Оружие первого удара
Самолет B-52H во время испытательного полета 13 июня 2019 г. с AGM-183A ARRW. Это была «телеметрическая» версия ракеты, которая не несла гиперзвуковой планер.
Гиперзвуковое оружие считается обычной альтернативой ядерному оружию и баллистическим ракетам. Из-за скоростей, развиваемых транспортными средствами и гиперзвуковыми ракетами, и их настильной траектории это оружие крайне сложно перехватить в полете. В случае атаки гиперзвуковым оружием у обороняющихся очень мало времени, чтобы отреагировать. По скорости она уступает только баллистическим ракетам. Над гиперзвуковым оружием работают не менее семи стран. В последние годы Китай и Россия значительно развили гиперзвуковые программы. После простоя и в ответ на китайское и российское вооружение США также ускорили свои гиперзвуковые программы.
Гиперзвуковое оружие должно обеспечить быструю обычную атаку в глобальном масштабе без необходимости использования межконтинентальных баллистических ракет. Была разработана концепция создания реактивного двигателя (ПВРД) и реактивного двигателя со сверхзвуковой камерой сгорания (ГПВРД — сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель). Эти двигатели используют протекающий через них с огромной скоростью горячий и сжатый воздух, который при воспламенении подаваемого топлива создает тягу, позволяющую достичь скорости Ма = 5 и выше. В ГПВРД воздух поступает в камеру сгорания со сверхзвуковой скоростью, что значительно увеличивает тягу двигателя. Подруливающие двигатели могут использоваться в качестве силовых установок самолетов и крылатых ракет. Для того чтобы реактивный двигатель заработал, он должен достичь соответствующей начальной скорости. В случае с крылатыми ракетами начальную скорость обычно обеспечивает ракетный элемент, который после разгона ракеты до соответствующей скорости отбрасывается.
Экспериментальный гиперзвуковой самолет Boeing X-51A WaveRider (с ракетным двигателем) на подвеске B-52H. В 2010-2013 годах было выполнено четыре испытательных полета, в последнем из которых достигнута Ма = 5,1 (5440 км/ч; 1 мая 2013 г.).
Вторым направлением развития гиперзвукового оружия являются так называемые гиперзвуковой планирующий аппарат (HGV). Эти транспортные средства могут иметь коническую или клиновидную форму и напоминать ядерные боеголовки. Как и боеголовки, HGV не имеют собственной силовой установки. Их уносят в верхние слои атмосферы ракеты, которые придают им соответствующую начальную скорость. После отсоединения от ракеты-носителя гиперзвуковой аппарат снижает высоту и продолжает движение к цели своим ходом. Однако, в отличие от баллистических ракет, HGV не покидает атмосферу Земли, и ее траектория остается плоской. Благодаря отсутствию двигателя и относительно простой конструкции планирующие аппараты могут развивать скорость порядка Ма = 10-20 и выше. Несмотря на то, что планирующие гиперзвуковые аппараты работают на высотах 20-40 км, вопрос трения и прочности материалов остается огромной проблемой. Механические и электронные элементы, используемые в ракетах, должны быть устойчивы к очень высоким температурам, до 2500°С.
И крылатые ракеты, и HGV имеют двойное назначение: они могут быть обычным или ядерным оружием. В обычном варианте HGV не нужно нести боевую нагрузку. Их огромной скорости достаточно для кинетического поражения целей. Пока что только Россия объявила о ядерном оружии для своих грузовиков Vanguard, тогда как Китай рассматривает этот вариант для будущих систем.
Принятие на вооружение гиперзвукового оружия открывает новые наступательные возможности и в то же время представляет собой огромный вызов для систем обороны. Например, если с восточного побережья Китая запустить дозвуковую крылатую ракету, летящую со скоростью Ма=2500 (0,8 км/с) в сторону острова Гуам, находящегося на расстоянии 0,27 км, то она достигнет цели примерно через 2,5 часов полетного времени. Гиперзвуковая ракета, летящая с Ма=5 (1,72 км/с), достигла бы Гуама через 25 минут полета. Для ракеты или тяжелого транспортного средства, движущегося со скоростью Ma = 10 (3,43 км / с), это будет всего около 12 минут. Для целей, расположенных ближе к Китаю, время полета на Ма = 10 будет крайне коротким. Для достижения целей в Республике Корея, Японии или на Филиппинах потребуется 6-10 минут, в то время как у Тайваня будет всего полторы минуты, чтобы отреагировать.
