ZF. Этот аппарат был испытан семь раз, но результаты тестов остаются загадкой. По некоторым данным DZ-ZF сумел достичь скорости Маха 5-10.
"Для создания серийных моделей гиперзвукового оружия потребуются еще много лет упорной и дорогостоящей работы... В то же время, по имеющейся информации, Россия на один шаг ближе, чем другие, хотя разрыв с конкурентами минимален", - признает американское издание. При этом тот факт, что разработкой гиперзвукового оружия занимаются по меньшей мере три страны, автор публикации считает хорошими признаком, поскольку появление такого вооружения лишь у одного государства неизбежно приведет к нарушению существующего баланса сил.
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 /
Ежегодного обращение Владимира Путина к Федеральному собранию, а точнее, его вторая часть произвела на военных экспертов и всех тех, кто интересуется оружием, эффект разорвавшейся бомбы.
Оказалось, что перспективные разработки, которые считались незавершенными и муссировались в западных и российских СМИ, по словам президента, уже проходят испытания и вот-вот будут приняты на вооружение.
И если новая межконтинентальная ракета "Сармат" еще как-то на слуху, названия остальных стратегических комплексов вообще прозвучали на публике впервые. А у некоторых их вообще нет, Владимир Путин предложил россиянам придумать их самим.
Можно предположить, что президент решил "раскрыть карты" в ответ на модернизацию США своих ядерных боеприпасов. А также создание маломощных, но высокоточных ядерных зарядов, которыми, в частности, оснащаются крылатые ракеты.
Российский лидер неслучайно подчеркнул, что любая по мощности ядерная атака на Россию или ее союзников будет восприниматься как полноценный ядерный удар и вызовет мгновенный ответ.
Путин дал понять США, что не стерпит применение любых по мощности атомных боеприпасов, в том числе авиабомб B-61-12 и крылатых ракет воздушного и морского базирования. Считается, что маломощные заряды снижают порог применения ядерного оружия.
Основная же причиной развития новых видов вооружений Владимир Путин традиционно назвал глобальную систему ПРО США, которая может сделать российские ракеты в конечном итоге бесполезными. А также односторонний выход Штатов из договора по ПРО.
Теперь подробнее о вооружении. Судя по видео, показанном в "Манеже", ракета "Сармат" действительно прошла бросковые испытания, о чем неоднократно заявлялось ранее.
На картинке из шахты запускается макет, идентичный по размерам, массе и геометрии реальной ракете. Так отрабатывается реальный старт. Начало летно-конструкторских испытаний запланировано на этот год, а принятие на вооружение уже в 2019-2020 годах. То есть очень скоро.
Как сказал Верховный главнокомандующий, ракета весом 200 т с гиперзвуковыми боевыми частями будет иметь практически неограниченный радиус действия и сможет поражать цели как через Северный, так и Южный полюс. Для наглядности в ролике показали, как ракета с легкостью перелетает через США и падает в Тихом океане.
Непосредственно с "Сарматом" связан и другой проект "Авангард", о котором также рассказал президент. Это планирующий крылатый блок, летящий на скорости, в 20 раз превышающий скорость звука.
Если речь идет о блоке Ю-71, плазменный след от которого видели жители около полигона Кура осенью 2016-го, то именно им оснащается ракета "Сармат". Боевой блок разогревается почти до 2 тыс. градусов и несется к цели "как метеорит", минуя все известные системы противоракетной обороны, и при этом маневрирует. Президент подчеркнул, что готовится серийное производство таких блоков.
DF-ZF. Фото: wikipedia.org
К слову, похожие глайдеры испытывает Пекин – проект DF-ZF. Но видео, показанное на китайском телевидении, было только из аэродинамической трубы, поднимался ли он в небо – точно неизвестно. Возможно, речь Владимира Путина подвигнет китайцев приоткрыть завесу тайны.
Сейчас "Авангард" проходит испытания. А вот гиперзвуковые ракеты, которые в последние годы то хоронят, то воскрешают в СМИ, оказывается, у России уже есть и даже находятся на дежурстве. Это авиационный ракетный комплекс "Кинжал".
