L'hypersound est en train de devenir le prochain paramètre clé pour les armes et les plateformes de surveillance, et il convient donc de s'intéresser de plus près aux recherches menées dans ce domaine par les États-Unis, la Russie et l'Inde
Le département américain de la Défense et d'autres agences gouvernementales développent une technologie hypersonique pour deux objectifs immédiats et un à long terme. Selon Robert Mercier, responsable des systèmes à grande vitesse au US Air Force Research Laboratory (AFRL), les deux cibles proches sont des armes hypersoniques, qui devraient être technologiquement prêtes au début des années 1920, et un véhicule de surveillance sans pilote, qui être prêt à être déployé à la fin des années 1920 ou au début des années 30, et les véhicules hypersoniques suivront dans un avenir plus lointain.
"L'exploration spatiale à l'aide d'engins spatiaux équipés d'un moteur à réaction est une perspective beaucoup plus lointaine", a-t-il déclaré dans une interview. "Il est peu probable que les vaisseaux spatiaux hypersoniques soient prêts avant les années 2050." Mercier a ajouté que la stratégie globale de développement consiste à commencer par les armes légères, puis, à mesure que la technologie et les matériaux se développent, à s'étendre aux véhicules aériens et spatiaux.
Spiro Lekoudis, directeur du Département des systèmes d'armes, des achats, de la technologie et de l'approvisionnement au ministère de la Défense, a confirmé que les armes hypersoniques seront probablement le premier programme d'achat qui émergera après le développement de cette technologie par le ministère et ses organisations partenaires.. "L'avion est définitivement un projet à bien plus long terme qu'une arme", a-t-il déclaré dans une interview. L'US Air Force devrait effectuer une démonstration de l'arme de frappe à grande vitesse (HSSW) - un développement conjoint avec la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) - vers 2020, lorsque le Pentagone décidera de la meilleure façon de transférer cette technologie. dans le programme de développement et d'achats de missiles hypersoniques.
«Il existe deux principaux documents de recherche qui visent à démontrer la technologie HSSW», explique Bill Gillard, concepteur de plans et de programmes à l'AFRL. "Le premier est le programme de planification d'accélération tactique TBG (Tactical BoosWSIide) de Lockheed Martin et Raytheon, et le second est le HAWC (Hypersonic Air-breathing Weapon Concept), dirigé par Boeing."
"En attendant, l'AFRL mène une autre étude fondamentale pour compléter les projets de la DARPA et de l'US Air Force", a déclaré Gillard. Par exemple, dans le cadre de la validation du concept du concept d'avion réutilisable pour l'hypersonique (REACH), outre l'étude des matériaux de base, plusieurs expérimentations ont été réalisées avec des statoréacteurs de petite et moyenne taille. "Notre objectif est de promouvoir la base de données et de développer et démontrer des technologies qui peuvent être utilisées pour créer de nouveaux systèmes." La recherche fondamentale à long terme de l'AFRL dans le domaine de l'amélioration des composites à matrice céramique et d'autres matériaux résistants à la chaleur est extrêmement importante pour la création de véhicules hypersoniques prometteurs.
L'AFRL et d'autres laboratoires du Pentagone travaillent intensément sur deux aspects principaux des véhicules hypersoniques prometteurs: la capacité de réutiliser et d'augmenter leur taille."Il y a même une tendance à l'AFRL à promouvoir le concept de systèmes hypersoniques réutilisables et plus grands", a déclaré Gillard. "Nous avons concentré toutes ces technologies sur des projets comme le X-51, et REACH en sera un autre."
"La démonstration en 2013 du missile X-51A WaveRider de Boeing constituera la base des plans d'armement hypersonique de l'US Air Force", a déclaré John Leger, ingénieur en chef des projets aérospatiaux au département des armes de l'AFRL. "Nous étudions l'expérience acquise lors du développement du projet X-51 et l'utilisons dans le développement du HSSW."
