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.
В произведениях искусства и массовой культуре
- В фильмах
- В советском кинофильме 1960-х годов «Барьер неизвестности» показаны испытания вымышленного экспериментального гиперзвукового самолёта с ядерным ракетным двигателем.
- В телефильме «Звёздный полет: Самолёт, который никогда не садится» (, 1983) предлагается концепция гиперзвукового реактивного авиалайнера для перевозки пассажиров, разработанный вымышленной компанией «Торнволл Авиашн». Воздушное судно использует ГПВРД для достижения высокой точки в стратосфере для двухчасового путешествия из Лос-Анджелеса в Сидней с использованием водорода в качестве топлива. Так как НАСА имеет опыт работы с этим топливом, оно используется для дозаправки авиалайнера, который в результате аварии застревает на орбите.
- В фильме 2005 года «Самолёт-невидимка» вымышленные военные самолёты и БПЛА EDI используют импульсные детонационные двигатели с ГПВРД.
- В других медиа
- Истребитель «Mave» в японском анимационном фильме «Юкикадзе» имел режим в своем списке возможностей, называемый RAM-AIR, который, как утверждалось, был , но по возможностям скорее соответствовал ГПВРД.
- В эпизоде «Ящик Пандоры» в телешоу «Числа» телеканала CBS разбившийся самолёт перевозил ГПВРД в качестве незадекларированного груза.
- Одна из опций выбора типа двигателя в игре Ace Combat X: Skies of Deception для самолёта с настраиваемым набором двигателей и других компонентов называется SCRAMjet.
Проекты других стран
Известно, что Китай и США также разрабатывают аналог российскому гиперзвуковому самолету. Характеристики моделей противников пока что неясны, но уже можно считать, что китайская разработка способна составить конкуренцию российскому летательному аппарату.
Известный под названием Wu-14 китайский самолет испытывался в 2012 году, и еще тогда он смог развить скорость свыше 11000 км/час. Впрочем, о вооружении, которое способен нести этот аппарат, нигде не говорится.
Что касается американского беспилотника Falcon HTV-2, то он был испытан несколько лет тому назад, но на 10 минуте полета он разбился. Однако до него тестировался гиперзвуковой самолет Х-43А, которым занимались инженеры NASA. В ходе испытаний он показал фантастическую скорость – 11200 км/час, что превышает скорость звука в 9.6 раза. Опытный образец был испытан в 2001 году, однако тогда в ходе испытаний его уничтожили из-за того, что тот вышел из под контроля. Но в 2004 году аппарат был успешно испытан.
Подобные испытания Россией, Китаем и США ставит под сомнение эффективность современных систем ПРО. Внедрение гиперзвуковых технологий в военно-промышленной отрасли уже сегодня производит настоящую революцию в военном мире.
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.
Разрабатываемая в США гиперзвуковая ракета Boeing X-51A Waverider.
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.
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 11000 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 (18000 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.
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».
Оружие как инструмент политической борьбы
Если к 2025 году на вооружении будут стоять не только гиперзвуковые ракеты с ядерными боеголовками, но и глайдеры “Ю-71”, то это серьезно укрепит политические позиции России в ходе переговоров с США. И это совершенно логично, ведь все страны в ходе переговоров действуют с позиции силы, диктуя противоположной стороне выгодные ей условия. Равные переговоры между двумя странами возможны только при наличии мощного вооружения у обоих сторон.
Владимир Путин в ходе выступления на конференции “Армия-2015” заявил, что ядерные силы получают новые межконтинентальные ракеты в количестве 40 штук. Это оказались именно гиперзвуковые ракеты, и они могут на данный момент преодолевать существующие системы ПРО. Член экспертного совета военно-промышленной комиссии Виктор Мураховский подтверждает, что с каждым годом МБР совершенствуются.
Также Россия проводит испытания и разработку новых крылатых ракет, которые способны летать на гиперзвуковых скоростях. Они могут подходить к цели на сверхмалых высотах, что делает их практически незаметными для радаров. Более того, современные комплексы ПРО, находящиеся на вооружении НАТО, не могут поразить подобные ракеты из-за низкой высоты полета. К тому же, в теории они способны перехватывать цели, движущиеся при скорости до 800 метров в секунду, а скорость самолета “Ю-71” и крылатых ракет намного выше. Это делает системы ПРО НАТО почти бесполезными.
«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».
Преимущества и недостатки в случае космических аппаратов
Преимущество гиперзвукового самолёта наподобие X-30 состоит в исключении или уменьшении количества транспортируемого окислителя. Например, внешний бак МТКК Спейс Шаттл на старте содержит 616 тонн жидкого кислорода (окислитель) и 103 тонн жидкого водорода (топливо). Сам этот космический челнок-космоплан при приземлении весит не более 104 тонн. Таким образом, 75 % всей конструкции составляет транспортируемый окислитель. Исключение этой дополнительной массы должно облегчить аппарат и, как можно надеяться, увеличить долю полезной нагрузки. Последнее можно считать основной целью изучения ГПВРД вместе с перспективой уменьшения стоимости доставки грузов на орбиту.
Но имеются определённые недостатки:
- Низкое отношение тяги к весу аппарата
Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) отличается очень высоким показателем тяги по отношению к его массе (до 100:1 и более), что позволяет ракетам достичь высоких показателей при доставке грузов на орбиту. Напротив, отношение тяги ГПВРД к его массе составляет порядка 2, что означает увеличение доли двигателя в стартовой массе аппарата (без учета необходимости уменьшить эту величину по крайней мере в четыре раза из-за отсутствия окислителя). Вдобавок наличие нижнего предела скорости ГПВРД и падение его эффективности с ростом скорости определяет необходимость использования на таких космических системах ЖРД со всеми их недостатками.
- Необходимость дополнительных двигателей для достижения орбиты
Гиперзвуковые имеют теоретический диапазон рабочих скоростей от 5-7 М вплоть до первой космической скорости 25 М, но как показали исследования в рамках проекта X-30, верхний предел устанавливается возможностью сгорания топлива в проходящем воздушном потоке и составляет порядка 17 М. Таким образом, требуется другая дополнительная система реактивного ускорения в нерабочем диапазоне скоростей. Поскольку необходимая разница восполнения скоростей незначительна, а доля ПН в стартовой массе гиперзвукового самолёта велика, применение дополнительных ракетных ускорителей различного типа является вполне приемлемым вариантом. Оппоненты исследований ГПВРД утверждают, что любая перспективность этого типа аппаратов может проявиться лишь для одноступенчатых космических систем. Сторонники этих исследований утверждают, что варианты многоступенчатых систем с использованием ГПВРД также оправданы.
Этап возвращения
Потенциально, нижняя часть тепловой защиты гиперзвукового космического аппарата должна быть увеличена вдвое в целях возвращения аппарата на поверхность. Использование абляционного покрытия может означать его потерю после выхода на орбиту, активная теплозащита с использованием топлива в качестве хладагента требует работы двигателя для своего функционирования.
Стоимость
Сокращение количества топлива и окислителя в случае гиперзвуковых аппаратов означает увеличение доли стоимости самого аппарата в общей стоимости системы. На самом деле, стоимость одного самолёта с ГПВРД может быть очень высокой по сравнению со стоимостью топлива, потому как стоимость аэрокосмического оборудования по крайней мере на два порядка выше, чем на жидкий кислород и баки к нему. Таким образом, аппараты с ГПВРД наиболее оправданы в качестве систем многоразового использования. Может ли оборудование многократно использоваться в экстремальных условиях гиперзвукового полёта остаётся не до конца ясным — все сконструированные до сих пор системы не предусматривали возвращение и их повторное использование.
Окончательная стоимость такого аппарата является предметом интенсивного обсуждения, потому как сейчас нет четкой убеждённости в перспективности таких систем. По всей видимости, для того чтобы быть экономически оправданным, гиперзвуковой аппарат должен будет обладать бо́льшей ПН по сравнению с ракетой-носителем с той же стартовой массой.
Преимущества и недостатки космических исследований
Существует несколько преимуществ отдельных типов разработок, но в основном из-за малой познаваемости этой отрасли в основном преобладают недостатки. Преимущество гиперзвукового аппарата наподобие самолета Х-30 состоит в уменьшении или исключении транспортируемого окислителя. Поскольку примерно 75% всей конструкции ЛА составляет окислитель. Исключение данной массы приведет к облегчению аппарата, а значит к увеличению полезной нагрузки. В свою очередь это уменьшит стоимость транспортировки разных грузов на орбиту.
ЖРД или жидкостный ракетный двигатель обладает существенными отличиями высоких показателей тяги по отношению к массе, что, в свою очередь, позволяет ракетам достигать огромных показателей для доставки грузов на орбиту. В условиях применения ГПВРД соотношение увеличивается, что приведет к повышению доли двигателя в массе аппарата.
