Les progrès de la technologie hypersonique ont conduit à la création de systèmes d'armes à grande vitesse. Ils ont, à leur tour, été identifiés comme un domaine clé dans lequel l'armée doit se déplacer afin de suivre les opposants en termes de technologie.
Au cours des dernières décennies, un développement à grande échelle a été réalisé dans ce domaine technologique, tandis que le principe de cyclicité a été largement utilisé, où une campagne de recherche a été utilisée comme base pour la suivante. Ce processus a conduit à des avancées significatives dans la technologie des armes hypersoniques. Pendant deux décennies, les développeurs ont activement utilisé la technologie hypersonique, principalement dans les missiles balistiques et de croisière, ainsi que dans les blocs de glisse avec un propulseur de fusée.
Un travail actif est effectué dans des domaines tels que la simulation, les essais en soufflerie, la conception de cônes avant, les matériaux intelligents, la dynamique de rentrée et les logiciels personnalisés. En conséquence, les systèmes de lancement au sol hypersoniques ont désormais un haut niveau de préparation et une grande précision, permettant aux militaires d'attaquer un large éventail de cibles. De plus, ces systèmes peuvent affaiblir considérablement les défenses antimissiles existantes de l'ennemi.
programmes américains
Le département américain de la Défense et d'autres agences gouvernementales accordent de plus en plus d'attention au développement d'armes hypersoniques, qui, selon les experts, atteindront le niveau de développement requis dans les années 2020. En témoigne l'augmentation des investissements et des ressources allouées par le Pentagone à la recherche hypersonique.
La Rocket and Space Systems Administration de l'armée américaine et le laboratoire national Sandia collaborent sur l'arme hypersonique avancée (AHW), désormais connue sous le nom de système de réentrée alternatif. Ce système utilise une unité de planeur hypersonique HGV (hypersonic glide vehicle) pour livrer une ogive conventionnelle, similaire au concept de la DARPA et du Hypersonic Technology Vehicle-2 (HTV-2) de l'US Air Force. Cependant, cette unité peut être installée sur une fusée porteuse avec une portée plus courte que dans le cas du HTV-2, ce qui peut à son tour indiquer la priorité d'un déploiement avancé, par exemple sur terre ou en mer. L'unité poids lourds, structurellement différente du HTV-2 (conique, non cunéiforme), est équipée d'un système de guidage de haute précision en fin de trajectoire.
Le premier vol de la fusée AHW en novembre 2011 a permis de démontrer le niveau de sophistication des technologies de planification hypersonique avec un accélérateur de fusée, des technologies de protection thermique, et également de vérifier les paramètres du site d'essai. L'unité de vol à voile, lancée depuis une zone de tir de fusées à Hawaï et survolant environ 3800 km, a réussi à atteindre sa cible.
Le deuxième lancement d'essai a été effectué depuis le site de lancement de Kodiak en Alaska en avril 2014. Cependant, 4 secondes après le lancement, les contrôleurs ont donné l'ordre de détruire la fusée lorsque la protection thermique externe a touché l'unité de contrôle du véhicule de lancement. Le prochain test de lancement d'une version plus petite a été effectué à partir d'une gamme de fusées dans l'océan Pacifique en octobre 2017. Cette version plus petite a été adaptée pour s'adapter à un missile balistique standard lancé par sous-marin.
Pour les lancements d'essais prévus dans le cadre du programme AHW, le ministère de la Défense a demandé 86 millions de dollars pour l'exercice 2016, 174 millions de dollars pour l'exercice 2017, 197 millions de dollars pour 2018 et 263 millions de dollars pour 2019. La dernière demande, ainsi que les plans pour poursuivre le programme de test AHW, indiquent que le ministère est définitivement déterminé à développer et à déployer le système en utilisant la plate-forme AHW.
En 2019, le programme se concentrera sur la production et les tests d'un lanceur et d'un planeur hypersonique qui seront utilisés dans des expériences de vol; sur la poursuite de l'étude de systèmes prometteurs afin d'en vérifier le coût, la létalité, les caractéristiques aérodynamiques et thermiques; et sur la conduite de recherches supplémentaires pour évaluer les alternatives, la faisabilité et les concepts de solutions intégrées.
