Los avances en la tecnología hipersónica han llevado a la creación de sistemas de armas de alta velocidad. Ellos, a su vez, han sido identificados como un área clave en la dirección en la que los militares deben moverse para mantenerse al día con los oponentes en términos de tecnología.
En las últimas décadas, se ha llevado a cabo un desarrollo a gran escala en esta área tecnológica, mientras que el principio de ciclicidad se ha utilizado ampliamente, donde una campaña de investigación se utilizó como base para la siguiente. Este proceso condujo a avances significativos en la tecnología de armas hipersónicas. Durante dos décadas, los desarrolladores han utilizado activamente la tecnología hipersónica, principalmente en misiles balísticos y de crucero, así como en bloques deslizantes con un propulsor de cohetes.
El trabajo activo se realiza en áreas como simulación, pruebas en túnel de viento, diseño de cono de nariz, materiales inteligentes, dinámica de reentrada y software personalizado. Como resultado, los sistemas de lanzamiento terrestre hipersónicos ahora tienen un alto nivel de preparación y alta precisión, lo que permite a los militares atacar una amplia gama de objetivos. Además, estos sistemas pueden debilitar significativamente las defensas antimisiles existentes del enemigo.
Programas americanos
El Departamento de Defensa de EE. UU. Y otras agencias gubernamentales están prestando cada vez más atención al desarrollo de armas hipersónicas que, según los expertos, alcanzarán el nivel de desarrollo requerido en la década de 2020. Prueba de ello es el aumento de la inversión y los recursos asignados por el Pentágono para la investigación hipersónica.
La Administración de Sistemas Espaciales y de Cohetes del Ejército de los EE. UU. Y el Laboratorio Nacional Sandia están colaborando en el Arma hipersónica avanzada (AHW), ahora conocida como Sistema de reingreso alternativo. Este sistema utiliza una unidad de deslizamiento hipersónico HGV (vehículo de deslizamiento hipersónico) para entregar una ojiva convencional, similar a la DARPA y al concepto Hypersonic Technology Vehicle-2 (HTV-2) de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Sin embargo, esta unidad se puede instalar en un cohete portador con un alcance más corto que en el caso del HTV-2, lo que a su vez puede indicar la prioridad del despliegue avanzado, por ejemplo, en tierra o en el mar. La unidad HGV, estructuralmente diferente del HTV-2 (cónica, no en forma de cuña), está equipada con un sistema de guía de alta precisión al final de la trayectoria.
El primer vuelo del cohete AHW en noviembre de 2011 permitió demostrar el nivel de sofisticación de las tecnologías de planificación hipersónica con un acelerador de cohetes, tecnologías de protección térmica y también verificar los parámetros del sitio de prueba. La unidad de deslizamiento, lanzada desde un alcance de cohetes en Hawai y volando unos 3800 km, alcanzó con éxito su objetivo.
El segundo lanzamiento de prueba se llevó a cabo desde el sitio de lanzamiento de Kodiak en Alaska en abril de 2014. Sin embargo, 4 segundos después del lanzamiento, los controladores dieron la orden de destruir el cohete cuando la protección térmica externa tocó la unidad de control del vehículo de lanzamiento. El siguiente lanzamiento de prueba de una versión más pequeña se llevó a cabo desde un alcance de cohetes en el Océano Pacífico en octubre de 2017. Esta versión más pequeña se adaptó para adaptarse a un misil balístico estándar lanzado desde un submarino.
Para los lanzamientos de prueba programados bajo el programa AHW, el Departamento de Defensa ha solicitado $ 86 millones para el año fiscal 2016, $ 174 millones para el año fiscal 2017, $ 197 millones para 2018 y $ 263 millones para 2019. La última solicitud, junto con los planes para continuar con el programa de prueba AHW, indican que el ministerio está definitivamente comprometido con el desarrollo y la implementación del sistema utilizando la plataforma AHW.
En 2019, el programa se centrará en la producción y prueba de un vehículo de lanzamiento y un planeador hipersónico que se utilizará en experimentos de vuelo; sobre la continuación del estudio de sistemas prometedores para comprobar el coste, la letalidad, las características aerodinámicas y térmicas; y en la realización de investigaciones adicionales para evaluar alternativas, viabilidad y conceptos para soluciones integradas.