МиГ-31. Фото: mil.ru
Во время выступления президента был показан ролик, на котором перехватчик МиГ-31 запускает увесистую ракету. Она разгоняется до скорости 10 Махов и, по словам главы государства, преодолевает любой щит противоракетной обороны. Дальность ракеты – более 2 тыс. км, она может быть оснащена как ядерной, так и обычной боеголовкой. Комплекс уже несет опытно-боевое дежурство на аэродромах южного военного округа.
Но изюминкой выступления Владимира Путина стала ядерная энергетическая установка, которой оснащаются новейшие российские крылатые ракеты с неограниченным радиусом действия.
Они похожи на существующие Х-101, но внутри у них малогабаритные сверхмощные ядерные установки, которые в десятки раз увеличивают дальность полета по сравнению со "сто первой".
Крылатая ракета летит низко, маневрирует и, по задумке конструкторов, успешно минует любые радары. В конце 2017 г. на полигоне прошли успешные испытания новой ракеты. Кстати, пока у нее нет названия. Президент Путин предложил выбрать его россиянам, чем уже вызвал большой ажиотаж в СМИ.
Стоит отметить, что ядерные установки при СССР ставили на военные спутники, которые успешно летали. Однако впоследствии от технологии отказались из-за риска аварии с радиоактивным заражением. Более того, ядерную установку ставили даже на стратегический бомбардировщик Ту-95, чтобы увеличить дальность его полета. Но позже проект закрыли.
Тем временем президент и не думал останавливаться. Он рассказал о загадочном оружии, известном в СМИ как "Статус-6".
О нем немало писали в зарубежной прессе и называли его возрождением советской "царь-торпеды" Т-15, которую предполагалось оснастить термоядерной боеголовкой и в случае необходимости стереть ею США с лица Земли.
Владимир Путин отчасти подтвердил опасения западных военных экспертов. Россия готовит беспилотный подводный аппарат, причем с ядерной энергоустановкой. Она в сто раз меньше тех, которые стоят на атомных субмаринах, но разгоняет лодку-торпеду до огромных скоростей. Это принципиально новый вид стратегического оружия, так как торпеда идет очень глубоко и ее практически невозможно засечь. Главной ее задачей станет уничтожение авианосных групп и морских баз противника, что и было продемонстрировано на экране в Манеже.
Оценить готовность этого оружия крайне трудно. Как справедливо отметил президент, аналогов в мире просто нет. Остается только подождать, когда перспективные блоки примут на вооружение, и тогда о них станет известно побольше.
17 марта стало известно, что Россия начинает испытания гиперзвуковых противокорабельных крылатых ракет (ПКР) «Циркон».
Предположительно, ракета сможет развивать скорость в 5−6 раз превышающую скорость звука (5−6М - при полёте на небольшой высоте это около 6−7 тысяч км/ч). Изделие планируется устанавливать на перспективные многоцелевые атомные подводные лодки 5 поколения «Хаски», а также заменить ими тяжёлые противокорабельные ракеты П-700 «Гранит» на крейсерах 1144 «Орлан». Максимальная дальность действия новейшей ПКР неизвестна - предположительно, она будет не менее 400 км.
Эта новость показывает, что Россия вплотную подходит к созданию реального гиперзвукового вооружения. Но США и Китай также «не сидят без дела». К сожалению, узнать много подробностей о реальном состоянии проектов и тактико-технических характеристиках этих изделий пока не представляется возможным. Но мы всё же попробуем собрать воедино имеющиеся факты и предположения и определить, каких успехов достигли страны в «гиперзвуке». Это очень важно, так как создание реальных образцов гиперзвукового оружия сделает революцию в мире вооружений и может серьёзно повлиять на баланс сил в мире.