La DARPA, en collaboration avec l'US Air Force, met en œuvre simultanément le programme de démonstration HSSW (High Speed Strike Weapon), qui se compose de deux projets principaux: le programme TBG (Tactical Boost-Glide), développé par Lockheed Martin et Raytheon, et le programme HAWC (Hypersonic Air-breathing Weapon Concept).), dirigé par Boeing. Dans un premier temps, il est prévu de déployer le système dans l'armée de l'air (lancement aérien) puis de passer à l'opération en mer (lancement vertical).
Alors que le principal objectif de développement hypersonique du ministère de la Défense est les armes de lancement aérien, la DARPA en 2017, dans le cadre du projet Operational Fires, a lancé un nouveau programme pour développer et démontrer un système de lancement au sol hypersonique qui intègre la technologie du programme TBG.
Dans une demande de budget pour 2019, le Pentagone a demandé 50 millions de dollars pour développer et démontrer un système de lancement au sol qui permet à une unité ailée planante hypersonique de surmonter les défenses aériennes ennemies et d'atteindre rapidement et avec précision les cibles prioritaires. L'objectif du projet est: le développement d'un transporteur avancé capable de transporter diverses ogives à différentes distances; le développement de plates-formes de lancement au sol compatibles qui permettent l'intégration dans l'infrastructure au sol existante; et atteindre les caractéristiques spécifiques requises pour un déploiement et un redéploiement rapides du système.
Dans sa demande de budget 2019, la DARPA a demandé 179,5 millions de dollars pour le financement du TBG. L'objectif du TBG (comme le HAWC) est d'atteindre une vitesse de bloc de Mach 5 ou plus lors de la planification vers la cible sur la dernière étape de la trajectoire. La résistance thermique d'une telle unité doit être très élevée, elle doit être très maniable, voler à des altitudes de près de 61 km et emporter une ogive pesant environ 115 kg (environ la taille d'une bombe de petit diamètre, Small Diameter Bomb). Une tête militaire et un système de guidage sont également en cours de développement dans le cadre des programmes TBG et HAWC.
Auparavant, l'US Air Force et la DARPA avaient lancé un programme conjoint FALCON (Force Application and Launch from CONtinental United States) dans le cadre du projet CPGS (Conventional Prompt Global Strike). Son objectif est de développer un système composé d'un lanceur similaire à un missile balistique et d'un véhicule de rentrée atmosphérique hypersonique connu sous le nom de véhicule aérodynamique commun (CAV) qui pourrait lancer une ogive n'importe où dans le monde en une à deux heures. L'unité de planeur CAV très maniable avec une aile-fuselage deltoïde, qui n'a pas d'hélice, peut voler dans l'atmosphère à des vitesses hypersoniques.
Lockheed Martin a travaillé avec la DARPA sur le premier concept du véhicule hypersonique HTV-2 de 2003 à 2011. Des fusées légères Minotaur IV, qui sont devenues le véhicule de livraison des blocs HTV-2, ont été lancées depuis Vandenberg AFB en Californie. Le premier vol du HTV-2 en 2010 a fourni des données démontrant des progrès dans l'amélioration des performances aérodynamiques, des matériaux à haute température, des systèmes de protection thermique, des systèmes de sécurité de vol autonomes et des systèmes de guidage, de navigation et de contrôle pour un vol hypersonique prolongé. Cependant, ce programme a été fermé et actuellement tous les efforts sont concentrés sur le projet AHW.
Le Pentagone espère que ces programmes de recherche ouvriront la voie à diverses armes hypersoniques, et envisage également de consolider leurs activités sur le développement d'armes hypersoniques dans le cadre d'une feuille de route en cours d'élaboration pour financer davantage de projets dans ce domaine.
