Au fil des millénaires, l'humanité a développé une règle selon laquelle, pour survivre et vaincre l'ennemi, les armes doivent être plus précises, plus rapides et plus puissantes que celles de l'ennemi. Les armes d'aviation répondent à ces exigences dans les conditions modernes. Actuellement, à l'étranger, les armes aéroportées guidées (UASP), en particulier les bombes aériennes guidées (UAB), dont le calibre se situe dans une large gamme - de 9 à 13600 kg, se développent intensément: elles sont équipées de nouveaux types de guidage et les systèmes de contrôle, les pièces de combat efficaces, les méthodes d'utilisation au combat sont en cours d'amélioration. Les UAB sont un accessoire indispensable des complexes d'avions d'attaque modernes (UAK) à des fins tactiques et stratégiques. Malgré le haut niveau d'efficacité des modèles UAB modernes, ceux-ci, faisant partie de l'UAK, ne répondent pas toujours aux exigences pour remplir des missions de combat prometteuses. En règle générale, les UAK opèrent près de la ligne de front, alors que toute l'efficacité est perdue.
Les guerres locales des dernières décennies, et surtout les opérations militaires en Irak et en Afghanistan, ont révélé l'efficacité insuffisante des armes conventionnelles de haute précision, dont l'UAB. Lors de l'exécution d'une mission de combat, trop de temps s'écoule entre le moment où la cible est détectée et la décision d'attaquer est prise jusqu'à ce qu'elle soit vaincue. Par exemple, un bombardier B-2 Spirit, décollant d'un aérodrome aux États-Unis, doit voler pendant 12 à 15 heures jusqu'à la zone d'attaque de la cible. Par conséquent, dans les conditions modernes, des armes de réponse rapide et d'action de haute précision sont nécessaires à une grande distance, atteignant des dizaines de milliers de kilomètres.
L'un des axes de recherche sur le respect de ces exigences à l'étranger est la création d'une nouvelle génération de systèmes de chocs hypersoniques. Des travaux sur la création d'avions hypersoniques (LA) (missiles) et d'armes cinétiques capables de détruire des cibles de haute précision sont menés aux États-Unis, en Grande-Bretagne, en France et en Allemagne.
L'étude de l'expérience étrangère est pour nous extrêmement importante, car devant le complexe industriel de défense national (MIC), comme l'a noté D. Rogozine dans son article "La Russie a besoin d'une industrie de défense intelligente" (Journal "Krasnaya Zvezda". 2012. - 7 février. - С 3) la tâche a été fixée « pour regagner le leadership technologique mondial dans le domaine de la production d'armes dans les plus brefs délais ». Comme indiqué dans l'article de V. V. Poutine "Être fort: garanties de sécurité nationale pour la Russie" (Journal "Rossiyskaya Gazeta". - 2012. - N° 5708 (35). - 20 février. - pp. 1-3) "La tâche de la décennie à venir est pour s'assurer que la nouvelle structure Les Forces armées pouvaient s'appuyer sur une technologie fondamentalement nouvelle. La technique qui "voit" plus loin, tire avec plus de précision, réagit plus rapidement que les systèmes similaires de n'importe quel ennemi potentiel."
Pour y parvenir, il est nécessaire de bien connaître l'état, les tendances et les principales orientations du travail à l'étranger. Bien entendu, nos spécialistes ont toujours essayé de remplir cette condition lors de la R&D. Mais dans l'environnement d'aujourd'hui, quand « l'industrie de la défense n'a pas la possibilité de rattraper quelqu'un sereinement, il faut faire une percée, devenir des inventeurs et des fabricants de premier plan… Répondre aux menaces et aux défis d'aujourd'hui, c'est tout seul se condamner. au rôle éternel des retardataires. Nous devons par tous les moyens assurer une supériorité technique, technologique, organisationnelle sur tout ennemi potentiel »(Extrait d'un article de V. V. Poutine).
On pense que la première création d'avions hypersoniques a été proposée dans les années 1930 en Allemagne par le professeur Eigen Senger et l'ingénieur Irene Bredt. Il a été proposé de créer un avion lancé horizontalement sur une catapulte de fusée, sous l'action de moteurs de fusée accélérant à une vitesse d'environ 5 900 m / s, effectuant un vol transcontinental avec une portée de 5 à 7 000 km le long d'une trajectoire de ricochet avec un charge utile allant jusqu'à 10 tonnes et atterrissant à une distance de plus de 20 000 km du point de départ.
Considérant le développement des fusées dans les années 1930, l'ingénieur S. Korolev et le pilote-observateur E. Burche (S. Korolev, E. Burche Rocket in the war // Tekhnika-jeunesse. - 1935. - N° 5. - P. 57 -59) a proposé un schéma d'utilisation d'un avion-stratoplane de combat de fusée: « En passant au bombardement, il est nécessaire de prendre en compte le fait que la précision des coups à des hauteurs mesurées en dizaines de kilomètres et à des vitesses énormes du stratoplan devrait être négligeable. Mais d'un autre côté, c'est tout à fait possible et d'une grande importance est l'approche de la cible dans la stratosphère au-delà de la portée des armes au sol, la descente rapide, le bombardement à partir de hauteurs normales qui fournissent la précision requise, puis la remontée ultra-rapide à nouveau à une hauteur inaccessible."
Le concept d'une frappe globale basée sur des armes hypersoniques
Actuellement, cette idée commence à être mise en œuvre dans la pratique. Aux États-Unis, au milieu des années 1990, le concept de Global Reach - Global Power a été formulé. Conformément à celui-ci, les États-Unis devraient avoir la capacité de frapper des cibles au sol et en surface n'importe où dans le monde dans les 1 à 2 heures suivant la réception d'un ordre, sans utiliser de bases militaires étrangères utilisant des armes conventionnelles, par exemple l'UAB. Cela peut être fait à l'aide d'une nouvelle arme hypersonique, composée d'une plate-forme porteuse hypersonique et d'un avion autonome avec une charge de combat, en particulier UAB. Les principales propriétés de telles armes sont la vitesse élevée, la longue portée, la maniabilité suffisamment élevée, la faible visibilité et efficacité opérationnelle.
Dans le cadre du programme à grande échelle de l'US Armed Forces Promt Global Strike ("Rapid Global Strike"), qui permet de frapper avec des armes conventionnelles (non nucléaires) d'action cinétique en n'importe quel point de la planète en une heure, et réalisé dans l'intérêt de l'US Army, un système de frappe hypersonique de nouvelle génération est en cours de développement selon deux options:
• le premier, appelé AHW (Advanced Hypersonic Weapon), utilise un lanceur jetable comme plate-forme supersonique, suivi d'un lancement vers la cible d'un avion supersonique AHW (l'avion hypersonique planeur peut aussi être appelé ogive de manœuvre) équipé d'antennes guidées bombes pour atteindre la cible;
• le second, appelé système de frappe hypersonique FALCON HCV-2, utilise un avion hypersonique pour créer les conditions de lancement d'un avion planeur hypersonique autonome CAV, qui vole vers la cible et la détruit à l'aide de l'UAB.
La première version de la solution technique présente un inconvénient important, à savoir que la fusée porteuse délivrant un projectile hypersonique au point de lancement AHW peut être confondue avec un missile à tête nucléaire.
En 2003, l'Air Force et l'Advanced Development Administration (DARPA) du département américain de la Défense, sur la base de leurs propres développements et propositions de l'industrie pour les systèmes hypersoniques avancés, ont développé un nouveau concept pour un système de frappe hypersonique prometteur appelé FALCON (Force Application and Lancement depuis la zone continentale des États-Unis Lancement depuis la zone continentale des États-Unis ") ou " Falcon ". Selon ce concept, le système de frappe FALCON consiste en un porte-avions hypersonique réutilisable (par exemple, sans pilote) HCV (Hypersonic Cruise Vehicle - un avion volant à des altitudes de l'ordre de 40-60 km avec une vitesse de croisière hypersonique, avec un combat jusqu'à 5 400 kg et une autonomie de 15 à 17 000 km) et une cellule hypersonique réutilisable et très maniable contrôlée CAV (Common Aero Vehicle - avion autonome unifié) avec une qualité aérodynamique de 3 à 5. Le stationnement des véhicules HCV est censé se faire sur des aérodromes avec une piste d'une longueur maximale de 3 km.
Lockheed-Martin a été choisi comme développeur principal de l'appareil de frappe hypersonique HCV et du véhicule de livraison CAV pour le système de frappe FALCON. En 2005, elle commence à travailler sur la détermination de leur aspect technique et l'évaluation de la faisabilité technologique des projets. Les plus grandes entreprises aérospatiales américaines - Boeing, Northrop Grumman, Andrews Space - sont également impliquées dans les travaux. En raison du niveau élevé de risque technologique du programme, des études conceptuelles de plusieurs variantes d'échantillons expérimentaux de véhicules de livraison et de leurs transporteurs ont été réalisées avec une évaluation des caractéristiques de maniabilité et de contrôlabilité.
Lorsqu'il est lâché d'un transporteur à une vitesse hypersonique, il peut livrer diverses charges de combat d'un poids maximal de 500 kg à une cible à une distance allant jusqu'à 16 000 km. L'appareil est censé être fabriqué selon un schéma aérodynamique prometteur qui offre une haute qualité aérodynamique. Pour recibler l'appareil en vol et toucher des cibles détectées dans un rayon allant jusqu'à 5400 km, son équipement est censé inclure des équipements d'échange de données en temps réel avec divers systèmes de reconnaissance et points de contrôle. La défaite des cibles fixes hautement protégées (enterrées) sera assurée par l'utilisation de moyens de destruction d'un calibre de 500 kg avec une ogive pénétrante. La précision (déviation circulaire probable) doit être d'environ 3 m à une vitesse cible pouvant atteindre 1200 m/s.
L'avion planeur hypersonique CAV à commandes aérodynamiques a une masse d'environ 900 kg, dont l'avion porteur peut transporter jusqu'à six, transporte deux bombes aériennes conventionnelles pesant 226 kg chacune dans son compartiment de combat. La précision d'utilisation des bombes est très élevée - 3 mètres. La portée du CAV réel peut être d'environ 5000 km. En figue. 2 montre un schéma de la séparation des lésions pénétrantes à l'aide de coques gonflables.
Le schéma de l'utilisation au combat du système de frappe hypersonique FALCON ressemble à ce qui suit. Après avoir reçu l'affectation, le bombardier hypersonique HCV décolle d'un aérodrome conventionnel et, grâce à un système de propulsion combiné (DP), accélère jusqu'à une vitesse correspondant approximativement à M = 6. Lorsque cette vitesse est atteinte, le système de propulsion passe en mode d'un statoréacteur hypersonique, accélérant l'avion à M = 10 et à une altitude d'au moins 40 km. A un instant donné, l'avion planeur hypersonique CAV se sépare de l'avion porteur qui, après avoir accompli une mission de combat pour vaincre des cibles, retourne sur l'aérodrome d'une des bases aériennes américaines d'outre-mer (si le CAV est équipé de son propre moteur et l'approvisionnement en carburant nécessaire, il peut retourner sur la zone continentale des États-Unis) (fig. 3).
Il existe deux types de trajectoires de vol possibles. Le premier type caractérise une trajectoire ondulée pour un avion hypersonique, qui a été proposée par l'ingénieur allemand Eigen Zenger dans le projet de bombardier pendant la Seconde Guerre mondiale. La signification de la trajectoire ondulée est la suivante. En raison de l'accélération, l'appareil quitte l'atmosphère et coupe le moteur, économisant ainsi du carburant. Puis, sous l'influence de la gravité, l'avion retourne dans l'atmosphère et allume à nouveau le moteur (pendant une courte période, seulement pendant 20 à 40 s), ce qui projette à nouveau l'appareil dans l'espace. Une telle trajectoire, en plus d'augmenter la portée, contribue également au refroidissement de la structure du bombardier lorsqu'il est dans l'espace. L'altitude de vol ne dépasse pas 60 km et le pas de vague est d'environ 400 km. Le deuxième type de trajectoire a une trajectoire de vol classique en ligne droite.
Recherche expérimentale sur la création d'armes hypersoniques
Des modèles hypersoniques HTV (Hypersonic Test Vehicle) d'une masse d'environ 900 kg et d'une longueur allant jusqu'à 5 m ont été proposés pour évaluer leurs performances de vol, leur contrôlabilité et leurs charges thermiques à des vitesses de M = 10 - HTV-1, HTV-2, HTV-3.
L'appareil HTV-1 avec une durée de vol contrôlée de 800 s à une vitesse de M = 10 a été retiré des essais en raison de la complexité technologique de la fabrication du corps de protection thermique et des solutions de conception incorrectes (Fig. 4).
L'appareil HTV-2 est fabriqué selon un circuit intégré avec des bords d'attaque tranchants et offre une qualité de 3, 5-4, qui, comme le pensent les développeurs, fournira une plage de glisse donnée, ainsi que la maniabilité et la contrôlabilité à l'aide de boucliers aérodynamiques. pour un ciblage avec la précision requise (fig. 5). Selon le US Congress Research Service (CRS), le dispositif hypersonique FALCON HTV-2 est capable de toucher des cibles à des distances allant jusqu'à 27 000 km et à des vitesses allant jusqu'à Mach 20 (23 000 km / h).
Le HTV-3 est un modèle réduit de l'avion d'attaque hypersonique HCV avec une qualité aérodynamique de 4-5 (Fig. 6). Le modèle est conçu pour évaluer les solutions technologiques et de conception adoptées, les performances aérodynamiques et de vol, ainsi que la maniabilité et la contrôlabilité dans l'intérêt du développement ultérieur de l'avion HCV. Les essais en vol devaient être effectués en 2009. Le coût total des travaux sur la fabrication du modèle et la réalisation des essais en vol est estimé à 50 millions de dollars.
Les tests du complexe de choc devaient être réalisés en 2008-2009. à l'aide de lanceurs. Le schéma du vol d'essai de l'avion hypersonique HTV-2 est illustré à la Fig. 7.
Comme les études l'ont montré, les principales problématiques pour créer un avion hypersonique seront liées au développement de la centrale, au choix du carburant et des matériaux de structure, à l'aérodynamique et à la dynamique de vol, et au système de contrôle.
Le choix de l'agencement aérodynamique et de la conception de l'avion doit être basé sur la condition d'assurer le fonctionnement conjoint de la prise d'air, de la centrale et des autres éléments de l'avion. Aux vitesses hypersoniques, les enjeux de l'étude de l'efficacité des commandes aérodynamiques, avec des surfaces minimales de surfaces stabilisatrices et de contrôle, des moments charnières, notamment à l'approche de la zone cible à une vitesse d'environ 1600 m/s, deviennent primordiales, tout d'abord, pour assurer la force de la structure et un guidage de haute précision vers l'objectif.
Selon des études préliminaires, la température à la surface du véhicule hypersonique atteint 1900°C, alors que pour le fonctionnement normal des équipements de bord, la température à l'intérieur du compartiment ne doit pas dépasser 70°C. Par conséquent, le corps de l'appareil doit avoir une coque résistante à la chaleur en matériaux haute température et une protection thermique multicouche basée sur les matériaux de construction existants actuellement.
Le véhicule hypersonique est équipé d'un système de contrôle combiné inertiel-satellite et, à l'avenir, d'un système d'autodirecteur de type optique-électronique ou radar de bout en bout.
Pour assurer le vol en ligne droite, les plus prometteurs pour les systèmes militaires sont les statoréacteurs: SPVRD (supersonic statoréacteur) et scramjet engine (statoréacteur hypersonique). Ils sont de conception simple, car ils ne comportent pratiquement aucune pièce mobile (à l'exception de la pompe d'alimentation en carburant) utilisant des carburants hydrocarbonés conventionnels.
La disposition aérodynamique et la conception de l'appareil CAV sont en cours d'élaboration dans le cadre du projet X-41, et l'avion porteur - dans le cadre du programme X-51. L'objectif du programme X-51A est de démontrer les possibilités de création d'un moteur scramjet, le développement de matériaux résistants à la chaleur, l'intégration de la cellule et du moteur, ainsi que d'autres technologies nécessaires au vol dans la gamme de 4, 5-6, 5M. Dans le cadre de ce programme, des travaux sont également en cours pour créer un missile balistique à ogive conventionnelle, un missile hypersonique X-51A Waverider et un drone orbital X-37B.
Selon CRS, le financement du programme en 2011 était de 239,9 millions de dollars, dont 69 millions de dollars ont été dépensés pour AHW.
Le ministère américain de la Défense a effectué un autre test d'une nouvelle bombe hypersonique planante AHW (Advanced Hypersonic Weapon). Le test des munitions a eu lieu le 17 novembre 2011. L'objectif principal du test était de tester les munitions pour la maniabilité, la contrôlabilité et la résistance aux effets de haute température. On sait que AHW a été lancé dans la haute atmosphère à l'aide d'une fusée d'appoint lancée depuis une base aérienne à Hawaï (Fig. 9). Après avoir séparé les munitions du missile, il a planifié et touché une cible dans les îles Marshall près de l'atoll de Kwajalein, situé à quatre mille kilomètres au sud-ouest d'Hawaï, à une vitesse hypersonique cinq fois supérieure à la vitesse du son. Le vol a duré moins de 30 minutes.
Selon la porte-parole du Pentagone Melinda Morgan, le but des tests des munitions était de collecter des données sur l'aérodynamique de l'AHW, sa maniabilité et sa résistance aux températures élevées.
Les derniers tests du HTV-2 ont eu lieu à la mi-août 2011 et se sont révélés infructueux (Fig. 10).
Selon les experts, il est possible d'adopter un système de choc hypersonique de première génération de nouvelle génération d'ici 2015. Il est jugé nécessaire d'assurer jusqu'à 16 lancements par jour à l'aide d'un lanceur à usage unique. Le coût de lancement est d'environ 5 millions de dollars.
La création d'un système de grève à grande échelle est attendue au plus tôt en 2025-2030.
L'idée de l'utilisation militaire d'un avion stratoplane propulsé par fusée, proposée par S. Korolev et E. Burche dans les années 1930, à en juger par les recherches menées aux États-Unis, commence à être mise en œuvre dans des projets de création d'un nouvelle génération d'armes de frappe hypersoniques.
L'utilisation de l'UAB dans le cadre d'un véhicule autonome hypersonique lors de l'attaque d'une cible exige un guidage de haute précision dans des conditions de vol hypersonique et une protection thermique des équipements contre les effets du chauffage cinétique.
Sur l'exemple des travaux menés aux États-Unis pour créer des armes hypersoniques, on voit que les possibilités d'utilisation au combat de l'UAB sont loin d'être épuisées et elles sont déterminées non seulement par les caractéristiques tactiques et techniques de l'UAB lui-même, qui fournit la portée, la précision et la probabilité de destruction données, mais aussi par voie de livraison. En outre, la mise en œuvre de ce projet peut également résoudre la tâche pacifique consistant à livrer rapidement des cargaisons ou des équipements de sauvetage en détresse dans n'importe quelle partie du monde.
Le matériel présenté nous fait réfléchir sérieusement sur le contenu des grandes orientations de développement des systèmes de frappes guidées domestiques jusqu'en 2020-2030. Dans le même temps, il faut prendre en compte la déclaration de D. Rogozin (Rogozin D. Travail sur l'algorithme exact // Défense nationale. - 2012. - N° 2. - P. 34-406): »… nous devons abandonner l'idée de « rattraper et dépasser »… Et il est peu probable que nous rassemblions rapidement des forces et des capacités qui nous permettraient de rattraper les pays de haute technologie à des vitesses incroyables. Cela n'a pas besoin d'être fait. Il nous faut autre chose, beaucoup plus compliqué… Il faut calculer le déroulement d'une lutte armée avec la perspective jusqu'à 30 ans, pour déterminer ce point, pour l'atteindre. Pour comprendre ce dont nous avons besoin, c'est-à-dire préparer les armes non pas pour demain ni même après-demain, mais pour une semaine historique à venir… Je le répète, ne pensez pas à ce qu'ils font aux USA, en France, en Allemagne, pensez à ce qu'ils auront dans 30 ans. Et vous devez créer quelque chose qui sera meilleur que ce qu'ils ont maintenant. Ne les suivez pas, essayez de comprendre où tout va, et alors nous gagnerons. »
C'est-à-dire qu'il est nécessaire de comprendre si une telle tâche s'est posée pour nous et, si oui, comment la résoudre.