Перспективное гиперзвуковое вооружение России
О гиперзвуковой ПКР 3М22 «Циркон», которую разрабатывает корпорация «Тактическое ракетное вооружение», мы начали говорить выше. Её максимальная скорость будет превышать таковую у П-700 в 2−2,5 раза («Граниты» развивают скорость в 2,5М). Такая высокая скорость делает перехват ракеты крайне затруднительным, и, к тому же, сильно уменьшает время принятия решений противником - полёт «Циркона» на расстояние 400км должен длиться менее 4 минут. Предсказать, как долго продлятся испытания новой ПКР невозможно - слишком мало имеется информации, а сложность задачи очень высока. Вряд ли стоит ожидать создания реальной серийной ракеты раньше, чем к 2020 году, при этом высока вероятность того, что это произойдёт и сильно позже (да и основной носитель ракет - подлодки нового поколения «Хаски», вряд ли начнут приниматься на вооружение раньше конца 2020-х годов). Второй интересный российский проект - так называемое изделие 4202. Его разработку ведёт «НПО Машиностроения» с 2009 года. Речь идёт о создании гиперзвуковой, маневрирующей боеголовки для тяжёлых межконтинентальных баллистических ракет (а раз уж в 2016 начнутся испытания тяжёлой жидкостной ракеты РС-28 «Сармат», то ясно, что для неё новые боевые части и предназначены). Предположительно проводилось уже минимум 6 испытаний нового боевого блока, все с помощью МБР УР-100Н УТТХ (устаревшая тяжёлая жидкостная ракета, с которой уже сняты ядерные боеголовки - используется для испытаний, и для выведения спутников на орбиту). О последнем испытании писали западные СМИ, в том числе авторитетное агентство Jane’s. Из данных, приведённых в стенгазете «НПО Машиностроения », известно, что боевая часть будет покрыта радиопоглощающим покрытием. Создание подобной боеголовки сделает существующие системы противоракетной обороны практически безоружными, так как боевая часть летит на огромной скорости, не по баллистической траектории, и совершает маневры. Помимо этого, за счёт того, что боевая часть управляема, возможно достижение очень большой точности поражения, по сравнению с классическими боеголовками, а это позволяет и вовсе применять оружие в неядерном оснащении, или же с маломощным ядерным зарядом.
И наконец, интерес представляет возможность создания стратегической крылатой ракеты - воздушного, или же морского базирования. Известно, что ещё в СССР началась разработка проекта Х-90 ГЭЛА (гиперзвуковой экспериментальный летательный аппарат), однако с распадом страны работы прекратились, а прототипы демонстрировались на авиасалоне МАКС в Жуковском. По задумке разработчиков скорость ракеты должна была достигать 4−5M, а максимальная дальность пуска - 3000 км. На данный момент предметной информации о разработке подобной ракеты не имеется, однако слухи и обрывочная информация об этом присутствует.
Гиперзвуковые проекты США
США также активно развивают гиперзвуковые технологии, не стесняясь при этом лишний раз показать, или рассказать о прошедших испытаниях, хотя технических деталей, естественно, американцы не раскрывают.
Из последних проектов стоит отметить прототип гиперзвуковой крылатой ракеты X-51 WaveRider. Испытания изделия начались в 2010 году. Из проведённых с борта стратегического бомбардировщика B-52H4-х пусков, полностью успешным оказался один - самый последний (1 мая 2013 года). Ракета развила максимальную скорость в 5.1M (6100 км/ч) на высоте около 18 км, при этом полёт длился около 6 минут, было преодолено расстояние 426 км. В свободном доступе было опубликована и видеозапись с этих испытаний . Интересным был и предшественник X-51 - X-43A. Эта крылатая ракета установила рекорд скорости, развив 9,65М, однако двигатель ракеты работал всего 10−11 секунд.
Таким образом, США имеют серьёзный задел для создания реальной боевой крылатой ракеты. Насколько американцы к этому близки пока неясно - информация засекречена.
Другой проект, разрабатываемый в рамках инициативы «Глобальный молниеносный удар» (Prompt Global Strike) - это Advanced Hypersonic Weapon (AHW, «перспективное гиперзвуковое оружие»). Это перспективное вооружение обезоруживающего неядерного удара представляет из себя гиперзвуковую боевую часть, которая выводится с помощью ракеты носителя STARS IV (модификация списанной ракеты подводных лодок средней дальности UGM-27 Polaris) в верхние слои атмосферы, а потом на гиперзвуковой скорости «планирует» к цели. Американские оружейники рассчитывают таким образом поражать цели на расстояниях до 6000 км. По информации американских военных первое испытание AHW в 2011 году оказалось удачным - боевой блок пролетел 3700 км примерно за 30 минут и поразил цель. Второе испытание, прошедшее в 2014 году, оказалось провальным - боевой блок самоуничтожился на 4 секунде полёта.
