Els avenços en tecnologia hipersònica han conduït a la creació de sistemes d’armes d’alta velocitat. Al seu torn, s’han identificat com una àrea clau en la direcció de la qual els militars han de moure’s per mantenir-se al dia amb els oponents en termes de tecnologia.
En les darreres dècades, s’ha desenvolupat a gran escala en aquesta àrea tecnològica, mentre que s’ha utilitzat àmpliament el principi de ciclicitat, on s’ha utilitzat una campanya de recerca com a base per a la següent. Aquest procés va conduir a avenços significatius en la tecnologia de les armes hipersòniques. Durant dues dècades, els desenvolupadors han utilitzat activament la tecnologia hipersònica, principalment en míssils balístics i de creuer, així com en blocs planadors amb un coet.
Es treballa activament en àrees com la simulació, proves de túnels de vent, disseny de cons de nas, materials intel·ligents, dinàmica de reentrada i programari personalitzat. Com a resultat, els sistemes de llançament a terra hipersònics tenen ara un alt nivell de preparació i alta precisió, cosa que permet als militars atacar una àmplia gamma d’objectius. A més, aquests sistemes poden debilitar significativament les defenses antimíssils de l’enemic.
Programes americans
El Departament de Defensa dels Estats Units i altres organismes governamentals presten cada vegada més atenció al desenvolupament d’armes hipersòniques que, segons els experts, assoliran el nivell de desenvolupament requerit durant els anys 2020. Ho demostra l’augment de la inversió i els recursos assignats pel Pentàgon per a la investigació hipersònica.
L’Administració de sistemes de coets i espais de l’exèrcit nord-americà i el Laboratori Nacional Sandia col·laboren en l’arma hipersònica avançada (AHW), ara conegut com el sistema alternatiu de reentrada. Aquest sistema utilitza una unitat de planejament hipersònic HGV (vehicle de planejament hipersònic) per lliurar una ogiva convencional, similar al concepte DARPA i Hypersonic Technology Vehicle-2 (HTV-2) de la Força Aèria dels EUA. No obstant això, aquesta unitat es pot instal·lar en un coet portador amb un abast més curt que en el cas del HTV-2, que al seu torn pot indicar la prioritat del desplegament avançat, per exemple, a terra o al mar. La unitat HGV, estructuralment diferent de la HTV-2 (cònica, sense forma de falca), està equipada amb un sistema de guiatge d’alta precisió al final de la trajectòria.
El primer vol del coet AHW al novembre de 2011 va permetre demostrar el nivell de sofisticació de les tecnologies de planificació hipersòniques amb un accelerador de coets, tecnologies de protecció tèrmica i també comprovar els paràmetres del lloc de prova. La unitat planejadora, llançada des d'un coet a Hawaii i volant uns 3800 km, va assolir el seu objectiu amb èxit.
El segon llançament de la prova es va dur a terme des del lloc de llançament de Kodiak, a Alaska, l’abril de 2014. No obstant això, 4 segons després del llançament, els controladors van donar l'ordre de destruir el coet quan la protecció tèrmica externa va tocar la unitat de control del vehicle de llançament. El següent llançament de proves d’una versió més petita es va dur a terme des d’un coet a l’oceà Pacífic a l’octubre del 2017. Aquesta versió més petita es va adaptar per adaptar-se a un míssil balístic llançat per submarí estàndard.
Per als llançaments de proves programats en el marc del programa AHW, el Departament de Defensa ha sol·licitat 86 milions de dòlars per a l’exercici 2016, 174 milions per a l’exercici 2017, 197 milions per al 2018 i 263 milions per al 2019. La darrera sol·licitud, juntament amb els plans per continuar el programa de proves AHW, indiquen que el ministeri es compromet definitivament a desenvolupar i desplegar el sistema mitjançant la plataforma AHW.
El 2019, el programa se centrarà en la producció i proves d’un vehicle de llançament i un planador hipersònic que s’utilitzaran en experiments de vol; sobre la continuació de l'estudi de sistemes prometedors per comprovar el cost, la letalitat, les característiques aerodinàmiques i tèrmiques; i en realitzar investigacions addicionals per avaluar alternatives, viabilitat i conceptes per a solucions integrades.
DARPA, juntament amb la Força Aèria dels Estats Units, estan implementant simultàniament el programa de demostració HSSW (High Speed Strike Weapon), que consta de dos projectes principals: el programa TBG (Tactical Boost-Glide), desenvolupat per Lockheed Martin i Raytheon, i el programa HAWC (Hypersonic Air-breath Weapon Concept).), dirigit per Boeing. Inicialment, es preveu desplegar el sistema a la força aèria (llançament aeri) i després passar a l'operació marítima (llançament vertical).
Tot i que l’objectiu principal de desenvolupament hipersònic del Departament de Defensa són les armes de llançament aeri, DARPA el 2017, com a part del projecte Operational Fires, va iniciar un nou programa per desenvolupar i demostrar un sistema de llançament terrestre hipersònic que incorpora tecnologia del programa TBG.
En una sol·licitud de pressupost per al 2019, el Pentàgon va demanar 50 milions de dòlars per desenvolupar i demostrar un sistema de llançament terrestre que permeti a una unitat alada planejant hipersònica superar les defenses aèries enemigues i assolir objectius prioritaris de forma ràpida i precisa. L'objectiu del projecte és: desenvolupament d'un transportista avançat capaç de lliurar diverses ogives a diferents distàncies; desenvolupament de plataformes compatibles de llançament terrestre que permetin la integració en infraestructures terrestres existents; i assolir les característiques específiques necessàries per al desplegament i la reimplantació ràpids del sistema.
En la seva sol·licitud de pressupost de 2019, DARPA va sol·licitar 179,5 milions de dòlars per finançar TBG. L'objectiu del TBG (com el HAWC) és aconseguir una velocitat de bloqueig de Mach 5 o més quan es planeja l'objectiu a la part final de la trajectòria. La resistència tèrmica d’aquesta unitat ha de ser molt elevada, ha de ser molt maniobrable, volar a gairebé 61 km d’altitud i portar una ogiva que pesa uns 115 kg (aproximadament la mida d’una bomba de petit diàmetre, Small Diameter Bomb). També s’està desenvolupant un sistema d’orientació i orientació en els programes TBG i HAWC.
Anteriorment, la Força Aèria dels Estats Units i DARPA van llançar un programa conjunt FALCON (Aplicació i llançament de la força des de Estats Units) sota el projecte CPGS (Conventional Prompt Global Strike). El seu objectiu és desenvolupar un sistema que consisteixi en un vehicle de llançament similar a un míssil balístic i un vehicle de reentrada atmosfèrica hipersònica conegut com a vehicle aero comú (CAV) que pugui lliurar una ogiva a qualsevol part del món en una o dues hores. La unitat planejadora CAV molt maniobrable amb un ala deltoide-fuselatge, que no té hèlix, pot volar a l’atmosfera a velocitats hipersòniques.
Lockheed Martin va treballar amb DARPA en el primer concepte del vehicle hipersònic HTV-2 del 2003 al 2011. Els coets lleugers Minotaure IV, que es van convertir en el vehicle de lliurament dels blocs HTV-2, es van llançar des de Vandenberg AFB a Califòrnia. El primer vol de l'HTV-2 el 2010 va proporcionar dades que van demostrar avenços en la millora del rendiment aerodinàmic, materials d'alta temperatura, sistemes de protecció tèrmica, sistemes de seguretat de vol autònoms i sistemes de guia, navegació i control per a vol hipersònic prolongat. No obstant això, aquest programa es va tancar i actualment tots els esforços se centren en el projecte AHW.
El Pentàgon espera que aquests programes de recerca obrin el camí a diverses armes hipersòniques i també preveu consolidar les seves activitats sobre el desenvolupament d’armes hipersòniques com a part d’un full de ruta que s’està desenvolupant per finançar projectes en aquesta àrea.