DARPA, junto con la Fuerza Aérea de EE. UU., Están implementando simultáneamente el programa de demostración HSSW (High Speed Strike Weapon), que consta de dos proyectos principales: el programa TBG (Tactical Boost-Glide), desarrollado por Lockheed Martin y Raytheon, y el programa HAWC (concepto de arma de respiración de aire hipersónica), dirigido por Boeing. Inicialmente, está previsto desplegar el sistema en la fuerza aérea (lanzamiento aéreo) y luego pasar a la operación marítima (lanzamiento vertical).
Si bien el principal objetivo de desarrollo hipersónico del Departamento de Defensa son las armas de lanzamiento aéreo, DARPA en 2017, como parte del proyecto Operational Fires, comenzó un nuevo programa para desarrollar y demostrar un sistema de lanzamiento terrestre hipersónico que incorpora tecnología del programa TBG.
En una solicitud de presupuesto para 2019, el Pentágono solicitó $ 50 millones para desarrollar y demostrar un sistema de lanzamiento terrestre que permite que una unidad hipersónica con alas deslizantes supere las defensas aéreas enemigas y alcance objetivos prioritarios de manera rápida y precisa. El objetivo del proyecto es: desarrollo de un portaaviones avanzado capaz de lanzar varias ojivas a diferentes distancias; desarrollo de plataformas de lanzamiento desde tierra compatibles que permitan la integración en la infraestructura terrestre existente; y lograr las características específicas requeridas para un rápido despliegue y redespliegue del sistema.
En su solicitud de presupuesto de 2019, DARPA solicitó $ 179.5 millones para financiamiento de TBG. El objetivo del TBG (como el HAWC) es lograr una velocidad de bloqueo de Mach 5 o más al planificar el objetivo en el tramo final de la trayectoria. La resistencia al calor de dicha unidad debe ser muy alta, debe ser altamente maniobrable, volar a altitudes de casi 61 km y llevar una ojiva que pese unos 115 kg (aproximadamente el tamaño de una bomba de pequeño diámetro, Small Diameter Bomb). También se están desarrollando una ojiva y un sistema de guía en el marco de los programas TBG y HAWC.
Anteriormente, la Fuerza Aérea de EE. UU. Y DARPA lanzaron un programa conjunto FALCON (Aplicación y lanzamiento de fuerza desde los Estados Unidos continentales) en el marco del proyecto CPGS (Conventional Prompt Global Strike). Su objetivo es desarrollar un sistema que consiste en un vehículo de lanzamiento similar a un misil balístico y un vehículo de reentrada atmosférica hipersónico conocido como vehículo aéreo común (CAV) que podría lanzar una ojiva en cualquier parte del mundo en una o dos horas. La unidad de planeo CAV altamente maniobrable con un ala-fuselaje deltoides, que no tiene hélice, puede volar en la atmósfera a velocidades hipersónicas.
Lockheed Martin trabajó con DARPA en el concepto inicial del vehículo hipersónico HTV-2 de 2003 a 2011. Los cohetes ligeros Minotaur IV, que se convirtieron en el vehículo de reparto de los bloques HTV-2, fueron lanzados desde Vandenberg AFB en California. El primer vuelo del HTV-2 en 2010 proporcionó datos que demostraron avances en la mejora del rendimiento aerodinámico, materiales de alta temperatura, sistemas de protección térmica, sistemas de seguridad de vuelo autónomos y sistemas de guía, navegación y control para vuelos hipersónicos prolongados. Sin embargo, este programa fue cerrado y actualmente todos los esfuerzos están enfocados en el proyecto AHW.
El Pentágono espera que estos programas de investigación allanen el camino para varias armas hipersónicas y también planea consolidar sus actividades en el desarrollo de armas hipersónicas como parte de una hoja de ruta que se está desarrollando para financiar más proyectos en esta área.
