что такое гипер ракета
Даёшь « гиперзвук» — или нет?
Что такое гиперзвук? Для начала определимся: правильно было бы сказать « гиперзвуковая скорость». Проблема в том, что слово « гиперзвук» обозначает также упругие волны, подобные просто звуковым и ультразвуковым. Но мы ведь имеем в виду аэродинамику и, чтобы не путаться в терминах, будем говорить « гиперзвуковая скорость».
В аэродинамике « гиперзвуковая скорость» значительно превосходит скорость звука — по аналогии со сверхзвуком, только ещё быстрее.
Где-то с семидесятых годов прошлого века устоялась следующая градация: до одного Маха — дозвуковая скорость, от одного до пяти Махов — сверхзвуковая, более пяти Махов — гиперзвук.
Число Маха ( М) в нашем контексте проще всего определить как отношение скорости тела к скорости звука в окружающей среде. Когда скорость летательного аппарата достигает М=1, это означает, что его скорость сравнялась со скоростью звука.
« Так в чём тогда соль?» — спросит внимательный читатель. Раз гиперзвука достигли в сороковых годах, и все баллистические ракеты его достигают — в чём тут интерес и новшество? Проблема в том, что ракеты пусть и развивают гиперзвуковую скорость, но летят в этот момент по баллистической траектории, активно не маневрируют и вообще лишний раз стараются не шелохнуться… это чревато катастрофой.
А вот создание крылатой ракеты или летательного аппарата, способного перемещаться на гиперзвуковых скоростях и маневрировать, стало серьёзнейшей задачей, над решением которой до сих пор бьются конструкторы и инженеры.
Гиперзвуковой летательный аппарат
Начнём с управляемости и создания пилотируемого летательного аппарата, способного двигаться на гиперзвуковой скорости, тормозить и осуществлять посадку.
Первыми этого добились американцы, создав в 1959 году самолёт-ракетоплан X-15. Само слово ракетоплан прозрачно намекает, что речь идёт о ракете с крылышками. Так и есть, X-15 — это глубокая переработка идей и чертежей немецких ракетчиков 1940-х годов. Многие параметры весьма схожи с ракетой « Фау-2». Зато у американцев внутри сидел пилот, а не банальная боеголовка.
X-15 стартовала из-под крыла стратегического бомбардировщика B-52 на высоте порядка 15 километров, затем запускался ракетный двигатель, поднимавший ракетоплан до практического потолка, после чего следовали баллистический спуск, торможение и посадка на аэродроме. Всего прошло чуть меньше двухсот полётов.
Так что гиперзвуковые скорости покорились человечеству почти шестьдесят лет назад.
Гиперзвуковой двигатель
Когда в настоящее время говорят о современных гиперзвуковых аппаратах, имеют в виду летательные аппараты, оснащённые гиперзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателем.
Тут всё просто. Есть классический жидкостный ракетный двигатель, в котором топливо и окислитель « везутся с собой» в двух разных баках. Летательный аппарат может достигать гиперзвуковой скорости, но он, увы, дорогой, сложный и ОЧЕНЬ неэкономичный. На современных самолётах стоят турбореактивные двигатели. В них в качестве окислителя в процессе горения используется атмосферный воздух, за счёт чего они гораздо легче и экономичней ( по сравнению с ракетным двигателем, конечно). К сожалению, эти двигатели теряют эффективность на скоростях более М 3.
Для достижения максимальных сверхзвуковых скоростей используют прямоточный воздушно-реактивный двигатель. В нём нет турбины, и он малоэффективен на низких скоростях полёта, зато может достигать больших максимальных скоростей. Но даже с его помощью добраться до гиперзвуковой скорости нереально. Знаменитый Lockheed SR-71 имел именно такую схему: турбореактивный двигатель, способный на больших скоростях работать как прямоточный, однако и он достиг максимальной скорости лишь около 3,4 чисел Маха.
