Всемирный забег на гиперзвуковую скорость

Москва, 18.06.2019
Вадим Козюлин, к.п.н, профессор Академии военных наук, Директор проекта по новым технологиям и международной безопасности, член Совета ПИР-Центра
Политики и военные дают зеленый свет инвестициям в новые военные программы.

СЕРГЕЙ МАЛЬГАВКО/ТАСС

Ведущие западные политики начали глобальную дискуссию о рисках, возникающих в связи с появлением в арсенале Российской Федерации гиперзвуковых вооружений. Эксперты в сфере контроля над вооружениями пытаются оценить потенциал нового вида оружия, однако на этом этапе обсуждение упирается в отсутствие важных технических данных и недостаток профильной терминологии.  Статья публикуется в рамках партнерства с Российским советом по международным делам (РСМД)

Импульс обсуждению угроз, связанных с гиперзвуковым оружием, придал президент России Владимир Путин 1 марта 2018 года, рассказав о российских системах «Авангард» и «Кинжал». В обращении к Федеральному собранию он рассказал о некоторых впечатляющих особенностях нового стратегического ракетного комплекса: «Он идет к цели как метеорит, как огненный шар, температура на поверхности изделия — 1600-2000 градусов по Цельсию. Крылатый блок при этом надежно управляется».

Попытку взять инициативу в обсуждении темы дестабилизирующих технологий в свои руки сделал министр иностранных дел Германии Хейко Маас. В марте 2019 года он спешно организовал в Берлине международную конференцию «2019. Capturing Technology. Rethinking Arms Control». Открывая мероприятие, он сказал: «Маневрирующие ракеты, летящие со скоростью, многократно превышающей скорость звука, просто не оставляют времени для обдуманной человеческой реакции. Заявление России о том, что первые системы «Авангард» поступят на вооружение в этом году, свидетельствует, что речь идет не просто о научной фантастике. Поэтому я хотел бы воспользоваться этой конференцией как возможностью для налаживания международного диалога по ракетам, который бы учитывал как вызовы, создаваемые новыми технологиями, так и опасность их распространения. Эксперты, собравшиеся здесь сегодня, могли бы стать ядром такого рода инициативы по глобальному ракетному диалогу».

Однако дискуссия на мероприятии показала, что для многих участников тема гиперзвука оказалась малознакомой. Признанные эксперты в сфере контроля над ракетными вооружениями оказались не готовы к предметному разговору о гиперзвуковых технологиях. В результате дискуссия свелась к разговору о ДРСМД.

По итогам конференции министры иностранных дел Германии, Нидерландов и Швеции подписали политическую декларацию, в которой призвали «выработать общее понимание того, как технологически усовершенствованный военный потенциал может изменить характер военных действий, и как это повлияет на глобальную безопасность».

В Соединенных Штатах, где собственные гиперзвуковые проекты и до этого развивались динамично, в частности в рамках программы «Первого глобального удара», использовали заявление российского президента как повод подстегнуть инвестиции в проекты Пентагона. «Мы упустили техническое превосходство в гиперсонике, но мы не проиграли схватку за гиперзвук», — заявил заместитель председателя Объединенного комитета начальников штабов генерал Пол Селва. А заместитель министра обороны по исследованиям и разработкам Майк Гриффин назвал «гиперзвук» своим главным приоритетом и призвал развернуть производственную базу на тысячи гиперзвуковых ракет для сдерживания потенциальных врагов.

Помощник главы Минобороны США по гиперзвуковым проектам Майк Уайт сообщил, что Пентагон будет овладевать гиперзвуковым оружием в три этапа: в первую очередь крупные инвестиции планируются в разработку ударных вооружений, затем — в гиперзвуковые оборонительные системы, и примерно через 10 лет — в многоразовые гиперзвуковые аппараты. Статья расходов на гиперзвуковые проекты в бюджете Пентагона увеличилась с 201 млн долл. в 2018 г. до 278 млн долл. в 2019 г., а вся программа оценивается в 2 млрд долл.

Пекин не остался в стороне от «войны слов». Китай выдал несколько фантастических сообщений: о «серии успешных испытаний гиперзвуковых аппаратов»; о создании материала, способного выдерживать температуры в 3000 градусов; и даже о создании универсального двигателя, способного развивать скорость от ноля до гиперзвуковых величин. Япония заявила о решимости создать аналог российской системы «Авангард» — High-speed Gliding Missile.