L'abril de 2018, el vicesecretari de Defensa va anunciar que se li va ordenar que complís el "80% del pla", que consisteix a realitzar proves d'avaluació fins al 2023, l'objectiu de les quals és aconseguir capacitats hipersonals durant la propera dècada. Una de les tasques prioritàries del Pentàgon és també aconseguir sinergia en projectes hipersònics, ja que molt sovint es desenvolupen components amb funcionalitats similars en diferents programes. “Tot i que els processos de llançament d'un coet des d'una plataforma marítima, aèria o terrestre són significativament diferents. cal procurar la màxima uniformitat dels seus components”.
Èxits russos
El programa rus per al desenvolupament d’un míssil hipersònic és ambiciós, cosa que en gran mesura es facilita amb el suport integral de l’Estat. Ho confirma el missatge anual del president a l'Assemblea Federal, que va lliurar l'1 de març de 2018. Durant la seva intervenció, el president Putin va presentar diversos nous sistemes d’armament, inclòs el prometedor sistema de míssils estratègics Avangard.
Putin ha presentat aquests sistemes d'armes, inclosa la Vanguard, com a resposta al desplegament del sistema mundial de defensa antimíssils d'Amèrica. Va afirmar que "els Estats Units, malgrat la profunda preocupació de la Federació Russa, continuen implementant sistemàticament els seus plans de defensa antimíssils", i que la resposta de Rússia és augmentar les capacitats de vaga de les seves forces estratègiques per derrotar els sistemes defensius dels possibles adversaris (tot i que l’actual sistema de defensa antimíssil nord-americà amb prou feines podrà interceptar fins i tot una part de les 1.550 ogives nuclears de Rússia).
Aparentment, Vanguard és un desenvolupament més del projecte 4202, que es va transformar en el projecte Yu-71 per al desenvolupament d’una ogiva guiada hipersonica. Segons Putin, pot mantenir la velocitat de 20 números Mach a la secció de marxa o lliscament de la seva trajectòria i "quan es mou cap a l'objectiu, pot realitzar maniobres profundes, com una maniobra lateral (i superar diversos milers de quilòmetres). Tot això fa que sigui absolutament invulnerable per a qualsevol mitjà de defensa aèria i antimíssils ".
El vol de l’avantguarda té lloc pràcticament en condicions de formació de plasma, és a dir, es mou cap a l’objectiu com un meteorit o una bola de foc (el plasma és un gas ionitzat format per l’escalfament de les partícules d’aire, determinat per l’alta velocitat de la bloc). La temperatura a la superfície del bloc pot arribar als "2000 graus centígrads".
En el missatge de Putin, el vídeo mostrava el concepte Avangard en forma de míssil hipersònic simplificat capaç de maniobrar i superar els sistemes de defensa antiaèria i antimíssils. El president va afirmar que la unitat alada que es mostra al vídeo no és una presentació "real" del sistema final. No obstant això, segons els experts, la unitat alada del vídeo pot representar un projecte completament realitzable d’un sistema amb les característiques tàctiques i tècniques de Vanguard. A més, tenint en compte la coneguda història de les proves del projecte Yu-71, podem dir que Rússia avança amb confiança cap a la creació de la producció en massa d'unitats alades planejants hipersonals.
El més probable és que la configuració estructural de l’aparell que es mostra al vídeo sigui un cos en forma de falca del tipus fuselatge d’ales, que ha rebut la definició general de “planejador d’ones”. Es va mostrar la seva separació del vehicle de llançament i la posterior maniobra cap a l'objectiu. El vídeo mostrava quatre superfícies de direcció, dues a la part superior del fuselatge i dues plaques de frenada del fuselatge, totes a la part posterior de la nau.
És probable que el Vanguard estigui llançat amb el nou míssil balístic intercontinental multiestadi Sarmat pesat. No obstant això, en el seu discurs, Putin va dir que "és compatible amb els sistemes existents", la qual cosa indica que en un futur proper, el transportista de la unitat alada Avangard probablement serà el complex UR-100N UTTH actualitzat. El rang d’acció estimat del Sarmat d’11.000 km en combinació amb un abast de 9.900 km de la ogiva controlada Yu-71 permet obtenir un abast màxim de més de 20.000 km.
