Современные системы гиперзвукового оружия двигаются в атмосфере со скоростью выше 5 Маха (6125 км/ч). На таких скоростях диссоциация воздуха (распад молекул на атомы, ионы или радикалы) становится значительной. Возникающее при этом тепло способно разрушить саму систему. Гиперзвуковой полёт происходит при повторном входе в атмосферу из космоса или во время активного / устойчивого полёта в атмосфере с помощью ракеты, ГПВРД, комбинированного устройства. Гиперзвуковым транспортным средством может выступать:
- самолёт,
- ракета,
- космический корабль.
Потенциальные области применения включают быстрый, дальний удар по ценным или особо опасным целям, противоракетной обороне, многоразовым космическим транспортным средствам. Гиперзвуковое оружие – сверхбыстрая, маневренная система вооружения, как правило, разделяется на три типа:
1. Гиперзвуковой планирующий аппарат (HGV - Hypersonic Glide Vehicles), когда используется баллистический запуск ракетой, но планирование и маневрирование осуществляется без двигателя на гиперзвуковых скоростях в атмосфере. Обычный потолок полёт 40-100 км при скорости до 25 Маха.
2. Гиперзвуковые крылатые ракеты (HCM - Hypersonic Cruise Missles) - запускаются в воздухе и приводятся в действие ГПВРД (гиперзвуковыми прямоточными воздушно-реактивными двигателями) для поддержания гиперзвуковых скоростей. ГПВРД используется тяга, создаваемая сжатым воздухом, движущимся с гиперзвуковой скоростью, смешанным с топливом и затем воспламеняемым. Соответственно, здесь требуются ракеты для вспомогательного взлёта или запуска с целью разгона гиперзвуковой крылатой ракеты до скорости 3-4 Маха, где начинает работать ГПВРД. Потолок полёта здесь 20-30 км.
3. Гиперзвуковые летательные аппараты с экипажем или беспилотные корабли, используемые для ударных или разведывательных целей.
Баллистические ракеты достигают аналогичной скорости, но обычно следуют заданной (баллистической) траектории полёта после исчерпания запасов топлива. Соответственно, исключаются в данном случае. Точно так же исключаются рельсовые пушки, стреляющие сверхскоростными снарядами, поскольку обычно используют неманевренные снаряды и электромагнитный импульсный пуск. Использование рельсовых пушек, а не ракет, для начального ускорения ГПВРД виделось областью исследований.
Учитывая огромную кинетическую энергию, гиперзвуковые ракетные системы могут полагаться в первую очередь на кинетические эффекты или могут включать дополнительные боеголовки (ядерные, неядерные). Противодействие отдельным, залпам или роям гиперзвуковых систем особенно сложно по причине высокой скорости и маневренности. Разработки в области гиперзвуковых систем основаны на многих наработках последних 60 лет. Однако последний вариант принёс возможность оперативного использования, как отмечено презентацией НАТО:
«Гиперзвуковое оружие использует электронные возможности, качество датчиков и миниатюризацию, создавая новую угрозу... Это оружие быстрое и маневренное. Этим сочетанием также создаётся явная угроза... Уже проведены лётные испытания в России, Китае и других странах, которые показывают ускоренный прогресс в этом направлении».
Гиперзвуковое оружие НАТО + реактивные двигатели
Существуют реактивные двигатели трёх основных типов:
1. Турбореактивные.
2. Прямоточные.
3. ГПВРД.
Конструкция ГПВРД, где относительно мало движущихся частей, представляет собой невероятно сложные системы. Сложность обусловлена различными проблемами, связанными с процессами:
- аэротермодинамики,
- сгорания топлива,
- изоляции/охлаждения.
Также сложности представляют конструкционные материалы и конструкции. Достижение положительного эффекта в плане тяговооружённости является серьёзной инженерно-технической задачей НАТО.
Специализированные области включают физику гиперзвукового потока, явления турбулентного переноса, теплопередачу, переход от ламинарного к турбулентному потоку. Здесь требуются:
- сложнейшие воздухозаборники,
- сверхзвуковое горение,
- усовершенствованные функциональные материалы,
- тепловая защита,
- терморегуляция,
- стабильность и контроль,
- управляющие органы.
