гиперзвуковая ракета что это такое
Гиперзвуковая крылатая ракета при запуске в серию и постановке на вооружение армий мировых держав может изменить весь существующий баланс тактических и стратегических систем. То, что вы видите на иллюстрации, это, конечно, просто рисунок. Но кое-что здесь соответствует действительности и реально важно.
Принципиальные различия
Прежде всего, бросается в глаза носовая часть. Мы привыкли к тому, что все существующие ракеты – хоть межконтинентальные, хоть тактические, имеют внешний вид этакого «заточенного карандаша». А гиперзвуковая напоминает гигантскую акулу со срезанным носом.
Все дело в аэродинамике. И здесь требуются некоторые пояснения.
Вот всем нам известные ракеты. Межконтинентальные баллистические наземного (в специальных шахтах) и морского (на атомных подводных лодках) базирования. Они летают одинаково. Как брошенный вверх теннисный мячик. Сначала летят вверх, потом падают вниз. Все просто.
Но эта простота позволяет также просто вычислить и траекторию этих летательных аппаратов. И, соответственно, их сбивать. Хотя в данном случае, перефразируя известную поговорку, все дело не в умении, а в числе. Никакие существующие системы противоракетной обороны не справятся с огромными стаями баллистических ракет, которые полетят из США к нам и, соответственно, в обратном направлении в случае возникновения глобального ядерного конфликта. Да и всем остальным мало не покажется. Жизнь на Земле, быть может за исключением каких-нибудь бактерий, просто исчезнет.
Крылатые ракеты
А вот крылатые ракеты летают по-другому. Не так, как баллистические. На то они и крылатые.
А что значит слишком быстро? В 3 – 4 раза выше скорости звука. Вот именно тогда и возникла идея «акульева носа», который мы показывали вначале. Иначе по аэродинамике не получалось.
Дело закончилось тогда ничем. Началась так называемая «разрядка» вместе с «перестройкой» и дальнейшим развалом СССР. Помнится, первым требованием американцев было приостановить разработку этих советских крылатых ракет. Ну наши и приостановили.
Новые решения
Много лет с тех времен прошло. Много воды утекло. Но, как известно, все возвращается на круги своя. И вот она, старая «советская акула», первый в мире летательный аппарат с такой конфигурацией, становится самой технологичной разработкой в мире.
Едем дальше. Дальность полета гиперзвуковой ракеты – до Америки. А запуск ее может проводиться с борта стратегического бомбардировщика, находящегося на территории страны под защитой своих ПВО.
А что США? Ну и они не дремлют. Тоже что-то подобное разрабатывают. Ну, и китайцы тоже не дремлют.
Опасность гиперзвука
Почему с ракетами что-то не складывается?
Раньше об успешных испытаниях гиперзвуковой противокорабельной ракеты (ПКР) «Циркон» президенту Владимиру Путину докладывал начальник российского Генштаба генерал армии Валерий Герасимов, сейчас эту роль взял на себя министр обороны Сергей Шойгу. Дело идёт к завершению подзатянувшегося испытательного цикла ракеты и «Циркон» всё-таки долетит до ВМФ?
Сейчас Шойгу лично доложил Путину об очередной (уже девятой по счёту) стрельбе гиперзвуковой ракеты «Циркон» в Белом море с борта фрегата «Адмирал Горшков». В Минобороны, которое об этом сообщило, уточнили, что морская цель (мишень) была поражена прямым попаданием. На том факте, что это был именно испытательный пуск внимание особо не акцентировалось, равно как и на дальность поражения «Цирконом» — на 460 километров ракета уже летала, а вот о заявленных тысячи километров пока не рапортовали.
Вероятно, что и сейчас она рубеж в 500 км не преодолевала — стрельба велась с «Адмирала Горшкова» из Белого моря по мишенной позиции опять же в Белом море, где простора маловато. Это одно из самых малых морей, омывающих берега России (меньше только Азовское), его общая площадь составляет 90 800 километров. Для сравнения, в соседствующем Баренцевом море, где также проводились испытательные пуски «Циркона», площадь акватории составляет 1424 тысячи километров — есть где развернуться.
В общем, Шойгу доложил лишь об испытаниях, пусть и признанных успешными. Впрочем, в Минобороны и не скрывают, что начавшиеся в ноябре государственные испытания «Циркона» продолжатся и в декабре.
Как ранее сообщали в ТАСС со ссылкой на свой источник, всего планируется выполнить пять пусков по морским и береговым целям. Когда гиперзвуковые ПКР, которыми планируется оснастить АПЛ различного класса, ТАРК «Адмирал Нахимов» и «Пётр Великий» (после завершения модернизации), авианосец «Адмирал Кузнецов» (тоже после ремонта), а также фрегаты проекта 22350, к которым относится и участвующий в испытаниях «Адмирал Горшков», начнут поступать в ВМФ РФ пока в точности неизвестно.
Да и запуски «Цирконов» с атомных подводных лодок, которым они и предназначались для замены тяжелых крылатых ПКР «Гранит», свелись пока к одному (о котором известно, их могло быть и больше) — с борта АПЛ «Северодвинск» в октябре нынешнего года в Баренцевом море.
Что должны показать последние и запланированные пуски «Цирконов» и как вообще испытывают ракеты?
От конструкторской мысли до воплощения идеи того или иного вида вооружений в реальную продукцию проходит не только значительное время, но и многочисленные испытания.
Только их успешное и неоднократное тестирование может свидетельствовать о том, что «изделие» готово к эксплуатации и пойдёт в серию, а затем поступит на вооружение. Испытания — важнейшая часть в осуществлении любого проекта, и противокорабельная ракета 3М22 «Циркон» здесь не исключение. И, судя по последней интенсивности пусков этих ракет, можно судить о том, что «камушек» (циркон — камень-самоцвет) выходит на финальную стадию.
Насколько известно, АО «ВПК «Научно-производственное объединение машиностроения», которое является разработчиком и изготовителем ПКР «Циркон», провело как минимум 9 испытательных запусков этой ракеты. Вероятно, что их было и больше, особенно на начальной стадии, однако о них не сообщалось. И если впервые ракета 3М22 «засветилась» на авиасалоне МАКС-2011, то о её первом бросковом испытании, которые стали впоследствии регулярными, заговорили лишь с 2015 года.
Это объяснимо сложнейшей задачей — добиться гиперзвука. И если со сверхзвуком для ракеты «Оникс» (3−5 Махов) справились довольно легко, то с реализацией «Циркона» (с его запланированными 8−9 Махов) пришлось, как говорится, поломать голову. Одна из проблем заключалась в существенном перегреве корпуса на гиперзвуке, что приводило к выводу из строя систем самонаведения.
Эту, как и другие «выплывающие» проблемы «Циркона» и устраняли во время испытаний, первые из которых прошли в Государственном лётно-испытательном центе (г. Ахтубинск) в 2012—2013 годах. В качестве носителя для гиперзвуковой крылатой ракеты тогда был выбран дальний сверхзвуковой бомбардировщик Ту-22М3. И дело здесь даже не в том, что при разработке 3М22 помимо варианта использования подводными лодками и надводными кораблями предусматривался и авиационный вариант. Запуски из самолёта позволяют в большей степени отследить параметры и характеристики испытуемого изделия.
— Судя по последним испытаниям гиперзвуковой крылатой ракеты «Циркон», о которых докладывают президенту Владимиру Путину, они проводятся успешно и близятся к завершению, — говорит генерал-лейтенант Александр Горьков. — Об этом можно судить по озвученным характеристикам ракеты, которые соответствуют заявленным — скорость, дальность и точность поражения цели. Похоже, что дело идёт к финальной стадии испытаний — к военной приёмке в составе Государственной комиссии.
Принцип проведения испытаний военной техники стандартен для всех типов и видов вооружений, в том числе, и ракетных. В первую очередь он должен соответствовать ГОСТ Р, что означает «Государственный стандарт России».
Разработчик вначале проводит самостоятельные испытания модели изделия, потом эту «сырую» ещё по сути «болванку» предлагают «покупателю» — роду войск, которыми могут выступать Сухопутные войска, ВМФ, ВКС, РВСН. В случае принятия решения натурные испытания переходят уже в практическую плоскость, они становятся межвидовыми. Каждые проходят определённый этап тестирования, которые определяются тактико-техническим заданием.
В случае с «Цирконом» можно заметить, что эту ракету запускали вначале с береговой, потом морской платформы, а потом уже на полигоне ВМФ в Баренцевом море, с борта надводного корабля и подводной лодки. Каких-то жёстких нормативов здесь не существует, количество запусков не регламентируется. В случае выявления скрытых проблем они могут быть увеличены, если дефектов незначительное количество, то, соответственно, их могут и сократить. Впрочем, в последнее время Минобороны России выдвигает достаточно жёсткие требования к разработкам и добивается устранения выявленных в ходе испытаний недостатков.
С «Цирконом», как видно, сейчас идёт своеобразный процесс ускорения, о чём свидетельствует заявленное на конец года количество запусков. Это достаточно высокий темп и он свидетельствует о том, что основные проблемы с гиперзвуком устранены и ракета соответствует заявленным характеристикам. Здесь играет свою роль и своевременное финансирование этого проекта — гиперзвук «Циркона» крайне важен для обеспечения безопасности страны и денег на эту крылатую ракету, в том числе на проведения испытаний, не жалеют. И, например, на противокорабельную ракету «Оникс», разработанную в 1970-е годы, таких средств не выделялось.
Можно предположить, что форсируется именно вариант с применением гиперзвуковой крылатой ракеты «Циркон» на надводных кораблях. С испытаниями на атомных подводных лодках всё несколько скромнее — они гораздо сложнее, особенно из подводного состояния, соответственно сроки испытаний на АПЛ протяжённее по времени. А реальный «Циркон», который после заключения Госкомиссии можно поставить на вооружении в ближайшее время, вписывается по срокам в корабельный носитель. Поэтому ему и уделяется такое внимание.
Напомним, что большинство испытаний гиперзвуковой ракеты «Циркон» проводились на корабельной платформе с борта фрегата Северного флота «Адмирал Горшков». В составе СФ ВМФ России имеется аналогичный по классу корабль «Адмирал флота Касатонов», но этот фрегат в составе флота появился лишь 21 июля 2020 года и «плавающий полигон» решили не менять — именно «Адмирал Горшков», а также АПЛ «Северодвинск» проведут запланированные государственные испытания «Цирконов».
Следующий этап — уже поставка этих гиперзвуковых ракет на вооружение, но это уже будет 2022 год. Возможно, что военные готовят подарок Путину на 70-летие.
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.
Шойгу доложил президенту РФ об успешном испытании ракеты «Циркон»
Стрелял фрегат не только по морским объектам, но и по наземной цели. Все пуски «Циркона» были признаны успешными. И в августе этого года военное ведомство на форуме «Армия-2021» заключило с корпорацией «Тактическое ракетное вооружение» контракт на поставку ракет 3М22 российскому ВМФ.
Там уже определи первого штатного носителя новейшего гиперзвукового ракетного комплекса. Им станет фрегат проекта 22350 «Адмирал Головко». Этот корабль имеет на борту 16 вертикальных пусковых установок УКСК 3С14. Их универсальность в том, что они подходят как для пуска крылатых ракет «Калибр» и «Оникс», так и для стрельбы «Цирконами».
Что касается подлодок, то гиперзвуковыми ракетами собираются оснащать атомные субмарины проекта 885 «Ясень» и их модернизированные варианты с литерой «М». Атомоход «Северодвинск», который участвовал в подводных испытаниях «Циркона», как раз из их числа.
Гиперзвуковая ракета «Циркон»
В последние годы США стали активно развивать свою систему противоракетной обороны. Правительство США стремилось расположить некоторые компоненты своей ПРО на Востоке Европы, что стало причиной начала великой гонки ракетно-ядерного вооружения между Америкой и Россией.
Ввиду столь стремительного усиления американских систем ПРО недалеко границ РФ, Минобороны приняло решение противостоять этому с помощью разработки новых гиперзвуковых ракет. Одной из самых эффективных из них является – гиперзвуковая ракета «Циркон» (3К-22). По мнению экспертов, Россия сможет эффективно противодействовать любому потенциальному противнику только в том случае, если выполнит срочную модернизацию армии и флота.
Цель модернизации ВМФ РФ
История создания ракеты «Циркон»
Сверхзвуковые и гиперзвуковые технологии настолько долго разрабатывалась потому, что для их внедрения понадобились новые уникальные инженерские решения и идеи.
Сейчас противокорабельные ракеты, развивающие скорость 2,5-3 М или 3-4 тыс. км в час применяются повсеместно. Но даже у такого, казалось бы, совершенного вооружения есть свои недостатки. Они могут запутаться в направлении цели, не имеют возможности эффективно маневрировать. В результате того, что ракеты набирают большую высоту, это позволяет их почти сразу обнаружить и узнать о траектории их движения. Как следствие, атакуемый объект имеет больше шансов своевременно покинуть зону поражения. Поэтому более высокие скорости, которые может развивать «Циркон» привели его к понятным трудностям.