En abril de 2018, el subsecretario de Defensa anunció que se le ordenó cumplir con "el 80% del plan", que es realizar pruebas de evaluación hasta 2023, cuyo objetivo es lograr capacidades hipersónicas durante la próxima década. Una de las tareas prioritarias del Pentágono es también lograr sinergias en proyectos hipersónicos, ya que muy a menudo se desarrollan componentes con funcionalidades similares en diferentes programas. “Aunque los procesos de lanzamiento de un cohete desde una plataforma marítima, aérea o terrestre son significativamente diferentes. es necesario luchar por la máxima uniformidad de sus componentes”.
Éxitos rusos
El programa ruso para el desarrollo de un misil hipersónico es ambicioso, lo que se ve facilitado en gran medida por el apoyo integral del estado. Así lo confirma el mensaje anual del presidente a la Asamblea Federal, que entregó el 1 de marzo de 2018. Durante su discurso, el presidente Putin presentó varios sistemas de armas nuevos, incluido el prometedor sistema de misiles estratégicos Avangard.
Putin ha presentado estos sistemas de armas, incluido el Vanguard, como respuesta al despliegue del sistema global de defensa antimisiles de Estados Unidos. Afirmó que "Estados Unidos, a pesar de la profunda preocupación de la Federación de Rusia, continúa implementando sistemáticamente sus planes de defensa antimisiles", y que la respuesta de Rusia es aumentar la capacidad de ataque de sus fuerzas estratégicas para derrotar los sistemas defensivos de posibles adversarios (aunque el actual sistema estadounidense de defensa antimisiles apenas podrá interceptar incluso una parte de las 1.550 ojivas nucleares de Rusia).
Vanguard, aparentemente, es un desarrollo posterior del proyecto 4202, que se transformó en el proyecto Yu-71 para el desarrollo de una ojiva guiada hipersónica. Según Putin, puede mantener la velocidad de 20 números de Mach en la sección de marcha o planeo de su trayectoria, y “cuando se mueve hacia el objetivo, puede realizar maniobras profundas, como una maniobra lateral (y a lo largo de varios miles de kilómetros). Todo esto lo hace absolutamente invulnerable a cualquier medio de defensa aérea y antimisiles.
El vuelo de la Vanguardia se produce prácticamente en condiciones de formación de plasma, es decir, se mueve hacia el objetivo como un meteorito o una bola de fuego (el plasma es un gas ionizado formado por el calentamiento de las partículas de aire, determinado por la alta velocidad del cuadra). La temperatura en la superficie del bloque puede alcanzar los "2000 grados Celsius".
En el mensaje de Putin, el video mostraba el concepto de Avangard en forma de un misil hipersónico simplificado capaz de maniobrar y superar la defensa aérea y los sistemas de defensa antimisiles. El presidente declaró que la unidad alada que se muestra en el video no es una presentación "real" del sistema final. Sin embargo, según los expertos, la unidad alada en el video bien puede representar un proyecto completamente realizable de un sistema con las características tácticas y técnicas de la Vanguardia. Además, teniendo en cuenta la conocida historia de las pruebas del proyecto Yu-71, podemos decir que Rusia se está moviendo con confianza hacia la creación de la producción en masa de unidades aladas deslizantes hipersónicas.
Lo más probable es que la configuración estructural del aparato que se muestra en el video sea un cuerpo en forma de cuña del tipo ala-fuselaje, que ha recibido la definición general de "planeador de olas". Se mostró su separación del vehículo de lanzamiento y posterior maniobra hacia el objetivo. El video mostró cuatro superficies de dirección, dos en la parte superior del fuselaje y dos placas de freno del fuselaje, todas en la parte trasera de la nave.
Es probable que el Vanguard esté destinado a ser lanzado con el nuevo misil balístico intercontinental multietapa pesado Sarmat. Sin embargo, en su discurso, Putin dijo que "es compatible con los sistemas existentes", lo que indica que en un futuro cercano, el portador de la unidad alada Avangard probablemente será el complejo UR-100N UTTH mejorado. El alcance de acción estimado del Sarmat 11.000 km en combinación con un alcance de 9.900 km de la ojiva controlada Yu-71 permite obtener un alcance máximo de más de 20.000 km.
