Hypersound se perfila como el próximo parámetro clave para las armas y las plataformas de vigilancia, por lo que merece la pena analizar más de cerca las investigaciones que están llevando a cabo en este ámbito Estados Unidos, Rusia e India
El Departamento de Defensa de EE. UU. Y otras agencias gubernamentales están desarrollando tecnología hipersónica para dos objetivos inmediatos y uno a largo plazo. Según Robert Mercier, jefe de sistemas de alta velocidad en el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. (AFRL), los dos objetivos cercanos son armas hipersónicas, que se espera que estén listas tecnológicamente a principios de la década de 1920, y un vehículo de vigilancia no tripulado, que lo hará. prepárese para el despliegue a fines de la década de 1920 o principios de la de 1930, y los vehículos hipersónicos lo seguirán en un futuro más lejano.
"La exploración espacial con la ayuda de naves espaciales con un motor a reacción es una perspectiva mucho más lejana", dijo en una entrevista. "Es poco probable que las naves espaciales hipersónicas estén listas antes de la década de 2050". Mercier agregó que la estrategia general de desarrollo es comenzar con armas pequeñas y luego, a medida que se desarrollen la tecnología y los materiales, expandirse a vehículos aéreos y espaciales.
Spiro Lekoudis, director del Departamento de Sistemas de Armas, Adquisiciones, Tecnología y Suministro del Ministerio de Defensa, confirmó que es probable que las armas hipersónicas sean el primer programa de adquisiciones que surgirá después del desarrollo de esta tecnología por parte del ministerio y sus organizaciones asociadas.. "El avión es definitivamente un proyecto a más largo plazo que un arma", dijo en una entrevista. Se espera que la Fuerza Aérea de los EE. UU. Realice una demostración del Arma de ataque de alta velocidad (HSSW), un desarrollo conjunto con la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), alrededor de 2020, cuando el Pentágono decidirá cuál es la mejor manera de transferir esta tecnología. en el programa de desarrollo y compras de misiles hipersónicos.
“Hay dos trabajos de investigación principales que tienen como objetivo demostrar la tecnología HSSW”, dice Bill Gillard, diseñador de planes y programas de AFRL. "El primero es el programa de planificación de aceleración táctica TBG (Tactical BoosWSIide) de Lockheed Martin y Raytheon, y el segundo es el HAWC (Concepto de arma de respiración de aire hipersónica), dirigido por Boeing".
“Mientras tanto, AFRL está realizando otro estudio fundamental para complementar los proyectos de la DARPA y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos”, dijo Gillard. Por ejemplo, en el marco de la validación del concepto del concepto de aeronave reutilizable para hipersónica (REACH), además del estudio de materiales básicos, se llevaron a cabo varios experimentos con motores ramjet de pequeño y mediano tamaño. "Nuestro objetivo es promover la base de datos y desarrollar y demostrar tecnologías que se pueden utilizar para crear nuevos sistemas". La investigación fundamental a largo plazo de AFRL en el campo de la mejora del compuesto de matriz cerámica y otros materiales resistentes al calor es extremadamente importante para la creación de vehículos hipersónicos prometedores.
AFRL y otros laboratorios del Pentágono están trabajando intensamente en dos aspectos principales de los vehículos hipersónicos prometedores: la capacidad de reutilizar y aumentar su tamaño."Incluso hay una tendencia en AFRL de promover el concepto de sistemas hipersónicos reutilizables y más grandes", dijo Gillard. "Hemos centrado todas estas tecnologías en proyectos como el X-51, y REACH será otro".
"La demostración de 2013 del misil X-51A WaveRider de Boeing formará la base de los planes de armamento hipersónico de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos", dijo John Leger, ingeniero jefe de proyectos aeroespaciales del departamento de armas de AFRL. "Estamos estudiando la experiencia adquirida durante el desarrollo del proyecto X-51 y la utilizamos en el desarrollo del HSSW".
Simultáneamente con el proyecto del misil de crucero hipersónico X-51, varias organizaciones de investigación también desarrollaron motores ramjet (ramjet) más grandes (10x), que "consumen" 10 veces más aire que el motor X-51. "Estos motores son ideales para sistemas tales como plataformas de vigilancia, reconocimiento e inteligencia de alta velocidad y misiles de crucero atmosféricos", dijo Gillard. "Y, en última instancia, nuestros planes son avanzar más hacia el número 100, que permitirá el acceso al espacio mediante sistemas de respiración de aire".