Полеты ракеты даже в верхних слоях атмосферы с более чем 3М скорости провоцировало возникновение теплового барьера. Из-за высокого сопротивления воздуха некоторые детали подвергались существенноу нагреву. Например, воздухозборники достигали температуры 3000С, а остальные части даже с отличным обтекаемым разогревались до 2500.
Во время испытаний удалось выяснить, что:
Если высота полета будет меньшей, чем 20 километров (это привело бы к сложностям в обнаружении и перехвате цели), то нагрев обшивки составлял бы 10 000 С, чего не способен выдержать ни один металл. Как видите, главная проблема гиперзвуковых скоростей – это температура.
Даже если не брать во внимание огромный разогрев металла и частей, необходимых для наведения, топливо начинает закипать и разлагаться, в результате чего, теряются его свойства.
Предполагается, что ракетный комплекс «Циркон» имел обозначение 3К-22.
В августе 2011 года генеральный директор концерна «Тактическое ракетное вооружение» Б. Обносов заявил, что корпорация приступила к разработке ракеты, которая сможет развивать скорость до 13 Махов, соответственно, превышать скорость звука в 13 раз (напоминаем, что в настоящее время скорость ударных ракет ВМФ РФ до 2,5 Маха).
В 2012 году заместительной министра обороны России заявил, что в ближайшем будущем ожидается первое испытание разработанной гиперзвуковой ракеты.
Согласно данным из открытых источников, разработка корабельного комплекса с ракетой «Циркон» поручена «НПО Машиностроения». Но информация о технических характеристиках засекречена. Были только предположительные данные: скорость – 5-6 Мах, дальность – 300-400 км.
Ходили слухи, что ракета представляет собой гиперзвуковой вариант «БраМоса», крылатой сверхзвуковой ракеты, которая была создана российскими конструкторами вместе с индийскими инженерами на базе ракеты «Оникс» П-800. В феврале 2016 года корпорация BrahMos Aerospace заявила, что гиперзвуковой двигатель для ее детища может быть создан в течение трех-четырех лет.
Весной 2016 года СМИ заявили о начале испытаний ракеты «Циркон», которые проходили с наземного комплекса старта.
В перспективе «Циркон» планировалось установить на новых российских подлодках «Хаски». В это время указанные многоцелевые атомные подлодки пятого поколения создаются конструкторским бюро «Малахит».
Тогда в СМИ обнародовала информацию, что летно-конструкторские испытания ракеты проходили полным ходом. По их завершению предполагалось вынесение решения о принятии «Циркона» на вооружение ВМФ РФ. В апреле 2016 года появилась информация о том, что испытание гиперзвуковой ракеты «Циркон» будут завершены к 2017 году, а в 2018 году предполагается запуск в серийное производство.
В 2011 году компания «Тактическое ракетное вооружение» приступило к проектированию противокорабельной гиперзвуковой ракеты «Циркон». По мнение экспертов, характеристики нового вооружения имеют много общего с комплексом «Болид».
Где собираются использовать новые ракеты?
Технические характеристики:
Характеристики орудия позволяют судить о его превосходстве над противником, не имеющим подобного вооружения.
Топливо и двигатель
Какие области науки были задействованы в разработке?
Обычая среда, в которой осуществляет свой маневренный полет «Циркон» после разгона – это высокая температура. Характеристики системы самонаведения на гиперскорости в процессе полета могут сильно искажаться. Причина этого – возникновения облака плазмы, которое закрывает цель от системы и может повредить антенну, датчик и средства контроля. Для полета на сверхзвуковых скоростях ракеты должны иметь более совершенное бортовое радиоэлектронное оборудование. 3К-22 поступили в серийное производство благодаря таким наукам как двигателестроение, материаловедение, аэродинамика, электроника и прочие.
Основная задача гиперзвуковой ракеты «Циркон»
Характеристики, полученные после гос. испытаний, позволяют основания полагать, что такие сверхзвуковые объекты могут преодолеть противотанковую оборону врага. Это стало возможным благодаря двум особенностям, присущим 3К-22:
Многие военные эксперты, как зарубежные, так и российские, уверены, что достижение военно-стратегического паритета непосредственно зависит от наличия сверхзвуковых ракет.
Перспективы развития