La hipersona emergeix com el següent paràmetre clau per a les plataformes d’armes i vigilància i, per tant, val la pena aprofundir en la investigació que estan duent a terme en aquesta àrea els Estats Units, Rússia i l’Índia
El Departament de Defensa dels Estats Units i altres organismes governamentals estan desenvolupant tecnologia hipersònica per a dos objectius immediats i un a llarg termini. Segons Robert Mercier, cap de sistemes d’alta velocitat del Laboratori de Recerca de la Força Aèria dels Estats Units (AFRL), els dos objectius propers són armes hipersòniques, que s’espera que estiguin preparades tecnològicament a principis de la dècada de 1920, i un vehicle de vigilància no tripulat, que estigueu preparats per al desplegament a finals de la dècada de 1920 o a principis dels anys 30, i els vehicles hipersònics seguiran en un futur més llunyà.
"L'exploració espacial amb l'ajut de naus espacials amb un motor de reacció aèria és una perspectiva molt més llunyana", va dir en una entrevista. "És poc probable que les naus hipersonals estiguin a punt abans de la dècada del 2050". Mercier va afegir que l'estratègia general de desenvolupament és començar amb armes petites i després, a mesura que es desenvolupin la tecnologia i els materials, expandir-se als vehicles aeri i espacials.
Spiro Lekoudis, director del Departament de Sistemes Armats, Adquisicions, Tecnologia i Subministrament del Ministeri de Defensa, va confirmar que és probable que les armes hipersòniques siguin el primer programa d’adquisicions que sorgirà després del desenvolupament d’aquesta tecnologia pel ministeri i les seves organitzacions associades.. "L'avió és definitivament un projecte molt més llarg que un arma", va dir en una entrevista. S’espera que la Força Aèria dels Estats Units realitzi una demostració de l’arma d’atac d’alta velocitat (HSSW), un desenvolupament conjunt amb la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), cap al 2020, quan el Pentàgon decidirà la millor manera de transferir aquesta tecnologia al programa de desenvolupament i compra de míssils hipersònics.
"Hi ha dos treballs d'investigació principals que tenen com a objectiu demostrar la tecnologia HSSW", diu Bill Gillard, dissenyador de plans i programes d'AFRL. "El primer és el programa de planificació de l'acceleració tàctica TBG (Tactical BoosWSIide) de Lockheed Martin i Raytheon, i el segon és el HAWC (Hypersonic Air-breath Weapon Concept), liderat per Boeing".
"Mentrestant, AFRL realitza un altre estudi fonamental per complementar els projectes DARPA i la Força Aèria dels Estats Units", va dir Gillard. Per exemple, en el marc de la validació del concepte d'avió reutilitzable per a hipersonics (REACH), a més de l'estudi de materials bàsics, es van dur a terme diversos experiments amb motors ramjet de mida petita i mitjana. "El nostre objectiu és promoure la base de dades i desenvolupar i demostrar tecnologies que es puguin aprofitar per crear nous sistemes". La investigació fonamental a llarg termini d’AFRL en el camp de la millora de materials compostos de matriu ceràmica i altres materials resistents a la calor és extremadament important per a la creació de vehicles hipersònics prometedors.
AFRL i altres laboratoris del Pentàgon treballen intensament en dos aspectes principals dels vehicles hipersònics prometedors: la capacitat de reutilitzar i augmentar la seva mida."Fins i tot hi ha una tendència a AFRL per promoure el concepte de sistemes hipersonics reutilitzables i més grans", va dir Gillard. "Hem centrat totes aquestes tecnologies en projectes com el X-51, i REACH en serà una altra".
"La demostració del míssil X-51A WaveRider de Boeing de 2013 constituirà la base dels plans d'armament hipersònic de la Força Aèria dels Estats Units", va dir John Leger, enginyer en cap de projectes aeroespacials del departament d'armes d'AFRL. "Estem estudiant l'experiència adquirida durant el desenvolupament del projecte X-51 i l'utilitzem en el desenvolupament del HSSW".
Simultàniament al projecte del míssil de creuer hipersònic X-51, diverses organitzacions de recerca també van desenvolupar motors ramjet (ramjet) més grans (10x), que "consumeixen" 10 vegades més aire que el motor X-51. "Aquests motors són ideals per a sistemes com ara plataformes de vigilància, reconeixement i intel·ligència d'alta velocitat i míssils de creuer atmosfèrics", va dir Gillard. "I, en última instància, els nostres plans són avançar cap al número 100, que permetrà l'accés a l'espai mitjançant sistemes de respiració d'aire".
