Американское гиперзвуковое оружие

На этот раз план измеряется не годами, а декадами. Однако конструкторские задачи и сроки их выполнения обозначены в нем с предельной точностью, а финансовая часть стратегии предполагает необходимые инвестиции, даже несмотря на тяжелые времена.

Текущая стратегия предусматривает два основных временных горизонта. Уже к 2020 году планируется разработать гиперзвуковое ударное вооружение, то есть крылатую ракету с гиперзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателем (ГПВРД).

К 2030 году на свет должен появиться разведывательный самолет, вероятно пилотируемый. «Данные сроки мы считаем разумными с точки зрения вложения средств, — говорит Кристофер Клэй, специалист подразделения ВВС по НИОКР, — однако в случае острой необходимости мы можем ускориться».

Главными действующими лицами, разумеется, будут Исследовательская лаборатория ВВС (AFRL) и Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам DARPA. К ним присоединится ряд зарубежных разработчиков. Планируется использовать наработки всех проектов, которые когда-либо велись, но были закрыты, отменены или приостановлены в связи с нехваткой средств.

К ним относится и X-51A, которому пока что отмерен последний испытательный полет, и закрытый по финансовым причинам проект Blackswift — уникального самолета с гибридной силовой установкой, сочетающей турбореактивный двигатель и ГПВРД в одном агрегате.

«В AFRL было запущено множество проектов, но ни один из них не набрал критической массы. Поэтому было решено выбрать всего два и полностью на них сконцентрироваться», — поясняет Клэй. Причем первый и ранее развивался неплохими темпами, а вот второй многие годы топтался на одном месте.

Под первым, относительно успешным проектом подразумевается Boeing X-51A. Несмотря на всего один наполовину удачный и два неудачных полета демонстратора ГПВРД, по-прежнему планируется построить четвертый и последний образец к середине 2013 года. «Лидерство в области военно-воздушных сил по-прежнему зависит от исследований в области ГПВРД, — говорит Чарли Бринк, руководитель программы X-51A. — Образ аппарата, способного пролететь 600 морских миль за десять минут, приобретает все больший вес в глазах военных».

В мае 2010 года, во время первого полета Х-51А его двигатель проработал 140 секунд из планируемых 300. Повреждение соединения между двигателем и соплом привело к преждевременному окончанию полета, однако ГПВРД успел разогнать машину до 6,5 М. Во время второго полета в июне 2011 года не запустился ракетный двигатель разгонной ступени, а августовский третий завершился потерей управления из-за отказа руля. К четвертому полету все выявленные недоработки должны быть исправлены.

«То, что в кризисных условиях на Х-51А нашлось финансирование, подчеркивает уровень интереса к гиперзвуку», — говорит Бринк. Именно он возглавит направление разработки корпуса и двигателя в проекте высокоскоростного ударного вооружения HSSW.

Кульминацией демопрограммы, которая стартует в марте 2013 года, должны стать боевые учения к концу декады. «Мы стремимся начать полеты уже в 2017 году, и если все пойдет хорошо, они продолжатся в 2018-м и 2019-м», — говорит Кристофер Клэй, уточнив, что всего планируется совершить шесть-семь полетов. Ключевая задача этих испытаний — получить практический опыт в разных аспектах гиперзвуковой технологии, от двигателей до систем наведения. Цель демопрограммы — успешное поражение мишеней на расстоянии тысяч миль.

Прототипы должны будут продемонстрировать не только точный удар, но и совместимость с существующими авиационными системами. Аппарат будет размещаться как в отсеке бомбардировщика, так и под крылом истребителя. Будут разработаны продвинутые системы наведения, боеголовки с различным характером поражения, а также эффективные одноразовые двигательные системы для разгонных ступеней.

Впервые план по разработке высокоскоростных вооружений предусматривает некоторую долю международного сотрудничества. Полем для совместной работы может стать разработка компактных бустеров — одной из ключевых технологий плана по высокоточному оружию. Другие сферы возможного сотрудничества — системы наведения, работающие в широком диапазоне скоростей, высокоскоростные системы ориентирования в условиях отсутствия GPS и спутниковой связи, аэродинамические конфигурации, композитные материалы и системы термозащиты.

Большая часть технических требований к проекту сформулирована на основе детального анализа вероятных боевых миссий. Однако главные из них весьма просты и очевидны — это малый вес и умеренная стоимость. Цена нового вооружения не должна превышать стоимость обычного дозвукового оружия более чем вдвое. При этом оно должно поражать удаленные цели за считанные минуты. Прототип HSSW будет базироваться на базе ВВС «Эглин» во Флориде.

Для второго проекта — гиперзвукового разведывательно-ударного самолета — ВВС очертили требования не менее четко. Он должен быть абсолютно самодостаточен в условиях недоступности спутников навигации и связи, разгоняться до скоростей свыше 5 М и при этом самостоятельно взлетать с обычной взлетно-посадочной полосы.

С 2010 года стратеги ВВС США целились в 4 Маха. Однако повторный анализ возможных боевых миссий с применением гиперзвукового самолета привел к однозначному увеличению желаемой скорости как минимум до 5 М. Пришлось приступить к поискам технологий, которые позволили бы добиться этой цели.

Проект пилотируемого самолета намного более дорогостоящий и рискованный, чем HSSW. Он требует разработки двигателя, который сможет функционировать и на дозвуковых, и на сверхзвуковых, и на гиперзвуковых скоростях. При взлете он будет работать как турбореактивный, затем переходить в режим прямоточного, а при переходе на гиперзвук превращаться в ГПВРД.

Пытаясь воплотить в жизнь такой мотор, создатели проекта Blackswift в свое время столкнулись с главной проблемой: турбина дозвукового двигателя не выдерживает температур, связанных с движением на гиперзвуке. Конечно, гиперзвуковой поток не проходит через турбину непосредственно, но даже соседство с ГПВРД действует на деликатный узел губительно. Поэтому основной упор в исследованиях предстоит сделать на жаропрочные материалы, в том числе композиты с керамической матрицей, и системы распределения и рассеяния тепловой энергии.

Действующий двигатель должен быть разработан к 2020 году. Несмотря на отрицательный результат прошлых тестов, их анализ говорит о том, что программа вполне реализуема. Летные испытания будут проходить с полноценным двигателем, смонтированным в фюзеляже уменьшенного масштаба. Аппарат станет испытательной платформой для многих других систем: механизмов управления, навигации и наведения, новых материалов, сенсоров.

«Сложнейшая технологическая задача состоит в переходе на гиперзвук. Нам предстоит изучить возможности доработки стандартных турбодвигателей, имеющихся в продаже, на предмет расширения их скоростного диапазона. Необходимо поработать и над ГПВРД, чтобы, напротив, снизить его минимальную скорость. Пока мы не можем заставить скоростные диапазоны турбины и ГПВРД хоть немного пересечься, — говорит Кристофер Клэй. — А ведь нам предстоит спроектировать и испытать куда более крупные ГПВРД, в 8 и даже 16 раз превышающие мощность X-51A».

Опыт X-51A показал, что хорошо узнать технологию можно лишь в ходе реальных полетов. Тысячи талантливых инженеров-теоретиков не заменят тестовый запуск прототипа. План американских ВВС, в том числе финансовый, это обстоятельство учитывает. Так что уже в течение ближайшей декады мы увидим немало интересных полетов.