Os avanços na tecnologia hipersônica levaram à criação de sistemas de armas de alta velocidade. Eles, por sua vez, foram identificados como uma área-chave na direção em que os militares precisam se mover para acompanhar os oponentes em termos de tecnologia.
Nas últimas décadas, o desenvolvimento em larga escala foi realizado nesta área de tecnologia, enquanto o princípio da ciclicidade foi amplamente utilizado, onde uma campanha de pesquisa foi usada como base para a próxima. Esse processo levou a avanços significativos na tecnologia de armas hipersônicas. Por duas décadas, os desenvolvedores usaram ativamente a tecnologia hipersônica, principalmente em mísseis balísticos e de cruzeiro, bem como em blocos deslizantes com um foguete propulsor.
O trabalho ativo é realizado em áreas como simulação, teste de túnel de vento, design do cone do nariz, materiais inteligentes, dinâmica de reentrada e software personalizado. Como resultado, os sistemas de lançamento terrestre hipersônico agora têm um alto nível de prontidão e alta precisão, permitindo que os militares ataquem uma ampla gama de alvos. Além disso, esses sistemas podem enfraquecer significativamente as defesas antimísseis existentes do inimigo.
Programas americanos
O Departamento de Defesa dos Estados Unidos e outras agências governamentais estão cada vez mais prestando atenção ao desenvolvimento de armas hipersônicas, que, de acordo com especialistas, atingirão o nível de desenvolvimento necessário na década de 2020. Isso é evidenciado pelo aumento de investimentos e recursos alocados pelo Pentágono para pesquisas hipersônicas.
A Administração de Sistemas Espaciais e de Foguetes do Exército dos EUA e o Laboratório Nacional Sandia estão colaborando na Arma Hipersônica Avançada (AHW), agora conhecida como Sistema de Reentrada Alternativo. Este sistema usa uma unidade de planagem hipersônica HGV (veículo de deslizamento hipersônico) para lançar uma ogiva convencional, semelhante ao DARPA e ao conceito Hypersonic Technology Vehicle-2 (HTV-2) da Força Aérea dos Estados Unidos. No entanto, esta unidade pode ser instalada em um foguete portador com um alcance menor do que no caso do HTV-2, que por sua vez pode indicar a prioridade de implantação avançada, por exemplo, em terra ou no mar. A unidade HGV, estruturalmente diferente do HTV-2 (cônica, não em forma de cunha), é equipada com um sistema de orientação de alta precisão no final da trajetória.
O primeiro voo do foguete AHW em novembro de 2011 possibilitou demonstrar o nível de sofisticação das tecnologias de planejamento hipersônico com um acelerador de foguete, tecnologias de proteção térmica e também verificar os parâmetros do local de teste. A unidade de planador, lançada de um foguete no Havaí e voando cerca de 3800 km, atingiu seu alvo com sucesso.
O segundo lançamento de teste foi realizado a partir do local de lançamento do Kodiak no Alasca em abril de 2014. Porém, 4 segundos após o lançamento, os controladores deram a ordem de destruir o foguete quando a proteção térmica externa tocou a unidade de controle do veículo lançador. O próximo lançamento de teste de uma versão menor foi realizado a partir de um foguete no Oceano Pacífico em outubro de 2017. Esta versão menor foi adaptada para se adequar a um míssil balístico lançado por submarino padrão.
Para lançamentos de teste programados no programa AHW, o Departamento de Defesa solicitou $ 86 milhões para o ano fiscal de 2016, $ 174 milhões para o ano fiscal de 2017, $ 197 milhões para 2018 e $ 263 milhões para 2019. O pedido mais recente, juntamente com os planos para continuar o programa de teste AHW, indicam que o ministério está definitivamente comprometido em desenvolver e implantar o sistema usando a plataforma AHW.
Em 2019, o programa terá como foco a produção e teste de um veículo lançador e um planador hipersônico que serão usados em experimentos de vôo; na continuação do estudo de sistemas promissores de forma a verificar as características de custo, letalidade, aerodinâmica e térmica; e na realização de pesquisas adicionais para avaliar alternativas, viabilidade e conceitos para soluções integradas.