El desarrollo moderno de Rusia en el campo de los sistemas hipersónicos comenzó en 2001, cuando se probaron los misiles balísticos intercontinentales UR-100N (según la clasificación SS-19 Stiletto de la OTAN) con un bloque deslizante. El primer lanzamiento del misil Proyecto 4202 con la ojiva Yu-71 se llevó a cabo el 28 de septiembre de 2011. Basado en el proyecto Yu-71/4202, los ingenieros rusos han desarrollado otro aparato hipersónico, incluido el segundo prototipo Yu-74, que se lanzó por primera vez en 2016 desde un sitio de prueba en la región de Orenburg, alcanzando un objetivo en el Kura. sitio de prueba en Kamchatka. El 26 de diciembre de 2018 se llevó a cabo el último (en términos de tiempo) lanzamiento exitoso del complejo Avangard, que desarrolló una velocidad de alrededor de 27 Machs.
Proyecto chino DF-ZF
Según información bastante escasa de fuentes abiertas, China está desarrollando el vehículo hipersónico DF-ZF. El programa DF-ZF se mantuvo en alto secreto hasta que comenzaron las pruebas en enero de 2014. Fuentes estadounidenses rastrearon el hecho de las pruebas y llamaron al dispositivo Wu-14, ya que las pruebas se llevaron a cabo en el sitio de pruebas de Wuzhai en la provincia de Shanxi. Si bien Beijing no reveló los detalles de este proyecto, los militares estadounidenses y rusos sugieren que hasta la fecha se han realizado siete pruebas exitosas. Según fuentes estadounidenses, el proyecto experimentó ciertas dificultades hasta junio de 2015. Solo comenzando con la quinta serie de lanzamientos de prueba podemos hablar sobre la finalización exitosa de las tareas asignadas.
Según la prensa china, para aumentar el alcance, el DF-ZF combina las capacidades de los misiles no balísticos y los bloques deslizantes. Un dron hipersónico DF-ZF típico, que se mueve tras su lanzamiento a lo largo de una trayectoria balística, acelera a una velocidad suborbital de Mach 5 y luego, al entrar en la atmósfera superior, vuela casi en paralelo a la superficie de la Tierra. Esto hace que el camino general hacia el objetivo sea más corto que el de un misil balístico convencional. Como resultado, a pesar de la reducción de la velocidad debido a la resistencia del aire, un vehículo hipersónico puede alcanzar su objetivo más rápido que una ojiva ICBM convencional.
Después de la séptima prueba en abril de 2016, durante las próximas pruebas en noviembre de 2017, el aparato con el misil nuclear DF-17 a bordo alcanzó una velocidad de 11.265 km / h.
De los informes de la prensa local se desprende claramente que el dispositivo hipersónico chino DF-ZF se probó con el portaaviones: el misil balístico de medio alcance DF-17. Este misil pronto será reemplazado por el misil DF-31 con el objetivo de aumentar el alcance a 2000 km. En este caso, la ojiva puede equiparse con una carga nuclear. Fuentes rusas sugieren que el dispositivo DF-ZF puede entrar en la etapa de producción y ser adoptado por el ejército chino en 2020. Sin embargo, a juzgar por el desarrollo de los acontecimientos, China todavía está a unos 10 años de adoptar sus sistemas hipersónicos.
Según la inteligencia estadounidense, China puede utilizar sistemas de misiles hipersónicos para armas estratégicas. China también puede desarrollar tecnología hipersónica ramjet para ofrecer capacidad de ataque rápido. Un cohete con un motor de este tipo, lanzado desde el Mar de China Meridional, puede volar 2000 km en el espacio cercano a velocidades hipersónicas, lo que permitirá a China dominar la región y poder atravesar incluso los sistemas de defensa antimisiles más avanzados.
Desarrollo indio
La Organización de Investigación y Desarrollo de Defensa de la India (DRDO) ha estado trabajando en sistemas de lanzamiento terrestre hipersónicos durante más de 10 años. El proyecto más exitoso es el cohete Shourya (o Shaurya). Otros dos programas, BrahMos II (K) y Vehículo de demostración de tecnología hipersónica (HSTDV), están experimentando algunas dificultades.
El desarrollo de un misil táctico de superficie a superficie comenzó en los años 90. Se informa que el misil tiene un alcance típico de 700 km (aunque podría aumentarse) con una desviación circular de 20-30 metros. El misil Shourya se puede lanzar desde una cápsula de lanzamiento que se monta en un lanzador móvil 4x4, o desde una plataforma estacionaria desde el suelo o desde un silo.
En la versión de contenedor de lanzamiento, se lanza un cohete de dos etapas utilizando un generador de gas, que, debido a la alta velocidad de combustión del propulsor, crea una alta presión suficiente para que el cohete despegue del contenedor a alta velocidad.. La primera etapa mantiene el vuelo durante 60-90 segundos antes del inicio de la segunda etapa, después de lo cual es disparada por un pequeño dispositivo pirotécnico, que también funciona como motor de cabeceo y guiñada.
El generador de gas y los motores, desarrollados por el Laboratorio de Materiales de Alta Energía y el Laboratorio de Sistemas Avanzados, impulsan el cohete a una velocidad de Mach 7. Todos los motores y etapas utilizan propulsores sólidos especialmente formulados que permiten que el vehículo alcance velocidades hipersónicas. Un misil que pesa 6,5 toneladas puede transportar una ojiva convencional de alto explosivo que pesa casi una tonelada o una ojiva nuclear equivalente a 17 kilotones.
Las primeras pruebas en tierra del misil Shourya en el sitio de pruebas de Chandipur se llevaron a cabo en 2004, y el próximo lanzamiento de prueba en noviembre de 2008. En estas pruebas se consiguió una velocidad de Mach 5 y una autonomía de 300 km.
Las pruebas del silo del cohete Shourya en la configuración final se llevaron a cabo en septiembre de 2011. Según los informes, el prototipo tenía un sistema de navegación y guía mejorado que incluía un giroscopio láser de anillo y un acelerómetro DRDO. El cohete se basó principalmente en un giroscopio diseñado específicamente para mejorar la maniobrabilidad y la precisión. El cohete alcanzó una velocidad de Mach 7, 5, volando 700 km a baja altura; Al mismo tiempo, la temperatura de la superficie de la caja alcanzó los 700 ° C.
El Departamento de Defensa realizó su último lanzamiento de prueba en agosto de 2016 desde el sitio de prueba de Chandipur. El cohete, que alcanzó una altitud de 40 km, voló 700 km y nuevamente a una velocidad de 7,5 Mach. Bajo la acción de la carga de expulsión, el cohete voló a lo largo de una trayectoria balística de 50 metros y luego cambió a un vuelo de marcha en hipersónico, haciendo la maniobra final antes de alcanzar el objetivo.
En DefExpo 2018, se informó que el próximo modelo del cohete Shourya se someterá a algunos refinamientos para aumentar el rango de vuelo. Se espera que Bharat Dynamics Limited (BDL) comience la producción en serie. Sin embargo, un portavoz de BDL dijo que no habían recibido ninguna instrucción de producción de DRDO, dando a entender que el cohete aún se estaba finalizando; La información sobre estas mejoras está clasificada por la Organización DRDO.
India y Rusia están desarrollando conjuntamente el misil de crucero hipersónico BrahMos II (K) como parte de la empresa conjunta BrahMos Aerospace Private Limited. DRDO desarrolla un motor ramjet hipersónico que ha sido probado con éxito en tierra.
India, con la ayuda de Rusia, está creando un combustible especial para aviones que permite que el cohete alcance velocidades hipersónicas. No hay más detalles disponibles sobre el proyecto, pero los funcionarios de la compañía dijeron que aún se encuentran en la fase de diseño preliminar, por lo que pasarán al menos diez años antes de que BrahMos II entre en funcionamiento.
Aunque el cohete supersónico tradicional BrahMos ha demostrado su eficacia, el Instituto Indio de Tecnología, el Instituto Indio de Ciencia y BrahMos Aerospace están llevando a cabo una gran cantidad de investigación en el campo de la ciencia de los materiales dentro del proyecto BrahMos II, ya que los materiales deben resistir las altas temperaturas. presión y altas cargas aerodinámicas y térmicas asociadas con velocidades hipersónicas.