Simultanément au projet du missile de croisière hypersonique X-51, divers organismes de recherche ont également développé des statoréacteurs plus gros (10x) (ramjet), qui "consomment" 10 fois plus d'air que le moteur X-51. "Ces moteurs sont idéaux pour des systèmes tels que des plates-formes de surveillance, de reconnaissance et de renseignement à grande vitesse et des missiles de croisière atmosphériques", a déclaré Gillard. "Et, à terme, nos plans sont d'aller plus loin vers le nombre 100, qui permettra l'accès à l'espace à l'aide de systèmes de respiration aérienne."
L'AFRL étudie également la possibilité d'intégrer un statoréacteur hypersonique à un turbomoteur ou fusée à grande vitesse afin d'avoir une propulsion suffisante pour atteindre de grands nombres de Mach. « Nous explorons toutes les possibilités d'améliorer l'efficacité des moteurs d'avions supersoniques. Les conditions dans lesquelles ils doivent voler ne sont pas tout à fait favorables. »
Le 1er mai 2013, la fusée Kh-51A WaveRider a passé avec succès les tests en vol. L'appareil expérimental s'est détaché de l'avion B-52H et a accéléré à l'aide d'un accélérateur de fusée à une vitesse de 4,8 nombres de Mach (M = 4, 8). Ensuite, le X-51A s'est séparé de l'accélérateur et a démarré son propre moteur, a accéléré à Mach 5, 1 et a volé 210 secondes jusqu'à ce que tout le carburant soit épuisé. L'Air Force a collecté toutes les données de télémétrie pendant 370 secondes de vol. La division Rocketdyne de Pratt & Whitney a développé le moteur du WaveRider. Plus tard, cette division a été vendue à Aerojet, qui continue de travailler sur les centrales hypersoniques, mais ne fournit aucun détail à ce sujet.
Auparavant, de 2003 à 2011, Lockheed Martin a travaillé avec la DARPA sur le concept initial du Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. Le propulseur de ces véhicules, qui ont été lancés depuis la base aérienne de Vandenberg en Californie, était une fusée légère Minotaur IV. Le vol inaugural du HTV-2 en 2010 a généré des données démontrant des progrès dans les performances aérodynamiques, les matériaux réfractaires, les systèmes de protection thermique, les systèmes de sécurité de vol autonomes et les systèmes de guidage, de navigation et de contrôle de vol hypersoniques à longue portée.
Deux lancements de démonstration ont été effectués avec succès en avril 2010 et août 2011, mais, selon les déclarations de la DARPA, les deux fois les véhicules Falcon pendant le vol, essayant d'atteindre la vitesse prévue de M = 20, ont perdu le contact avec le centre de contrôle pendant plusieurs minutes.
Les résultats du programme X-51A sont maintenant utilisés dans le projet HSSW. Le système d'armement et de guidage est développé dans deux programmes de démonstration: HAWC et TBG. La DARPA a attribué des contrats à Raytheon et Lockheed Martin en avril 2014 pour continuer à développer le programme TBG. Les entreprises ont reçu respectivement 20 et 24 millions de dollars. Pendant ce temps, Boeing développe le projet HAWC. Elle et la DARPA refusent de donner des détails sur ce contrat.
L'objectif des programmes TBG et HAWC est d'accélérer les systèmes d'armes à une vitesse de M = 5 et de les planifier davantage pour leur propre usage. De telles armes doivent être maniables et extrêmement résistantes à la chaleur. À terme, ces systèmes pourront atteindre une altitude de près de 60 km. L'ogive, développée pour un missile hypersonique, a une masse de 76 kg, ce qui est approximativement égale à la masse d'une bombe de petit diamètre SDB (Small Diameter Bomb).