A DARPA, junto com a Força Aérea dos Estados Unidos, está implementando simultaneamente o programa de demonstração HSSW (High Speed Strike Weapon), que consiste em dois projetos principais: o programa TBG (Tactical Boost-Glide), desenvolvido pela Lockheed Martin e Raytheon, e programa HAWC (Hypersonic Air-breath Weapon Concept).), liderado pela Boeing. Inicialmente, está prevista a implantação do sistema na Força Aérea (lançamento aéreo) e depois a transição para a operação marítima (lançamento vertical).
Embora o objetivo principal de desenvolvimento hipersônico do Departamento de Defesa seja armas de lançamento aéreo, a DARPA em 2017, como parte do projeto Operational Fires, iniciou um novo programa para desenvolver e demonstrar um sistema de lançamento terrestre hipersônico que incorpora tecnologia do programa TBG.
Em uma solicitação de orçamento para 2019, o Pentágono solicitou US $ 50 milhões para desenvolver e demonstrar um sistema de lançamento terrestre que permite a uma unidade alada planadora hipersônica superar as defesas aéreas inimigas e atingir alvos prioritários com rapidez e precisão. O objetivo do projeto é: desenvolvimento de um porta-aviões avançado capaz de lançar várias ogivas em diferentes distâncias; desenvolvimento de plataformas de lançamento terrestre compatíveis que permitem a integração na infraestrutura terrestre existente; e alcançar as características específicas necessárias para uma rápida implantação e redistribuição do sistema.
Em sua solicitação de orçamento para 2019, a DARPA solicitou US $ 179,5 milhões para financiamento da TBG. O objetivo do TBG (como o HAWC) é atingir uma velocidade de bloco de Mach 5 ou mais ao planejar o alvo na perna final da trajetória. A resistência ao calor de tal unidade deve ser muito alta, deve ser altamente manobrável, voar a altitudes de quase 61 km e carregar uma ogiva pesando cerca de 115 kg (aproximadamente do tamanho de uma bomba de pequeno diâmetro, Bomba de Pequeno Diâmetro). Uma ogiva e um sistema de orientação também estão sendo desenvolvidos nos programas TBG e HAWC.
Anteriormente, a Força Aérea dos Estados Unidos e a DARPA lançaram um programa conjunto FALCON (Força de Aplicação e Lançamento do Continente dos Estados Unidos) sob o projeto CPGS (Convencional Prompt Global Strike). Seu objetivo é desenvolver um sistema que consiste em um veículo de lançamento semelhante a um míssil balístico e um veículo de reentrada atmosférica hipersônica conhecido como um veículo aero comum (CAV) que poderia lançar uma ogiva em qualquer lugar do mundo dentro de uma a duas horas. A unidade de planagem CAV altamente manobrável com uma asa-fuselagem deltóide, que não tem uma hélice, pode voar na atmosfera a velocidades hipersônicas.
A Lockheed Martin trabalhou com a DARPA no conceito inicial do veículo hipersônico HTV-2 de 2003 a 2011. Os foguetes leves Minotaur IV, que se tornaram o veículo de entrega dos blocos HTV-2, foram lançados da Base Aérea de Vandenberg na Califórnia. O primeiro voo do HTV-2 em 2010 forneceu dados que demonstraram progresso na melhoria do desempenho aerodinâmico, materiais de alta temperatura, sistemas de proteção térmica, sistemas de segurança de voo autônomos e sistemas de orientação, navegação e controle para voos hipersônicos prolongados. No entanto, este programa foi encerrado e atualmente todos os esforços estão focados no projeto AHW.
O Pentágono espera que esses programas de pesquisa abram o caminho para várias armas hipersônicas e também planeja consolidar suas atividades no desenvolvimento de armas hipersônicas como parte de um roteiro que está sendo desenvolvido para continuar a financiar projetos nessa área.
Em abril de 2018, o subsecretário de Defesa anunciou que recebeu a ordem de cumprir "80% do plano", que é realizar testes de avaliação até 2023, cujo objetivo é atingir capacidades hipersônicas na próxima década. Uma das tarefas prioritárias do Pentágono é também obter sinergia em projetos hipersônicos, já que muitas vezes componentes com funcionalidade semelhante são desenvolvidos em programas diferentes. “Embora os processos de lançamento de um foguete de uma plataforma marítima, aérea ou terrestre sejam significativamente diferentes. é preciso buscar a máxima uniformidade de seus componentes”.
Sucessos russos
O programa russo para o desenvolvimento de um míssil hipersônico é ambicioso, o que é amplamente facilitado pelo amplo apoio do estado. Isso é confirmado pela mensagem anual do presidente à Assembleia Federal, que ele proferiu em 1º de março de 2018. Durante seu discurso, o presidente Putin apresentou vários novos sistemas de armas, incluindo o promissor sistema de mísseis estratégicos Avangard.
Putin revelou esses sistemas de armas, incluindo o Vanguard, como uma resposta à implantação do sistema global de defesa antimísseis da América. Ele afirmou que "os Estados Unidos, apesar da profunda preocupação da Federação Russa, continuam a implementar sistematicamente seus planos de defesa antimísseis" e que a resposta da Rússia é aumentar a capacidade de ataque de suas forças estratégicas para derrotar os sistemas defensivos de potenciais adversários (embora o atual sistema de defesa antimísseis americano mal seja capaz de interceptar até mesmo uma parte das 1.550 ogivas nucleares da Rússia).
Vanguard, aparentemente, é um desenvolvimento posterior do projeto 4202, que foi transformado no projeto Yu-71 para o desenvolvimento de uma ogiva hipersônica guiada. Segundo Putin, ele pode manter a velocidade de 20 números de Mach na seção de marcha ou planagem de sua trajetória, e “ao se mover em direção ao alvo, ele pode realizar manobras profundas, como uma manobra lateral (e ao longo de vários milhares de quilômetros). Tudo isso o torna absolutamente invulnerável a qualquer meio de defesa aérea e antimísseis."
O vôo do Vanguard se dá praticamente em condições de formação de plasma, ou seja, se move em direção ao alvo como um meteorito ou uma bola de fogo (plasma é um gás ionizado formado devido ao aquecimento de partículas de ar, determinado pela alta velocidade do bloquear). A temperatura na superfície do bloco pode chegar a "2.000 graus Celsius".
Na mensagem de Putin, o vídeo mostrou o conceito do Avangard na forma de um míssil hipersônico simplificado, capaz de manobrar e superar a defesa aérea e os sistemas de defesa antimísseis. O presidente afirmou que a unidade alada mostrada no vídeo não é uma apresentação “real” do sistema final. No entanto, de acordo com especialistas, a unidade alada no vídeo pode muito bem representar um projeto totalmente realizável de um sistema com as características táticas e técnicas do Vanguard. Além disso, levando em consideração a conhecida história dos testes do projeto Yu-71, podemos dizer que a Rússia está se movendo com confiança para a criação de uma produção em massa de unidades aladas planadoras hipersônicas.
Muito provavelmente, a configuração estrutural do aparelho mostrado no vídeo é um corpo em forma de cunha do tipo asa-fuselagem, que recebeu a definição geral de "planador de ondas". Sua separação do veículo de lançamento e subsequente manobra até o alvo foi mostrada. O vídeo mostrou quatro superfícies de direção, duas na parte superior da fuselagem e duas placas de freio da fuselagem, todas na parte traseira da aeronave.
É provável que o Vanguard seja lançado com o novo míssil balístico intercontinental de vários estágios pesado Sarmat. No entanto, em seu discurso, Putin disse que "é compatível com os sistemas existentes", o que indica que, em um futuro próximo, o transportador da unidade alada do Avangard provavelmente será o complexo UTTH UR-100N atualizado. O alcance de ação estimado do Sarmat 11.000 km em combinação com um alcance de 9.900 km da ogiva controlada Yu-71 torna possível obter um alcance máximo de mais de 20.000 km.
