Гиперзвук: разработка и защита от ракет намного быстрее звука

10.07.2022 0 Редакция Steelgrey

Вызовы гиперзвуковой эры в военных операциях огромны. Но таковы и способности новаторов, которые работают вместе над их решением, публикует новость newssky.com.ua со ссылкой на spacedaily.

Это было сообщением, когда Уэс Кремер, президент Raytheon Missiles and Defense, подразделения Raytheon Technologies, говорил с инвесторами о том, как команды работают в компании над решением бесчисленных научных и инженерных проблем, связанных с разработкой и защитой от гиперзвука, обычно определяемого как оружие, летящее со скоростью 5 Маха и выше.

«Мы должны идти быстрее. Мы также должны идти дальше. Мы должны быть в состоянии обнаруживать угрозы на больших расстояниях, — сказал Кремер, используя военный термин для обозначения процесса поражения цели. «Мы должны быть в состоянии сделать это в нескольких областях. То, как мы работаем в разных областях и как мы решаем эти типы проблем, является одним из настоящих синергий, которые мы имеем в этом бизнесе».

Вот некоторые из способов, которыми коллеги из Raytheon Technologies, обладающие глубокими знаниями в таких областях, как управление теплом, двигательные установки, разработка ракет, наземное и космическое зондирование, сочетают новые подходы к решению проблем с многолетними институциональными знаниями, чтобы дать военным США и союзным силам преимущество в эпоху гиперзвуковых военных операций.

Управление теплом

Гиперзвуковое оружие по определению — это скорость. Они летают со скоростью не менее 3800 миль в час, и здесь начинаются инженерные проблемы.

Самым большим из них является тепло, вызванное трением, когда воздух проходит над быстро движущимся летательным аппаратом. Многие материалы не могут выдержать такое термическое напряжение. Более термостойкие материалы, как правило, тяжелые, очень дорогие или и то, и другое. Их использование решает одну проблему, но создает другие: более тяжелый планер нуждается в большей тяге для достижения скорости, что требует более мощного двигателя и большего количества топлива, что увеличивает вес и стоимость.

Эксперты Raytheon Technologies годами работали над решением этих проблем с перегревом, и сегодня они применяют эти знания к гиперзвуку. Например, Raytheon Missiles and Defense сотрудничает с Collins Aerospace, еще одним подразделением Raytheon Technologies, в изучении возможностей использования передовых материалов, которые защищают обшивку двигателя, тормозные узлы и другие части самолета от высоких температур, чтобы помочь решить проблемы управления теплом, возникающие при гиперзвуковом полете.

Коллинз работал с Raytheon Missiles and Defense над гиперзвуковыми решениями с тех пор, как они стали дочерними предприятиями Raytheon Technologies. Теперь сотрудничество стало не только проще, в соответствии со стратегией компании использование технологий и знаний одного бизнеса на благо другого является обязательным.

Движение

Затем, конечно, в первую очередь нужно заставить планер двигаться быстро. Министерство обороны США заявило, что ему нужны не только гиперзвуковые самолеты с планирующим ускорителем (которые разгоняются ракетами до самой верхней границы атмосферы), но и гиперзвуковые самолеты с ГПВРД (которые используют быстро движущийся воздух вокруг себя, чтобы обеспечить кислород для своей движущей силы).

Raytheon Technologies работает с вооруженными силами США над усилением своих возможностей по нанесению гиперзвуковых ударов. В июне 2021 года компания получила контракт ВВС США на сумму 33 миллиона долларов на разработку гиперзвуковой обычной крылатой ракеты с твердотопливным ускорителем, которая может запускаться с существующих истребителей или бомбардировщиков. Эта инициатива является частью начальной фазы Интегрированного летно-исследовательского эксперимента Южного Креста, или SCIFiRE, совместной программы с Австралией по разработке гиперзвуковых возможностей.

Компания также работает над наступательной системой под названием Hypersonic Air-Breathing Weapon Concept, или HAWC, в соответствии с соглашением о совместной работе 2019 года между бывшей компанией Raytheon и Northrop Grumman. Они интегрируют двигатели сгорания ГПВРД Northrop Grumman в воздушно-реактивное гиперзвуковое оружие Raytheon Technologies. В 2021 году Агентство перспективных исследований Министерства обороны США успешно испытало ракету HAWC, разработанную отраслевой группой.

Победа над угрозой

Частично сложность защиты от гиперзвукового оружия заключается в том, что, помимо его скорости и дальности, оно еще и необычайно маневренное. Один из подходов к противодействию этой комбинации заключается в построении многоуровневой защиты с датчиками на суше, на море, в воздухе и в космосе для обнаружения и отслеживания целей, а также с эффекторами, такими как кинетическое и некинетическое оружие, для нейтрализации угрозы.

Первая возможность отразить нападение гиперзвуковой ракеты — до того, как она произойдет — идея, известная в военных терминах как «отложенный пуск». Частью подхода Raytheon Technologies в этой области является использование радиоэлектронной борьбы и направленной энергии, такой как мощные микроволны, которые могут блокировать и выводить из строя наступательные системы.

Поскольку видение угрозы является ключом к ее победе, Raytheon Missiles and Defense модернизирует свои наземные радары с помощью технологии нитрида галлия, чтобы увеличить дальность действия и улучшить обнаружение и распознавание для 360-градусного обзора.

