Американська гіперзвукова зброя

Прогрес в області створення гіперзвукового транспорту і озброєнь в останні десятиліття демонстрував настільки скромні темпи, що навіть затятих оптимістів перетворив на похмурих скептиків. Проте новітній план НДДКР військово-повітряних сил США впевнено стверджує: діюча гіперзвукова зброя з'явиться в розпорядженні Штатів вже в 2020 році.

Минуло вже півстоліття з моменту, коли СРСР і США усвідомили потенціал гіперзвукових озброєнь і почали пошуки в даному напрямку. З часів екзотичного проекту стратегічної ракети ASALM з пізніх 1970-х до останніх польотів безпілотника-демонстратора Boeing X-51A пройшло більше 30 років, а домогтися стійкої роботи прямоточного повітряно-реактивного двигуна на гіперзвукових швидкостях як і раніше не вдалося. Ця область досліджень демонструє бентежно повільний прогрес. Тим не менш ВПС США оприлюднило новий стратегічний план по НДДКР, і він ясно показує, що саме швидкість залишається одним з головних пріоритетів американських військових.

Цього разу план вимірюється не роками, а декадами. Однак конструкторські завдання і терміни їх виконання позначені в ньому з граничною точністю, а фінансова частина стратегії передбачає необхідні інвестиції, навіть незважаючи на важкі часи.

Розробка пілотованого гіперзвукового літака вимагатиме створення складного двигуна, що поєднує в собі турбореактивний двигун для дозвукових і надзвукових швидкостей, а також ДПВРД для гіперзвуку. Робота над цим мотором вимагатиме розвитку як мінімум чотирьох ключових технологій.

Поточна стратегія передбачає два основних часових горизонти. Вже до 2020 року планується розробити гіперзвукове ударне озброєння, тобто крилату ракету з гіперзвуковим прямоточним повітряно-реактивним двигуном (ДПВРД).

До 2030 року на світ повинен з'явитися розвідувальний літак, ймовірно пілотований. «Ці терміни ми вважаємо розумними з точки зору вкладення коштів, - говорить Крістофер Клей, фахівець підрозділу ВПС з НДДКР, - проте в разі гострої необхідності ми можемо прискоритися».

Головними дійовими особами, зрозуміло, будуть Дослідницька лабораторія ВПС (AFRL) і Агентство з перспективних оборонних науково-дослідних розробок DARPA. До них приєднається ряд зарубіжних розробників. Планується використовувати напрацювання всіх проектів, які коли-небудь велися, але були закриті, скасовані або припинені у зв'язку з браком коштів.

До них відноситься і X-51A, якому поки що відміряний останній випробувальний політ, і закритий з фінансових причин проект Blackswift - унікального літака з гібридною силовою установкою, що поєднує турбореактивний двигун і ДПВРД в одному агрегаті.

"В AFRL було запущено безліч проектів, але жоден з них не набрав критичної маси. Тому було вирішено вибрати всього два і повністю на них сконцентруватися ", - пояснює Клей. Причому перший і раніше розвивався непоганими темпами, а ось другий багато років тупцював на одному місці.

Живи яскраво, помри рано

Технологія 1. Загальна впускна стежка Очевидно
, що форма повітрозабірника буде цілком і повністю продиктована потребами гіперзвукового прямоточного двигуна. Однак інженерам належить домогтися того, щоб турбореактивний мотор міг повноцінно харчуватися навіть на надзвукових швидкостях. Фактично повітрозабірник повинен бути трирежимним. Також необхідно розробити систему перемикання з ТРД на ДПВРД і назад.
Технологія 2. Дврежимна камера згоряння прямоточного двигуна Особливість
гіперзвуку в тому, що на швидкостях під 5М паливо-повітряної суміші не потрібно стиснення. Навпаки, потрібно забезпечити найменший опір повітря. На надзвукових швидкостях стиснення необхідно. Інженерам належить знайти таку форму камери згоряння, яка зможе стати компромісом між надзвуком і гіперзвуком.
Технологія 3. Загальна випускна участь Досвід
X-51A показав, що забезпечення герметичного з'єднання камери згоряння і сопла може стати проблемою. Крім того, конфігурація сопла повинна відповідати потребам турбореактивного двигуна для поліпшення керованості на середніх швидкостях.
Технологія 4. Високошвидкісний турбореактивний руховик Щоб
домогтися перетину швидкісних діапазонів ТРД і ДПВРД, необхідно підвищувати максимальну швидкість турбореактивного двигуна аж до 4М. Обмеження пов'язані, перш за все, з перегрівом турбіни. Ключ до вирішення проблеми - використання термостійких матеріалів (композити з керамічною матрицею), високотемпáних підшипників і просунутих систем охолодження.
Експериментальний безпілотний апарат NASA X-43 (на фото) встановив рекорд швидкості для літальних апаратів з повітряно-реактивним двигуном, розігнавшись до 10617 км/год, або 9,68М. Рекордний політ третього прототипу X-43 відбувся 16 листопада 2004 року. Розгінна ракета «Пегас», запущена з борту бомбардувальника B-52, розігнала апарат і відокремилася на висоті 29000 м. За 10 секунд роботи ДПВРД X-43 подолав 24 км, піднявшись на висоту близько 34000 м. Потім одноразовий апарат був затоплений неподалік від каліфорнійського узбережжя.

Швидка смерть

Під першим, відносно успішним проектом мається на увазі Boeing X-51A. Незважаючи на всього один наполовину вдалий і два невдалих польоти демонстратора ДПВРД, як і раніше планується побудувати четвертий і останній зразок до середини 2013 року. "Лідерство в області військово-повітряних сил як і раніше залежить від досліджень в області ДПВРД, - говорить Чарлі Брінк, керівник програми X-51A. - Образ апарату, здатного пролетіти 600 морських миль за десять хвилин, набуває все більшої ваги в очах військових ".

У травні 2010 року, під час першого польоту Х-51А його двигун пропрацював 140 секунд із планованих 300. Пошкодження сполучення між двигуном і соплом призвело до передчасного закінчення польоту, проте ДПВРД встиг розігнати машину до 6,5 М. Під час другого польоту в червні 2011 року "