O desenvolvimento moderno da Rússia no campo dos sistemas hipersônicos começou em 2001, quando os ICBMs UR-100N (de acordo com a classificação SS-19 Stiletto da OTAN) com um bloco deslizante foram testados. O primeiro lançamento do míssil Projeto 4202 com a ogiva Yu-71 foi realizado em 28 de setembro de 2011. Com base no projeto Yu-71/4202, os engenheiros russos desenvolveram outro aparelho hipersônico, incluindo o segundo protótipo Yu-74, que foi lançado pela primeira vez em 2016 a partir de um local de teste na região de Orenburg, atingindo um alvo em Kura site de teste em Kamchatka. Em 26 de dezembro de 2018, foi realizado o último (em termos de tempo) lançamento bem-sucedido do complexo Avangard, que desenvolveu uma velocidade de cerca de 27 Machs.
Projeto chinês DF-ZF
De acordo com informações bastante escassas de fontes abertas, a China está desenvolvendo o veículo hipersônico DF-ZF. O programa DF-ZF permaneceu ultrassecreto até o início dos testes em janeiro de 2014. Fontes americanas rastrearam o fato dos testes e chamaram o dispositivo de Wu-14, já que os testes foram realizados no local de testes de Wuzhai, na província de Shanxi. Embora Pequim não tenha revelado os detalhes deste projeto, os militares dos EUA e da Rússia sugerem que houve sete testes bem-sucedidos até o momento. Segundo fontes americanas, o projeto passou por algumas dificuldades até junho de 2015. Apenas começando com a quinta série de lançamentos de teste, podemos falar sobre a conclusão bem-sucedida das tarefas atribuídas.
Segundo a imprensa chinesa, para aumentar o alcance, o DF-ZF combina as capacidades de mísseis não balísticos e blocos planadores. Um drone hipersônico DF-ZF típico, movendo-se após o lançamento ao longo de uma trajetória balística, acelera a uma velocidade suborbital de Mach 5 e, em seguida, entrando na alta atmosfera, voa quase paralelo à superfície da Terra. Isso torna o caminho geral até o alvo mais curto do que o de um míssil balístico convencional. Como resultado, apesar da redução na velocidade devido à resistência do ar, um veículo hipersônico pode atingir seu alvo mais rápido do que uma ogiva ICBM convencional.
Após a sétima prova de teste em abril de 2016, durante os próximos testes em novembro de 2017, o aparelho com o míssil nuclear DF-17 a bordo atingiu a velocidade de 11.265 km / h.
É claro a partir de relatos da imprensa local que o dispositivo hipersônico DF-ZF chinês foi testado com o porta-aviões - o míssil balístico de médio alcance DF-17. Em breve, esse míssil será substituído pelo míssil DF-31 com o objetivo de aumentar o alcance para 2.000 km. Nesse caso, a ogiva pode ser equipada com uma carga nuclear. Fontes russas sugerem que o dispositivo DF-ZF pode entrar na fase de produção e ser adotado pelo exército chinês em 2020. No entanto, a julgar pelo desenvolvimento dos eventos, a China ainda está a cerca de 10 anos de adotar seus sistemas hipersônicos.
De acordo com a inteligência dos EUA, a China pode usar sistemas de mísseis hipersônicos para armas estratégicas. A China também pode desenvolver tecnologia ramjet hipersônica para fornecer capacidade de ataque rápido. Um foguete com esse motor, lançado do Mar da China Meridional, pode voar 2.000 km no espaço próximo a velocidades hipersônicas, o que permitirá que a China domine a região e seja capaz de romper até mesmo os sistemas de defesa antimísseis mais avançados.
Desenvolvimento indiano
A Organização de Pesquisa e Desenvolvimento de Defesa Indiana (DRDO) tem trabalhado em sistemas de lançamento terrestre hipersônicos por mais de 10 anos. O projeto de maior sucesso é o foguete Shourya (ou Shaurya). Dois outros programas, BrahMos II (K) e Hypersonic Technology Demonstrating Vehicle (HSTDV), estão passando por algumas dificuldades.
O desenvolvimento de um míssil tático superfície a superfície começou nos anos 90. O míssil teria um alcance típico de 700 km (embora pudesse ser aumentado) com um desvio circular de 20-30 metros. O míssil Shourya pode ser lançado de um casulo de lançamento montado em um lançador móvel 4x4, ou de uma plataforma estacionária no solo ou de um silo.
Na versão do contêiner de lançamento, um foguete de dois estágios é lançado usando um gerador de gás, que, devido à alta velocidade de combustão do propelente, cria uma alta pressão suficiente para o foguete decolar do contêiner em alta velocidade. O primeiro estágio mantém o vôo por 60-90 segundos antes do início do segundo estágio, após o qual é disparado por um pequeno dispositivo pirotécnico, que também funciona como um motor de pitch and yaw.
O gerador e os motores a gás, desenvolvidos pelo Laboratório de Materiais de Alta Energia e pelo Laboratório de Sistemas Avançados, impulsionam o foguete a uma velocidade de Mach 7. Todos os motores e estágios usam propelentes sólidos especialmente formulados que permitem ao veículo atingir velocidades hipersônicas. Um míssil pesando 6,5 toneladas pode carregar uma ogiva convencional de alto explosivo pesando quase uma tonelada ou uma ogiva nuclear equivalente a 17 quilotons.
Os primeiros testes de solo do míssil Shourya no local de teste de Chandipur foram realizados em 2004, e o próximo teste de lançamento em novembro de 2008. Nestes testes, foi alcançada uma velocidade de Mach 5 e um alcance de 300 km.
Os testes do silo do foguete Shourya na configuração final foram realizados em setembro de 2011. O protótipo supostamente tinha um sistema de navegação e orientação aprimorado que incluía um giroscópio a laser em anel e um acelerômetro DRDO. O foguete dependia principalmente de um giroscópio projetado especificamente para melhorar a capacidade de manobra e a precisão. O foguete atingiu a velocidade de Mach 7,5, voando 700 km em baixa altitude; ao mesmo tempo, a temperatura da superfície da caixa atingiu 700 ° C.
O Departamento de Defesa conduziu seu último lançamento de teste em agosto de 2016 no local de teste de Chandipur. O foguete, atingindo uma altitude de 40 km, voou 700 km e novamente a uma velocidade de 7,5 Mach. Sob a ação da carga expelidora, o foguete voou ao longo de uma trajetória balística de 50 metros, passando então a um vôo em marcha hipersônica, realizando a manobra final antes de atingir o alvo.
Na DefExpo 2018, foi relatado que o próximo modelo do foguete Shourya passará por alguns refinamentos a fim de aumentar o alcance de vôo. Espera-se que a Bharat Dynamics Limited (BDL) inicie a produção em série. No entanto, um porta-voz do BDL disse que eles não receberam nenhuma instrução de produção do DRDO, sugerindo que o foguete ainda estava sendo finalizado; as informações sobre essas melhorias são classificadas pela Organização DRDO.
A Índia e a Rússia estão desenvolvendo em conjunto o míssil de cruzeiro hipersônico BrahMos II (K) como parte da joint venture BrahMos Aerospace Private Limited. O DRDO desenvolve um motor ramjet hipersônico que foi testado no solo com sucesso.
A Índia, com a ajuda da Rússia, está criando um combustível especial para aviação que permite ao foguete atingir velocidades hipersônicas. Não há mais detalhes disponíveis sobre o projeto, mas funcionários da empresa disseram que eles ainda estão na fase de projeto preliminar, portanto, levará pelo menos dez anos antes que o BrahMos II se torne operacional.
Embora o foguete supersônico BrahMos tradicional tenha se provado com sucesso, o Instituto Indiano de Tecnologia, o Instituto Indiano de Ciência e o BrahMos Aerospace está conduzindo uma grande quantidade de pesquisas no campo da ciência de materiais dentro do projeto BrahMos II, uma vez que os materiais devem resistir ao alto pressão e altas cargas aerodinâmicas e térmicas associadas a velocidades hipersônicas.
O CEO da BrahMos Aerospace, Sudhir Mishra, disse que o foguete russo Zircon e o BrahMos II compartilham um motor comum e tecnologia de propulsão, enquanto o sistema de orientação e navegação, software, casco e sistemas de controle estão sendo desenvolvidos pela Índia.
A previsão é que o alcance e a velocidade do foguete sejam de 450 km e Mach 7, respectivamente. O alcance do míssil foi originalmente estabelecido em 290 km, já que a Rússia assinou o Regime de Controle de Tecnologia de Mísseis, mas a Índia, que também é signatária deste documento, está atualmente tentando aumentar o alcance de seu míssil. O foguete deverá ser capaz de ser lançado de uma plataforma aérea, terrestre, superficial ou subaquática. A organização DRDO planeja investir 250 milhões de dólares no teste de um foguete capaz de desenvolver velocidades hipersônicas de Mach 5,56 acima do nível do mar.
Enquanto isso, o projeto indiano HSTDV, no qual um motor ramjet é usado para demonstrar um longo vôo independente, está enfrentando dificuldades estruturais. No entanto, o Laboratório de Pesquisa e Desenvolvimento de Defesa continua a trabalhar no aprimoramento da tecnologia ramjet. A julgar pelas características declaradas, com a ajuda de um motor de foguete de propelente sólido de partida, o aparelho HSTDV a uma altitude de 30 km será capaz de desenvolver uma velocidade de Mach 6 por 20 segundos. A estrutura básica com alojamento e montagem do motor foi projetada em 2005. A maioria dos testes aerodinâmicos foi realizada pelo NAL National Aerospace Laboratory.
O HSTDV reduzido foi testado em NAL para entrada de ar e saída de gases de escape. Para obter um modelo hipersônico do comportamento do veículo em um túnel de vento, vários testes também foram realizados em velocidades supersônicas mais altas (devido à combinação de ondas de compressão e rarefação).
O Laboratório de Pesquisa e Desenvolvimento de Defesa realizou trabalhos relacionados à pesquisa de materiais, à integração de componentes elétricos e mecânicos e ao motor ramjet. O primeiro modelo básico foi apresentado ao público em 2010 em uma conferência especializada e em 2011 na Aerolndia. De acordo com o cronograma, a produção de um protótipo completo foi programada para 2016. No entanto, devido à falta de tecnologias necessárias, financiamento insuficiente no campo da pesquisa hipersônica e a indisponibilidade do local de produção, o projeto está muito atrasado.
No entanto, as características aerodinâmicas, de propulsão e do motor ramjet foram cuidadosamente analisadas e calculadas, e espera-se que um motor a jato de tamanho real seja capaz de gerar 6 kN de empuxo, o que permitirá aos satélites lançar ogivas nucleares e outras ogivas balísticas / não -mísseis balísticos de grande alcance. O casco octogonal pesando uma tonelada está equipado com estabilizadores de cruzeiro e lemes de controle traseiro.
Tecnologias críticas, como a câmara de combustão do motor, são testadas em outro Laboratório de Balística Terminal, também parte do DRDO. O DRDO espera construir túneis de vento hipersônicos para testar o sistema HSTDV, mas a falta de fundos é um problema.
Com o surgimento de modernos sistemas integrados de defesa aérea, forças armadas militarmente poderosas estão contando com armas hipersônicas para conter estratégias de negação / bloqueio de acesso e lançar ataques regionais ou globais. No final dos anos 2000, os programas de defesa começaram a dar atenção especial às armas hipersônicas como o meio ideal de desferir um ataque global. Nesse sentido, além do fato de que a rivalidade geopolítica está se tornando cada vez mais acirrada a cada ano, os militares se esforçam para maximizar a quantidade de fundos e recursos alocados para essas tecnologias.
No caso de armas hipersônicas para lançamento terrestre, em particular sistemas usados fora da zona de operação dos sistemas ativos de defesa aérea do inimigo, as opções de lançamento ideais e de baixo risco são complexos de lançamento padrão e lançadores móveis para solo-solo e armas solo-ar e minas subterrâneas para ataque a distâncias médias ou intercontinentais.