AFRL también está explorando la posibilidad de integrar un motor ramjet hipersónico con un motor de turbina de alta velocidad o un cohete para tener suficiente propulsión para lograr grandes números de Mach. “Estamos explorando todas las posibilidades para mejorar la eficiencia de los motores de los aviones supersónicos. Las condiciones en las que tienen que volar no son del todo favorables.
El 1 de mayo de 2013, el cohete Kh-51A WaveRider pasó con éxito las pruebas de vuelo. El aparato experimental se desató del avión B-52H y aceleró usando un acelerador de cohetes a una velocidad de 4.8 números Mach (M = 4, 8). Luego, el X-51A se separó del acelerador y encendió su propio motor, aceleró a Mach 5, 1 y voló 210 segundos hasta que se quemó todo el combustible. La Fuerza Aérea recopiló todos los datos de telemetría durante 370 segundos de vuelo. La división Rocketdyne de Pratt & Whitney ha desarrollado el motor del WaveRider. Posteriormente, esta división fue vendida a Aerojet, que continúa trabajando en centrales hipersónicas, pero no brinda detalles sobre este tema.
Anteriormente, de 2003 a 2011, Lockheed Martin trabajó con DARPA en el concepto inicial del Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. El propulsor de estos vehículos, que se lanzaron desde la base aérea de Vandenberg en California, fue un cohete ligero Minotaur IV. El vuelo inaugural del HTV-2 en 2010 generó datos que demostraron avances en el rendimiento aerodinámico, materiales refractarios, sistemas de protección térmica, sistemas de seguridad de vuelo autónomos y sistemas de control, navegación y guía de vuelo hipersónicos de largo alcance.
Dos lanzamientos de demostración se llevaron a cabo con éxito en abril de 2010 y agosto de 2011, pero, según comunicados de la DARPA, en ambas ocasiones los vehículos Falcon durante el vuelo, tratando de alcanzar la velocidad prevista de M = 20, perdieron contacto con el centro de control durante varios minutos.
Los resultados del programa X-51A ahora se utilizan en el proyecto HSSW. El sistema de armamento y guía se está desarrollando en dos programas de demostración: HAWC y TBG. DARPA otorgó contratos a Raytheon y Lockheed Martin en abril de 2014 para continuar desarrollando el programa TBG. Las empresas recibieron $ 20 y 24 millones, respectivamente. Mientras tanto, Boeing está desarrollando el proyecto HAWC. Ella y DARPA se niegan a dar detalles sobre este contrato.
El objetivo de los programas TBG y HAWC es acelerar los sistemas de armas a una velocidad de M = 5 y planificarlos más para su propio propósito. Tales armas deben ser maniobrables y extremadamente resistentes al calor. En última instancia, estos sistemas podrán alcanzar una altitud de casi 60 km. La ojiva, desarrollada para un misil hipersónico, tiene una masa de 76 kg, que es aproximadamente igual a la masa de una bomba de pequeño diámetro SDB (Small Diameter Bomb).
Si bien el proyecto X-51A demostró con éxito la integración de una aeronave y un motor hipersónico, los proyectos TBG y HAWC se centrarán en la guía y el control avanzados, que no se implementó por completo en los proyectos Falcon o WaveRider. Los subsistemas de búsqueda (GOS) están involucrados en varios laboratorios de armas de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Para mejorar aún más las capacidades de los sistemas hipersónicos. En marzo de 2014, DARPA dijo en un comunicado que en el marco del proyecto TBG, que debe completar un vuelo de demostración para 2020, las empresas asociadas están tratando de desarrollar tecnologías para un sistema de deslizamiento táctico hipersónico con un cohete propulsor, lanzado desde un avión de transporte.
“El programa abordará los problemas del sistema y la tecnología necesarios para crear un sistema de deslizamiento hipersónico con un propulsor de cohete. Estos incluyen el desarrollo de conceptos para un aparato con las características aerodinámicas y aerotermodinámicas necesarias; controlabilidad y confiabilidad en una amplia gama de condiciones de operación; las características del sistema y subsistema necesarias para la eficiencia en las condiciones operativas relevantes; finalmente, enfoques para reducir el costo y aumentar la asequibilidad del sistema experimental y los sistemas de producción futuros”, dice el comunicado. El avión para el proyecto TBG es una ojiva que se separa del acelerador y se desliza a velocidades de hasta M = 10 o más.
Mientras tanto, como parte del programa HAWC, después del proyecto X-51A, se demostrará un misil de crucero hipersónico con un motor ramjet a velocidades más bajas, aproximadamente M = 5 y más. "La tecnología de HAWC podría expandirse a plataformas aéreas hipersónicas reutilizables y prometedoras que pueden usarse como vehículos de reconocimiento o acceso al espacio exterior", dijo DARPA en un comunicado. Ni DARPA ni el contratista principal de Boeing han revelado todos los detalles de su programa conjunto.
Si bien los principales objetivos hipersónicos del Departamento de Defensa son los sistemas de armas y las plataformas de reconocimiento, DARPA comenzó un nuevo programa en 2013 para desarrollar un propulsor hipersónico no tripulado reutilizable para lanzar pequeños satélites que pesan entre 1360 y 2270 kg en órbita baja, que servirán simultáneamente como laboratorio de pruebas para vehículos hipersónicos. En julio de 2015, la Oficina otorgó a Boeing y a su socio Blue Origin un contrato de $ 6,6 millones para continuar trabajando en el avión espacial experimental XS-1, según un comunicado del Congreso. En agosto de 2014, Northrop Grumman anunció que también estaba trabajando con Scaled Composites y Virgin Galactic en el diseño técnico y plan de vuelo para el programa XS-1. La empresa recibió un contrato de 13 meses por valor de 3,9 millones de dólares.
Se espera que el XS-1 tenga un refuerzo de lanzamiento reutilizable que, cuando se combina con una etapa de refuerzo de una sola vez, proporcionará una entrega asequible de un vehículo de clase de 1360 kg a LEO. Además del lanzamiento económico, estimado en una décima parte del costo del lanzamiento actual de un cohete pesado, es probable que el XS-1 también sirva como laboratorio de pruebas para nuevos vehículos hipersónicos.
A DARPA le gustaría eventualmente lanzar el XS-1 todos los días por menos de $ 5 millones por vuelo. La gerencia quiere obtener un dispositivo que pueda alcanzar velocidades de más de 10 números de Mach. Los principios de operación solicitados "como un avión" incluyen aterrizajes horizontales en pistas estándar, además, el lanzamiento debe ser desde un lanzador de elevación, además debe haber una mínima infraestructura y personal de tierra y un alto nivel de autonomía. El primer vuelo orbital de prueba está programado para 2018.
Después de varios intentos fallidos de la NASA, a partir de la década de 1980, para desarrollar un sistema como el XS-1, los investigadores militares ahora creen que la tecnología ha madurado lo suficiente debido a los avances en compuestos ligeros y baratos y una protección térmica mejorada.
XS-1 es uno de varios proyectos del Pentágono destinados a reducir el costo de lanzamiento de satélites. Con los recortes en el presupuesto de defensa de Estados Unidos y el aumento de las capacidades de otras naciones, el acceso rutinario al espacio se está convirtiendo en una prioridad de seguridad nacional cada vez mayor. El uso de cohetes pesados para lanzar satélites es caro y requiere una estrategia elaborada con pocas opciones. Estos lanzamientos tradicionales pueden costar cientos de millones de dólares y requieren el mantenimiento de una infraestructura costosa. Mientras la Fuerza Aérea de los EE. UU. Insiste en que los legisladores emitan un decreto para suspender el uso de motores de cohetes rusos RD-180 para lanzar satélites estadounidenses, la investigación hipersónica de DARPA ayudará a acortar significativamente el camino que deberá recorrer, confiando solo en sus propias fuerzas y medio.
Rusia: recuperar el tiempo perdido
Al final de la existencia de la Unión Soviética, la oficina de diseño de construcción de maquinaria MKB "Raduga" de Dubna diseñó GELA (Hypersonic Experimental Aircraft), que se convertiría en el prototipo del misil de lanzamiento aéreo estratégico X-90 ("Producto 40 ") con un estatorreactor" Producto 58 "Desarrollado por TMKB (oficina de diseño de construcción de maquinaria de Turaevskoe)" Soyuz ". Se suponía que el cohete era capaz de acelerar a una velocidad de 4,5 Mach y tenía un alcance de 3000 km. Se suponía que el conjunto de armas estándar del bombardero estratégico modernizado Tu-160M incluiría dos misiles X-90. El trabajo en el misil de crucero supersónico Kh-90 se interrumpió en 1992 en la etapa de laboratorio, y el propio aparato GELA se mostró en 1995 en la exposición de aviación MAKS.
La información más completa sobre los programas actuales de lanzamiento aéreo hipersónico fue presentada por el ex comandante del Estado Mayor de la Fuerza Aérea Rusa, Alexander Zelin, en una conferencia que dio en una conferencia de fabricantes de aviones en Moscú en abril de 2013. Según Zelin, Rusia está llevando a cabo un programa de dos etapas para desarrollar un misil hipersónico. La primera etapa prevé el desarrollo para 2020 de un misil de lanzamiento aéreo subestratégico con un alcance de 1.500 km y una velocidad de aproximadamente M = 6. Además, en la próxima década, se debería desarrollar un cohete con una velocidad de 12 números de Mach, capaz de alcanzar cualquier punto del mundo.
Lo más probable es que el misil Mach 6 mencionado por Zelin sea el Producto 75, también designado GZUR (Misil Guiado HyperSonic), que se encuentra actualmente en la etapa de diseño técnico en Tactical Missiles Corporation. El "Producto 75", aparentemente, tiene una longitud de 6 metros (el tamaño máximo que puede tomar la bahía de bombas del Tu-95MS; también puede caber en el compartimiento de armamento del bombardero Tu-22M) y pesa alrededor de 1.500 kg. Debe ser puesto en marcha por el motor ramjet Product 70 desarrollado por Soyuz TMKB. Su buscador de radar activo Gran-75 está siendo desarrollado actualmente por Detal UPKB en Kamensk-Uralsky, mientras que la cabeza homing pasiva de banda ancha está siendo fabricada por la Oficina Central de Diseño de Omsk.
En 2012, Rusia comenzó las pruebas de vuelo de un vehículo hipersónico experimental unido a la suspensión de un bombardero-bombardero supersónico de largo alcance Tu-23MZ (designación de la OTAN "Backfire"). No antes de 2013, este dispositivo realizó su primer vuelo libre. El dispositivo hipersónico está instalado en la sección de la nariz del cohete X-22 (AS-4 "Cocina"), que se utiliza como propulsor de lanzamiento. Esta combinación mide 12 metros de largo y pesa alrededor de 6 toneladas; el componente hipersónico tiene unos 5 metros de largo. En 2012, la planta de construcción de máquinas de Dubna completó la construcción de cuatro misiles antibuque de crucero supersónicos X-22 lanzados desde el aire (sin buscador ni ojivas) para ser utilizados en pruebas de vehículos hipersónicos. El cohete se lanza desde una suspensión debajo del ala Tu-22MZ a velocidades de hasta Mach 1, 7 y altitudes de hasta 14 km y acelera el vehículo de prueba a Mach 6, 3 y una altitud de 21 km antes de lanzar el componente de prueba, que aparentemente se desarrolla una velocidad de 8 números de Mach.
Se esperaba que Rusia participara en pruebas de vuelo similares del vehículo hipersónico francés MBDA LEA lanzado desde el Backfire. Sin embargo, según los datos disponibles, el componente hipersónico de prueba es un proyecto primordialmente ruso.
En octubre-noviembre de 2012, Rusia e India firmaron un acuerdo preliminar para trabajar en el misil hipersónico BrahMos-II. El esquema de cooperación incluye NPO Mashinostroeniya (cohete), TMKB Soyuz (motor), TsAGI (investigación aerodinámica) y TsIAM (desarrollo de motores).
India: un nuevo jugador en el campo
Tras un acuerdo de desarrollo conjunto con Rusia, en 1998 se lanzó el programa de cohetes BrahMos de la India. Según el acuerdo, los principales socios eran la NPO rusa Mashinostroyenia y la Organización de Investigación y Desarrollo de Defensa de la India (DRDO).
Su primera versión es un misil de crucero supersónico de dos etapas con guía de radar. El motor de propulsor sólido de la primera etapa acelera el cohete a velocidades supersónicas, mientras que el estatorreactor de propulsor líquido de la segunda etapa acelera el cohete a la velocidad de M = 2. 8. BrahMos es, de hecho, la versión india del Misil ruso Yakhont.
Si bien el cohete BrahMos ya se había entregado al ejército, la marina y la aviación de la India, la decisión de comenzar a desarrollar una versión hipersónica del cohete BrahMos-II mediante la asociación ya establecida se tomó en 2009.
De acuerdo con el diseño técnico, BrahMos-ll (Kalam) volará a velocidades superiores a Mach 6 y tendrá una mayor precisión en comparación con la variante BrahMos-A. El misil tendrá un alcance máximo de 290 km, que está limitado por el Régimen de Control de Tecnología de Misiles firmado por Rusia (limita el desarrollo de misiles con un alcance de más de 300 km para un país socio). Para aumentar la velocidad en el cohete BrahMos-2, se utilizará un motor ramjet hipersónico y, según varias fuentes, la industria rusa está desarrollando un combustible especial para él.
Para el proyecto BrahMos-II, se tomó una decisión clave para mantener los parámetros físicos de la versión anterior para que el nuevo cohete pudiera utilizar los lanzadores ya desarrollados y otra infraestructura.
El objetivo establecido para la nueva variante incluye objetivos fortificados como refugios subterráneos y depósitos de armas.