Министр обороны Франции Флоренс Парли сообщила о намерении создать на основе перспективной сверхзвуковой крылатой ракеты системы «воздух — воздух» ASN4G гиперзвуковой глайдер V-Max, который сможет летать на скорости более 6000 километров в час. Разработкой занимается компания «ArianeGroup», совместное предприятие Airbus и Safran. Испытательный полет аппарата ожидается в конце 2021 года.

Между тем мировое экспертное сообщество еще не выработало твердого научного определения понятию «гиперзвуковой аппарат». Гиперзвуковым принято считать полет в атмосфере на скорости выше пяти Махов, то есть в пять раз быстрее скорости звука. Вторая важная особенность гиперзвукового летательного аппарата — его способность маневрировать с использованием аэродинамических сил, а не просто корректировать точность попадания в цель. Это подразумевает более длительное пребывание аппарата в атмосфере и большую подверженность разрушительным факторам, связанным с атмосферным полетом.

Пока только очень немногие государства приближаются к созданию эффективного гиперзвукового оружия. Разработчикам-гиперзвуковикам приходится решать ряд технических проблем, как правило, свойственных только этой области. Речь идет, прежде всего, об обеспечении управляемого, устойчивого полета в разряженном воздухе, плотность которого меняется в зависимости от высоты. Среди прочего это создает сложности для двигателей, потребляющих атмосферный кислород.

Кроме того, на гиперзвуковых скоростях поток воздуха, обтекающий аппарат, превращается в светящуюся плазму, из-за поверхностного трения температура на носовом обтекателе может приближаться к 3000 градусов. Даже изготовленные из сверхтермостойких сплавов или композитов аппараты в результате нагрева и абляции теряют форму и изначальные аэродинамические качества. Например, американский сверхзвуковой высотный разведчик Lockheed SR-71 Blackbird от нагрева в полете удлинялся на 10 см, а после приземления из его сочленений сочилось топливо.

Стоит отметить, что отдельную проблему представляет задача управления аппаратом от старта до «момента приземления». Кокон плазмы вокруг аппарата блокирует радиосвязь. Для поиска решения этой задачи необходимы сложные и дорогостоящие исследования. Даже американские инженеры пока не нашли ключ к решению этого вопроса.

Еще одна сложность состоит в том, что облако плазмы чрезвычайно усложняет навигацию, которая должна быть автономной, быстрой и с малым пределом погрешности. При этом плазменный кокон делает невозможным использование электрооптических и радиочастотных головок самонаведения. Инерциальные системы не могут обеспечить необходимой точности на больших расстояниях. Разработчикам необходимо находить решение и для этой проблемы.

Что касается топлива, то его традиционные виды — авиационный керосин и метан — непригодны на гиперзвуковых скоростях. Гиперзвуковой аппарат требует специального горючего. Наконец, универсальный двигатель, способный разогнать аппарат от нуля до гиперзвуковых скоростей, еще не создан. И пока военным приходится использовать ракетные ускорители или сверхзвуковые самолеты для разгона аппаратов до скоростей, на которых способен включиться гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПРВД).

Среди гиперзвуковых летательных аппаратов можно выделить три типа, различающихся режимом полета. Первый — планирующий летательный аппарат или глайдер; бездвигательный летательный аппарат, который отделяется от баллистической ракеты на высоте примерно 100 км — скользит по верхней части атмосферы и маневрирует со скоростью 8-28 Махов. «Отталкиваясь» от атмосферы, подобно плоскому камню, пущенному по водной глади, такой планер может увеличить дальность полета в несколько раз. Второй — летательный аппарат с гиперзвуковым воздушно-реактивным двигателем, в котором горение происходит в гиперзвуковом воздушном потоке. Такой аппарат может летать только в атмосфере, поскольку нуждается в кислороде. Третий — квази-баллистическая или полубаллистическая ракета; это категория ракет, которые имеют низкую, в основном баллистическую траекторию, но при этом обладают способностью маневрировать в полете, чтобы уклониться от противоракетной обороны. Пример такой ракеты — российский Искандер-М, который летит с гиперзвуковой скоростью 2 100-2 600 м/с (6-7 Махов) на высоте 50 км.