Alors que le projet X-51A a démontré avec succès l'intégration d'un avion et d'un moteur hypersonique, les projets TBG et HAWC se concentreront sur le guidage et le contrôle avancés, qui n'ont pas été entièrement mis en œuvre dans les projets Falcon ou WaveRider. Des sous-systèmes de recherche (GOS) sont engagés dans plusieurs laboratoires d'armes de l'US Air Force afin d'améliorer encore les capacités des systèmes hypersoniques. En mars 2014, la DARPA a déclaré dans un communiqué que dans le cadre du projet TBG, qui doit achever un vol de démonstration d'ici 2020, des sociétés partenaires tentent de développer des technologies pour un système de planage hypersonique tactique avec un propulseur de fusée, lancé depuis un avion porteur.
« Le programme abordera les problèmes de système et de technologie nécessaires pour créer un système de vol à voile hypersonique avec un propulseur de fusée. Ceux-ci incluent le développement de concepts pour un appareil avec les caractéristiques aérodynamiques et aérothermodynamiques nécessaires; contrôlabilité et fiabilité dans un large éventail de conditions de fonctionnement; les caractéristiques du système et du sous-système nécessaires à l'efficacité dans les conditions d'exploitation pertinentes; enfin, des approches pour réduire les coûts et augmenter l'abordabilité du système expérimental et des futurs systèmes de production », indique le communiqué. L'avion du projet TBG est une ogive qui se sépare de l'accélérateur et glisse à des vitesses allant jusqu'à M = 10 ou plus.
Pendant ce temps, dans le cadre du programme HAWC, suite au projet X-51A, un missile de croisière hypersonique avec un statoréacteur sera démontré à des vitesses inférieures - environ M = 5 et plus. "La technologie de HAWC pourrait s'étendre à des plates-formes aéroportées hypersoniques réutilisables prometteuses pouvant être utilisées comme véhicules de reconnaissance ou comme accès à l'espace", a déclaré la DARPA dans un communiqué. Ni la DARPA ni la société mère de Boeing n'ont divulgué tous les détails de leur programme commun.
Alors que les principales cibles hypersoniques du ministère de la Défense sont des systèmes d'armes et des plates-formes de reconnaissance, la DARPA a lancé un nouveau programme en 2013 pour développer un booster hypersonique sans pilote réutilisable pour lancer de petits satellites pesant 1 360-2270 kg en orbite basse, qui servira simultanément de laboratoire d'essai pour véhicules hypersoniques. En juillet 2015, l'Office a attribué à Boeing et à son partenaire Blue Origin un contrat de 6,6 millions de dollars pour poursuivre les travaux sur l'avion spatial expérimental XS-1, selon un communiqué du Congrès. En août 2014, Northrop Grumman a annoncé qu'elle travaillait également avec Scaled Composites et Virgin Galactic sur la conception technique et le plan de vol du programme XS-1. La société a reçu un contrat de 13 mois d'une valeur de 3,9 millions de dollars.
Le XS-1 devrait avoir un propulseur de lancement réutilisable qui, combiné à un étage de propulseur unique, fournira une livraison abordable d'un véhicule de classe 1360 kg à LEO. En plus du lancement bon marché, estimé à un dixième du coût d'un lancement de fusée lourde actuel, le XS-1 devrait également servir de laboratoire d'essai pour de nouveaux véhicules hypersoniques.
La DARPA aimerait à terme lancer le XS-1 tous les jours pour moins de 5 millions de dollars par vol. La direction souhaite se doter d'un appareil pouvant atteindre des vitesses supérieures à 10 Mach. Les principes de fonctionnement demandés "comme un avion" incluent des atterrissages horizontaux sur des pistes standard, de plus, le lancement doit se faire à partir d'un lanceur élévateur, de plus il doit y avoir une infrastructure et un personnel au sol minimum et un haut niveau d'autonomie. Le premier vol orbital d'essai est prévu pour 2018.