En Aero India 2013 se mostró un modelo a escala del cohete BrahMos-II, y las pruebas de prototipos deben comenzar en 2017. (En la exposición Aero India 2017 celebrada recientemente, se presentó un caza Su-30MKI con un cohete Brahmos en un pilón debajo del ala). En 2015, en una entrevista, el director ejecutivo de Brahmos Aerospace, Kumar Mishra, dijo que la configuración exacta aún debe ser aprobada y que se espera un prototipo completo no antes de 2022.
Uno de los principales desafíos es encontrar soluciones de diseño para el BrahMos-II que permitan al cohete soportar las temperaturas extremas y cargas de vuelo hipersónico. Entre los problemas más difíciles está la búsqueda de los materiales más adecuados para la fabricación de este cohete.
Se estima que DRDO ha invertido aproximadamente 250 millones de dólares en el desarrollo de un misil hipersónico; Por el momento, se han realizado pruebas de un VRM hipersónico en el laboratorio de sistemas modernos de Hyderabad, donde, según los informes, se logró una velocidad de M = 5, 26 en un túnel de viento. El túnel de viento hipersónico juega un papel clave papel en la simulación de la velocidad requerida para probar varios elementos estructurales de un cohete.
Está claro que el misil hipersónico solo se suministrará a India y Rusia y no estará disponible para la venta a terceros países.
Hay un líder
Como la potencia militar y económica más poderosa del mundo, Estados Unidos está impulsando tendencias de desarrollo hipersónico, pero países como Rusia e India lo están frenando.
En 2014, el Alto Mando de la Fuerza Aérea de EE. UU. Anunció que las capacidades hipersónicas ocuparían el primer lugar entre las cinco principales prioridades de desarrollo para la próxima década. Las armas hipersónicas serán difíciles de interceptar y proporcionarán la capacidad de lanzar ataques de largo alcance más rápido de lo que permite la tecnología de misiles actual.
Además, algunos consideran que esta tecnología es una sucesora de la tecnología estela, ya que las armas que se mueven a altas velocidades y a grandes altitudes tendrán una mejor capacidad de supervivencia que los sistemas lentos de vuelo bajo, lo que significa que podrán atacar objetivos en un acceso limitado controvertido. espacio. Debido al progreso en el campo de las tecnologías de defensa aérea y su rápida proliferación, es vital encontrar nuevas formas de penetrar los "cordones enemigos".
Con este fin, los legisladores estadounidenses están obligando al Pentágono a acelerar el avance de la tecnología hipersónica. Muchos de ellos señalan los acontecimientos en China, Rusia e incluso la India como justificación para los esfuerzos estadounidenses más agresivos en esta dirección. La Cámara de Representantes, en su versión del proyecto de ley de gastos de defensa, dijo que "están al tanto de la amenaza en rápida evolución que representa el desarrollo de armas hipersónicas en el campo de los posibles adversarios".
Allí mencionan "varias pruebas recientes de armas hipersónicas llevadas a cabo en China, así como los desarrollos en esta área en Rusia e India" e instan a "avanzar vigorosamente". “La Cámara cree que las capacidades en rápido crecimiento podrían representar una amenaza para la seguridad nacional y nuestras fuerzas activas”, dice la ley. En particular, también establece que el Pentágono debería utilizar "tecnología sobrante de pruebas hipersónicas anteriores" para continuar con el desarrollo de esta tecnología.
Los oficiales de la Fuerza Aérea de EE. UU. Predicen que los aviones hipersónicos reutilizables pueden entrar en servicio en la década de 1940, y los expertos de los laboratorios de investigación militar confirman estas estimaciones. Salir con una solución competitiva por delante de posibles adversarios colocaría a Estados Unidos en una posición ventajosa, especialmente en el Pacífico, donde prevalecen las largas distancias y se preferirán las altas velocidades a grandes altitudes.
Dado que la tecnología, que debería "madurar" en un futuro próximo, se puede aplicar en el desarrollo de armas y aviones de reconocimiento, surge una gran pregunta: en qué dirección se moverá primero el Pentágono. Tanto los proyectos del Pentágono, el proyecto de "avión de arsenal" iniciado por el secretario de Defensa Carter en febrero de 2016, y el nuevo bombardero de ataque de largo alcance (LRS-B) / B-21, son plataformas que pueden transportar una carga hipersónica útil, ya sea sean armas o equipos de reconocimiento y vigilancia.
Para el resto del mundo, incluidos Rusia e India, el camino a seguir es menos claro cuando se trata de largos ciclos de desarrollo y despliegues futuros de tecnología hipersónica y plataformas hipersónicas.