В экспертном обороте встречается термин «аэробаллистический» аппарат. Однако это определение касается не скорости, а способа перемещения в пространстве: а именно — в смешанном режиме, частично по баллистической траектории, а частично — с использованием аэродинамических и газодинамических рулей. Аэробаллистическими могут быть не только гиперзвуковые, но и более медленные аппараты, хотя это определение закрепилось за гиперзвуковыми ракетами «Кинжал» и «Искандер-М».

От классических внеатмосферных баллистических ракет гиперзвуковые летательные аппараты отличает одна особенность. Хотя большинство баллистических ракет развивают скорость в десятки Махов, то есть тоже работают в гиперзвуковом скоростном режиме, их не относят к гиперзвуковым летательным аппаратам, если только они или их головные блоки не способны маневрировать в атмосфере с использованием аэродинамических сил.

Некоторые головные блоки баллистических ракет имеют возможность коррекции траектории на конечном участке полета. Но все же их не включают в разряд гиперзвуковых, поскольку целью их маневрирования является не увеличение дальности или уклонение от противоракетного удара, а только уменьшение кругового вероятного отклонения (КВО).

По назначению все гиперзвуковые аппараты можно разделить на пять категорий:

  1. Пилотируемые самолеты (первый и пока единственный в мире — North American X-15, установивший рекорд скорости в 6,72 Маха в 1967 г.)
  2. Беспилотные летательные аппараты (главным образом экспериментальные проекты, например, Boeing X-43, который в 2004 г. развил скорость в 9,6 Махов)
  3. Гиперзвуковые ракеты с ГПРВД (например, российская ракета 3M22 «Циркон»)
  4. Планирующие боевые блоки ракет (российский гиперзвуковой ракетный комплекс «Авангард» или американский Advanced Hypersonic Weapon)
  5. Космопланы и космолеты (советский космоплан «Буран» и американский Space Shuttle, достигшие скорости 25 Махов при возвращении).

Военные гиперзвуковые аппараты можно разделить на три категории:

1. Разведывательные аппараты

Сегодня известно о разработке лишь одного гиперзвукового чисто разведывательного самолета SR-72 компании «Lockheed Martin» (ожидаемая скорость до 7400 км/ч). Предполагается, что такой аппарат будет эффективнее космических спутников-разведчиков в процессе слежения за мобильными ракетными комплексами. Кроме того, в перспективе он может использоваться для доставки боеприпаса для молниеносного точечного удара.

Другой экспериментальный орбитальный гиперзвуковой аппарат «Boeing X-37B», о назначении которого мало известно, также может выполнять разведывательные задачи.

2. Ударные гиперзвуковые аппараты

Гиперзвуковые крылатые ракеты с ГПРВД, предназначенные для запуска с самолета, корабля или подводной лодки (российская ракета 3M22 «Циркон» или разрабатываемая американская X-51A Waverider). Они могут использоваться для уничтожения систем предупреждения о ракетном нападении, средств ПВО и ПРО, аэродромов, высокозащищенных командных пунктов и важных объектов противника.

Планирующие головные блоки ракет или глайдеры (российский «Авангард», американские Falcon, HIFiRE, HSSW/TBG (High Speed Strike Weapon/Tactical Boost Glide) производства Lockheed Martin, китайский WU-14/DF-ZF). Рассматриваются как в первую очередь средства нанесения ядерного удара.

Квази-баллистические ракеты (российские «Кинжал» и «Искандер-М», индийская тактическая ракета «Shaurya», китайская противокорабельная DF-21D). Примечательны тем, что благодаря небольшому апогею траектории остаются относительно малозаметными для радаров противника. Поскольку боеголовка способна менять курс, система ПРО противника не может точно определить объект, на который она нацелена, а маневренность существенно осложняет перехват.

3. Гиперзвуковые ракеты-перехватчики.

Зенитные управляемые ракеты, предназначенные для перехвата головных частей и боеголовок баллистических ракет, обычно на финальной части траектории полёта цели, при входе в атмосферу. Наиболее современные системы могут поражать баллистические ракеты на заатмосферных высотах, и даже сбивать спутники на низкой орбите.

