Основными преимуществами всех проектов ГЛА с осесимметричным корпусом с учетом перспективы создания на этой базе боевой ракеты являются возможности использования традиционных ракетных технологий, что существенно снижает стоимость изделий и допускает компактное размещение их во внутренних объемах носителей, а также многообразие располагаемых стартовых систем. Осесимметричный корпус позволяет обеспечить пуск как из внутренних отсеков самолетов (с роторных и катапультных пусковых устройств), так и с внешних пилонов, из контейнеров на кораблях и подводных лодках (ПЛ), с помощью систем вертикального старта типа Мk 41.
Фирма «Boeing» и ее субподрядчик, фирма «Аэроджет», по контракту с DARPA с 1997 г. разрабатывали проект гиперзвуковой ракеты ARRMD согласно следующим тактико-техническим требованиям: ракета должна запускаться за пределами зоны действия ПВО противника с наземных установок, кораблей, подводных лодок и самолетов; дальность 750-1000 км; расчетное крейсерское число 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 достигает 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 HyFly. В проекте принимают участие NASA, центр NAW ВМС и лаборатория прикладной физики APL университета им. Гопкинса, разработавшая главную часть ракеты - двухкамерный ГПВРД DCR на обычном углеводородном топливе.
Boeing HyFly - это программа разработки и оценки гиперзвуковых технологий, способных лечь в основу серийного производства относительно недорогой гиперзвуковой ракеты для поражения стационарных и мобильных целей, включая сильно защищенные и заглубленные объекты типа подземных командных пунктов. Фирма «Boeing» получила около 116 млн долл. на НИОКР, в том числе на создание демонстрационного образца гиперзвуковой ракеты и ее летные испытания. Простота компоновки с осесимметричным 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).
Поскольку речь идет о боевой ракете одноразового применения, технические требования к ней значительно ослаблены: допускается определенная степень деградации материала, отказ от охлаждения конструкции, использование исключительно композитов на керамической основе (теплостойких и легких). Следует учесть относительно небольшую стоимость ракеты (200 тыс. долл. при заказе на 3000 единиц) и силовой установки. 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, являются две системы 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.
Лаборатория APL продолжает совершенствовать воздухозаборники и готова продемонстрировать полноту сгорания свыше 90% при М > 6. 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.
Этот эксперимент подготовлен и выполнен 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 существенно приблизилась бы реализация проектов гиперзвуковых управляемых ракет "воздух - земля". Ракета наземного и морского базирования проектируется длиной 6.5 м со стартовой массой примерно 1725 кг и массой БЧ 91-165 кг. 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: максимальная дальность около 1100 км за 10.7 мин при средней скорости 1760 м/с; скорость в конце маршрута около 550 м/с. При боевой нагрузке более 100 кг максимальная скорость на высоте примерно 30 000 м должна составлять 1340 м/с (М = 6.5).
|