Главный минус заключается в высокой стоимости не только разработок космических программ и исследований гиперзвуковых аппаратов, но и в дальнейшей эксплуатации. Пополнение топлива, замена запчастей и деталей – все это вместе сильно повышает цену подобных программ.
Технологии 21 века
Не существует точной и официальной информации о разработке гиперзвуковых самолетов. Впрочем, если собрать материалы из открытых источников, то можно сделать вывод, что подобные разработки осуществлялись сразу в нескольких направлениях:
- Создание боевых блоков для межконтинентальных баллистических ракет. Их масса превышала массу стандартных ракет, однако за счет возможности маневрирования в атмосфере перехватить их средствами ПРО невозможно или, как минимум, чрезвычайно сложно.
- Разработка комплекса “Циркон” – еще одно направление развития технологии, которая базируется на использовании сверхзвуковой ПРК “Яхонт”.
- Создание комплекса, ракеты которого могут превышать скорость звука в 13 раз.
Если все данные проекты объединятся в одном холдинге, то совместными усилиями может быть создана ракета воздушного, наземного или корабельного базирования. Если проект Prompt Global Strike, создаваемый в США, будет успешным, то американцы получат возможность поражать любую точку мира в течение одного часа. Россия сможет защититься только технологиями собственной разработки.
Американскими и британскими специалистами фиксируются испытания сверхзвуковых ракет, которые могут развивать скорость до 11200 км/час. С учетом столь высокой скорости сбить их практически невозможно (на это не способна ни одна ПРО в мире). Более того, они даже слежке поддаются крайне сложно. Информации о проекте, который иногда фигурирует под названием “Ю-71”, очень мало.
Известно о нем немного, но того, что есть, вполне достаточно, чтобы сделать выводы о перспективах его применения.
Дмитрий Олегович не назвал конкретные разработки, ограничился лишь направлениями технического развития, но он, конечно же, подразумевал и гиперзвуковой летательный аппарат, способный нести ядерную боевую часть – Ю-71.
При таких скоростях всё американское ПРО становится просто грудой металлолома. Засечь не смогут, и даже если бы и смогли, то противоракета всё равно не догнала и не перехватила бы такой аэродинамический объект.
К тому же, «Ю-71» может и не нести смерть на своих крыльях. Можно установить на российский глайдер систему РЭБ, коими славится наш ВПК, и тогда, перелетев за несколько минут территорию США и выведя из строя все станции радиоэлектронного обнаружения, можно будет без опаски отправлять следом «птиц» покрупнее, например, «белого лебедя».
Россия разрабатывала этот аппарат, способный гарантированно поразить цель одной ракетой, несколько лет, проведя при этом несколько успешных испытаний. Но утечка информации произошла лишь в феврале 2015 года. Генералы в Пентагоне не просто расстроились, но и пришли в полное уныние: этот российский «аргумент» не просто перечеркивает все планы по созданию системы ПРО по периметру России, но и сами США делает абсолютно беззащитными.
Среди технических возможностей Ю-71 не только нанесение мгновенных и смертоносных ударов. Гиперзвуковой аппарат, оснащенный системой РЭБ (радиоэлектронной борьбы), способен за считаные минуты пересечь территорию США и вывести на своем пути из строя все станции радиоэлектронного обнаружения.
По данным НАТО, до 24 гиперзвуковых летательных аппаратов может быть развернуто с 2020-го по 2025 год в одном из полков 13-й ракетной дивизии РВСН (Оренбургская область), предположительно в поселке Домбаровский. И скажем, до Вашингтона Ю-71 способна долететь за 45–50 минут, до Нью-Йорка – за 40, до Лондона – за 20. Ни обнаружить, ни тем более сбить эти аппараты невозможно. Тут есть серьезный повод для расстройства!
В самой России планы принятия на вооружение объектов 4202 не озвучивались. Впрочем, из открытых источников известно, что разработка аппаратов ведется «НПО машиностроения» (подмосковный город Реутов) и начата она была до 2009 года. Формальным заказчиком ОКР 4202 выступает Федеральное космическое агентство России, но и Минобороны проявляет к нему повышенный интерес. По крайней мере, в Генштабе еще в 2004 году констатировали, что был испытан космический аппарат, способный лететь с гиперзвуковой скоростью, совершая при этом маневры как по курсу, так и по высоте.
Уже сейчас в Америке и Европе российские гиперзвуковые аппараты называют новым козырем Москвы на переговорах с Вашингтоном. Переживают не напрасно: как показывает практика, США можно усадить за стол переговоров лишь одним способом – поставить на вооружение системы, которые заставят Пентагон серьезно испугаться.