Конкурентом программы AHW является Hypersonic Technology Vehicle 2 (HTV-2). Суть проекта такая же. На первых испытаний, которые проводились в 2010 году, к боевому блоку предъявлялись следующие требования: пролететь 7,700 км, развив скорость около 20M. HTV-2 был выведен в верхние слои атмосферы с помощью ракеты-носителя Minotaur IV (модификация списанных МБР LGM-118 Peacekeeper). Полёт должен был продлиться 30 минут, но на 9 минуте связь с боевым блоком была потеряна. Примерно по такому же сценарию развивались и вторые испытания в 2011 году - связь также была потеряна примерно на 9 минуте.
И последнее - 15 марта 2016 года американский оружейный гигант Lockheed Martin заявил о том, что ведутся работы над созданием гиперзвукового беспилотника SR-72. Скорость полёта летательного аппарата должна быть не меньше 6M. По мнению представителей компании, летательный аппарат может быть создан к середине 2020-х, а стоимость одной машины составит менее $1 миллиарда. Габариты беспилотника будут сходны с истребителем 5-ого поколения F-22, таким образом, можно предположить, что машина сможет выполнять разведывательные и, возможно, ударные задачи. Кстати, проект по созданию гиперзвукового самолёта HTV-3X в рамках программы Falcon (туда же входит и вышеописанный HTV-2), был заморожен в 2008 году из-за нехватки средств, однако теперь проект, по-видимому, оживает.
Другие страны, проводящие испытания гиперзвукового оружия
По информации американских источников (позже кратко подтверждённой Пекином), Китай также работает над созданием гиперзвуковой боевой части по типу изделия 4202 или HTV-2. Изделие, называемое американцами Wu-14, уже испытывалось 6 раз, и, судя по всему, 5 из испытаний были успешными, или частично успешными. Более точной и детальной информации о проекте пока нет, как и о технических характеристиках китайского гипезвукового планера.
Успехи есть и у другого азиатского гиганта - Индии. Там создана тактическая ракета «поверхность-поверхность» Shaurya, разгоняющаяся до скорости около 7M (примерно, как российская оперативно-тактическая ракета Искандер-М). Однако, включать в этот список тактические баллистические ракеты, наверное, не очень корректно. С другой стороны Индия ведёт совместную с Россией разработку ПКР Brahmos-2, которая, возможно, будет одной из модификаций вышеуказанного «Циркона».
Франция также разрабатывает гиперзвуковое оружие - начаты разработки крылатой ракеты «воздух-поверхность» ASN4G. Французы хотят разогнать этот носитель ядерного оружия до скорости около 8М, однако никаких сроков о том, когда будет готов первый прототип, пока не называлось.
Выводы
1. Гиперзвуковое оружие может серьёзно повлиять на установившийся стратегический баланс в мире. Оно до предела сокращает время реагирования для противника, а высокоточные, маневрирующие гиперзвуковые боевые части баллистических ракет могут проходить любые системы ПРО. Высокая точность и, вследствие этого, возможность отказа от ядерных боевых частей повышает «соблазн» использовать такое оружие с целью разоружить противника.
2. При нынешнем технологическом уровне создание реальных образцов гиперзвукового оружия перестаёт быть фантастикой. Особенно это касается гиперзвуковых боевых частей-планеров для МБР. Крылатые ракеты со скоростью полёта 5−6М тоже скоро могут стать реальностью.
3. Сомнительнее всего пока выглядят проекты гиперзвуковых самолётов - такие проекты слишком дороги на данном этапе. Так что «прокатиться» от Москвы до Нью-Йорка за час удастся, видимо, ещё нескоро.
4. Ни одна из сторон не имеет решающего преимущества в гиперзвуковой гонке. США наиболее открыто говорят о своих проектах (возможно не всех?), Россия, и, в большей мере, Китай - стараются пока полностью не раскрывать своих карт. Остальные же пока выступают в роли догоняющих.
Loading...