Для совершения дальних и экономичных атмосферных полётов на гиперзвуковой скорости создали гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Он также использует в качестве окислителя атмосферный воздух. При этом воздух, поступающий в воздухозаборник, тормозится до сверхзвуковой скорости, участвует в процессе сгорания топлива и выходит через сопло, создавая реактивную тягу.
Проблема гиперзвука
Всё прекрасно, кроме одного: работает такой двигатель на скоростях выше шести-восьми чисел Маха. При меньшей скорости он просто не запустится, или двигатель сдетонирует. Узнать его можно по воздухозаборнику, больше похожему на модный ручной пылесос.
В настоящее время основная проблема конструкторов — преодоление « разрыва» между максимальной скоростью прямоточного воздушно-реактивного двигателя и минимальной скоростью работы гиперзвукового.
Есть различные разработки, в том числе и установка третьего « промежуточного» двигателя, который может обеспечить нужный разгон во время « разрыва». Впрочем, пока широкой публике сообщают только об испытаниях подобных двигателей.
В 1950–60-е годы существовали проекты ядерных прямоточных воздушно-реактивных двигателей, также обещавшие достижение скоростей в районе М 3 — М 4. Наиболее известен проект двигателя « Плутон» для Вот американцы, например, поставили реактор на крылатую ракету. Зачем, и что из этого вышло? Сейчас расскажем.
‘ title=>сверхзвуковой крылатой ракеты неограниченной дальности SLAM.
Противокорабельная ракета « Циркон»
До настоящего времени самой известной гиперзвуковой российской разработкой была противокорабельная ракета « Циркон». Точных данных нет, но скорее всего, она имеет гибридную силовую установку — ракетный двигатель, выводящий ракету на скорости работы гиперзвукового двигателя, — и ГПРВД ( гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель), работающий большую часть времени полёта ракеты. В пользу этой версии говорит её шахтное размещение. Предполагается использовать « Циркон» на российских боевых кораблях и подлодках нового поколения.
Что характерно, несмотря на сообщения об удачных испытаниях, российскую ракету широкой публике так и не показали. Чаще всего для её иллюстрации использовали картинку с изображением американской разработки Boeing Х-51 ( да-да, тот самый автомобильный пылесос).
Подведение итогов
Противокорабельную ракету « « Кинжал»?’ data-src=/system/images/000/090/270/teaser/8c304c6eba70db2122965262ec751912fa78c4c7.jpg?1579248442 data-lead=’Ракетный комплекс « Кинжал» реален. Однако вопросы его происхождения остаются открытыми. Прототип ракеты уже удалось установить. Но что лежит в основе носителя? У нас есть одно предположение.
‘ title=>Кинжал», созданную на базе ракеты « Искандер», бессмысленно называть гиперзвуковой. Да, во время полёта она достигает скорости более пяти чисел Маха, но при этом летит по аэробаллистической траектории. Также нет смысла говорить о гиперзвуковой скорости, описывая стратегический ракетный комплекс « Сармат». Как и большинство баллистических ракет, он развивает гиперзвуковую скорость — и это нормально.
Гиперзвуковая гонка: суперракеты трёх ведущих держав
Суперракеты и гиперскорости
По известным данным, США и СССР / Россия начали изучение гиперзвукового аэродинамического полета еще несколько десятилетий назад. Тогда же начались первые опыты с использованием экспериментальных летательных аппаратов, в т.ч. с прицелом на практическое применение. Китай присоединился к таким работам позже, лишь в двухтысячных годах. Однако это не помешало ему достаточно быстро сократить отставание и войти в узкий круг мировых лидер ов.
Новые ракеты и боевые блоки поступят на вооружение сухопутных войск, ракетных войск стратегического назначения, а также военно-воздушных и военно-морских сил. Впрочем, конкретные планы стран по разработке и развертыванию заметно отличаются, все делают ставку на разные направления.