Чтобы иметь шансы перехватить баллистическую цель, противоракеты должны обладать не только высокой скоростью, но и иметь способность быстрого старта и активного маневрирования. Ракеты американской ПРО Aegis RIM-161 SM-3 Block IIA могут развивать скорость до 15,25 Махов, противоракеты 48Н6ДМ системы С-400 — 7,5 Махов, а ракеты 77Н6-Н1 перспективной российской системы С-500 — 21 Мах.

Преимущества гиперзвуковых ракет

В сравнении с баллистическими гиперзвуковые ракеты обладают очевидными преимуществами. Во-первых, траектория полета гиперзвуковых ракет значительно ниже, чем у баллистических. За счет этого наземные радарные станции обнаруживают их позже, что делает гиперзвуковые ракеты более эффективным средством нападения. Во-вторых, благодаря маневрированию, скорости и непредсказуемой траектории гиперзвукового аппарата противник не может уверенно просчитать, куда нацелена ракета. Траектория баллистической ракеты сегодня просчитывается сравнительно легко. В-третьих, опыты по перехвату баллистических ракет проводились с 1960-х гг. С тех пор сообщения об успешных тестовых перехватах баллистических ракет появляются довольно часто. Однако задача перехвата маневрирующей в атмосфере на высокой скорости цели настолько сложна, что пока признается невыполнимой. Кроме того, предположительно, гиперзвуковые аппараты более экономичны в серийном производстве. При всей сложности разработки ГПРВД в нем практически нет движущихся частей, в разрезе он представляет трубу особой конфигурации. По мнению аналитиков американской компании «Capital Alpha Partners», «если гиперзвуковое оружие можно делать по цене 2 млн долл. или меньше, то это повлияет на планы по закупкам. Оружие, которое летает быстрее 5 Махов и может маневрировать, в конце этого десятилетия будет пользоваться большим спросом в США». Наконец, на гиперзвуковой скорости кинетическая энергия ракеты настолько высока, что ее будет достаточно, чтобы уничтожить определенные классы целей даже без использования заряда. Это дает экспертам повод говорить о том, что гиперзвуковые ракеты могут служить определенной альтернативой ядерному оружию.

Недостатки гиперзвуковых ракет

Что касается недостатков гиперзвуковых ракет, эксперты полагают, что ракеты не могут обеспечить высокой точности, поскольку установить головку неведения на такую ракету практически невозможно, а высокая скорость ведет к увеличению погрешности. Считается, что гиперзвуковой аппарат может обеспечить КВО 30-50 метров. Более того, высокоскоростные ракеты будут иметь большую инфракрасную сигнатуру в результате нагрева обшивки трением, что облегчит их обнаружение инфракрасным датчиком. Для конструкторов возникает потребность найти компромисс между скоростью удара и высокой вероятностью обнаружения на большей дальности.  Стоит также отметить, что ракета с ГПВРД требует предварительного разгона до скорости около 3 Махов, что усложняет применение, поскольку требует использования ракетного ускорителя или высокоскоростного воздушного носителя. По мнению экспертов, в силу целого комплекса технических проблем у этого вида оружия пока относительно небольшая дальность действия (для ракет с ГПВРД — примерно до 1 000 км). В конце концов, секретность, окружающая этот вид оружия, провоцирует слухи и избыточные опасения, что может рассматриваться, как дестабилизирующий фактор, способный вызвать противника на упреждающий удар.

Вызовы для международной безопасности и стабильности

Американское экспертное сообщество внимательно изучило потенциал российских гиперзвуковых вооружений в плане нарушения баланса сил и в целом пришло к заключению, что этот арсенал не представляет экзистенциональной угрозы для крупных ядерных держав. Так, снаряжение ракетного комплекса «Авангард» планирующими блоками не увеличивает размер ядерного арсенала РФ, не повышает дальность действия или скорость нанесения удара. У США и других ядерных государств сохраняется возможность ответа на ядерное нападение.