En avril 2018, le sous-secrétaire à la Défense a annoncé qu'il avait reçu l'ordre de remplir "80 % du plan", qui consiste à effectuer des tests d'évaluation jusqu'en 2023, dont l'objectif est d'atteindre des capacités hypersoniques au cours de la prochaine décennie. L'une des tâches prioritaires du Pentagone est également de réaliser une synergie dans les projets hypersoniques, car très souvent des composants aux fonctionnalités similaires sont développés dans différents programmes. « Bien que les processus de lancement d'une fusée depuis une plate-forme maritime, aérienne ou terrestre soient très différents. il est nécessaire de rechercher une uniformité maximale de ses composants ».
Succès russes
Le programme russe de développement d'un missile hypersonique est ambitieux, ce qui est largement facilité par le soutien global de l'État. C'est ce que confirme le message annuel du président à l'Assemblée fédérale, qu'il a prononcé le 1er mars 2018. Lors de son allocution, le président Poutine a présenté plusieurs nouveaux systèmes d'armes, dont le prometteur système de missiles stratégiques Avangard.
Poutine a dévoilé ces systèmes d'armes, y compris le Vanguard, en réponse au déploiement du système mondial de défense antimissile américain. Il a déclaré que « les États-Unis, malgré la profonde inquiétude de la Fédération de Russie, continuent de mettre en œuvre systématiquement leurs plans de défense antimissile », et que la réponse de la Russie est d'augmenter les capacités de frappe de ses forces stratégiques pour vaincre les systèmes défensifs d'adversaires potentiels (bien que le système de défense antimissile américain actuel soit à peine capable d'intercepter ne serait-ce qu'une partie des 1 550 ogives nucléaires de la Russie).
Vanguard, apparemment, est un développement ultérieur du projet 4202, qui a été transformé en projet Yu-71 pour le développement d'une ogive guidée hypersonique. Selon Poutine, il peut maintenir la vitesse de 20 Mach sur la partie marche ou plané de sa trajectoire, et « lorsqu'il se dirige vers la cible, il peut effectuer des manœuvres profondes, comme une manœuvre latérale (et sur plusieurs milliers de kilomètres). Tout cela le rend absolument invulnérable à tout moyen de défense aérienne et antimissile. »
Le vol de l'Avant-garde se déroule pratiquement dans des conditions de formation de plasma, c'est-à-dire qu'il se dirige vers la cible comme une météorite ou une boule de feu (le plasma est un gaz ionisé formé en raison du chauffage des particules d'air, déterminé par la vitesse élevée du bloquer). La température à la surface du bloc peut atteindre "2000 degrés Celsius".
Dans le message de Poutine, la vidéo montrait le concept Avangard sous la forme d'un missile hypersonique simplifié capable de manœuvrer et de surmonter les systèmes de défense aérienne et de défense antimissile. Le président a déclaré que l'unité ailée montrée dans la vidéo n'est pas une présentation « réelle » du système final. Cependant, selon les experts, l'unité ailée sur la vidéo pourrait bien représenter un projet tout à fait réalisable d'un système avec les caractéristiques tactiques et techniques du Vanguard. De plus, compte tenu de l'histoire bien connue des tests du projet Yu-71, on peut dire que la Russie s'oriente avec confiance vers la création d'une production en série d'unités à ailes planantes hypersoniques.
Très probablement, la configuration structurelle de l'appareil montré dans la vidéo est un corps en forme de coin du type aile-fuselage, qui a reçu la définition générale de "planeur à vagues". Sa séparation du véhicule de lancement et les manœuvres ultérieures vers la cible ont été montrées. La vidéo montrait quatre gouvernes, deux au sommet du fuselage et deux plaques de freinage du fuselage, toutes à l'arrière de l'engin.
Il est probable que le Vanguard soit destiné à être lancé avec le nouveau missile balistique intercontinental multiétage lourd Sarmat. Cependant, dans son discours, Poutine a déclaré qu'"il est compatible avec les systèmes existants", ce qui indique que dans un proche avenir, le transporteur de l'unité ailée Avangard sera très probablement le complexe UR-100N UTTH amélioré. La portée d'action estimée du Sarmat à 11 000 km en combinaison avec une portée de 9 900 km de l'ogive contrôlée Yu-71 permet d'obtenir une portée maximale de plus de 20 000 km.
