Гиперзвуковой «Объект 4202» и его испытание

«Объект 4202» – это условное обозначение новейшего российского проекта в области современных военных гиперзвуковых летательных аппаратов (ЛА). По мнению авторитетных зарубежных аналитических центров, его успешная реализация может нивелировать те преимущества в области стратегических вооружений, которые США намереваются получить над Россией вследствие развертывания глобальной системы ПРО.

Как классифицируются ЛА по скорости полета

ЛА по своим скоростным характеристикам делятся на дозвуковые, сверхзвуковые и гиперзвуковые. При этом скорости их полета принято выражать в виде безразмерных величин, кратным т. наз. числу Маха, названному в честь австрийского физика Эрнста Маха, и обозначаемому латинской литерой M. Число Маха является безразмерной величиной и упрощенно может быть определено как отношение скорости ЛА к скорости звука в воздухе при данной высоте. Поэтому скорость ЛА в 1 M (или M = 1) означает, что он летит со скоростью звука. При этом следует помнить, что с высотой скорость звука падает, поэтому величине 1 M на разных высотах будут соответствовать разные величины, выраженные в км/ч. Так, у земли скорости 1 M соответствует величина 1224 км/ч, а на высоте 11 км – 1062 км/ч.

Скорости сверхзвуковых ЛА не могут превышать величины 5 М (или M = 5), а гиперзвуковые летают как раз со скоростями выше 5 М. При этом они могут еще и маневрировать, используя возникающие при полете в воздухе аэродинамические усилия, а также планировать на расстояния, гораздо большие, чем на догиперзвуковых скоростях.

Физические основания выделения гиперзвуковых ЛА

Граница 5 M между сверхзвуковыми и гиперзвуковыми ЛА выбрана не случайно. Дело в том, что при достижении этой скорости существенно изменяется характер протекания аэродинамических и газодинамических процессов соответственно вблизи корпуса ЛА и внутри его реактивного двигателя. Во-первых, пограничный слой воздуха, обтекающего ЛА, при скорости 5 M разогревается до температуры в несколько тысяч градусов (особенно перед лобовой частью ЛА), и начинают распадаться на ионы (диссоциировать) молекулы газов, входящих в состав воздуха. Физико-химические свойства такого ионизированного газа существенно отличаются от свойств обычного воздуха, он стремится вступить в химические реакции с поверхностью ЛА, между нею и обтекающим потоком возникает интенсивный конвекционный и радиационный теплообмен. Поэтому теплозащита ЛА должна быть не хуже, чем у американских «космических челноков» или советского «Бурана».

Кроме того, гиперзвуковые ЛА нуждаются в совершенно особой конструкции реактивного двигателя, которая не похожа ни на один из известных типов. Дело в том, что в известных авиадвигателях сверхзвуковых самолетов скорость течения забираемого из атмосферы воздуха при образовании топливо-воздушной смеси неизбежно снижается до дозвуковой (иначе в воздух невозможно успеть ввести нужное количество топлива). В гиперзвуковом ЛА такое снижение скорости тока воздуха недопустимо – вследствие закона превращения энергии это вызовет такой перегрев элементов конструкции двигателя, с которым не справится никакой известный материал.

Особенности конструкции

Двигатель гиперзвукового ЛА (в простейшем варианте) похож на две сочлененные воронки, одна из которых служит воздухозаборником (узкая часть является своеобразным компрессором, совмещенным с инжектором топлива, а также выполняет роль камеры сгорания), а вторая воронка – соплом для выхода сгоревших газов, создающих тягу. Такой двигатель можно разместить только под фюзеляжем ЛА, что создает определенный облик гиперзвуковых аппаратов.

Однако подобный двигатель не может работать на скоростях, меньших 5-6 M, так как сжатый поток просто не прогревается до температур, необходимых для полного сгорания топлива. Поэтому наиболее реальным способом разгона гиперзвукового ЛА до требуемой скорости запуска двигателя (по крайней мере, на современном этапе) является использование отделяющейся ракеты-ускорителя в качестве первой ступени, иногда в комбинации с самолетом-ускорителем. На фото ниже показан американский гиперзвуковой ЛА X-52, закрепленный под крылом стратегического бомбардировщика B-52.

Состояние работ по гиперзвуковым ЛА в США

США уже давно начали разработку новых видов наступательных вооружений. В первую очередь, это гиперзвуковые ЛА. Так, в рамках проекта DARPA Falcon Project разрабатывается ракетный глайдер, обозначаемый HTV-2, а также проекты гиперзвуковых аппаратов корпорации Boeing (X-43, X-51) оснащаются прямоточными воздушно-реактивными двигателями наподобие показанного на фото выше. Они способны нести боевые части массой до 450 кг, которые могут быть как ядерными боеприпасами, так и бомбами объемного взрыва, примыкающими к ним по мощности, способными уничтожать защищенные КП противника.

Проект Boeing X-51 будет способен развивать скорость до 6400 км/ч. Впервые этот аппарат подняли в воздух в мае 2010 года. Всего было два неудачных старта, закончившихся разрушением глайдера. После отделения от самолета-носителя устройство разгоняется дополнительным бустером, выполненным на базе военно-тактической ракеты. Только по достижении скорости 5400 км/ч включается реактивный двигатель самого ЛА, который и разгоняет его до маршевой скорости.

Что мы потеряли из советских гиперзвуковых наработок

Конечно, Россия должна была парировать такую угрозу. Сегодня соответствующие советские разработки доводятся до ума. В 80-х годах прошлого века у нас были передовые разработки в этой области и даже готовое изделие – ракетоплан Х-90 проекта «Гала». Как утверждают эксперты, Х-90 был успешно пущен с самолета, специально приспособленного для этой цели, и разогнался до 5400 км/ч, что и является границей гиперзвука. Но потом настали «благословенные либералами 90-е», и проект был закрыт.

Российский ответ «Вашингтону»

Недавно известный британский военно-исследовательский центр Janes Information Group опубликовал информацию о том, что в феврале прошлого года в России на полигоне «Домбаровский» (Оренбургская обл.) проведены летные испытания гиперзвукового ЛА под условным обозначением Ю-71 (Yu-71). Объект 4202, который, по сообщению того же центра, является обобщенным условным обозначением всех российских гиперзвуковых разработок, является частью нашей ракетной программы.

Но формально заказывает его у промышленности не военное ведомство, а Федеральное космическое агентство РФ, что в современных условиях является не лишним «прикрытием» данной работы. Головным же исполнителем ОКР по теме «Объект 4202» является «НПО машиностроение» из подмосковного Реутова (бывшее ракетное КБ генконструктора Владимира Челомея, которое было основным разработчиком крылатых ракет и баллистических ракет средней дальности в СССР).

Кстати, на сайте этого предприятия размещена информация, что еще в конце 50-х годов прошлого века в КБ был создан ЛА МП-1, способный маневрировать в атмосфере при помощи аэродинамических рулей с гиперзвуковыми скоростями. Успешный пуск его был осуществлен еще в 1961 году! Так что тема «Объект 4202» имеет долгую предысторию.

Перспективы российского «гиперзвука»

Из ряда источников известно, что еще с начала 2000-х годов Россия начала работу над «военным гиперзвуком» и собирается установить изделие Ю-71 на перспективную баллистическую ракету «Сармат». Новый российский гиперзвуковой объект 4202 способен разгоняться до скорости 11 000 км/ч и может нести обычную или ядерную боеголовку. При таких гигантских скоростях аппарат может маневрировать, находясь в атмосфере на высотах от 40 до 50 км. Поэтому его невозможно перехватить никакими самыми новейшими системами ПРО.

И хотя боевые блоки современных межконтинентальных баллистических ракет также достигают в полете гиперзвуковых скоростей, но траектории их поддаются расчету, а значит, и возможному перехвату средствами ПРО. Изделие же Ю-71 (объект 4202) способно, в отличие от них, маневрировать по сложной непредсказуемой траектории, изменяя курс и высоту, так что перехватить его практически невозможно.

При этом есть основания предполагать, что первые испытания объекта 4202 прошли еще в 2004 году. Именно тогда замначальника генштаба ВС РФ Балуевский сообщал на пресс-конференции об испытаниях гиперзвукового ЛА, маневрирующего по курсу и высоте.

«Объект 4202»: к берегам Америки на гиперзвуке

Американская пресса отреагировала на испытания российского гиперзвукового глайдера. Многие газеты открыто заговорили о том, что у американской стратегии молниеносного глобального удара появился серьезный конкурент. Если работы по проекту «Объект 4202» будут успешно завершены, то через 10 лет Россия получит серьезный «козырь» в переговорах с США. Дело в том, что при наличии гиперзвуковых ЛА можно будет гарантированно поражать любую цель на территории США всего одной ракетой. Например, тем же «Сарматом», на котором будет установлен ЛА, созданный по проекту «Объект 4202». Гиперзвук в скорости полета плюс маневренные возможности нового типа ЛА – вот те новые качества этого оружия, которые, возможно, сделают бессмысленными колоссальные затраты ресурсов на создание американских систем ПРО.