Après plusieurs tentatives infructueuses de la NASA, à partir des années 1980, pour développer un système comme le XS-1, les chercheurs militaires pensent maintenant que la technologie a suffisamment mûri grâce aux progrès des composites légers et bon marché et à l'amélioration de la protection thermique.
XS-1 est l'un des nombreux projets du Pentagone visant à réduire le coût de lancement des satellites. Avec les coupes dans le budget de la défense des États-Unis et le renforcement des capacités des autres nations, l'accès de routine à l'espace devient de plus en plus une priorité de sécurité nationale. L'utilisation de fusées lourdes pour lancer des satellites est coûteuse et nécessite une stratégie élaborée avec peu d'options. Ces lancements traditionnels peuvent coûter des centaines de millions de dollars et nécessitent une infrastructure coûteuse à maintenir. Alors que l'US Air Force insiste pour que les législateurs publient un décret pour suspendre l'utilisation des moteurs-fusées russes RD-180 pour lancer des satellites américains, la recherche hypersonique de la DARPA aidera à raccourcir considérablement le chemin qui devra être parcouru, en ne s'appuyant que sur ses propres forces et moyens.
Russie: rattraper le temps perdu
A la fin de l'existence de l'Union soviétique, le bureau d'études de construction de machines MKB "Raduga" de Doubna conçut le GELA (Hypersonic Experimental Aircraft), qui allait devenir le prototype du missile de lancement aérien stratégique X-90 ("Product 40 ") avec un statoréacteur "Produit 58 "Développé par TMKB (Bureau d'études de construction de machines Turaevskoe)" Soyouz ". La fusée était censée être capable d'accélérer à une vitesse de 4,5 Mach et d'avoir une portée de 3000 km. L'ensemble d'armes standard du bombardier stratégique modernisé Tu-160M était censé inclure deux missiles X-90. Les travaux sur le missile de croisière supersonique Kh-90 ont été interrompus en 1992 au stade du laboratoire, et l'appareil GELA lui-même a été présenté en 1995 à l'exposition aéronautique MAKS.
Les informations les plus complètes sur les programmes actuels de lancements aériens hypersoniques ont été présentées par l'ancien commandant de l'état-major général de l'armée de l'air russe, Alexander Zelin, lors d'une conférence qu'il a donnée lors d'une conférence des avionneurs à Moscou en avril 2013. Selon Zelin, la Russie mène un programme en deux étapes pour développer un missile hypersonique. La première étape prévoit le développement d'ici 2020 d'un missile de lancement aérien sous-stratégique d'une portée de 1 500 km et d'une vitesse d'environ M = 6. Au cours de la prochaine décennie, une fusée d'une vitesse de 12 Mach devrait être développée, capable d'atteindre n'importe quel point du monde.
Très probablement, le missile Mach 6 mentionné par Zelin est le produit 75, également désigné GZUR (HyperSonic Guided Missile), qui est actuellement au stade de la conception technique au sein de la Tactical Missiles Corporation. "Produit 75", apparemment, a une longueur de 6 mètres (la taille maximale que la soute à bombes du Tu-95MS peut prendre; il peut également tenir dans le compartiment d'armement du bombardier Tu-22M) et pèse environ 1 500 kg. Il devrait être mis en mouvement par le statoréacteur Product 70 développé par Soyouz TMKB. Son autodirecteur radar actif Gran-75 est actuellement développé par le Detal UPKB à Kamensk-Uralsky, tandis que la tête autodirectrice passive à large bande est fabriquée par le Bureau central de conception d'Omsk.