El desenvolupament modern de Rússia en el camp dels sistemes hipersònics va començar el 2001, quan es van provar els ICBM UR-100N (segons la classificació de l'OTAN SS-19 Stiletto) amb un bloc planador. El primer llançament del míssil Project 4202 amb la ogiva Yu-71 es va dur a terme el 28 de setembre de 2011. Basat en el projecte Yu-71/4202, els enginyers russos han desenvolupat un altre aparell hipersònic, inclòs el segon prototip Yu-74, que es va llançar per primera vegada el 2016 des d’un lloc de proves a la regió d’Orenburg, que va assolir un objectiu al Kura. lloc de prova a Kamxatka. El 26 de desembre de 2018 es va dur a terme l’últim llançament (en termes de temps) amb èxit del complex Avangard, que va desenvolupar una velocitat d’uns 27 Machs.
Projecte xinès DF-ZF
Segons una informació escassa de fonts obertes, la Xina està desenvolupant el vehicle hipersònic DF-ZF. El programa DF-ZF va romandre en secret fins que es van iniciar les proves el gener de 2014. Fonts americanes van rastrejar el fet de les proves i van posar el dispositiu com a Wu-14, ja que les proves es van dur a terme al lloc de proves de Wuzhai, a la província de Shanxi. Tot i que Pequín no va revelar els detalls d’aquest projecte, els militars nord-americans i russos suggereixen que fins ara s’han realitzat set proves amb èxit. Segons fonts nord-americanes, el projecte va experimentar certes dificultats fins al juny del 2015. Només a partir de la cinquena sèrie de llançaments de proves podem parlar de la realització amb èxit de les tasques assignades.
Segons la premsa xinesa, per augmentar el seu abast, el DF-ZF combina les capacitats de míssils no balístics i blocs planadors. Un dron hipersònic DF-ZF típic, que es mou després del llançament al llarg d’una trajectòria balística, accelera a una velocitat suborbital de Mach 5 i, després, entrant a l’atmosfera superior, vola gairebé paral·lel a la superfície terrestre. Això fa que el camí general cap a l'objectiu sigui més curt que el d'un míssil balístic convencional. Com a resultat, malgrat la reducció de la velocitat a causa de la resistència de l’aire, un vehicle hipersònic pot assolir el seu objectiu més ràpid que un ogiva ICBM convencional.
Després de la setena prova de proves a l’abril del 2016, durant les properes proves del novembre del 2017, l’aparell amb el míssil nuclear DF-17 a bord va assolir una velocitat d’11.265 km / h.
Segons informes de premsa locals, queda clar que el dispositiu hipersònic xinès DF-ZF va ser provat amb el transportista, el míssil balístic de gamma mitjana DF-17. Aquest míssil serà substituït aviat pel míssil DF-31 amb l'objectiu d'augmentar el seu abast fins als 2000 km. En aquest cas, la ogiva es pot equipar amb una càrrega nuclear. Fonts russes suggereixen que el dispositiu DF-ZF pot entrar en la fase de producció i ser adoptat per l'exèrcit xinès el 2020. No obstant això, a jutjar pel desenvolupament dels esdeveniments, la Xina encara falta uns deu anys per adoptar els seus sistemes hipersònics.
Segons la intel·ligència nord-americana, la Xina pot utilitzar sistemes de míssils hipersònics per a armes estratègiques. La Xina també pot desenvolupar tecnologia de raig hipersònic per oferir una capacitat d’atac ràpid. Un coet amb un motor d’aquest tipus, llançat des del mar de la Xina Meridional, pot volar 2000 km a l’espai proper a velocitats hipersòniques, cosa que permetrà a la Xina dominar la regió i poder trencar fins i tot els sistemes de defensa antimíssils més avançats.
Desenvolupament indi
L'Organització de Recerca i Desenvolupament de la Defensa de l'Índia (DRDO) fa més de deu anys que treballa en sistemes de llançament a terra hipersònics. El projecte amb més èxit és el coet Shourya (o Shaurya). Altres dos programes, BrahMos II (K) i Hypersonic Technology Demonstrating Vehicle (HSTDV), experimenten algunes dificultats.
El desenvolupament d’un míssil tàctic superfície a superfície va començar als anys 90. El míssil té un abast típic de 700 km (tot i que es podria augmentar) amb una desviació circular de 20-30 metres. El míssil Shourya es pot llançar des d'una plataforma de llançament que es munta en un llançador mòbil 4x4, o des d'una plataforma estacionària des del terra o des d'una sitja.
A la versió del contenidor de llançament, es llança un coet de dues etapes mitjançant un generador de gas que, a causa de l’alta velocitat de combustió del propulsor, crea una pressió alta suficient perquè el coet s’enlairi del contenidor a gran velocitat.. La primera etapa manté el vol durant 60-90 segons abans de l'inici de la segona etapa, després de la qual cosa es dispara mitjançant un petit dispositiu pirotècnic, que també funciona com a motor de pas i de gual.
El generador de gas i els motors, desenvolupats pel laboratori de materials d’alta energia i el laboratori de sistemes avançats, impulsen el coet a una velocitat de Mach 7. Tots els motors i escenaris utilitzen propulsors sòlids especialment formulats que permeten al vehicle assolir velocitats hipersòniques. Un míssil que pesa 6,5 tones pot transportar una ogiva convencional d'alta explosió que pesa gairebé una tona o una ogiva nuclear equivalent a 17 quilotons.
Les primeres proves terrestres del míssil Shourya al lloc de proves de Chandipur es van dur a terme el 2004 i el següent llançament de proves el novembre del 2008. En aquestes proves es va aconseguir una velocitat de Mach 5 i un abast de 300 km.
Les proves de la sitja del coet Shourya en la configuració final es van dur a terme el setembre de 2011. Segons els informes, el prototip tenia un sistema de navegació i guia millorat que incloïa un giroscopi làser d’anell i un acceleròmetre DRDO. El coet es basava principalment en un giroscopi dissenyat específicament per millorar la maniobrabilitat i la precisió. El coet va aconseguir una velocitat de Mach 7, 5, volant 700 km a baixa altitud; al mateix temps, la temperatura superficial de la caixa va arribar als 700 ° C.
El Departament de Defensa va realitzar el seu darrer llançament de proves a l’agost del 2016 des del lloc de la prova de Chandipur. El coet, que va arribar a una altitud de 40 km, va volar 700 km i de nou a una velocitat de 7,5 Mach. Sota l'acció de la càrrega expulsora, el coet va volar al llarg d'una trajectòria balística de 50 metres, i després va canviar a un vol de marxa en forma hipersònica, fent la maniobra final abans d'arribar a l'objectiu.
A DefExpo 2018, es va informar que el següent model del coet Shourya sofrirà un cert refinament per tal d’augmentar el rang de vol. S’espera que Bharat Dynamics Limited (BDL) comenci la producció en sèrie. No obstant això, un portaveu de BDL va dir que no havien rebut cap instrucció de producció de DRDO, donant a entendre que el coet encara s'estava acabant; la informació sobre aquestes millores està classificada per l’organització DRDO.
L’Índia i Rússia desenvolupen conjuntament el míssil de creuer hipersònic BrahMos II (K) com a part de l’empresa conjunta BrahMos Aerospace Private Limited. DRDO desenvolupa un motor hipersònic de raig que s’ha provat amb èxit a terra.
L’Índia, amb l’ajut de Rússia, crea un combustible especial per a avions que permet al coet assolir velocitats hipersòniques. No hi ha més detalls sobre el projecte disponibles, però els responsables de la companyia van dir que encara estan en fase preliminar de disseny, de manera que passaran almenys deu anys abans que BrahMos II entri en funcionament.
Tot i que el coet supersònic BrahMos tradicional s’ha demostrat amb èxit, l’Indian Institute of Technology, l’Indian Institute of Science i BrahMos Aerospace està duent a terme una gran quantitat d’investigacions en el camp de la ciència dels materials dins del projecte BrahMos II, ja que els materials han de suportar els pressió i elevades càrregues aerodinàmiques i tèrmiques associades a velocitats hipersòniques.
El conseller delegat de BrahMos Aerospace, Sudhir Mishra, va dir que el coet rus Zircon i BrahMos II comparteixen un motor i una tecnologia de propulsió comuns, mentre que el sistema de guia i navegació, el programari, el casc i els sistemes de control estan sent desenvolupats per l'Índia.
Està previst que l'abast i la velocitat del coet siguin de 450 km i Mach 7, respectivament. L'abast del míssil es va fixar originalment en 290 km, ja que Rússia va signar el règim de control de tecnologia de míssils, però l'Índia, que també és signatària d'aquest document, intenta actualment augmentar el seu abast. Es preveu que el coet es pugui llançar des d’una plataforma aèria, terrestre, superficial o submarina. L'organització DRDO té previst invertir 250 milions de dòlars en la prova d'un coet capaç de desenvolupar velocitats hipersòniques de Mach 5, 56 sobre el nivell del mar.
Mentrestant, el projecte indi HSTDV, en què s’utilitza un motor ramjet per demostrar un vol llarg independent, s’enfronta a dificultats estructurals. No obstant això, el Laboratori de Recerca i Desenvolupament de la Defensa continua treballant per millorar la tecnologia ramjet. A jutjar per les característiques declarades, amb l’ajut d’un motor coet d’arrencada de combustible sòlid, l’aparell HSTDV a una altitud de 30 km podrà desenvolupar una velocitat de Mach 6 durant 20 segons. L’estructura bàsica amb carcassa i muntatge del motor es va dissenyar el 2005. La majoria de les proves aerodinàmiques les va realitzar el Laboratori Nacional Aeroespacial NAL.
El HSTDV reduït s’ha provat a NAL per a la presa d’aire i la sortida de gasos d’escapament. Per tal d’obtenir un model hipersònic del comportament del vehicle en un túnel de vent, també es van realitzar diverses proves a velocitats supersòniques més altes (a causa d’una combinació d’ones de compressió i de raretat).
El Laboratori de Recerca i Desenvolupament de la Defensa va dur a terme treballs relacionats amb la investigació de materials, la integració de components elèctrics i mecànics i el motor ramjet. El primer model bàsic es va presentar al públic el 2010 en una conferència especialitzada i el 2011 a Aerolndia. Segons el calendari, la producció d’un prototip de ple dret estava prevista per al 2016. No obstant això, a causa de la manca de les tecnologies necessàries, el finançament insuficient en el camp de la investigació hipersònica i la indisponibilitat del lloc de producció, el projecte ha quedat molt endarrerit.
Tanmateix, les característiques del motor aerodinàmic, de propulsió i de raig han estat analitzades i calculades acuradament, i s’espera que un motor a reacció de mida completa sigui capaç de generar empenta de 6 kN, que permetrà als satèl·lits llançar ogives nuclears i altres balístics / no -míssils balístics a gran abast. El casc octogonal que pesa una tona està equipat amb estabilitzadors de creuer i timons de control posterior.
Tecnologies crítiques com la cambra de combustió del motor es posen a prova en un altre laboratori de balística terminal, que també forma part de DRDO. El DRDO espera construir túnels de vent hipersònics per provar el sistema HSTDV, però la manca de fons és un problema.
Amb l’aparició de moderns sistemes integrats de defensa antiaèria, les forces armades poderoses militarment confien en armes hipersonals per contrarestar les estratègies de negació / bloqueig d’accés i llançar vagues regionals o globals. A finals de la dècada de 2000, els programes de defensa van començar a prestar especial atenció a les armes hipersòniques com a mitjà òptim per fer una vaga mundial. En aquest sentit, a més del fet que la rivalitat geopolítica és cada vegada més ferotge cada any, els militars s’esforcen per maximitzar la quantitat de fons i recursos destinats a aquestes tecnologies.
En el cas de les armes hipersòniques per al llançament a terra, en particular els sistemes utilitzats fora de la zona d’operació dels sistemes de defensa antiaèria activa de l’enemic, les opcions de llançament òptimes i de baix risc són els complexos de llançament estàndard i els llançadors mòbils per a terra-terra i armes terra-aire i mines subterrànies per atacar a distàncies mitjanes o intercontinentals.