El director ejecutivo de BrahMos Aerospace, Sudhir Mishra, dijo que el cohete ruso Zircon y el BrahMos II comparten un motor y una tecnología de propulsión comunes, mientras que la India está desarrollando el sistema de guía y navegación, el software, el casco y los sistemas de control.
Está previsto que el alcance y la velocidad del cohete sean de 450 km y Mach 7, respectivamente. El alcance del misil se estableció originalmente en 290 km, ya que Rusia firmó el Régimen de Control de Tecnología de Misiles, pero India, que también es signataria de este documento, actualmente está tratando de aumentar el alcance de sus misiles. Se espera que el cohete pueda ser lanzado desde una plataforma aérea, terrestre, superficial o submarina. La organización DRDO planea invertir 250 millones de dólares en probar un cohete capaz de desarrollar velocidades hipersónicas de Mach 5, 56 sobre el nivel del mar.
Mientras tanto, el proyecto indio HSTDV, en el que se utiliza un estatorreactor para demostrar un vuelo largo independiente, se enfrenta a dificultades estructurales. Sin embargo, el Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Defensa continúa trabajando para mejorar la tecnología de ramjet. A juzgar por las características declaradas, con la ayuda de un motor cohete propulsor sólido de arranque, el aparato HSTDV a una altitud de 30 km podrá desarrollar una velocidad de Mach 6 durante 20 segundos. La estructura básica con carcasa y soporte del motor fue diseñada en 2005. La mayoría de las pruebas aerodinámicas fueron realizadas por el Laboratorio Aeroespacial Nacional de la NAL.
El HSTDV reducido se ha probado en NAL para la entrada de aire y la salida de gases de escape. Para obtener un modelo hipersónico del comportamiento del vehículo en un túnel de viento, también se llevaron a cabo varias pruebas a velocidades supersónicas más altas (debido a una combinación de ondas de compresión y rarefacción).
El Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Defensa realizó trabajos relacionados con la investigación de materiales, la integración de componentes eléctricos y mecánicos y el motor estatorreactor. El primer modelo básico se presentó al público en 2010 en una conferencia especializada y en 2011 en Aerolndia. Según el cronograma, la producción de un prototipo completo estaba programada para 2016. Sin embargo, debido a la falta de las tecnologías necesarias, la financiación insuficiente en el campo de la investigación hipersónica y la falta de disponibilidad del sitio de producción, el proyecto está muy retrasado.
Sin embargo, las características aerodinámicas, de propulsión y del estatorreactor han sido cuidadosamente analizadas y calculadas, y se espera que un motor a reacción de tamaño completo sea capaz de generar 6 kN de empuje, lo que permitirá a los satélites lanzar ojivas nucleares y otras ojivas balísticas / no balísticas. -misiles balísticos a gran distancia. El casco octogonal que pesa una tonelada está equipado con estabilizadores de crucero y timones de control traseros.
Las tecnologías críticas, como la cámara de combustión del motor, se prueban en otro laboratorio de balística terminal, también parte de DRDO. El DRDO espera construir túneles de viento hipersónicos para probar el sistema HSTDV, pero la falta de fondos es un problema.
Con el surgimiento de los modernos sistemas integrados de defensa aérea, las fuerzas armadas militarmente poderosas están confiando en armas hipersónicas para contrarrestar las estrategias de bloqueo / denegación de acceso y lanzar ataques regionales o globales. A fines de la década de 2000, los programas de defensa comenzaron a prestar especial atención a las armas hipersónicas como el medio óptimo para lanzar un ataque global. En este sentido, además del hecho de que la rivalidad geopolítica se vuelve cada vez más feroz cada año, el ejército se esfuerza por maximizar la cantidad de fondos y recursos asignados a estas tecnologías.
En el caso de las armas hipersónicas para lanzamiento desde tierra, en particular los sistemas utilizados fuera de la zona de operación de los sistemas activos de defensa aérea del enemigo, las opciones de lanzamiento óptimas y de bajo riesgo son los complejos de lanzamiento estándar y lanzadores móviles para tierra-tierra y armas tierra-aire y minas subterráneas para atacar a distancias medias o intercontinentales.