Скорость по-американски
Нынешние проекты США в целом восходят к началу двухтысячных годов и программе FALCON агентства DARPA. Ее главным итогом стали экспериментальные гиперзвуковые планирующие боевые блоки HTV-2, совершившие два тестовых полета. Запуски прошли в 2010 и 2011 г. и завершились со смешанными результатами. Оба прототипа развили требуемую скорость, но не смогли пройти весь намеченный маршрут.
Согласно плану испытаний, HTV-2 должны были преодолеть траекторию длиной ок. 7700 км с максимальной скоростью 20М. Такие задачи были выполнены лишь частично – оба аппарата развили нужную скорость и оставались на траектории в течение нескольких минут. Однако задолго до конечной точки маршрута первый самоуничтожился, а второй – упал в океан. Впрочем, и в этом случае HTV-2 установили рекорд скорости среди опытных разработок США.
В дальнейшем велись работы по проекту AHW. Опытные образцы этого типа развивали скорость до 8М. Сейчас создается межвидовой ракетный комплекс LRHW с планирующим боевым блоком C-HGB. Уже проведено два тестовых запуска с получением скорости свыше 5М (более точные значения не сообщаются). Комплекс позиционируется в качестве системы средней дальности, что может говорить о возможности пуска на расстояние до 5500 км. В ближайшем будущем LRHW поступит на вооружение сухопутных войск, а также надводных и подводных сил ВМС.
Большой интерес представляет проект ракеты воздушного базирования AGM-183A ARRW, готовящейся к летным испытаниям. Тактико-технические характеристики этого изделия еще не назывались, что способствует появлению самых смелых версий. Отдельные оценки доходят до максимальной скорости 20М – но пока не ясно, насколько они соответствуют действительности.
Таким образом, США располагают технологиями для создания гиперзвуковых систем со скоростью до 20М и дальностью ок. 7-8 тыс. км, хотя не все такие возможности были подтверждены практикой. Успешно идут испытания изделий с менее высокими характеристиками – тоже достаточными для решения боевых задач.
Российские разработки
Рассмотрение российской гиперзвуковой программы следует начать с комплекса, прошедшего все испытания и поставленного на боевое дежурство. В декабре 2019 г. РВСН начали эксплуатацию изделия «Авангард», ставшего результатом многолетних исследований и испытаний. По известным данным, комплекс включает ракету УР-100Н УТТХ и особую головную часть, оснащенную блоком «Авангард».
По словам официальных лиц, скорость «Авангарда» на траектории превышает 20М. Дальность полета – межконтинентальная. Имеется возможность маневра по скорости и курсу. Предусмотрена эффективная система управления, обеспечивающая быструю подготовку к старту и успешное решение поставленной задачи.
До стадии опытно-войсковой эксплуатации доведен комплекс «Кинжал» с баллистической ракетой воздушного базирования. При помощи самолета-носителя МиГ-31К или Ту-22М3 она доставляется к рубежу пуска, после чего выполняет полет по баллистической траектории высотой не менее 20-22 км. Максимальная скорость – более 10М, дальность без учета параметров носителя – 2000 км.
Для ВМФ создается противокорабельный ракетный комплекс «Циркон» с ракетой 3М22. К настоящему времени он начал испытания на морских платформах, и в ближайшем будущем ожидается принятие на вооружение. В ходе тестовых запусков «Циркон» развил скорость 8М. Дальность, по разным данным, достигает 400-800 км. Ракета с контейнером помещается в ячейку универсальной пусковой установки 3С14, используемой на множестве кораблей. Она обеспечивает надежное поражение крупных надводных кораблей.
В прошлом в нашей стране было проведено несколько крупных опытно-конструкторских работ, результаты которых теперь находят применение в реальных проектах. Имеются технологии, позволяющие разгонять технику до скоростей порядка 20М и отправлять на межконтинентальную дальность. Что еще важнее, все эти наработки доведены, как минимум, до испытаний.