Le développement moderne de la Russie dans le domaine des systèmes hypersoniques a commencé en 2001, lorsque les ICBM UR-100N (selon la classification OTAN SS-19 Stiletto) avec un bloc de glissement ont été testés. Le premier lancement du missile Project 4202 avec l'ogive Yu-71 a eu lieu le 28 septembre 2011. Sur la base du projet Yu-71/4202, les ingénieurs russes ont développé un autre appareil hypersonique, dont le deuxième prototype Yu-74, qui a été lancé pour la première fois en 2016 depuis un site d'essai dans la région d'Orenbourg, touchant une cible au Kura site d'essai au Kamtchatka. Le 26 décembre 2018, le dernier lancement réussi (en termes de temps) du complexe Avangard a été effectué, qui a développé une vitesse d'environ 27 Machs.
Projet chinois DF-ZF
Selon des informations plutôt rares provenant de sources ouvertes, la Chine développe le véhicule hypersonique DF-ZF. Le programme DF-ZF est resté top secret jusqu'au début des tests en janvier 2014. Des sources américaines ont retracé le fait des tests et ont nommé l'appareil Wu-14, puisque les tests ont été effectués sur le site de test de Wuzhai dans la province du Shanxi. Bien que Pékin n'ait pas divulgué les détails de ce projet, les militaires américains et russes suggèrent qu'il y a eu sept tests réussis à ce jour. Selon des sources américaines, le projet a connu certaines difficultés jusqu'en juin 2015. Ce n'est qu'à partir de la cinquième série de lancements de tests que nous pouvons parler de la réussite des tâches assignées.
Selon la presse chinoise, afin d'augmenter la portée, le DF-ZF combine les capacités des missiles non balistiques et des blocs planeurs. Un drone hypersonique DF-ZF typique, se déplaçant après son lancement le long d'une trajectoire balistique, accélère jusqu'à une vitesse suborbitale de Mach 5, puis, entrant dans la haute atmosphère, vole presque parallèlement à la surface de la Terre. Cela rend le chemin global vers la cible plus court que celui d'un missile balistique conventionnel. En conséquence, malgré la réduction de vitesse due à la résistance de l'air, un véhicule hypersonique peut atteindre sa cible plus rapidement qu'une ogive ICBM classique.
Après le septième test d'épreuve en avril 2016, lors des prochains tests en novembre 2017, l'appareil avec le missile nucléaire DF-17 à son bord a atteint une vitesse de 11 265 km/h.
Il ressort clairement de la presse locale que le dispositif hypersonique chinois DF-ZF a été testé avec le porteur - le missile balistique à moyenne portée DF-17. Ce missile sera bientôt remplacé par le missile DF-31 dans le but d'augmenter la portée à 2000 km. Dans ce cas, l'ogive peut être équipée d'une charge nucléaire. Des sources russes suggèrent que le dispositif DF-ZF pourrait entrer en phase de production et être adopté par l'armée chinoise en 2020. Cependant, à en juger par l'évolution des événements, la Chine est encore à environ 10 ans de l'adoption de ses systèmes hypersoniques.
Selon les renseignements américains, la Chine pourrait utiliser des systèmes de missiles hypersoniques pour ses armes stratégiques. La Chine pourrait également développer une technologie de statoréacteur hypersonique pour offrir une capacité de frappe rapide. Une fusée dotée d'un tel moteur, lancée depuis la mer de Chine méridionale, peut parcourir 2000 km dans l'espace proche à des vitesses hypersoniques, ce qui permettra à la Chine de dominer la région et de percer même les systèmes de défense antimissile les plus avancés.
Développement indien
L'Organisation indienne de recherche et de développement pour la défense (DRDO) travaille sur des systèmes de lancement au sol hypersoniques depuis plus de 10 ans. Le projet le plus réussi est la fusée Shourya (ou Shaurya). Deux autres programmes, BrahMos II (K) et Hypersonic Technology Demonstrating Vehicle (HSTDV), connaissent quelques difficultés.