AFRL també està explorant la possibilitat d’integrar un motor hipersònic de raig amb un motor de turbina o coet d’alta velocitat per tal de tenir prou propulsió per aconseguir grans Mach. “Estem explorant totes les possibilitats per millorar l’eficiència dels motors d’avions supersònics. Les condicions en què han de volar no són del tot favorables.
L'1 de maig de 2013, el coet Kh-51A WaveRider va passar amb èxit les proves de vol. L'aparell experimental es va desacoblar de l'avió B-52H i va accelerar amb un accelerador de coets a una velocitat de 4,8 nombres Mach (M = 4, 8). Després, el X-51A es va separar de l’accelerador i va arrencar el seu propi motor, va accelerar fins a Mach 5, 1 i va volar 210 segons fins que es va cremar tot el combustible. La Força Aèria va recollir totes les dades de telemetria durant 370 segons de vol. La divisió Rocketdyne de Pratt & Whitney ha desenvolupat el motor del WaveRider. Més tard, aquesta divisió es va vendre a Aerojet, que continua treballant en centrals hipersòniques, però no proporciona cap detall sobre aquest tema.
Anteriorment, del 2003 al 2011, Lockheed Martin va treballar amb DARPA en el concepte inicial de Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. El reforç per a aquests vehicles, que es va llançar des de la base aèria de Vandenberg a Califòrnia, va ser un coet lleuger Minotaur IV. El primer vol del HTV-2 el 2010 va generar dades que van demostrar avenços en rendiment aerodinàmic, materials refractaris, sistemes de protecció tèrmica, sistemes de seguretat de vol autònoms i sistemes de control, navegació i control de vol hipersònic de llarg abast.
Es van dur a terme dos llançaments de demostració l'abril de 2010 i l'agost de 2011, però, segons les declaracions de DARPA, les dues vegades que els vehicles Falcon durant el vol, intentant arribar a la velocitat prevista de M = 20, van perdre el contacte amb el centre de control durant diversos minuts.
Els resultats del programa X-51A s’utilitzen ara en el projecte HSSW. El sistema d’armament i guia s’està desenvolupant en dos programes de demostració: HAWC i TBG. DARPA va adjudicar contractes a Raytheon i Lockheed Martin l'abril de 2014 per continuar desenvolupant el programa TBG. Les empreses van rebre 20 i 24 milions de dòlars, respectivament. Mentrestant, Boeing desenvolupa el projecte HAWC. Ella i DARPA es neguen a donar cap detall sobre aquest contracte.
L'objectiu dels programes TBG i HAWC és accelerar els sistemes d'armes a una velocitat de M = 5 i planificar-los per al seu propòsit. Aquestes armes han de ser maniobrables i extremadament resistents a la calor. En última instància, aquests sistemes podran assolir una alçada de gairebé 60 km. La ogiva, desenvolupada per a un míssil hipersònic, té una massa de 76 kg, aproximadament igual a la massa d’una bomba de petit diàmetre SDB (Small Diameter Bomb).
Tot i que el projecte X-51A va demostrar amb èxit la integració d’un avió i un motor hipersònic, els projectes TBG i HAWC se centraran en orientació i control avançats, que no es van implementar completament en els projectes Falcon o WaveRider. Els subsistemes Seeker (GOS) participen en diversos laboratoris d'armes de la Força Aèria dels Estats Units per millorar encara més les capacitats dels sistemes hipersònics. Al març de 2014, DARPA va dir en un comunicat que, en virtut del projecte TBG, que hauria de completar un vol demostratiu el 2020, les empreses associades intenten desenvolupar tecnologies per a un sistema de planejament hipersònic tàctic amb un coet, llançat des d’un avió portador.
“El programa abordarà els problemes de sistema i tecnologia necessaris per crear un sistema de planejament hipersònic amb un coet. Aquests inclouen el desenvolupament de conceptes per a un aparell amb les característiques aerodinàmiques i aerotermodinàmiques necessàries; controlabilitat i fiabilitat en una àmplia gamma de condicions operatives; les característiques del sistema i del subsistema necessàries per a l'eficiència en les condicions operatives pertinents; finalment, enfocaments per reduir el cost i augmentar l’abordabilitat del sistema experimental i dels sistemes de producció futurs”, es diu en el comunicat. L’avió del projecte TBG és una ogiva que se separa de l’accelerador i planeja a velocitats de fins a M = 10 o més.
Mentrestant, com a part del programa HAWC, després del projecte X-51A, es demostrarà un míssil de creuer hipersònic amb un motor ramjet a velocitats més baixes, aproximadament M = 5 i superior. "La tecnologia de HAWC podria expandir-se a prometedores plataformes aèries hipersoniques reutilitzables que es poden utilitzar com a vehicles de reconeixement o accés a l'espai exterior", va dir DARPA en un comunicat. Ni DARPA ni el contractista principal de Boeing han revelat tots els detalls del seu programa conjunt.