Бизнес также использует уроки развития наступательных возможностей при разработке оборонительных систем. Хотя они служат разным целям, оборонительные и наступательные системы имеют много общих факторов, включая скорость, материалы и время до цели.

Разрабатываемые возможности дополнят уже надежные системы вооружения, предлагаемые Raytheon Technologies.

В дополнение к совершенствованию радаров с помощью передовых технологий для лучшего обнаружения гиперзвука компания изучает возможность объединения датчиков или объединения датчиков в сеть через домены посредством командования и управления, чтобы дать расширенную картину угрозы. Это включает в себя датчики на земле, на всем пути в космос.

Космическое зондирование

Скорость и дальность действия гиперзвукового оружия выдвинули задачу защиты от него в космосе, где датчики могут обнаружить пуск в тот момент, когда он произойдет, или даже раньше.

«Каждая минута на счету, когда речь идет о гиперзвуке», — сказал Роб Олсет, руководитель миссии по противоракетной обороне и предупреждению о противоракетной обороне в Raytheon Intelligence and Space, бизнес-единице Raytheon Technologies.

Его команда разрабатывает широкий набор космических технологий для обнаружения, отслеживания и перехвата гиперзвукового оружия на всех этапах полета.

«Что отличает нашу компанию, так это то, что у нас есть комплексные средства поражения ракет в космосе, в воздухе и на земле, и мы можем использовать наш портфель возможностей и опыта для выполнения инженерных миссий по всей цепочке гиперзвуковых поражений, — сказал Алсет. «Мы разрабатываем и создаем аппаратное и программное обеспечение, а затем интегрируем его как в космосе, так и на земле».

Эти системы, по его словам, включают в себя оптические и инфракрасные датчики, системы управления и контроля, наземное управление миссиями и алгоритмы, которые обрабатывают и анализируют огромные объемы данных. Приобретение Raytheon Technologies компании Blue Canyon Technologies в 2020 году также позволило начать собственное производство малых спутников.

По словам Алсета, созвездия малых спутников являются основой более интеллектуальной и надежной защиты. Вместо того, чтобы запускать в космос большой, изысканный и дорогостоящий спутник и превращать его в привлекательную цель для противников, идея состоит в том, чтобы распределить работу по противоракетной обороне между меньшими по размеру, более простыми и более одноразовыми спутниками.

Помимо простого наличия нужного количества датчиков в нужном месте, они также должны обрабатывать информацию намного быстрее, чем когда-либо прежде.

«Задержка — это ключевой параметр, который необходимо учитывать при отражении гиперзвуковых угроз. Он влияет на все остальные параметры», — сказал Алсет.

На этом фронте Raytheon Intelligence and Space использует передовые алгоритмы обнаружения и отслеживания ракет, которые могут выполнять высокоточную обработку траекторий ракет на борту спутника на орбите.

«Все остальные системы на сегодняшний день должны были отправлять данные на землю для обработки», — сказал Алсет. «Это пустая трата времени».

Развитие на скорости

Обеспечение гиперзвуковых возможностей представляет собой еще одну проблему: военные США хотят получить их быстрее, чем это позволяют традиционные процессы приобретения.

«Угрозы развиваются такими темпами, что предыдущие временные рамки не соответствуют тому, что нужно военному истребителю, то есть высокоскоростному оружию большой дальности для выполнения миссий», — сказал Джон У. Отто, старший директор Advanced Hypersonic Weapons at Raytheon Missiles and Defense.

По этой причине компания Raytheon Technologies внедрила методы цифрового проектирования, в том числе создание цифровых двойников или виртуальных реплик, а также использование моделирования и симуляции для сбора прогнозной аналитики.

«Работа в цифровой среде позволяет нам отказаться от тестирования, которое отнимает много времени и средств, — сказал Отто. «Чем более продвинутые цифровые модели, тем быстрее мы сможем внедрить системы».

Моделирование и симуляция зависят от точности тестовых данных, которая будет улучшаться по мере расширения тестирования и обмена данными с отраслевыми партнерами, академическими кругами и союзными странами.

Raytheon Technologies сотрудничает с Университетом Аризоны, Техасским университетом A and M, Университетом Пердью, Академией ВВС США и другими академическими учреждениями в области гиперзвуковых исследований и испытаний, включая использование аэродинамических труб для имитации условий полета и ускорения разработки.

«Сотрудничество с университетами объединяет людей и идеи и помогает заложить основу для будущей работы», — сказал Отто. «У нас также есть возможность формировать умы наших будущих сотрудников».

Партнерские отношения с университетами помогают создавать учебные программы, включая прикладные исследования и новые программы получения степеней и сертификации, для подготовки будущих гиперзвуковых инженеров.

По словам Отто, обмен опытом, финансированием и инфраструктурой имеет решающее значение для борьбы с текущими и будущими угрозами.

«Мы были первыми, кто успешно протестировал HAWC, поэтому мы добились большого прогресса… летающие системы и извлекаем уроки из этой деятельности, и это помогает нам еще больше улучшать наши системы», — сказал Отто.


Поделиться статьей:

                               

Подписаться на новости:




В тему: