Американский ответ нашему Кинжалу. Гиперзвуковая ракета HyFly от корпорации Boeing

Российские гиперзвуковые ракеты «Кинжал» поправу являются гордостью России.

Это оружие действительно «не имеет аналогов», по крайней мере у наших противников и оно в отличие от множества подобных образцов выпускается серийно и массово, настолько насколько возможно массово выпускать столь дорогую технику.

А как так получилось, что наши закадычные партнёры с Запада, которые, по общему мнению, имеют гигантское технологическое превосходство над Россией не имеют ни чего подобного и судя по всему в ближайшее время иметь не будут.

В этой статье я не буду давать на этот, в большей степени риторический вопрос. В этой статье будет рассказано о проекте, который должен был стать конкурентом нашему гиперзвуковому оружию, но не стал.

Проект своей гиперзвуковой крылатой ракеты Америка начала разрабатывать ещё в конце 90-х годов прошлого века. За разработку этого амбициозного проекта взялась корпорация Боинг, а точнее её отделение «Аэроджет», по контракту с DARPA в 1997 году. Данный проект получил название ARRMD.

Компания получила следующее техническое задание на разработку:

• Ракета должна запускаться из-за пределов зоны действия ПВО противника с наземных установок, кораблей, подводных лодок и самолетов;
• Иметь дальность 750-1000 км;
• Расчетная крейсерская скорость М = 6;
• Стартовая масса около 1000 кг;
• Масса БЧ около 110 кг;
• Вероятное круговое отклонение не более 10 м;
• Время полета до цели на расстоянии 750 км не более 7 мин.

Предусматривается использование инерциальной системы наведения на марше со спутниковой коррекцией. При выходе на цель ракета переходит в крутое пикирование, так что скорость в момент удара должна достигать 1200 м/с и поражающее воздействие усиливается благодаря высокой кинетической энергии ракеты.

Программа была приостановлена DARPA в 2001 г. в связи с неготовностью силовой установки.

Однако все результаты НИОКР по ракете ARRMD легли в основу принятой в 2002 г. DARPA и центром ONR ВМС США программы разработки ракеты HyFly. В проекте, кроме Боинга, так же приняли участие NASA, центр NAW ВМС и лаборатория прикладной физики APL университета им. Гопкинса, разработавшая силовую установку ракеты – двухкамерный ГПВРД DCR на обычном углеводородном топливе.

Компания «Boeing» получила около 116 млн долл. на НИОКР, в том числе на создание демонстрационного образца гиперзвуковой ракеты и ее летные испытания. Простота компоновки с асимметричным корпусом, конструкция и технология производства которого унаследованы от ракеты ARRMD (в частности, в качестве передней части корпуса полностью используется титановая цельнолитая конструкция), позволяет разработчикам утверждать, что экспериментальный образец может быть быстро превращен в боевую ракету нового поколения с проникающей БЧ и универсальным базированием (корабль, ПЛ, самолет F-18E/F).

Отдельного описания достоин двигатель ракеты. Двигатель DCR имеет расчетный удельный импульс свыше 600 с, длину 4.25 м, максимальный диаметр 0.5 м. Конструкция состоит менее чем из 20 деталей. Особенностями концепции DCR, в общих чертах известной с конца 1970-х годов, такие ракетные моторы имеют два воздухозаборников и две камеры сгорания. Одна система (два воздухозаборника) подает воздух в дозвуковой газогенератор, в котором сжигается часть обычного углеводородного топлива JP-10. Затем обогащенный топливом горячий газ смешивается с коаксиальным сверхзвуковым потоком воздуха от второй системы (четыре воздухозаборника), разгоняется и поступает в основную камеру сгорания. Такой процесс исключает необходимость использования высокотоксичных активных присадков. Температура в КС достигает 2200 °С, поэтому применяются жаропрочные композиционные материалы на основе титановой и керамической матрицы. Сложные теплообменники отсутствуют, но и полетное число М не очень высокое — не более 6.5.

При кажущейся простоте данная система имеет существенный недостаток. До сих пор американцы так и не нашли оптимальную форму воздухозаборников. Однако, лаборатория APL продолжает совершенствовать воздухозаборники и готова продемонстрировать полноту сгорания свыше 90% при М > 6.

На сегодняшний день удалось избежать характерного для обычных ПВРД явления запирания при сверхзвуковой скорости. Двигатель запускается при М = 3.3. До этого числа М ракета разгоняется твердотопливным ускорителем. В дальнейшем ракетный ускоритель предполагается заменить ТРД комбинированного цикла.

В июне 2007 г. были проведены успешные испытания двигателя на стендах и в аэродинамических трубах при М = 3.5; 4.1; 6.5. Двигатель устойчиво отработал около 240 с при М = 6. Он был полностью интегрирован с корпусом ракеты. Измеренная располагаемая тяга оказалась близкой к расчетной.

По контракту, фирмы «Боинг» и «Аэроджет» должны были провести 11 испытательных полетов, причем в 8 последних ракета должна быть оснащена работающим двигателем. В первых двух испытаниях отрабатывались процессы отделения ракеты с твердотопливным ускорителем от самолета-носителя F-15E и запуска ускорителя. Затем с наземной пусковой установки с помощью ускорителя «Террьер-Орион» был проведен запуск экспериментального ГЛА с двигателем на углеводородном топливе, представляющим собой двигатель DCR в масштабе 1:2. После отделения ГЛА двигатель проработал около 15 с при М = 5.5.

Эти испытания были подготовлены и выполнены фирмой АТК в рамках программы FASTT, имеющей целью отработку относительно недорогой методики летных испытаний ГПВРД. В следующем испытании со сбросом ГЛА с самолета F-15E планировался запуск натурного двигателя DCR и ускорение ГЛА до скорости, соответствующей М = 5.

В последних испытаниях, прежде всего, проверялся композитный материал СМС, из которого изготовлен двигатель и который был выбран после обширных экспериментальных исследований 20 различных вариантов. Однако в полете не удалось получить число М > 3.5 (сентябрь 2007 г.). Специалисты фирмы «Аэроджет», проводившей испытания, считают, что оказались малы запасы топлива.

Второй полет в январе 2008 г. также окончился неудачей, ГПВРД не запустился, ракета упала в океан через минуту после старта. По заявлениям официальных лиц, причины неудач сводятся к производственным дефектам (во втором полете отказал топливный насос).

В третьем испытательном полете 29 июля 2010 г. ракета отделилась от самолета на высоте около 12 200 м, но ускоритель не заработал, ракета упала в океан.

Если бы надежность и эффективность двигателя DCR были подтверждены в летных испытаниях, то это существенно приблизилась бы реализация проектов гиперзвуковых управляемых ракет «воздух — земля». При этом ракета наземного и морского базирования существенно сложнее. Она проектируется длиной 6.5 м со стартовой массой примерно 1725 кг и массой БЧ 91-165 кг.

На сегодняшний день результаты НИОКР по программе HyFly аккумулируются в проекте боевой гиперзвуковой ракеты класса «воздух-земля» и «корабль-земля» для ВМС США. Эта программа получила название HyStrike.

Основные тактико-технические требования для этого оружия:

• Максимальная дальность около 1100 км за 10.7 мин при средней скорости 1760 м/с;
• Скорость в конце маршрута около 550 м/с.
• Масса боевой части 100 кг,
• Максимальная скорость на высоте примерно 30 000 м должна составлять 1340 м/с (М = 6.5).

PS. Понятно, что рано или поздно ракета всё же полетит. Американцы реализовывали и более сложные проекты. Однако меня смущает масса боевой части 100 кг. По сравнению с нашими ракетами, несущими 500 кг взрывчатки, она смотрится откровенно бледно.