Tot i que els principals objectius hipersònics del Departament de Defensa són sistemes d’armes i plataformes de reconeixement, DARPA va iniciar un nou programa el 2013 per desenvolupar un reforç hipersònic no tripulat reutilitzable per llançar petits satèl·lits de 1.360-2270 kg en òrbita baixa, que serviran simultàniament com a laboratori de proves per a vehicles hipersònics. El juliol de 2015, l'Oficina va adjudicar a Boeing i al seu soci Blue Origin un contracte de 6,6 milions de dòlars per continuar treballant a l'avió espacial experimental XS-1, segons un comunicat del Congrés. L’agost de 2014, Northrop Grumman va anunciar que també treballava amb Scaled Composites i Virgin Galactic en el disseny tècnic i el pla de vol del programa XS-1. La companyia va rebre un contracte de 13 mesos per valor de 3,9 milions de dòlars.
Es preveu que el XS-1 tingui un reforç de llançament reutilitzable que, combinat amb una etapa de reforç puntual, proporcionarà un lliurament assequible d’un vehicle de la classe 1360 kg a LEO. A més del llançament barat, estimat en una desena part del cost d’un llançament de coets pesats actuals, és probable que el XS-1 serveixi també com a laboratori de proves per a nous vehicles hipersònics.
DARPA vol llançar el XS-1 cada dia per menys de 5 milions de dòlars per vol. La direcció vol aconseguir un dispositiu que pugui assolir velocitats de més de 10 números Mach. Els principis de funcionament sol·licitats "com un avió" inclouen aterratges horitzontals en pistes estàndards, a més, el llançament ha de ser des d'un llançador d'elevadors, a més hi ha d'haver una infraestructura i un personal de terra mínims i un alt nivell d'autonomia. El primer vol orbital de prova està previst per al 2018.
Després de diversos intents fallits de la NASA, a partir dels anys vuitanta, per desenvolupar un sistema com el XS-1, els investigadors militars creuen que la tecnologia ha madurat prou a causa dels avenços en compostos lleugers i econòmics i de la protecció tèrmica millorada.
XS-1 és un dels diversos projectes del Pentàgon destinats a reduir el cost del llançament de satèl·lits. Amb les retallades del pressupost de defensa nord-americà i l'acumulació de capacitats d'altres països, l'accés rutinari a l'espai s'està convertint en una prioritat de seguretat nacional cada vegada més gran. L’ús de coets pesats per llançar satèl·lits és car i requereix una estratègia elaborada amb poques opcions. Aquests llançaments tradicionals poden costar centenars de milions de dòlars i requereixen mantenir una infraestructura costosa. Mentre la Força Aèria dels Estats Units insisteix que els legisladors emeten un decret per suspendre l’ús de motors coets russos RD-180 per llançar satèl·lits nord-americans, la investigació hipersònica de DARPA ajudarà a escurçar significativament el camí que s’haurà de recórrer, basant-se només en les seves pròpies forces i significa.
Rússia: recuperant el temps perdut
Al final de l’existència de la Unió Soviètica, l’oficina de disseny de construcció de màquines MKB "Raduga" de Dubna va dissenyar GELA (Hypersonic Experimental Aircraft), que havia de convertir-se en el prototip del míssil estratègic de llançament aeri X-90 ("Producte 40 ") amb un motor ramjet" Producte 58 "Desenvolupat per TMKB (oficina de disseny de construcció de màquines Turaevskoe)" Soyuz ". Se suposava que el coet podia accelerar a una velocitat de 4,5 nombres Mach i tenir un abast de 3000 km. Se suposava que el conjunt d’armes estàndard del modernitzat bombarder estratègic Tu-160M incloïa dos míssils X-90. Els treballs sobre el míssil de creuer supersònic Kh-90 es van interrompre el 1992 a la fase de laboratori i el propi aparell GELA es va mostrar el 1995 a l'exposició d'aviació MAKS.
La informació més completa sobre els actuals programes de llançament d'aire hipersònic va ser presentada per l'ex comandant de l'estat major de la Força Aèria Russa, Alexander Zelin, en una conferència que va pronunciar en una conferència de fabricants d'avions a Moscou l'abril del 2013. Segons Zelin, Rússia està duent a terme un programa en dues etapes per desenvolupar un míssil hipersònic. La primera etapa preveu el desenvolupament per al 2020 d’un míssil de llançament aeri subestratègic amb un abast de 1.500 km i una velocitat d’aproximadament M = 6. A més, en la propera dècada s’hauria de desenvolupar un coet amb una velocitat de 12 números Mach, capaç d’arribar a qualsevol punt del món.
El més probable és que el míssil Mach 6 esmentat per Zelin sigui el producte 75, també denominat GZUR (HyperSonic Guided Missile), que es troba actualment en fase de disseny tècnic a la Tactical Missiles Corporation. El "producte 75", pel que sembla, té una longitud de 6 metres (la mida màxima que pot agafar la badia del Tu-95MS; també pot cabre al compartiment d'armament del bombarder Tu-22M) i pesa uns 1.500 kg. L'hauria de posar en marxa el motor ramjet Product 70 desenvolupat per Soyuz TMKB. El seu cercador de radar actiu Gran-75 està sent desenvolupat actualment per Detal UPKB a Kamensk-Uralsky, mentre que el capçal de passiu de banda ampla està fabricat per l'Omsk Central Design Bureau.
El 2012, Rússia va iniciar les proves de vol d'un vehicle hipersònic experimental unit a la suspensió d'un bombarder supersònic de llarg abast Tu-23MZ (designació OTAN "Backfire"). No abans del 2013, aquest dispositiu va fer el seu primer vol gratuït. El dispositiu hipersònic s'instal·la a la secció del morro del coet X-22 (AS-4 "Kitchen"), que s'utilitza com a impulsor de llançament. Aquesta combinació fa 12 metres de llarg i pesa unes 6 tones; el component hipersònic fa uns 5 metres de llargada. El 2012, la fàbrica de construcció de màquines de Dubna va completar la construcció de quatre míssils anti-vaixell llançats aeri de creuer supersònic X-22 (sense cercador ni ogives) per utilitzar-los en proves de vehicles hipersònics. El coet es llança des de la suspensió de l’ala Tu-22MZ a velocitats de fins a Mach 1, 7 i altituds de fins a 14 km i accelera el vehicle de prova a Mach 6, 3 i una altitud de 21 km abans de llançar el component de prova, que aparentment es desenvolupa una velocitat de 8 números Mach.
S'esperava que Rússia participés en proves de vol similars del vehicle hipersònic francès MBDA LEA llançat des del Backfire. No obstant això, segons les dades disponibles, el component hipersònic de prova és un projecte primordialment rus.
L'octubre-novembre de 2012, Rússia i l'Índia van signar un acord preliminar per treballar en el míssil hipersònic BrahMos-II. L’esquema de cooperació inclou NPO Mashinostroeniya (coet), TMKB Soyuz (motor), TsAGI (investigació aerodinàmica) i TsIAM (desenvolupament de motors).
Índia: un nou jugador al camp
Després d'un acord sobre el desenvolupament conjunt amb Rússia, el programa de coets BrahMos de l'Índia es va llançar el 1998. Segons l'acord, els principals socis eren l'NPO rus Mashinostroyenia i l'Organització de Recerca i Desenvolupament de la Defensa de l'Índia (DRDO).
La seva primera versió és un míssil de creuer supersònic de dues etapes amb guia radar. El motor de combustible sòlid de la primera etapa accelera el coet a velocitats supersòniques, mentre que el ramjet de combustible líquid de la segona etapa accelera el coet fins a la velocitat de M = 2. 8. BrahMos és, de fet, la versió índia del Míssil rus Yakhont.
Tot i que el coet BrahMos ja s’havia lliurat a l’exèrcit, la marina i l’aviació índies, la decisió de començar a desenvolupar una versió hipersònica del coet BrahMos-II mitjançant la col·laboració ja establerta es va prendre el 2009.
D'acord amb el disseny tècnic, BrahMos-ll (Kalam) volarà a velocitats superiors a Mach 6 i tindrà una precisió superior en comparació amb la variant BrahMos-A. El míssil tindrà un abast màxim de 290 km, que està limitat pel règim de control de tecnologia de míssils signat per Rússia (limita el desenvolupament de míssils amb un abast de més de 300 km per a un país soci). Per tal d’incrementar la velocitat del coet BrahMos-2, s’utilitzarà un motor de ramet hipersònic i, segons diverses fonts, la indústria russa hi està desenvolupant un combustible especial.
Per al projecte BrahMos-II, es va prendre una decisió clau per mantenir els paràmetres físics de la versió anterior perquè el nou coet pogués utilitzar els llançadors ja desenvolupats i altres infraestructures.
L’objectiu fixat per a la nova variant inclou objectius fortificats com ara refugis subterranis i dipòsits d’armes.
A Aero India 2013 es va mostrar un model a escala del coet BrahMos-II i les proves de prototips hauran de començar el 2017. (A l'exposició recentment celebrada Aero India 2017, es va presentar un lluitador Su-30MKI amb un coet Brahmos sobre un piló de les ales). El 2015, en una entrevista, el director executiu de Brahmos Aerospace, Kumar Mishra, va dir que encara s’ha d’aprovar la configuració exacta i que s’espera un prototip de ple dret abans del 2022.
Un dels principals reptes és trobar solucions de disseny per al BrahMos-II que permetessin al coet resistir les temperatures extremes i les càrregues de vol hipersònic. Entre els problemes més difícils hi ha la cerca dels materials més adequats per a la fabricació d’aquest coet.
S'estima que DRDO va invertir aproximadament 250 milions de dòlars en el desenvolupament d'un míssil hipersònic; de moment, s'han realitzat proves d'un VRM hipersonic al laboratori de sistemes moderns de Hyderabad, on, segons els informes, es va aconseguir una velocitat de M = 5, 26 en un túnel de vent. paper en la simulació de la velocitat necessària per provar diversos elements estructurals d’un coet.
És clar que el míssil hipersònic només es subministrarà a l'Índia i Rússia i no estarà disponible per a la venda a tercers països.
Hi ha un líder
Com a potència militar i econòmica més poderosa del món, els Estats Units impulsen les tendències del desenvolupament hipersònic, però països com Rússia i l’Índia la frenen.
El 2014, l'Alt Comandament de la Força Aèria dels Estats Units va anunciar que les capacitats hipersòniques superarien les cinc principals prioritats de desenvolupament de la propera dècada. Les armes hipersòniques seran difícils d’interceptar i proporcionaran la possibilitat de llançar atacs a llarg abast més ràpid del que permet la tecnologia actual de míssils.
A més, aquesta tecnologia és vista per alguns com a successora de la tecnologia de les esteles, ja que les armes que es mouen a gran velocitat i a gran altitud tindran una millor supervivència que els sistemes lents de baix vol, el que significa que podran atraure objectius en un accés limitat contestat. espai. A causa dels avenços en el camp de les tecnologies de defensa aèria i la seva ràpida proliferació, és vital trobar noves maneres de penetrar en els "cordons enemics".
Amb aquesta finalitat, els legisladors nord-americans obliguen el Pentàgon a accelerar l’avenç de la tecnologia hipersònica. Molts d'ells assenyalen l'evolució a la Xina, Rússia i fins i tot l'Índia com a justificació d'esforços més agressius dels EUA en aquesta direcció. La Cambra de Representants, en la seva versió del projecte de llei de despeses en defensa, va dir que "són conscients de l'amenaça que evoluciona ràpidament el desenvolupament d'armes hipersòniques al camp de possibles adversaris".
Esmenten allà "diverses proves recents d'armes hipersòniques dutes a terme a la Xina, així com desenvolupaments en aquesta zona a Rússia i l'Índia" i insten a "avançar enèrgicament". "La Cambra creu que les capacitats de creixement ràpid podrien suposar una amenaça per a la seguretat nacional i les nostres forces actives", diu la llei. En particular, també afirma que el Pentàgon hauria d'utilitzar "tecnologia sobrant de proves hipersonals anteriors" per continuar el desenvolupament d'aquesta tecnologia.
Els funcionaris de la Força Aèria dels Estats Units prediuen que els avions hipersònics reutilitzables podrien entrar en servei a la dècada de 1940 i experts dels laboratoris d'investigació militar confirmen aquestes estimacions. En sortir amb una solució competitiva per davant dels possibles adversaris, els Estats Units es posicionarien en una posició avantatjosa, especialment al Pacífic, on prevalen les llargues distàncies i es preferiran les velocitats elevades a altituds elevades.
Atès que la tecnologia, que hauria de "madurar" en un futur pròxim, es pot aplicar en el desenvolupament d'armes i avions de reconeixement, sorgeix una gran pregunta: en quina direcció es mourà primer el Pentàgon. Tant els projectes del Pentàgon, com el "avió arsenal" iniciat pel secretari de Defensa Carter el febrer del 2016, i el nou bombarder de llarga distància (LRS-B) / B-21, són plataformes que poden portar una càrrega hipersònica útil, ja sigui siguin armes o equips de reconeixement i vigilància.
Per a la resta del món, incloses Rússia i l’Índia, el camí a seguir és menys clar quan es tracta de llargs cicles de desenvolupament i futurs desplegaments de tecnologia hipersònica i plataformes hipersòniques.