Гиперзвуковые программы в США
Экспериментальные гиперзвуковые программы начались в США в конце 90-х годов. Под эгидой НАСА стартовала программа Hyper-X — строительство беспилотного гиперзвукового летательного аппарата X-43A с ГПВРД. Для поднятия в воздух были построены три одноразовые единицы, подвешенные под крылом бомбардировщика B-52H. Первый испытательный полет, проведенный в 2001 году, не удался. В марте 2004 г. во время второго испытания Х-43А достиг скорости Ма=6,83 на высоте 24 000 м, а его реактивный двигатель проработал 11 с.Третья модель поднялась в воздух 16 ноября 2004 г. Двигатель работал за 12 секунд, разогнав Х-43А до рекордной скорости Ma=9,64 (10 240,8 км/ч) на высоте 33 000 м. Полет с реактивным двигателем продолжался 12 секунд, после чего двигатель расплавился.
В 2006 году Исследовательская лаборатория ВВС (AFRL) начала программу создания экспериментального самолета X-51A WeaveRider. В программе также приняли участие агентства перспективных оборонных проектов — DARPA, NASA, Boeing (конструкция планера) и Pratt & Whitney Rockedyne (строительство двигателей). В качестве привода был выбран ГПВРД SJX90, разработанный AFRL в конце 61-х годов. До начальной скорости Ма=4,5 самолет должен был разгоняться твердотопливным ракетным двигателем MGM-140 ATCMS (Army Tactical Missile System). Первый полет Х-51А состоялся 26 мая 2010 г. После выхода из В-52Н самолет достиг скорости Ма=5 (5327 км/ч) на высоте 21 000 м. Второй полет X-51A состоялся 13 июня 2011 г., однако досрочно завершился из-за отказа двигателя. Третье испытание, проведенное 14 августа 2012 г., также не увенчалось успехом. Из-за отказа самолета самолет вошел в неуправляемый штопор. 1 мая 2013 г. в ходе четвертого испытания он достиг скорости Ма=5,1 (5440 км/ч). Полет длился 210 секунд — до планового выгорания топлива. Это был самый продолжительный полет реактивного двигателя в истории американских испытаний.
В 2003-2006 годах ВВС совместно с агентством DARPA реализовали двухчастную программу под названием FALCON (Force Application and Launch from Continental United States). Он предполагал строительство как условно взлетающего гиперзвукового самолета, так и гиперзвукового планирующего аппарата (ГЛА), предназначенного для борьбы с удаленными целями непосредственно с территории США. Гиперзвуковой самолет, получивший обозначение X-41 CAV (Common Aero Vehicle), должен был развивать скорость порядка Ma = 7-9. В 2007 году проект Х-41 был переименован в HTV-3X Blackswift (HTV — Hypersonic Technology Vehicle), но через год Пентагон отменил всю программу.
Лишь в 2010 году DARPA вернулось к концепции гиперзвукового планера, получившего обозначение HTV-2. Плоский клиновидный аппарат должен был запускаться в воздух ракетой Minotaur IV. 22 апреля 2010 г. было проведено первое испытание, в ходе которого аппарат развил скорость Ma = 20. Его полет закончился преждевременно, так как аппарат начал неконтролируемо вращаться вокруг своей оси. Второе испытание состоялось 11 августа 2011 г. HTV-2 разогнался до скорости Ma=20, однако снова примерно через 9 минут полета преждевременно упал в Тихий океан.
Армия США начала свою программу в то же время. Он предполагал строительство прототипа гиперзвукового аппарата под названием AHW (Advanced Hypersonic Weapon). В отличие от ВТВ-2, машина должна была иметь форму вытянутого конуса и достигать более низких скоростей порядка Ма = 6-8. Его должна была поднимать в воздух трехступенчатая ракета-носитель. AWH проектировался как кинетическое оружие, способное поражать выбранную надводную цель на дальности до 6000 км с точностью до 10 м. Первые испытания машины состоялись 18 ноября 2011 г. На долю цели приходится 30 км. полигон возле атолла Кваджалейн. Попытка увенчалась полным успехом. Второе испытание было проведено 3700 августа 25 года в ракетном центре Кадьяк на Аляске. Однако уже через 2014 секунды после взлета ракета отклонилась от запланированной траектории полета и ее пришлось уничтожить.
После описанного периода испытаний и испытаний развитие гиперзвуковых программ в США существенно замедлилось. Это произошло из-за сокращения бюджета, которое в то время ударило по Пентагону. Однако полученный опыт был использован для формулирования целевых программ, включавших создание гиперзвукового оружия как для ВВС (USAF), так и для Сухопутных войск (US Army) и ВМФ (US Navy). Ввиду заметного ускорения гиперзвуковых программ в России и Китае все рода войск США проявляют повышенный интерес к гиперзвуковому оружию.
После присоединения к программе AWH ВМФ и ВВС его обозначение было изменено на C-HGB. 1 октября 2017 года было проведено первое испытание гиперзвукового летательного аппарата (Летный эксперимент 1).