Американские эксперты признают, что маневрирующие блоки практически невозможно перехватить. Но с учетом того, что американская ПРО обладает и весьма ограниченными возможностями для перехвата российских баллистических ракет, гиперзвуковые ракеты «Авангард» мало что меняют в ядерном раскладе. Для Соединенных Штатов это скорее технологический вызов, который болезненно воспринимают и в Пентагоне, и в Белом доме. Доминирование в области военных технологий остается приоритетом для американцев на протяжении десятилетий после запуска первого советского спутника. Поэтому новость о российских гиперзвуковых достижениях вызвала нервную реакцию в Вашингтоне. В то же время она стала поводом для изучения возможности вывода противоракетной обороны в космос. Лазерное оружие мощностью в один мегаватт считается пригодным для уничтожения и баллистических, и гиперзвуковых ракет. Современные американские технологии уже позволяют оснащать разные виды наземного транспорта лазерными установками мощностью более 50 кВт, а морские — более 150 кВт. Прослеживается тенденция, согласно которой мощность лазерных устройств увеличивается десятикратно каждые три года. В этой связи можно ожидать, что в течение пяти лет американские лазерные технологии достигнут уровня, который даст Пентагону надежду на досягаемую способность сбивать гиперзвуковые аппараты. Тогда на повестку дня встанет вопрос о размещении лазерного оружия на земной орбите.

Таким образом, появление гиперзвуковых вооружений в мировых арсеналах привнесет ряд дестабилизирующих факторов для международной безопасности. Во-первых, принятие на вооружение гиперзвуковых систем вооружения даст обладателю асимметричное преимущество перед другими развивающимися государствами. Во-вторых, оно подтолкнет развертывание лазерного компонента системы ПРО в космосе. В-третьих, оно будет провоцировать гонку новейших вооружений в мире, в том числе в смежных областях: лазерное оружие, гиперзвуковые противоракетные системы, кибер-оружие, рейлганы и беспилотные аппараты, как средства доставки ударных систем. Более того, для неядерных держав гиперзвуковые ракеты могут служить серьезным инструментом сдерживания или проекции силы. Стоит добавить, что гиперзвуковые ракеты могут стать средством нанесения обезоруживающего удара по противнику, чьи основные вооружения находятся в пределах досягаемости (пока в радиусе до 1 000 км). То есть развертывание гиперзвуковых вооружений может рассматриваться, как критическая угроза для близко расположенных соседних государств. Наконец, в мире возникают риски для режима контроля за ракетными технологиями (РКРТ). Тайная охота на ракетные компоненты — топливо, сплавы, электронные компоненты, чертежи корпусов — никогда не прекращалась. В новых условиях даже государства – члены РКРТ заинтересованы в приобретении технологий быстрого глобального удара.

Лидерами в создании гиперзвуковых вооружений, помимо России, являются Соединенные Штаты и Китай.

Китай

Несмотря на громкие заявления, Китай пока не представил миру надежный прототип гиперзвукового аппарата. Инженеры Поднебесной разработали сверхзвуковую противокорабельную крылатую ракету YJ-12, но на вооружении НОАК находятся лишь дозвуковые крылатые ракеты наземного базирования. Возможно, Пекин надеется перескочить через сверхзвуковой рубеж и сразу выйти на производство гиперзвуковых ракет.

Считается, что Китай ведет как минимум две программы по разработке гиперзвуковых аппаратов. С 2014 г. Пекин проводит испытания гиперзвукового аппарата DF-ZF (американское название — Wu-14) с баллистической ракетой средней дальности DF-17 (в перспективе — DF-31) в качестве носителя. Второй проект — ракета воздушного базирования CH-AS-X-13, прежде всего предназначенная для поражения авианосцев. По заявлению представителя Китайской инженерной академии, разработчикам из института механики удалось создать гиперзвуковой турбинно-прямоточный двигатель комбинированного цикла, который способен разогнать воздушный аппарат до 6 Махов.

США

В рамках программы HSSW (High Speed Strike Weapon) DARPA совместно с ВВС США работают над тремя гиперзвуковыми концептами. Первый — Tactical Boost Glide (TBG); планирующий боевой блок с твердотопливным ракетным ускорителем (совместный проект Lockheed Martin и Raytheon по созданию аналога российского «Авангарда»). Второй — гиперзвуковой аппарат HAWC (Hypersonic Air-breathing Weapon Concept производства компании «Boeing») с двигателем комбинированного цикла (турбинный блок будет разгонять аппарат до 2 Махов, затем двигатель перейдет на прямоточный режим с разгоном до гиперзвуковых скоростей). По некоторой информации, аппарат может быть возвращаемым. Созданием комбинированного двигателя Advanced Full Range Engine (AFRE) по контракту с DARPA занимается Northrop Grumman Corporation. Третий — беспилотный аппарат многоразового использования (в рамках проекта HyRAX и программы XS-1 Experimental Spaceplane), который будет использоваться в качестве недорогого средства выведения спутников двойного назначения на низкие околоземные орбиты.

Программа HSSW предполагает создание и испытание гиперзвукового ударного оружия до 2020 г. Среди основных требований этой программы — достижение высоких чисел М (6-10); дальность пуска гиперзвуковой ракеты более 1 000 км; точность поражения КВО < 5 м; возможность оснащения гиперзвуковой ракеты различными видами БЧ (проникающего, осколочно-фугасного или кассетного типа).

В научно-исследовательской лаборатории ВВС США изучают возможности создания комбинированной силовой установки для многоразовых аппаратов, в частности варианты интеграции гиперзвуковых воздушно-реактивных двигателей с турбореактивными двухконтурными двигателями с форсажной камерой сгорания.

Помимо DARPA, над созданием гиперзвуковой системы вооружений работает управление ракетно-космических систем американской армии совместно с лабораторией Sandia National Laboratory. Проект называется AHW (Advanced Hypersonic Weapon) с гиперзвуковым планирующим блоком HGV (hypersonic glide vehicle) и системой высокоточного наведения на конечном участке траектории.

Российское лидерство в гонке гиперзвуковых вооружений поколебало, но не изменило мировой баланс сил. Технологически Соединенные Штаты ненамного отстали, а в некоторых областях, возможно, и опережают российских разработчиков гиперзвуковых технологий; в частности — в создании комбинированной (или гибридной) силовой установки для гиперзвуковых летательных аппаратов, которая позволит создать многоразовый разведывательно-ударный аппарат. Однако это не отменяет того факта, что российские достижения стали неприятным сюрпризом для всех передовых держав.

Иначе выглядит ситуация для государств, не обладающих гигантскими ядерными арсеналами. Российский пример открыл для них окно возможностей. Обладание гиперзвуковыми вооружениями может показаться прекрасным средством для обеспечения решающего военного превосходства над технически запоздавшим соперником. Для отстающих в гонке вооружений стран гиперзвуковая угроза от недружественного соседа может выглядеть критической, потенциально обезоруживающей.

В военном деле неизвестность часто служит двигателем прогресса. Пока ведущие аналитические институты мира пытаются собрать доступную информацию и осмыслить масштабы возможных угроз, политики и военные дают зеленый свет инвестициям в новые военные программы. Мир открывает новую статью в военных бюджетах.

У партнеров




    «Киберзащите промышленности нужны глобальные решения»

    Директор департамента защиты информации и IT-инфраструктуры «Норникеля» Дмитрий Григорьев — о применении информационных технологий и коммуникаций в мирных целях

    "Персонализация каналов продаж в ритейле"

    Компания «Той.ру» одна из первых внедрила в рознице омниканальную систему обслуживания клиентов. Учредитель сети Алиса Лобанова поясняет, чем этот опыт может быть полезен другим ритейлерам

    ММК признан одной из самых прибыльных для инвесторов металлургических компаний в мире

    Флагман отечественной металлургии вошел в топ-5 лидеров отрасли по показателю совокупной акционерной прибыли

    «План Сатаны», или Здоровая еда будущего

    Во всем мире неуклонно растет потребление альтернативных продуктов на растительной основе — мяса, молока, сыра, масла

    Продается завод металлоконструкций в Красноярском крае

    Действующее предприятие с многолетней историей - Восточно-Сибирский завод металлоконструкций (г. Назарово, мкрн Промышленный узел, 8) выставлен на торги.
    Новости партнеров

    Tоп

    1. По наличной валюте будут приняты решения
      Российское правительство рассмотрит проект изменений в валютном законодательстве для операций с наличными между резидентами и нерезидентами. Последним может в нововведениях понравиться не все, хотя в основном они направлены на либерализацию
    2. Недобровольная отставка
      Где искать скрытых инициаторов скандала вокруг британского посла в Вашингтоне
    3. Египет захватил украинский танкер с иранской нефтью
      К борьбе Вашингтона с Тегераном присоединился Каир
    Реклама