Гиперзвуковой полет: оружие будущего или очередная пустышка?

Если у вас есть статья, заметка или обзор, которыми вы хотите поделиться с аудиторией нашего сайта, присылайте информацию на: aleksandr.belozerov@gmail.com. За статьи платим деньги!
Летательный аппарат будущего
Так может выглядеть летательный аппарат будущего, способный развивать более пяти скоростей звука

1 марта 2018 года Владимир Путин выступил с очередным посланием к Государственной думе. Центральной частью доклада стала демонстрация новейших видов вооружения, которые, по словам президента, уже в ближайшее время получит российская армия. Значительная часть (2 из 6) представленных новинок – это так называемые гиперзвуковые летательные аппараты, главной особенностью которых является способность к полету на скорости, значительно превосходящей скорость звука.

Работы над созданием гиперзвуковых ЛА активно велись в 60-е и 70-е годы прошлого века, но затем «мода» на них несколько утихла. Возрождение интереса произошло только в начале нынешнего века, когда развитие технологий позволило строить совершенные прямоточные реактивные двигатели. Сегодня интерес к полетам на гиперзвуке проявляют ученые, инженеры, авиаперевозчики. Но первыми в очереди стоят, конечно же, военные.

Что же такое гиперзвуковое оружие? Какими преимуществами оно обладает по сравнению с обычными боевыми системами? И кто находится впереди в гонке за гиперзвук?

Что такое гиперзвук, и каким он бывает?

Гиперзвуковой называют скорость, значительно — в пять и более раз — превосходящую скорость распространения звука в атмосфере. Соответственно, гиперзвуковые летательные аппараты (ГЗЛА) способны перемещаться с такой скоростью и совершать маневры, используя аэродинамические силы.

Пять скоростей звука или пять чисел Маха (5 М) – это приблизительно от 5380 км/ч до 6120 км/ч в зависимости от высоты полета. Деление летательных аппаратов на до-, сверх, и гиперзвуковые четко отражает природу явлений, возникающих при взаимодействии ЛА с набегающим воздушным потоком. Такая градация особенно важна для работы силовой установки самолета или ракеты: обыкновенный ТРД просто не может функционировать на гиперзвуке, необходим прямоточный или ракетный движок. Обычная высота полета для ГЗЛА – это диапазон от 25 до 100 км, ниже, у поверхности Земли, гиперзвуковые аппараты не используются из-за слишком большого сопротивления воздуха.

X-51 WaveRider
Американская гиперзвуковая КР Boeing X-51 WaveRider

Сегодня перед конструкторами стоит другая задача: создать летательные аппараты, для которых полет на гиперзвуковой скорости был бы штатным режимом, способные маневрировать, тормозить и производить посадку. Это различные космопланы (американские «Спейс Шаттлы» и советский «Буран»), гиперзвуковые самолеты (Х-15, SpaceShipOne), БПЛА (Boeing X-43). К ГЗЛА также относятся боевые управляемые блоки МБР («Авангард») и гиперзвуковые ракеты (X-51 Waverider и «Кинжал»).

Из истории данного вопроса

Первый гиперзвуковой полет совершила немецкая баллистическая ракета Фау-2. Важнейшей вехой на пути «приручения гиперзвука» стало создание в США ракетоплана Х-15, который в 1967 году смог достичь скорости 6,72 М. Этот летательный аппарат стартовал из-под крыла бомбардировщика В-52, после чего включался его собственный двигатель. Х-15 смог подниматься до высоты 107 км, то есть пересечь так называемую линию Кармана – официальную границу земной атмосферы и космического пространства. Полеты ракетоплана были прекращены в 1970 году.

Фау-2
Гитлеровская Фау-2. Она впервые преодолела гипезвуковой барьер

В период Холодной войны существовало много проектов, связанных с гиперзвуком, правда, практически все они так и остались на бумаге:

  • Dyna-Soar – американская программа по созданию пилотируемого космического аппарата Х-20, способного выполнять разведывательные и боевые задачи. Работы над  ним продолжались с 1957 по 1963 год;
  • Rockwell X-30 – американский проект гиперзвукового космоплана, который создавался 80-е годы. Он должен был стать недорогим и надежным средством вывода на орбиту людей и грузов. После окончания Холодной войны проект закрыли;
  • «Спираль». Советский гиперзвуковой самолет, который планировали выводить в космос с помощью специального разгонщика. В начале 70-х годов разработки были прекращены.

Гиперзвуковые проекты последних десятилетий

В 80-е и 90-е годы интерес к данной теме несколько поутих. Только в 2001 году в воздух впервые поднялся американский ГЗЛА Х-43, оснащенный прямоточным реактивным двигателем. В 2014 году ему удалось поставить рекорд, разогнавшись на высоте 33,5 тыс. метров до скорости в 11,2 тыс. км/ч (9,6 М). В 2009 году начались испытания еще одного гиперзвукового аппарата Boeing X-51A Waverider. Через несколько лет он смог достичь скорости 5,1 М на высоте 21 тыс. метров. Были и неудачи. Например, американский ГЗЛА Falcon HTV-2 сумел разогнаться до немыслимых 23 Махов, но все аппараты, построенные в рамках данного проекта, просто сгорели в атмосфере.

В разных странах реализовывались и другие программы, связанные с гиперзвуком: Россия («Холод» и «Игла»), Германия (SHEFEX), Китай (WU-14), Великобритания (Skylon), Австралия (ScramSpace). Из последних отечественных разработок также можно вспомнить космопланы МАКС и «Клипер», работы над ними также были прекращены. Сегодня к созданию гиперзвуковых летательных аппаратов все активнее подключаются частные компании. Наиболее известные примеры – SpaceShipOne и SpaceShipTwo, суборбитальные ракетопланы, предназначенные для туристических полетов.

Основные трудности, стоящие перед конструкторами

Более полувека прошло с момента первого полета ракетоплана Х-15, а серийных гиперзвуковых аппаратов как не было, так и нет. Причина этому – ряд сложнейших технических проблем, с которыми пришлось столкнуться конструкторам.

Первая и, вероятно, главная из них – это запредельный нагрев корпуса, возникающий при гиперзвуковых скоростях. Для изготовления планера и двигателей используется титан, самые совершенные сплавы, керамика, наноматериалы. Но пока это не слишком помогает: именно из-за высокого нагрева время работы большинства ГЗЛА исчисляется минутами.

Ракетоплан Х-15
Американский ракетоплан Х-15

Еще одной серьезнейшей проблемой гиперзвукового полета является двигатель. Обычный ТРД не способен работать на таких скоростях, нужны другие решения. Конечно, можно использовать ракетный движок – как на Х-15 – но он слишком сложен, дорог и неэкономен. Более всего для ГЗЛА подходит прямоточный гиперзвуковой двигатель, проблема только в том, что на скорости ниже 5 Махов он просто не запустится. Поэтому некоторые ГЗЛА оснащаются дополнительными разгонными блоками.

Конструкторы пытаются решить эту проблему, соединив в конструкции аппарата сразу несколько двигателей.

А что у нас?

Каких успехов добилась наша страна в данной области? Какое оно гиперзвуковое оружие России?

Советский Союз активно занимался исследованиями в этом направлении, но после его развала практически работы были прекращены или приостановлены. Наверстать упущенное удалось только к середине нынешнего десятилетия.

«Авангард». В апреле 2016 года в СМИ появились сообщения об успешном испытании гиперзвукового боевого блока для баллистических ракет. В Министерстве обороны РФ эту информацию комментировать отказались, и только через несколько месяцев в военном ведомстве признали наличие данного проекта. 1 марта 2018 года Путин подтвердил существование нового гиперзвукового управляемого боевого блока (УББ), который в настоящее время проходит испытания. Ему присвоено обозначение «Авангард».

"Авангард"
Боевой блок «Авангард». Таким он показан в видеоролике Министерства обороны

По понятным причинам информации об этой системе очень мало. Известно, что она является продолжением проекта УББ 15Ф178, разработка которого началась еще в 1987 году. Боевой блок имеет биконическую конструкцию, для маневрирования по тангажу и крену используются рули и стабилизаторы. Скорость УББ на баллистической части траектории составляет 20 М. Американским аналогом российского «Авангарда» являются УББ AHW и Falcon HTV-2.

Гиперзвуковая ракета «Кинжал». Это еще одна новинка, о которой Путин рассказал во время своего выступления. Она представляет собой авиационную модификацию оперативно-тактической ракеты «Искандер», работы над которой также начались еще в советский период. Испытания «Кинжала» завершились в конце минувшего года, и сейчас этот комплекс находится на опытно-боевом дежурстве, полноценная эксплуатация начнется в 2020 году. Пока единственным носителем для данной ракеты являются истребители-перехватчики МиГ-31, а в будущем ими также планируют оснастить модернизированные ракетоносцы Ту-22М3М. Масса боевой части «Кинжала» составляет 500 кг, максимальная скорость – около 10 М.

"Кинжал" и МиГ-31
Аэробаллистическая ракета «Кинжал» и ее носитель — истребитель МиГ-31

Противокорабельный «Циркон». Не имея возможности на равных противостоять военно-морским силам США и блока НАТО, в СССР большое внимание уделялось созданию противокорабельных ракет. Поэтому России в этой области достался огромный задел. В 2016 году в американском издании National Interest появилась информация о начале испытаний российской гиперзвуковой противокорабельной ракеты «Циркон», причем в статье подчеркивалось, что ничего подобного у США нет. Планируется, что этот боевой комплекс будет принят на вооружение уже в этом году. Дальность полета «Циркона» составляет 400 км, масса боевой части – около 400 кг, а его максимальная скорость достигает 8 Махов. Маршевый участок полета проходит на высоте 30-40 км, где меньше сопротивление воздуха.

В будущем этими ракетами планируют оснастить боевые корабли проекта «Орлан», подводные лодки «Ясень» и «Антей», а также авианесущий крейсер «Адмирал Кузнецов».

Несмотря на небывалый ажиотаж последних лет, достижения в области создания гиперзвукового оружия и транспортных средств пока очень посредственны. Вероятно, что действующий ГЗЛА мы увидим не ранее середины следующего десятилетия. России придется вкладывать серьезные ресурсы в «гиперзвуковую гонку», так как в противном случае есть риск потерять слишком много.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них