Китайские секреты
Китай не спешит раскрывать свои секреты в области перспективных технологий, но за него это делают другие. Благодаря зарубежным разведкам и средствам массовой информации стало известно о существовании проекта с условным обозначением WU-14 или DF-ZF, предусматривающего строительство ракетного комплекса с гиперзвуковым боевым блоком.
Летные испытания WU-14 начались в 2014 г. К настоящему времени проведено до 10 пусков с теми или иными результатами. Минобороны КНР подтвердило информацию о первых запусках, но утверждало, что они носят сугубо научный характер. По зарубежным оценкам, блок DF-ZF на траектории развивает скорость не более 10М. Ранее утверждалось, что в качестве носителя могут использоваться баллистические ракеты DF-21 или DF-31, способные обеспечить максимальную дальность до 3 или до 12 тыс. км. В прошлом году впервые показали ракету DF-17, при помощи которой обеспечивается дальность до 2500 км.
По известным данным, блок DF-ZF и ракета DF-17 поступили на вооружение РВСН Китая и теперь несут дежурство. Возможно, разрабатываются и другие образцы гиперзвукового вооружения, но какие-либо сведения о них пока отсутствуют.
Гиперзвуковая гонка
Технологии для создания гиперзвуковых летательных аппаратов, в т.ч. боевых блоков ракетных комплексов, имеются у трех ведущих держав, и они продолжают развитие этого направления. При этом есть явный лидер , за которым следуют другие страны. По совокупности технических характеристик и достигнутых успехов им следует признать Россию.
Именно наша страна не только создала и испытала, но и первой поставила на дежурство сразу несколько образцов перспективного вооружения. Отставание от России признают даже официальные лица США. На второе место можно поставить КНР, армия которой пока получила только один гиперзвуковой комплекс. Впрочем, если учитывать даты принятия на вооружение, Китай оказывается первым.
Российская гиперзвуковая программа уже дала три образца вооружения для решения разных задач, от оперативно-тактических до стратегических. Кроме того, охвачены большие диапазоны скоростей и дальностей полета, что обеспечивается более полным использованием имеющихся технологий. Китай пока не может похвастать подобными успехами, хотя уже в ближайшем будущем можно ожидать появление его новых проектов.
К неудовольствию Д. Трампа, США пока оказываются в положении догоняющих. Они имеют несколько перспективных образцов, но ни один из них еще не дошел до боевого дежурства. С точки зрения скоростей и дальностей ситуация не лучше. Образцы, предназначенные для принятия на вооружение, пока не обходят конкурентов. Что касается «суперпуперракеты в 17 раз быстрее других», то она ожидается в арсеналах лишь к середине десятилетия в лучшем случае.
Впрочем, американского президента можно обрадовать. Гиперзвуковая гонка ведущих держав не заканчивается. Похоже, она лишь приближается к наиболее активной своей фазе. Таким образом, страны-конкуренты имеют возможность продолжать работы, получать желаемые результаты и ставить новые рекорды, обеспечивая стратегическую национальную безопасность. А заодно получать повод для гордости за свою науку и технику.
Китайская гиперзвуковая ракета облетела весь земной шар. Как это возможно и что о ней известно
Китай испытал гиперзвуковую ракету, которая облетела всю планету. По информации СМИ, этот полет стал неожиданностью для американской разведки. «Хайтек» объясняет, как в Китае разрабатывают ракеты, которые летают в пять раз быстрее, чем скорость звука, и с каким трудностями сталкиваются при их создании.
Читайте «Хайтек» в
Что произошло?
Во время полета гиперзвуковой глайдер облетел всю Землю, а после этого направился к своей конечной цели, сообщают журналисты из Financial Times.
Что известно о новой ракете?
Полные характеристики новой разработки не указаны. Судя по информации источников, близких к разработке и тестированию гиперзвуковой ракеты, во время испытаний в Китае запустили ракету Long March 2C. На ее борту был планирующий блок — глайдер. Это очень легкий летательный аппарат, который передвигается на скорости, в пять раз превышающей скорость звука, примерно 6 тыс. км/ч.
Предположительно, аппарат разработали в Китайской академии аэрокосмической аэродинамики. О том, что испытания состоялись, стало известно по нескольким косвенным факторам, например, 19 июля ответственный за запуски Китайский исследовательский институт ракетной техники сообщил о 77-м запуске ракеты Long March 2C, а спустя пять дней, 24 августа, было объявлено о 79-м запуске. Информации о 78-м запуске в официальных источниках не было.
Что о разработке думают эксперты?
Как заявил Тейлор Фрэвел, профессор Массачусетского технологического института, гиперзвуковой аппарат вместе с ядерным зарядом может помочь Китаю эффективно справиться с американскими системами противоракетной обороны, созданными для выведения из строя ближайших баллистических ракет.
Гиперзвуковые ракеты, не обязательно построенные в Китае, передвигаются по более низким траекториям, а также могут уворачиваться от других объектов во время движения. Поэтому их трудно отследить и уничтожить.
Как в Китае и во всем мире разрабатывают гиперзвуковые ракеты?
Сегодня разработкой гиперзвуковых ракет занимаются по всему миру. Один из их видов — глайдер. Устройство запускают в космос с помощью ракеты, и далее оно за счет полученного импульса начинает двигаться к своей цели.
Глайдер разгоняется до скорости, в пять раз превышающей скорость звука. Это значит, что такое устройство летает медленнее баллистических ракет, скорость последних составляет до 28 тыс. км/ч. Но у обеих ракет есть свои плюсы и минусы. Например, глайдеры перемещаются не по предсказуемой траектории, а могут уклоняться и совершать маневры во время полета. Это значит, что система, рассчитанная на перехват баллистических ракет, будет в таком случае бесполезна.
В конце сентября 2021 года в США провели тестовый запуск гиперзвукового комплекса Hypersonic Air-breathing Weapon Concept (HAWC). Во время полета скорость ракеты была в пять раз выше скорости звука и составила примерно 6 тыс. км/ч. Аналогичные результаты показал и китайский глайдер.
Такие запуски проводят и в России: в начале сентября 2021 года фрегат Северного флота «Адмирал Горшков» провел запуск гиперзвуковой крылатой ракеты «Циркон». Во время полета устройство разогналось до 9,5 тыс. км/час. Планируется, что сверхзвуковая ракета будет иметь максимальную скорость 9 Махов: это примерно 10,7 тыс. км/час.
Какие есть проблемы при разработке гиперзвуковых ракет?
Гиперзвуковые ракеты часто перегреваются во время полета. Когда объект разгоняется до сверхбыстрой скорости, то генерируется огромное количество тепловой энергии: она может повредить конструкцию или нарушить работу устройства. Эту проблему попробовали решить ученые из США. Они разработали 3D-печатные катализаторы, которые подходят для питания во время гиперзвукового полета и одновременного охлаждения системы. Катализатор способен приблизить исследователей к массовому созданию такого типа устройств.
Также гиперзвуковые ракеты важно безопасно приземлить без ущерба для людей и ближайших строений. Во время полета на гиперзвуковой скорости обычные системы и бортовые компьютеры не успевают рассчитать траекторию для приземления, и это становится серьезной проблемой при разработке такого устройства.
Специалисты из ВВС Народно-освободительной армии Китая разработали свой метод приземления, при котором рассчитывается сразу три варианта посадки в зависимости от давления и высоты.
Авторы новой разработки предложили рассчитывать для каждой посадки три модели снижения вместо одной. И в зависимости от высоты и давления бортовой компьютер выберет определенную модель снижения. Такую информацию бортовой компьютер в состоянии проанализировать.
Сегодня разработчики ракет работают над тем, чтобы сделать свое устройство более маневренным и недоступным для систем ПВО и ПРО. Для этого во время полета гиперзвуковая ракета должна случайно менять свое направление, а также выбирать необычную траекторию для движения. Кроме того, электронное оснащение и оболочка ракет должны выдерживать перегрузки, которые возникают на огромных скоростях.
«Острота» и другие. Гиперзвуковые вооружения для ВКС
По неофициальным данным
О проведении опытно-конструкторской работы «Острота» в мае сообщили «Известия». Из неизвестных источников они получили некоторые данные технического и организационного характера, а также график работ. Эта информация опубликована и представляет большой интерес.
Сообщается, что головным разработчиком комплекса «Острота» является ГосМКБ «Радуга» им. А.Я. Березняка; двигательная установка нового типа создается Тураевским машиностроительным КБ «Союз» – оба предприятия входят в состав Корпорации «Тактическое ракетное вооружение». Пока проект находится на стадии разработки.
Гиперзвуковой полет будет обеспечен прямоточным воздушно-реактивным двигателем. Это изделие создается в КБ «Союз» и носит рабочее обозначение «Изделие 71». Особенности конструкции и характеристики такого изделия неизвестны.
Сообщается, что летные испытания новой ракеты начнутся уже в следующем году. Дальнейшие планы заказчика и разработчиков не уточняются. Сложность гиперзвукового направления позволяет предполагать, что испытания и доводка «Остроты» займут несколько лет. Соответственно, готовый комплекс поступит на вооружение ВКС только во второй половине текущего десятилетия.
Гиперзвук для авиации
Первый авиационный гиперзвуковой ракетный комплекс уже имеется в войсках. В конце 2017 г. на опытно-боевое дежурство поставили комплекс «Кинжал», включающий самолет-носитель МиГ-31К и новую аэробаллистическую ракету. По известным данным, ракета «Кинжал» развивает скорость не менее 10М и способна доставлять 500-кг боевую часть на дальность свыше 1000 км.
На данный момент носителем «Кинжала» является доработанный перехватчик МиГ-31К. В будущем новую ракету сможет нести модернизированный дальний бомбардировщик Ту-22М3М. Также сообщалось о возможности ее интеграции в комплекс вооружений перспективного истребителя Су-57.
Ракета «Гремлин» получает прямоточный ВРД «Изделие 70» разработки КБ «Союз». На ближайшее время планировались первые стендовые испытания такого двигателя. Государственные совместные испытания ракеты начнут в 2023 г. Упоминалось, что носителями новой ракеты станут бомбардировщик Ту-22М3 последней модификации, а также истребители Су-57, Су-35С и Су-30СМ.
Новые возможности
По всей видимости, «Острота» и «Гремлин» будут ракетами класса «воздух-земля», способными поражать стационарные или подвижные цели. В этом качестве они дополнят имеющийся «Кинжал». Их дальность полета остается неизвестной, но можно предполагать, что она превысит несколько сотен километров.
Появление «Остроты» и «Гремлина» также позволит расширить комплекс вооружений истребителей и бомбардировщиков нескольких типов. Это увеличит потенциал фронтовых самолетов при работе по наземным целям, максимально приблизив его к возможностям дальних бомбардировщиков.
Будущее ВКС
Таким образом, через несколько лет в арсеналах ВКС появится сразу три новых ракетных комплекса с разными характеристиками и возможностями. Изделия с отличающимися параметрами и потенциалом, совместимые с разными носителями, позволят повысить гибкость применения дальней и фронтовой авиации при решении широкого круга задач.
Впрочем, все новые возможности и преимущества удастся получить только в отдаленном будущем. Испытания новых ракетных комплексов начнутся только в 2022-23 гг., а все необходимые мероприятия удастся завершить еще через несколько лет. Затем некоторое время уйдет на освоение производства и эксплуатации в войсках. Как следствие, все новые возможности удастся получить не ранее середины десятилетия.