В общем, в среднесрочной перспективе специалистам НАТО необходимы исследования для разработки доступного по цене гиперзвукового оружия воздушного базирования, способного поддерживать устойчивую крейсерскую скорость полёта при высоких температурах.
Уже доподлинно известно, что устойчивый гиперзвуковой полёт достигается с помощью сверхзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ГПВРД). Но для достижения рабочего режима ГПВРД требуется ускорение с помощью ракеты или других суб-сверхзвуковых двигательных установок. Устойчивый полёт специалистам НАТО пока что удалось провести только в течение минимальной продолжительности (2,5 минуты).
Исследования, посвященные новым конструкциям двигателей и режимам работы, будут иметь решающее значение для более широкого развития гиперзвуковых возможностей Альянса. В частности, разработка двухрежимных двигателей, которые переходят от экономичной турбины к прямоточному воздушно-реактивному режиму. Всё это будет способствовать трансформационным изменениям в области дальнего удара и позволит использовать операции, значительно снижающие стоимость запуска в космос.
Важными вехами в исследованиях гиперзвуковых полётов стали:
- экспериментальная ракета Х-15 с экипажем (1967 год),
- первые пилотируемые космические капсулы,
- космический «Шаттл»»,
- программы ВВС США (X-43a и X-51A).
Гиперзвуковое оружие НАТО экспериментальные работы
Экспериментальные работы в области гиперзвукового полёта возможны только для стран с высокоразвитым научно-исследовательским потенциалом и очень большими финансовыми ресурсами. Например, США тратят 1 миллиард долларов в год на эти цели. США, Россия и Китай в настоящее время являются лидерами в исследованиях и разработках новых военных транспортных средств. Китай, в частности, демонстрирует значительное научно-техническое лидерство во многих аспектах гиперзвуковых полётов.
Между тем, Китай и Россия объявили об успешных испытаниях и разработках, в то время как США выразили обеспокоенность по поводу утраты технологического превосходства в этой области. Последние годы многие другие страны:
- Великобритания,
- Франция,
- Япония,
- Австралия,
совместно с другими партнёрами инициировали новые программы исследований гиперзвука. Ожидается, что к 2030-м годам технологии новых ракет выйдут за пределы доставки боеголовок со скоростью, превышающей скорость звука. Соответственно, обеспечат НАТО гиперзвуковую разведку в целом и разведывательные полёты в частности.
По мере всё более широкого развёртывания передовых систем оружия, всё более острой становится необходимость разработки средств противодействия. Использование перехватчиков, средств радиоэлектронного противодействия, лазеров и других систем направленной энергии (например, мощного радиочастотного оружия) предлагает некоторые варианты противодействия гиперзвуковым угрозам.
Теперешнее развитие новых систем можно, конечно, считать революционным, в немалой степени из-за отсутствия средств противодействия и опасений снижения планки применения военной силы. Но даже если гиперзвуковое оружие представляет новую угрозу, это оружие не представляет угрозу существованию, как предполагают некоторые специалисты НАТО, учитывая значительные технические проблемы, возникающие при работе на таких высоких скоростях.
Гиперзвуковое оружие НАТО и военные последствия
Военное применение возможно как для самоходных, так и для несамоходных гиперзвуковых летательных аппаратов. Машины с двигателем допустимо использовать в разведывательных целях или для быстрого нанесения дальнего удара с помощью гиперзвуковой крылатой ракеты.
Такая система способна обеспечить значительно улучшенные возможности для быстрого и точного реагирования ниже уровня межконтинентальных баллистических ракет/ядерных средств. Применение здесь, скорее всего, следует рассматривать более стратегическим, чем тактическим. Таковое реально использовать для целей высокой значимости или высокой угрозы, несмотря на очень высокую стоимость системы.
Сверхвысокие скорости позволяют быстро наносить удары по критичным по времени целям с безопасных дистанций, удерживая пусковую платформу далеко за пределами оспариваемых зон. Усовершенствованные возможности «Anti-Access/Area Denial» раздвинули границы оспариваемых областей. Гиперзвуковые полёты противостоят этой тенденции и позволяют проводить более дальние операции для нанесения первого удара. Кроме того, экстремальная скорость проникающих систем делает кинетический перехват очень сложным.
Самоходные аппараты НАТО будут летать на очень большой высоте со скоростью около 6–8 Маха и с ограниченными возможностями маневрирования. Это создает серьёзные проблемы противникам в плане контрмер и перехвата. Несамоходные летательные аппараты будут использоваться в качестве боеголовок баллистических ракет, обладающих преимуществом маневренности для точного наведения и проникновения в оборону. Эти транспортные средства НАТО достигнут более высокой гиперзвуковой скорости (> 10 Маха), но в течение более короткого времени полёта. Термические проблемы можно решить с помощью теплозащиты/изоляции.
Ещё одно потенциальное применение нового оружия НАТО:
- разведка дальнего действия,
- наблюдение,
- рекогносцировка.
Система большой дальности, движимая с помощью гиперзвукового БПЛА будет более гибкой, чем разведывательные спутники с возможной опцией доставки оружия. Гиперзвуковые ракеты НАТО также могут использоваться в оборонных целях, например, для перехвата важных/опасных целей с критическим временем. Гиперзвуковой полёт возможен и для многоразовых космических транспортных средств на примере новейшего космического самолёта ВВС США «X-37».
Специалистами высказывались серьёзные опасения по поводу потенциального дестабилизирующего характера стратегического применения нового оружия для нанесения обезглавливающих ударов. Угроза такого удара сокращает пространство для принятия решений по интегрированному тактическому предупреждению и оценке атаки, в частности:
1. Использование такого рода систем позволит быстро, с высокой сложностью поражения и точно с высокой энергией (кинетически) нанести удар. Будь то рой или залп, это позволит увеличить вероятность кинетического поражения важных целей. Гиперзвуковые крылатые ракеты, в частности, обеспечат значительные возможности для преодоления средств ПВО благодаря высокой скорости работы, маневренности и рабочей высоте. Такие возможности также полезны для поражения важных целей, чувствительных ко времени, или для быстрого повторного наведения во время полёта.
2. От такого рода систем сложно защищаться по самой своей природе (скорость и маневренность). Необходимы новые оборонительные средства противодействия, способные поражать такие цели в массовом порядке и на постоянной основе. Учитывая вовлеченные скорости, скорее всего, необходимы электромагнитные системы (направленная энергия, гиперзвуковые рельсовые пушки, помехи, ракеты космического базирования и т.п.).
3. Гиперзвуковые самолёты будут поддерживать потенциал Североатлантического союза в пост-невидимых оперативных условиях, обеспечивая технологическое преимущество в пост-стелс-мире. Такие системы смогут обеспечить для НАТО быстрое развертывание специальных сил или материалов по всему миру в течение нескольких часов.
4. Самоходные гиперзвуковые аппараты НАТО будут использоваться для быстрого обеспечения разведки, наблюдения, рекогносцировки на большой высоте в качестве альтернативы аналогичному сбору с помощью спутников или БПЛА.
Между тем, в течение 20 лет такое оружие останется прерогативой равных или почти равных конкурентов из-за серьёзных технических проблем и высокой стоимости производства. Повышение ударных возможностей, более эффективные оборонительные средства противодействия и новая авиация бросят вызов операциям Североатлантического союза. В частности, возможность нанесения неядерного (кинетического) обезглавливающего удара по стратегическим и оперативным целям высокой важности. Это значительно сократит время принятия стратегических и оперативных решений таким образом, что сможет привести к глубокой дестабилизации.
Китай, и Россия продемонстрировали передовые программы в этом направлении, но истинный эксплуатационный статус является предметом споров (например, китайский WU-14 и российский Ю-71 «Авангард»). В конце 2019 года Министерство обороны России объявило о поступлении на вооружение тяжёлого транспортного средства «Авангард», а Президент России заявил:
«Ни одна страна, кроме России, не обладает гиперзвуковым оружием, не говоря уже о системах континентальной дальности. Российский комплекс «Авангард» неуязвим для перехвата любыми существующими и перспективными средствами ПРО вероятного противника».
По материалам: STONATO
