Министерство обороны Соединенных Штатов исследует метод радикального снижения лобового сопротивления, который включает в себя покрытие транспортного средства направленной плазмой, индуцированной энергией. Сообщается, что китайская смертоносная гиперзвуковая баллистическая ракета «убийца авианосцев» Dong-Feng 21 может развивать скорость до 5 Маха и выше. Эксперты говорят, что для этого даже не нужен ядерный боезаряд. На таких скоростях, если боеголовка попадет в авианосец, она пройдет его насквозь и потенциально выведет из строя.
А теперь представьте себе гиперзвуковую ракету, вооруженную новой технологией - технологией, которая будет стрелять лазером на своем пути, разгоняя оружие до еще большей скорости, например до 20 Маха, все это время выполняя резкие изменения траектории, чтобы избежать обнаружения системами ПВО. Звучит как научная фантастика? Но эта технология находится на чертежной доске.
Бретт Тингли из The War Zone сообщает , что интерес к гиперзвуковому оружию и транспортным средствам буквально взорвал аэрокосмический оборонно-промышленный комплекс, и повсюду появляются огромные возможности для заключения контрактов. На самом деле аппетит Пентагона к гиперзвуковому оружию стал настолько безмерным и неотложным, что он выдал контракты на буквально любую гиперзвуковую технологию.
Как оказалось, две передовые области оборонных исследований начинают объединяться в лабораториях с целью обеспечения беспрецедентного уровня скорости для авиационных вооружений. Объединив передовые технологии направленной энергии с последними разработками в области гиперзвуковых транспортных средств, исследователи в частных лабораториях и лабораториях, финансируемых Министерством обороны (МО), заложили основу для систем, предназначенных для покрытия всего транспортного средства лазерной и/или микроволновой плазмой, чтобы резко уменьшить лобовое сопротивление. В случае успешного развития эта концепция может когда-нибудь привести к новым рубежам в скорости и радикально новым формам аэродинамического контроля в конструкции самолета.
Поэтому неудивительно, что гиперзвуковые системы становятся неотъемлемой частью будущей стратегии вооруженных сил Соединенных Штатов на ключевых театрах военных действий, таких как Индо-Тихоокеанский регион, где Китай в настоящее время имеет преимущество в крылатых ракетах. Россия тоже преуспевает в этой области, к большому беспокойству Пентагона. Между тем, исследования и разработки уже привели к тому, что несколько систем приближаются к рабочему состоянию.
ВВС США и Lockheed Martin работают над AGM- 183A Air-Launched Rapid Response Weapon (ARRW), гиперзвуковой планирующей системой. Клиновидный ARRW был испытан в полете на B-52 Stratofortress и, как ожидается, будет введен в эксплуатацию к 2022 году. Между тем, армия и флот совместно с Агентством противоракетной обороны испытали собственную гиперзвуковую систему доставки Common Hypersonic Glide Body, или C-HGB. В сообщении говорится, что в настоящее время осуществляется ряд других инициатив, в том числе проекты гиперзвуковых крылатых ракет с воздушно-реактивным двигателем, такие как программа DARPA HAWC, а также множество других секретных проектов.
По крайней мере, с 1980-х годов многие ведущие аэрокосмические лаборатории исследовали концепцию «выделения энергии» для уменьшения сопротивления. Эта концепция включает в себя передачу энергии или микроволнового излучения вдоль передних кромок или непосредственно перед самолетом, чтобы кондиционировать воздух с тем, чтобы он был более благоприятным для высокоскоростного полета.
В исследовании 1983 года, финансируемом НАСА, проведенном корпорацией BDM и автором которого был Лейк Мирабо, пионер концепции движения лазерного светового корабля, было предложено использовать лазеры, чтобы буквально взорвать воздух перед высокоскоростным кораблем. Первоначальная концепция Мирабо была сосредоточена на «поддерживаемой лазером детонации» или волне ЛСД, которая создавала бы отдельную ударную волну «на некотором расстоянии перед передней кромкой», которая теоретически «выполняла бы работу по отталкиванию атмосферы с пути», и, тем самым, подавляла бы образование сильного носового удара».
В то время как радикальная концепция Myrabo никогда не покидала землю, исследования и разработки в этой области быстро развивались. В отчете 2004 года, заказанном Исследовательской лабораторией ВВС (AFRL), изучалась «плазма, генерируемая электронными пучками и высоковольтными наносекундными импульсами» с использованием «сверхзвуковой плазменной аэродинамической трубы с микроволновым приводом».
Чтобы не отставать, исследование 2015 года, проведенное Военно-морской исследовательской лабораторией под названием «Наведение сверхзвуковых снарядов с использованием оптически генерируемых каналов плотности воздуха», утверждает, что «канал пониженной плотности воздуха может быть создан за счет энергии, выделяемой при филаментации интенсивного фемтосекундного лазерного импульса», и что этот канал можно использовать для управления траекторией летящих снарядов.
НАСА также провело в 2017 году в Исследовательском центре Лэнгли исследование «экспериментального определения снижения лобового сопротивления и энергетической эффективности» лазерных разрядов перед смоделированным самолетом, движущимся на высоких скоростях, и Министерство энергетики (DOE) изучило новую концепцию ветряных турбин.
Но в то время как уровни мощности, необходимые для систем детонирования энергии, действительно возможны, сопутствующий вес, который должен быть обеспечен любой системой снижения лобового сопротивления самолета, компенсирует некоторые преимущества, говорит доктор Дэвид Ван Ви, глава Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса. «Генератор мощностью в один мегаватт, работающий на газотурбинном двигателе, - это довольно тяжелая система, которую можно интегрировать в любой самолет», - сказал Ван Ви, который много публиковал о системах снижения лобового сопротивления с выделением энергии и других аэродинамических концепциях на основе плазмы, - «Дело не в том, что вы не можете этого сделать, но в конечном итоге это становится проблемой для создания любого подходящего уровня мощности для разумного снижения лобового сопротивления».
Он указал, что эффективность является ключом к выделению энергии для снижения лобового сопротивления, поскольку уровни снижения лобового сопротивления необходимо сопоставлять с дополнительным весом и требуемой мощностью. «Реальный вопрос заключается в том, какую эффективность я могу получить от системы, которая более оптимизирована для летательного аппарата, аэродинамическая форма которого в основном спроектирована так, чтобы не иметь большого сопротивления», - сказал он The War Zone .
Наряду с зарождающейся гиперзвуковой революцией системы направленной энергии продолжают становиться меньше и мощнее, и такие приложения, как концепции энерговыделения, кажутся гораздо более вероятными, чем в прошлые десятилетия. Не будет преувеличением сказать, что системы направленной энергии в конечном итоге могут быть миниатюризированы и достаточно эффективны, чтобы их можно было использовать в системах снижения лобового сопротивления или управления потоком. И если это окажется успешным или даже отдаленно успешным, такая технология полностью изменит правила игры.
ДЭЙВ МАКИЧУК