Le développement d'un missile sol-sol tactique a commencé dans les années 90. Le missile aurait une portée typique de 700 km (bien qu'elle puisse être augmentée) avec une déviation circulaire de 20 à 30 mètres. Le missile Shourya peut être lancé depuis une nacelle de lancement montée sur un lanceur mobile 4x4, ou depuis une plate-forme fixe depuis le sol ou depuis un silo.
Dans la version du conteneur de lancement, une fusée à deux étages est lancée à l'aide d'un générateur de gaz qui, en raison de la vitesse de combustion élevée du propulseur, crée une pression élevée suffisante pour que la fusée décolle du conteneur à grande vitesse.. Le premier étage maintient le vol pendant 60 à 90 secondes avant le début du deuxième étage, après quoi il est déclenché par un petit dispositif pyrotechnique, qui fonctionne également comme un moteur de tangage et de lacet.
Le générateur de gaz et les moteurs, développés par le High Energy Materials Laboratory et le Advanced Systems Laboratory, propulsent la fusée à une vitesse de Mach 7. Tous les moteurs et étages utilisent des propergols solides spécialement formulés qui permettent au véhicule d'atteindre des vitesses hypersoniques. Un missile pesant 6,5 tonnes peut transporter une ogive conventionnelle hautement explosive pesant près d'une tonne ou une ogive nucléaire équivalente à 17 kilotonnes.
Les premiers essais au sol du missile Shourya sur le site d'essai de Chandipur ont été effectués en 2004, et le prochain lancement d'essai en novembre 2008. Lors de ces tests, une vitesse de Mach 5 et une autonomie de 300 km ont été atteintes.
Des tests depuis le silo de la fusée Shourya en configuration finale ont été réalisés en septembre 2011. Le prototype aurait un système de navigation et de guidage amélioré comprenant un gyroscope laser annulaire et un accéléromètre DRDO. La fusée reposait principalement sur un gyroscope conçu spécifiquement pour améliorer la maniabilité et la précision. La fusée a atteint une vitesse de Mach 7, 5, volant à 700 km à basse altitude; dans le même temps, la température de surface du boîtier atteint 700°C.
Le ministère de la Défense a effectué son dernier lancement d'essai en août 2016 depuis le site d'essai de Chandipur. La fusée, atteignant une altitude de 40 km, a parcouru 700 km et de nouveau à une vitesse de 7,5 Mach. Sous l'action de la charge expulsante, la fusée a suivi une trajectoire balistique de 50 mètres, puis est passée à un vol de marche sur hypersonique, réalisant la dernière manœuvre avant de rencontrer la cible.
Lors de DefExpo 2018, il a été signalé que le prochain modèle de la fusée Shourya subirait quelques raffinements afin d'augmenter la portée de vol. Bharat Dynamics Limited (BDL) devrait démarrer la production en série. Cependant, un porte-parole de BDL a déclaré n'avoir reçu aucune instruction de production de DRDO, laissant entendre que la fusée était toujours en cours de finalisation; les informations sur ces améliorations sont classées par l'organisation DRDO.
L'Inde et la Russie développent conjointement le missile de croisière hypersonique BrahMos II (K) dans le cadre de la coentreprise BrahMos Aerospace Private Limited. DRDO développe un statoréacteur hypersonique qui a été testé avec succès au sol.
L'Inde, avec l'aide de la Russie, crée un carburéacteur spécial qui permet à la fusée d'atteindre des vitesses hypersoniques. Aucun autre détail sur le projet n'est disponible, mais les responsables de l'entreprise ont déclaré qu'ils étaient encore dans la phase de conception préliminaire, il faudra donc au moins dix ans avant que BrahMos II devienne opérationnel.
Bien que la fusée supersonique traditionnelle BrahMos ait fait ses preuves, l'Indian Institute of Technology, l'Indian Institute of Science et BrahMos Aerospace mènent de nombreuses recherches dans le domaine de la science des matériaux au sein du projet BrahMos II, car les matériaux doivent résister aux hautes pression et des charges aérodynamiques et thermiques élevées associées aux vitesses hypersoniques.
Le PDG de BrahMos Aerospace, Sudhir Mishra, a déclaré que la fusée russe Zircon et BrahMos II partagent une technologie de moteur et de propulsion commune, tandis que le système de guidage et de navigation, le logiciel, la coque et les systèmes de contrôle sont développés par l'Inde.
Il est prévu que la portée et la vitesse de la fusée soient respectivement de 450 km et de Mach 7. La portée du missile était initialement fixée à 290 km, car la Russie a signé le régime de contrôle de la technologie des missiles, mais l'Inde, qui est également signataire de ce document, tente actuellement d'augmenter la portée de son missile. La fusée devrait pouvoir être lancée depuis une plate-forme aérienne, terrestre, de surface ou sous-marine. L'organisation DRDO prévoit d'investir 250 millions de dollars pour tester une fusée capable de développer des vitesses hypersoniques de Mach 5, 56 au dessus du niveau de la mer.
Pendant ce temps, le projet indien HSTDV, dans lequel un statoréacteur est utilisé pour démontrer un long vol indépendant, fait face à des difficultés structurelles. Cependant, le Laboratoire de recherche et développement pour la défense continue de travailler à l'amélioration de la technologie des statoréacteurs. À en juger par les caractéristiques déclarées, à l'aide d'un moteur-fusée à propergol solide de démarrage, l'appareil HSTDV à une altitude de 30 km pourra développer une vitesse de Mach 6 pendant 20 secondes. La structure de base avec boîtier et support moteur a été conçue en 2005. La plupart des essais aérodynamiques ont été effectués par le Laboratoire national d'aérospatiale NAL.
Le HSTDV à échelle réduite a été testé dans le NAL pour l'admission d'air et l'évacuation des gaz d'échappement. Afin d'obtenir un modèle hypersonique du comportement du véhicule en soufflerie, plusieurs essais ont également été réalisés à des vitesses supersoniques plus élevées (dues à une combinaison d'ondes de compression et de raréfaction).
Le Laboratoire de Recherche et Développement pour la Défense a réalisé des travaux liés à la recherche sur les matériaux, à l'intégration des composants électriques et mécaniques et au statoréacteur. Le premier modèle de base a été présenté au public en 2010 lors d'une conférence spécialisée, et en 2011 à Aerolndia. Selon le calendrier, la production d'un prototype à part entière était prévue pour 2016. Cependant, en raison du manque des technologies nécessaires, de l'insuffisance des financements dans le domaine de la recherche hypersonique et de l'indisponibilité du site de production, le projet prend beaucoup de retard.
Cependant, les caractéristiques aérodynamiques, de propulsion et du statoréacteur ont été soigneusement analysées et calculées, et on s'attend à ce qu'un moteur à réaction pleine grandeur soit capable de générer une poussée de 6 kN, ce qui permettra aux satellites de lancer des ogives nucléaires et d'autres ogives balistiques/non -missiles balistiques à grande portée. La coque octogonale pesant une tonne est équipée de stabilisateurs de croisière et de safrans de commande arrière.
Des technologies critiques telles que la chambre de combustion du moteur sont testées dans un autre laboratoire terminal de balistique, également membre du DRDO. Le DRDO espère construire des souffleries hypersoniques pour tester le système HSTDV, mais le manque de fonds est un problème.
Avec l'émergence de systèmes de défense aérienne intégrés modernes, des forces armées puissantes sur le plan militaire s'appuient sur des armes hypersoniques pour contrer les stratégies de refus d'accès/blocage et lancer des frappes régionales ou mondiales. À la fin des années 2000, les programmes de défense ont commencé à accorder une attention particulière aux armes hypersoniques comme moyen optimal de lancer une frappe mondiale. À cet égard, outre le fait que la rivalité géopolitique devient de plus en plus féroce chaque année, l'armée s'efforce de maximiser le montant des fonds et des ressources alloués à ces technologies.
Dans le cas des armes hypersoniques pour le lancement au sol, en particulier des systèmes utilisés en dehors de la zone d'opération des systèmes de défense aérienne active de l'ennemi, les options de lancement optimales et à faible risque sont les complexes de lancement standard et les lanceurs mobiles pour le sol-sol et les armes sol-air et les mines souterraines pour frapper à moyenne portée ou intercontinentale.
