Разгром авианосных группировок с применением ракет Х-32 и «Циркон»
На сегодня самым реалистичным изображением “Циркона” остается снимок экспериментального гиперзвукового аппарата X-51A Waveraider.
Именно фотография “Вэйврайдера” под крылом носителя (Б-52) выдается в отечественных СМИ за новейшую гиперзвуковую ракету ВМФ России. Редакторов не смущает ни англоязычный первоисточник, ни даже наличие эмблем Air Force Research, “Боинг” и DARPA на боковой поверхности фюзеляжа ЛА. Впрочем, как мы убедились в свете недавних событий, можно просто прикреплять скриншоты из игры. Главное — зрелищность. Из солидарности к труженикам пера и клавиатуры пришлось затереть название источника, в котором было опубликовано это недоразумение.
В отличие от супергероев компьютерных игр, “Вэйврайдер” существует по эту сторону экрана. Аппарат создавался в рамках концепции “быстрого глобального удара”, направленной на сокращение подлетного времени крылатых ракет. Судя по последним новостям программы, т.е. молчанию на протяжении 5 лет, очередной “гиперзвуковой эксперимент” отправился в музей ВВС.
В общем, проект X-51A как-то подозрительно заглох.
О причинах приостановки исследований можно догадаться, исходя из известных сложностей, сопутствующих аэродинамическим полетам при скорости 5М. Первый в списке — неизбежный “тепловой барьер”, готовый испепелить смельчаков, бросивших вызов скорости:
В своем последнем полете, в мае 2013 года, “Вэйврайдер” продержался на гиперзвуке около шести минут, установив тем самым рекорд для гиперзвуковых ЛА с прямоточным воздушно-реактивным двигателем (ПВРД). За это время модель смогла развить скорость, соответствующую числу Маха 5,1, и пролетела над Тихим океаном расстояние 426 км.
Почему я говорю “модель”? Потому, что “Вэйврайдер” не был даже прототипом оружия в привычном значении этого слова. Его компоновка, в принципе, исключала наличие боевой части или систем наведения, которыми оснащаются современные крылатые ракеты. Малогабаритная (длина без ускорителя — 4 м) радиоуправляемая модель, напоминающая по форме зубило. Единственной задачей “Вэйврайдера” было набрать 5М и продержаться на этой скорости хотя бы пару минут.
Какой очевидный вывод по результатам испытаний? Существующих технологий явно недостаточно для воплощения в реальность сказки о “гиперзвуковом оружии”.
Другой известный проект, малютка “Икс-43”, резво разгонялся до девяти скоростей звука за счет 20-тонного твердотопливного ракеты-носителя “Пегас”. После чего запускался его собственный ПВРД.
После отделения от разгонного блока огненная феерия продолжалась еще целых 11 секунд, а затем обгорелые обломки Х-43А падали в океан. Всего два пуска, мировой рекорд скорости для ЛА в атмосфере, невероятные 9,6 М. Хотя бы секунда на мечту!
Рекорд так и остался рекордом. Судя по 13-летнему перерыву, программа Х-43 продемонстрировала очень большие перспективы.
Разогнаться и обуглиться
Вот и все, что позволяет современная техника в области гиперзвука.
Речь идет о полетах в стратосфере на высоте 20-30 км с использованием аэродинамических принципов полета. Т.е. при использовании несущих поверхностей (крыльев) для создания подъемной силы.
Существует множество технических средств, развивающих гиперзвуковые скорости в верхних слоях атмосферы, на высотах 50 и более км. Все они относятся к области ракетной техники.
На высоте 80 километров атмосферное давление в 100 000 раз ниже, чем у поверхности земли. Это в определённой мере устраняет опасность “теплового барьера” при движении на гиперзвуке. С другой стороны, делает невозможным работу реактивных двигателей, получающих окислитель из встречного потока воздуха. Причем даже такие высокие скорости не способны обеспечить создание подъемной силы в разреженной среде.
В указанном случае — только баллистическая траектория. ТТРД или двухкомпонентный ЖРД.
Впрочем, 80 км — явный перебор. Исходя из известных результатов испытаний гиперзвуковых ЛА, оснащенных ПВРД, предельная высота полета для них находится в районе 30-35 км. На больших высотах устойчивый аэродинамический полет практически нереализуем.
Существуют тихоходные высотные ЛА с крылом большого размаха: U-2, М-55 “Геофизика”, БПЛА "Зефир", способные достигать высот 20+ км. Как вы уже догадались — фокус удается благодаря непропорционально большому крылу. Но площадь крыла не может расти бесконечно. В то время как с увеличением высоты, плотность атмосферы продолжает снижаться по экспоненте.
Зато можно увеличивать скорость полета! К чему приведет? На высоте 100 км (линия Кармана) скорость, необходимая для создания подъемной силы, превзойдет по величине первую космическую. Что сделает бессмысленным само применение аэродинамики.
На высоте 30 км крылья еще цепляются за разряженный воздух. Но впереди “тепловой барьер”, готовый за считанные минуты сжечь гиперзвуковой ЛА.
Но крылья растопились в зное,
И в море, вечно голубое,
Безумец рухнул с высоты.
Что ж, введение, как всегда, затянулось. Давайте посмотрим, как на фоне зарубежных попыток прорвать скоростной барьер выглядит отечественный проект “Икар”.