En 2012, la Russie a commencé les essais en vol d'un véhicule hypersonique expérimental attaché à la suspension d'un bombardier-bombardier supersonique à longue portée Tu-23MZ (désignation OTAN « Backfire »). Pas avant 2013, cet appareil a effectué son premier vol libre. Le dispositif hypersonique est installé dans le nez de la fusée X-22 (AS-4 "Kitchen"), qui est utilisé comme booster de lancement. Cette combinaison mesure 12 mètres de long et pèse environ 6 tonnes; la composante hypersonique mesure environ 5 mètres de long. En 2012, l'usine de construction de machines de Dubna a achevé la construction de quatre missiles antinavires de croisière supersoniques X-22 (sans autodirecteur ni ogive) destinés à être utilisés dans les tests de véhicules hypersoniques. La fusée est lancée à partir d'une suspension sous l'aile Tu-22MZ à des vitesses allant jusqu'à Mach 1, 7 et à des altitudes allant jusqu'à 14 km et accélère le véhicule d'essai à Mach 6, 3 et à une altitude de 21 km avant de lancer le composant d'essai, qui se développe apparemment une vitesse de 8 nombres de Mach.
La Russie devait participer à des essais en vol similaires du véhicule hypersonique français MBDA LEA lancé depuis le Backfire. Cependant, selon les données disponibles, le composant hypersonique de test est un projet primordialement russe.
En octobre-novembre 2012, la Russie et l'Inde ont signé un accord préliminaire pour travailler sur le missile hypersonique BrahMos-II. Le programme de coopération comprend NPO Mashinostroeniya (fusée), TMKB Soyouz (moteur), TsAGI (recherche aérodynamique) et TsIAM (développement de moteurs).
Inde: un nouvel acteur sur le terrain
À la suite d'un accord de développement conjoint avec la Russie, le programme indien de fusées BrahMos a été lancé en 1998. Selon l'accord, les principaux partenaires étaient la NPO russe Mashinostroyenia et l'Organisation indienne de recherche et de développement pour la défense (DRDO).
Sa première version est un missile de croisière supersonique à deux étages avec guidage radar. Le moteur à propergol solide du premier étage accélère la fusée à des vitesses supersoniques, tandis que le statoréacteur à propergol liquide du deuxième étage accélère la fusée à la vitesse de M = 2. 8. BrahMos est, en fait, la version indienne du Missile russe Yakhont.
Alors que la fusée BrahMos avait déjà été livrée à l'armée, la marine et l'aviation indiennes, la décision de commencer à développer une version hypersonique de la fusée BrahMos-II par le partenariat déjà établi a été prise en 2009.
Conformément à la conception technique, BrahMos-ll (Kalam) volera à des vitesses supérieures à Mach 6 et aura une précision supérieure à celle de la variante BrahMos-A. Le missile aura une portée maximale de 290 km, qui est limitée par le Missile Technology Control Regime signé par la Russie (il limite le développement de missiles d'une portée de plus de 300 km pour un pays partenaire). Afin d'augmenter la vitesse de la fusée BrahMos-2, un statoréacteur hypersonique sera utilisé et, selon un certain nombre de sources, l'industrie russe développe un carburant spécial pour celui-ci.
Pour le projet BrahMos-II, une décision clé a été prise pour maintenir les paramètres physiques de la version précédente afin que la nouvelle fusée puisse utiliser les lanceurs déjà développés et d'autres infrastructures.
La cible définie pour la nouvelle variante comprend des cibles fortifiées telles que des abris souterrains et des dépôts d'armes.
Un modèle réduit de la fusée BrahMos-II a été présenté à Aero India 2013, et les essais de prototypes devraient commencer en 2017. (Lors de la récente exposition Aero India 2017, un chasseur Su-30MKI avec une fusée Brahmos sur un pylône sous les ailes a été présenté). En 2015, dans une interview, le directeur exécutif de Brahmos Aerospace, Kumar Mishra, a déclaré que la configuration exacte doit encore être approuvée et qu'un prototype à part entière est attendu au plus tôt en 2022.
L'un des principaux défis consiste à trouver des solutions de conception pour le BrahMos-II qui permettraient à la fusée de résister aux températures extrêmes et aux charges du vol hypersonique. Parmi les problèmes les plus difficiles figure la recherche des matériaux les plus appropriés pour la fabrication de cette fusée.
DRDO aurait investi environ 250 millions de dollars dans le développement d'un missile hypersonique; à l'heure actuelle, des tests d'un VRM hypersonique ont été effectués dans le laboratoire des systèmes modernes à Hyderabad, où, selon les rapports, une vitesse de M = 5, 26 a été atteinte dans une soufflerie. La soufflerie hypersonique joue un rôle clé rôle dans la simulation de la vitesse requise pour tester divers éléments structurels d'une fusée.
Il est clair que le missile hypersonique ne sera fourni qu'à l'Inde et à la Russie et ne sera pas disponible à la vente dans des pays tiers.
Il y a un chef
En tant que puissance militaire et économique la plus puissante du monde, les États-Unis sont à l'origine des tendances de développement hypersonique, mais des pays comme la Russie et l'Inde les freinent.
En 2014, le haut commandement de l'US Air Force a annoncé que les capacités hypersoniques figureraient en tête des cinq priorités de développement pour la prochaine décennie. Les armes hypersoniques seront difficiles à intercepter et permettront de lancer des frappes à longue portée plus rapidement que ne le permet la technologie actuelle des missiles.
De plus, cette technologie est considérée par certains comme un successeur de la technologie des stèles, car les armes se déplaçant à grande vitesse et à haute altitude auront une meilleure capacité de survie que les systèmes lents volant à basse altitude, ce qui signifie qu'elles pourront engager des cibles dans un accès limité contesté. espacer. En raison des progrès dans le domaine des technologies de défense aérienne et de leur prolifération rapide, il est vital de trouver de nouvelles voies pour pénétrer les « cordons ennemis ».
À cette fin, les législateurs américains obligent le Pentagone à accélérer les progrès de la technologie hypersonique. Beaucoup d'entre eux indiquent que les développements en Chine, en Russie et même en Inde justifient les efforts plus agressifs des États-Unis dans cette direction. La Chambre des représentants, dans sa version du projet de loi sur les dépenses de défense, a déclaré qu'"ils sont conscients de l'évolution rapide de la menace posée par le développement d'armes hypersoniques dans le camp des adversaires potentiels".
Ils y mentionnent "plusieurs essais récents d'armes hypersoniques effectués en Chine, ainsi que des développements dans ce domaine en Russie et en Inde" et exhortent "à avancer vigoureusement". « La Chambre estime que des capacités en croissance rapide pourraient constituer une menace pour la sécurité nationale et nos forces actives », indique la loi. En particulier, il indique également que le Pentagone devrait utiliser "les restes de la technologie des tests hypersoniques précédents" pour poursuivre le développement de cette technologie.
Les responsables de l'US Air Force prévoient que des avions hypersoniques réutilisables pourraient entrer en service d'ici les années 1940, et les experts des laboratoires de recherche militaire confirment ces estimations. Proposer une solution compétitive avant les adversaires potentiels placerait les États-Unis dans une position avantageuse, en particulier dans le Pacifique, où les longues distances prévalent et les vitesses élevées à haute altitude seront privilégiées.
Étant donné que la technologie, qui devrait « mûrir » dans un proche avenir, peut être appliquée au développement d'armes et d'avions de reconnaissance, une grande question se pose: dans quelle direction le Pentagone s'orientera-t-il en premier. Les projets du Pentagone, le projet « avion arsenal » lancé par le secrétaire à la Défense Carter en février 2016, et le nouveau bombardier d'attaque à longue portée (LRS-B) / B-21, sont des plates-formes qui peuvent transporter une charge hypersonique utile, que ce soit être des armes ou des équipements de reconnaissance et de surveillance.
Pour le reste du monde, y compris la Russie et l'Inde, la voie à suivre est moins claire en ce qui concerne les longs cycles de développement et les déploiements futurs de la technologie hypersonique et des plates-formes hypersoniques.