Межвидовой ракетный комплекс с гиперзвуковой ракетой/противокорабельная ракета оперативного назначения ЗМ-22 “Циркон”.
Что на сегодняшний день известно о “Цирконе”?
1. Оснащен стартовым ускорителем и маршевым ПВРД.
2. На испытаниях смог развить скорость, соответствующую числу Маха 8, что на 60% превысило расчетную скорость 5М.
3. Оценка дальности полета варьируются в пределах 400...1000 км.
4. Ракета оснащена боевой частью массой 400 кг.
5. Массогабариты “Циркона” соответствуют КР “Калибр”, благодаря чему обеспечивается хранение и запуск из стандартной пусковой ячейки УКСК.
Информационно-развлекательный формат статьи препятствует появлению каких-либо далеких прогнозов и выводов. Единственное, что мы можем сказать на данном этапе: заявленные ТТХ “Циркона” в значительной мере расходятся с опубликованными испытаниями западных ЛА аналогичного назначения.
На фоне успехов “Циркона” можно лишь удивиться криворукости и бездарности конструкторов “Боинга” и Управления перспективных проектов (DARPA).
Стартовая масса X-51A Waverider (1814 кг “сухой вес” + 120 кг топлива) приближается к верхней границе массы КР семейства “Калибр”.
При всем этом “Вэйврайдер” не имеет боевой части. И обладает гораздо меньшей скоростью полета.
Запуск экспериментальных гиперзвуковых ЛА производится с бомбардировщика Б-52 на высоте 13 000 м при скорости полета носителя 800-900 км/ч. В таких условиях они уже в момент отделения от носителя обладают значительным запасом потенциальной и кинетической энергии. Что позволяет уменьшить требования к мощности (и, следовательно, сэкономить на массе) старатового ускорителя. *
* Прямоточный воздушно-реактивный двигатель неработоспособен на дозвуке, поэтому даже при старте из-под крыла летящего самолета гиперзвуковой ракете требуется дополнительный разгон.
В отличие от зарубежных КР воздушного базирования, “Циркон” создается для оснащения кораблей ВМФ. Это означает пуск с поверхности. И полет сквозь плотные слои воздуха (75% массы атмосферы сосредоточено в пределах 10 000 м).
Учитывая данные обстоятельства, “Циркон” должен иметь гораздо более массивный стартовый ускоритель.
Для сравнения: при создании ПКР воздушного базирования “Брамос-А” за счет отказа от стартового ускорителя, стартовая масса ракеты сократилась на 500 кг (2,5 тонны — против 3 тонн у варианта с корабельным базированием).
В общем, как я уже говорил, никаких громких выводов делать не намерен. По моему личному убеждению, заявленные характеристики “Циркона” в виде компактной 6-маховой крылатой ракеты с ПВРД, далеки от реальности. Сами разработчики “Циркона” (НПО “Машиностроения”) также не комментируют разработку перспективной ПКР и, несмотря на международный интерес и шумиху в СМИ, до сих пор не представили даже её макета.
На сегодняшний день “Циркон” летает только в медиапространстве, сжигая авианосцы и авианосные флоты противника. В то время, пока “Хибины” выжигают электронную начинку эсминцев.
Огнехвостый дьявол
Сегодняшний рассказ будет не полон без ракеты Х-32. Вкратце её история (с точки зрения СМИ) такова.
В 1968 году “глупые” создатели ПКР Х-22, установили предельную высоту её полета на уровне 20-25 км. Современные “умные” конструкторы взяли и запустили точно такую же ракету на высоту 40-45 км. Правильно, ведь зачем летать низко, если можно лететь вдвое выше.
Увеличили потолок вдвое, не внеся ровно никаких изменений в аэродинамический облик ПКР: прежний фюзеляж, то же крыло, внешние различия отсутствуют.
Для повышения градуса интриги — давление воздуха на высоте 42 км в 17 раз ниже, чем на высоте 22 км.
Согласно теореме Жуковского, величина подъемной силы прямо пропорциональна а) плотности среды б) скорости потока воздуха и в) циркуляции воздушного потока. Итак, внимание, фокус: скорость возросла всего в 1,5 раза, параметры крыла остались прежними, воздух стал разреженнее в 17 раз. Зато подъемная сила сохранилась на прежнем уровне!
Нет, уважаемые, без шуток. Ракета Х-32 существует. Под неё даже выделен носитель — сверхзвуковой ракетоносец Ту-22М3М (сер. № 4898649, борт 9804), чьё бортовое оборудование было адаптировано под модернизированную ракету.
Решение этой задачи состоит в том, что реальный профиль полета Х-32 заметно отличается от общепринятой сказки (или научной фантастики — кому как нравится). За счет сокращения массы боевой части и увеличения запасов топлива, а также внесения изменений в двигатель ракеты (подробности засекречены) появилась возможность увеличения максимальной высоты полета по баллистической кривой с 22 до 40 км.
Данный профиль полета не очень привлекателен при преодолении ПВО/ПРО корабельных соединений. На максимальной высоте ракета находится всего одно мгновение, далее следует неизбежное снижение по квазибаллистической кривой. Т.е. большую часть времени полета, Х-32, как и её предшественница, находится в зоне поражения корабельных ЗРК.
Впрочем, кому интересны эти скучные подробности!
Давайте лучше оценим результаты попадания “Циркона” в полетную палубу новейшего авианосца класса “Джеральд Форд”: