Hypersound muncul sebagai parameter kunci berikutnya untuk platform senjata dan pengawasan, dan oleh karena itu perlu melihat lebih dekat pada penelitian yang dilakukan di bidang ini oleh Amerika Serikat, Rusia, dan India
Departemen Pertahanan AS dan lembaga pemerintah lainnya sedang mengembangkan teknologi hipersonik untuk dua tujuan langsung dan satu tujuan jangka panjang. Menurut Robert Mercier, kepala sistem kecepatan tinggi di Laboratorium Penelitian Angkatan Udara AS (AFRL), dua target dekat adalah senjata hipersonik, yang diharapkan siap secara teknologi pada awal 1920-an, dan kendaraan pengintai tak berawak, yang akan bersiaplah untuk ditempatkan pada akhir 1920-an atau awal 30-an, dan kendaraan hipersonik akan menyusul di masa depan yang lebih jauh.
"Eksplorasi ruang angkasa dengan bantuan pesawat ruang angkasa dengan mesin jet udara adalah prospek yang jauh lebih jauh," katanya dalam sebuah wawancara. "Tidak mungkin pesawat ruang angkasa hipersonik akan siap sebelum tahun 2050-an." Mercier menambahkan bahwa strategi pengembangan keseluruhan adalah untuk memulai dengan senjata kecil dan kemudian, seiring berkembangnya teknologi dan material, berkembang menjadi kendaraan udara dan ruang angkasa.
Spiro Lekoudis, direktur Departemen Sistem Senjata, Pengadaan, Teknologi dan Pasokan Kementerian Pertahanan, membenarkan bahwa senjata hipersonik kemungkinan akan menjadi program pengadaan pertama yang akan muncul setelah pengembangan teknologi ini oleh kementerian dan organisasi mitranya.. “Pesawat jelas merupakan proyek jangka panjang daripada senjata,” katanya dalam sebuah wawancara. Angkatan Udara AS diperkirakan akan melakukan demonstrasi High Speed Strike Weapon (HSSW) - pengembangan bersama dengan Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) - sekitar tahun 2020, ketika Pentagon akan memutuskan cara terbaik untuk mentransfer teknologi ini. ke dalam program pengembangan dan pembelian rudal hipersonik.
“Ada dua makalah penelitian utama yang ditujukan untuk mendemonstrasikan teknologi HSSW,” kata Bill Gillard, perancang rencana dan program di AFRL. "Yang pertama adalah program perencanaan percepatan taktis TBG (Tactical BoosWSIide) Lockheed Martin dan Raytheon, dan yang kedua adalah HAWC (Hypersonic Air-breathing Weapon Concept), yang dipimpin oleh Boeing."
“Sementara itu, AFRL sedang melakukan studi fundamental lainnya untuk melengkapi proyek DARPA dan Angkatan Udara AS,” kata Gillard. Misalnya dalam rangka validasi konsep reusable aircraft concept for hypersonics (REACH), selain kajian bahan dasar, beberapa eksperimen dilakukan dengan mesin ramjet berukuran kecil dan menengah. "Tujuan kami adalah untuk mempromosikan database dan mengembangkan dan mendemonstrasikan teknologi yang dapat diambil untuk membuat sistem baru." Penelitian fundamental jangka panjang AFRL di bidang peningkatan komposit matriks-keramik dan bahan tahan panas lainnya sangat penting untuk pembuatan kendaraan hipersonik yang menjanjikan.
AFRL dan laboratorium Pentagon lainnya secara intensif mengerjakan dua aspek utama dari kendaraan hipersonik yang menjanjikan: kemampuan untuk menggunakan kembali dan meningkatkan ukurannya.“Bahkan ada tren di AFRL untuk mempromosikan konsep sistem hipersonik yang dapat digunakan kembali dan lebih besar,” kata Gillard. "Kami telah memfokuskan semua teknologi ini pada proyek seperti X-51, dan REACH akan menjadi satu lagi."
“Demonstrasi rudal Boeing X-51A WaveRider 2013 akan menjadi dasar dari rencana persenjataan hipersonik Angkatan Udara AS,” kata John Leger, kepala insinyur proyek kedirgantaraan di departemen senjata AFRL. "Kami sedang mempelajari pengalaman yang diperoleh selama pengembangan proyek X-51 dan menggunakannya dalam pengembangan HSSW."
Bersamaan dengan proyek rudal jelajah hipersonik X-51, berbagai organisasi penelitian juga mengembangkan mesin ramjet (ramjet) yang lebih besar (10x), yang "mengkonsumsi" 10 kali lebih banyak udara daripada mesin X-51. "Mesin ini ideal untuk sistem seperti pengawasan berkecepatan tinggi, pengintaian dan platform intelijen dan rudal jelajah atmosfer," kata Gillard. "Dan, pada akhirnya, rencana kami adalah bergerak lebih jauh menuju angka 100, yang akan memungkinkan akses ke luar angkasa menggunakan sistem pernapasan udara."
AFRL juga menjajaki kemungkinan mengintegrasikan mesin ramjet hipersonik dengan mesin turbin atau roket berkecepatan tinggi agar memiliki propulsi yang cukup untuk mencapai angka Mach yang besar. “Kami sedang menjajaki semua kemungkinan untuk meningkatkan efisiensi mesin pesawat supersonik. Kondisi di mana mereka harus terbang tidak sepenuhnya menguntungkan."
Pada 1 Mei 2013, roket Kh-51A WaveRider berhasil lolos uji terbang. Peralatan percobaan dilepas dari pesawat B-52H dan dipercepat menggunakan akselerator roket hingga kecepatan 4,8 angka Mach (M = 4, 8). Kemudian X-51A berpisah dari pedal gas dan menyalakan mesinnya sendiri, berakselerasi ke Mach 5, 1 dan terbang 210 detik sampai semua bahan bakar habis. Angkatan Udara mengumpulkan semua data telemetri selama 370 detik penerbangan. Divisi Rocketdyne dari Pratt & Whitney telah mengembangkan mesin untuk WaveRider. Belakangan, divisi ini dijual ke Aerojet, yang terus mengerjakan pembangkit listrik hipersonik, tetapi tidak memberikan detail apa pun tentang topik ini.
Sebelumnya, dari tahun 2003 hingga 2011, Lockheed Martin bekerja sama dengan DARPA pada konsep awal Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2. Penguat untuk kendaraan ini, yang diluncurkan dari pangkalan udara Vandenberg di California, adalah roket ringan Minotaur IV. Penerbangan perdana HTV-2 pada tahun 2010 menghasilkan data yang menunjukkan kemajuan dalam kinerja aerodinamis, bahan tahan api, sistem perlindungan termal, sistem keselamatan penerbangan otonom, dan panduan penerbangan hipersonik jarak jauh, sistem navigasi dan kontrol.
Dua peluncuran demonstrasi berhasil dilakukan pada April 2010 dan Agustus 2011, tetapi, menurut pernyataan DARPA, kedua kali kendaraan Falcon selama penerbangan, mencoba mencapai kecepatan yang direncanakan M = 20, kehilangan kontak dengan pusat kendali selama beberapa menit.
Hasil program X-51A sekarang digunakan dalam proyek HSSW. Sistem persenjataan dan panduan sedang dikembangkan dalam dua program demonstrasi: HAWC dan TBG. DARPA memberikan kontrak kepada Raytheon dan Lockheed Martin pada April 2014 untuk terus mengembangkan program TBG. Perusahaan menerima $ 20 dan 24 juta, masing-masing. Sementara itu, Boeing sedang mengembangkan proyek HAWC. Dia dan DARPA menolak untuk memberikan rincian tentang kontrak ini.
Tujuan dari program TBG dan HAWC adalah untuk mempercepat sistem persenjataan hingga kecepatan M = 5 dan selanjutnya merencanakannya untuk tujuan mereka sendiri. Senjata semacam itu harus dapat bermanuver dan sangat tahan terhadap panas. Pada akhirnya, sistem ini akan mampu mencapai ketinggian hampir 60 km. Hulu ledak, yang dikembangkan untuk rudal hipersonik, memiliki massa 76 kg, yang kira-kira sama dengan massa bom berdiameter kecil SDB (Small Diameter Bomb).
Sementara proyek X-51A berhasil mendemonstrasikan integrasi pesawat dan mesin hipersonik, proyek TBG dan HAWC akan fokus pada panduan dan kontrol lanjutan, yang tidak sepenuhnya diterapkan dalam proyek Falcon atau WaveRider. Subsistem pencari (GOS) terlibat di beberapa laboratorium senjata Angkatan Udara AS untuk lebih meningkatkan kemampuan sistem hipersonik. Pada bulan Maret 2014, DARPA mengatakan dalam sebuah pernyataan bahwa di bawah proyek TBG, yang akan menyelesaikan penerbangan demonstrasi pada tahun 2020, perusahaan mitra mencoba mengembangkan teknologi untuk sistem meluncur hipersonik taktis dengan pendorong roket, yang diluncurkan dari pesawat pengangkut.
“Program ini akan mengatasi masalah sistem dan teknologi yang diperlukan untuk membuat sistem meluncur hipersonik dengan pendorong roket. Ini termasuk pengembangan konsep untuk peralatan dengan karakteristik aerodinamis dan aerothermodinamik yang diperlukan; pengendalian dan keandalan dalam berbagai kondisi operasi; karakteristik sistem dan subsistem yang diperlukan untuk efisiensi dalam kondisi operasi yang relevan; akhirnya, pendekatan untuk mengurangi biaya dan meningkatkan keterjangkauan sistem eksperimental dan sistem produksi masa depan,”kata pernyataan itu. Pesawat untuk proyek TBG adalah hulu ledak yang terpisah dari akselerator dan meluncur dengan kecepatan hingga M = 10 atau lebih.
Sementara itu, sebagai bagian dari program HAWC, mengikuti proyek X-51A, sebuah rudal jelajah hipersonik dengan mesin ramjet akan didemonstrasikan pada kecepatan yang lebih rendah - sekitar M = 5 dan lebih tinggi. “Teknologi HAWC dapat berkembang menjadi platform udara hipersonik yang dapat digunakan kembali yang dapat digunakan sebagai kendaraan pengintai atau akses ke luar angkasa,” kata DARPA dalam sebuah pernyataan. Baik DARPA maupun kontraktor induk Boeing tidak mengungkapkan semua rincian program bersama mereka.
Sementara target hipersonik utama Departemen Pertahanan adalah sistem senjata dan platform pengintaian, DARPA memulai program baru pada tahun 2013 untuk mengembangkan pendorong hipersonik tak berawak yang dapat digunakan kembali untuk meluncurkan satelit kecil seberat 1.360-2270 kg ke orbit rendah, yang secara bersamaan akan berfungsi sebagai laboratorium uji untuk kendaraan hipersonik. Pada Juli 2015, Office memberikan Boeing dan mitranya Blue Origin kontrak senilai $6,6 juta untuk melanjutkan pekerjaan di Pesawat Luar Angkasa Eksperimental XS-1, menurut pernyataan Kongres. Pada Agustus 2014, Northrop Grumman mengumumkan bahwa mereka juga bekerja sama dengan Scaled Composites dan Virgin Galactic dalam desain teknis dan rencana penerbangan untuk program XS-1. Perusahaan menerima kontrak 13 bulan senilai $ 3,9 juta.
XS-1 diharapkan memiliki booster peluncuran yang dapat digunakan kembali yang, jika digabungkan dengan tahap booster satu kali, akan memberikan pengiriman yang terjangkau dari kendaraan kelas 1360 kg ke LEO. Selain peluncuran murah, diperkirakan sepersepuluh biaya peluncuran roket berat saat ini, XS-1 kemungkinan juga berfungsi sebagai laboratorium uji untuk kendaraan hipersonik baru.
DARPA akhirnya ingin meluncurkan XS-1 setiap hari dengan harga kurang dari $5 juta per penerbangan. Manajemen ingin mendapatkan perangkat yang dapat mencapai kecepatan lebih dari 10 Mach angka. Prinsip operasi yang diminta "seperti pesawat terbang" termasuk pendaratan horizontal di landasan pacu standar, selain itu, peluncuran harus dari peluncur angkat, ditambah harus ada infrastruktur dan personel darat minimum dan otonomi tingkat tinggi. Penerbangan orbital uji pertama dijadwalkan untuk 2018.
Setelah beberapa upaya gagal oleh NASA, dimulai pada 1980-an, untuk mengembangkan sistem seperti XS-1, peneliti militer sekarang percaya bahwa teknologi tersebut telah cukup matang karena kemajuan komposit ringan dan murah serta peningkatan perlindungan termal.
XS-1 adalah salah satu dari beberapa proyek Pentagon yang bertujuan untuk mengurangi biaya peluncuran satelit. Dengan pemotongan anggaran pertahanan AS dan peningkatan kemampuan negara lain, akses rutin ke luar angkasa menjadi prioritas keamanan nasional yang semakin meningkat. Menggunakan roket berat untuk meluncurkan satelit mahal dan membutuhkan strategi yang rumit dengan beberapa pilihan. Peluncuran tradisional ini dapat menelan biaya ratusan juta dolar dan membutuhkan infrastruktur yang mahal untuk dipelihara. Ketika Angkatan Udara AS bersikeras bahwa anggota parlemen mengeluarkan dekrit untuk menangguhkan penggunaan mesin roket RD-180 Rusia untuk meluncurkan satelit Amerika, penelitian hipersonik DARPA akan membantu secara signifikan memperpendek jalur yang perlu dilalui, hanya mengandalkan kekuatannya sendiri dan cara.
Rusia: menebus waktu yang hilang
Pada akhir keberadaan Uni Soviet, biro desain pembuatan mesin MKB "Raduga" dari Dubna merancang GELA (Hypersonic Experimental Aircraft), yang akan menjadi prototipe rudal peluncuran udara strategis X-90 ("Produk 40 ") dengan mesin ramjet "Produk 58 "Dikembangkan oleh TMKB (Biro desain pembuatan mesin Turaevskoe)" Soyuz ". Roket itu seharusnya mampu berakselerasi hingga angka kecepatan 4,5 Mach dan memiliki jangkauan 3000 km. Set senjata standar pembom strategis modern Tu-160M seharusnya mencakup dua rudal X-90. Pekerjaan pada rudal jelajah supersonik Kh-90 dihentikan pada tahun 1992 di tahap laboratorium, dan peralatan GELA itu sendiri diperlihatkan pada tahun 1995 di pameran penerbangan MAKS.
Informasi terlengkap tentang program peluncuran udara hipersonik saat ini disampaikan oleh mantan komandan Staf Umum Angkatan Udara Rusia, Alexander Zelin, dalam kuliah yang dia berikan pada konferensi produsen pesawat di Moskow pada April 2013. Menurut Zelin, Rusia sedang melakukan program dua tahap untuk mengembangkan rudal hipersonik. Tahap pertama menyediakan pengembangan rudal peluncuran udara sub-strategis pada tahun 2020 dengan jangkauan 1.500 km dan kecepatan sekitar M = 6. Selanjutnya dalam dekade berikutnya, roket dengan kecepatan 12 Mach nomor harus dikembangkan, mampu mencapai titik manapun di dunia.
Kemungkinan besar, rudal Mach 6 yang disebutkan oleh Zelin adalah Produk 75, juga disebut GZUR (HyperSonic Guided Missile), yang saat ini dalam tahap desain teknis di Tactical Missiles Corporation. "Produk 75", rupanya, memiliki panjang 6 meter (ukuran maksimum yang dapat diambil oleh teluk bom Tu-95MS; itu juga dapat muat di kompartemen persenjataan pembom Tu-22M) dan beratnya sekitar 1.500 kg. Ini harus digerakkan oleh mesin ramjet Product 70 yang dikembangkan oleh Soyuz TMKB. Pencari radar aktifnya Gran-75 saat ini sedang dikembangkan oleh Detal UPKB di Kamensk-Uralsky, sedangkan kepala pelacak pasif broadband sedang diproduksi oleh Biro Desain Pusat Omsk.
Pada tahun 2012, Rusia memulai uji terbang kendaraan hipersonik eksperimental yang dipasang pada suspensi pembom-bom supersonik jarak jauh Tu-23MZ (sebutan NATO "Backfire"). Tidak lebih awal dari tahun 2013, perangkat ini melakukan penerbangan gratis pertamanya. Perangkat hipersonik dipasang di bagian hidung roket X-22 (AS-4 "Dapur"), yang digunakan sebagai pendorong peluncuran. Kombinasi ini memiliki panjang 12 meter dan berat sekitar 6 ton; komponen hipersonik panjangnya sekitar 5 meter. Pada tahun 2012, Pabrik Pembuatan Mesin Dubna menyelesaikan pembangunan empat rudal anti-kapal jelajah supersonik X-22 (tanpa pencari dan hulu ledak) untuk digunakan dalam pengujian kendaraan hipersonik. Roket diluncurkan dari suspensi bawah sayap Tu-22MZ dengan kecepatan hingga Mach 1, 7 dan ketinggian hingga 14 km dan mempercepat kendaraan uji ke Mach 6, 3 dan ketinggian 21 km sebelum meluncurkan komponen uji, yang tampaknya berkembang kecepatan 8 Mach nomor.
Rusia diharapkan untuk mengambil bagian dalam tes penerbangan serupa dari kendaraan hipersonik MBDA LEA Prancis yang diluncurkan dari Backfire. Namun, menurut data yang tersedia, komponen uji hipersonik adalah proyek primordial Rusia.
Pada Oktober-November 2012, Rusia dan India menandatangani perjanjian awal untuk mengerjakan rudal hipersonik BrahMos-II. Skema kerja sama tersebut meliputi NPO Mashinostroeniya (roket), TMKB Soyuz (mesin), TsAGI (penelitian aerodinamika) dan TsIAM (pengembangan mesin).
India: pemain baru di lapangan
Menyusul kesepakatan pengembangan bersama dengan Rusia, program roket BrahMos India diluncurkan pada tahun 1998. Menurut perjanjian tersebut, mitra utama adalah NPO Rusia Mashinostroyenia dan Organisasi Penelitian dan Pengembangan Pertahanan India (DRDO).
Versi pertamanya adalah rudal jelajah supersonik dua tahap dengan panduan radar. Mesin padat-propelan tahap pertama mempercepat roket ke kecepatan supersonik, sedangkan ramjet cair-propelan tahap kedua mempercepat roket ke kecepatan M = 2. 8. BrahMos, pada kenyataannya, versi India dari Rudal Yakhont Rusia.
Sementara roket BrahMos telah dikirim ke tentara, angkatan laut dan penerbangan India, keputusan untuk mulai mengembangkan versi hipersonik dari roket BrahMos-II oleh kemitraan yang sudah mapan dibuat pada tahun 2009.
Sesuai dengan desain teknisnya, BrahMos-ll (Kalam) akan terbang dengan kecepatan di atas Mach 6 dan memiliki akurasi yang lebih tinggi dibandingkan varian BrahMos-A. Rudal akan memiliki jangkauan maksimum 290 km, yang dibatasi oleh Rezim Kontrol Teknologi Rudal yang ditandatangani oleh Rusia (ini membatasi pengembangan rudal dengan jangkauan lebih dari 300 km untuk negara mitra). Untuk meningkatkan kecepatan roket BrahMos-2, mesin ramjet hipersonik akan digunakan dan, menurut sejumlah sumber, industri Rusia sedang mengembangkan bahan bakar khusus untuk itu.
Untuk proyek BrahMos-II, keputusan penting dibuat untuk mempertahankan parameter fisik dari versi sebelumnya sehingga roket baru dapat menggunakan peluncur yang sudah dikembangkan dan infrastruktur lainnya.
Target yang ditetapkan untuk varian baru termasuk target yang dibentengi seperti tempat perlindungan bawah tanah dan gudang senjata.
Model skala roket BrahMos-II ditampilkan di Aero India 2013, dan pengujian prototipe akan dimulai pada 2017. (Pada pameran Aero India 2017 yang baru-baru ini diadakan, sebuah pesawat tempur Su-30MKI dengan roket Brahmos di tiang bawah dipresentasikan). Pada 2015, dalam sebuah wawancara, direktur eksekutif Brahmos Aerospace, Kumar Mishra, mengatakan bahwa konfigurasi yang tepat masih perlu disetujui dan prototipe penuh diharapkan tidak lebih awal dari 2022.
Salah satu tantangan utama adalah menemukan solusi desain untuk BrahMos-II yang memungkinkan roket menahan suhu ekstrem dan beban penerbangan hipersonik. Di antara masalah yang paling sulit adalah pencarian bahan yang paling cocok untuk pembuatan roket ini.
DRDO diperkirakan telah menginvestasikan sekitar $250 juta dalam pengembangan rudal hipersonik; saat ini, tes VRM hipersonik telah dilakukan di laboratorium sistem modern di Hyderabad, di mana, menurut laporan, kecepatan M = 5, 26 dicapai dalam terowongan angin. Terowongan angin hipersonik memainkan kunci peran dalam mensimulasikan kecepatan yang diperlukan untuk menguji berbagai elemen struktural roket.
Jelas bahwa rudal hipersonik hanya akan dipasok ke India dan Rusia dan tidak akan tersedia untuk dijual ke negara ketiga.
Ada seorang pemimpin
Sebagai kekuatan militer dan ekonomi paling kuat di dunia, Amerika Serikat mendorong tren pembangunan hipersonik, tetapi negara-negara seperti Rusia dan India menahannya.
Pada tahun 2014, Komando Tinggi Angkatan Udara AS mengumumkan bahwa kemampuan hipersonik akan menjadi yang teratas dalam lima prioritas pengembangan teratas untuk dekade berikutnya. Senjata hipersonik akan sulit untuk dicegat dan akan memberikan kemampuan untuk memberikan serangan jarak jauh lebih cepat daripada yang dimungkinkan oleh teknologi rudal saat ini.
Selain itu, teknologi ini dilihat oleh beberapa orang sebagai penerus teknologi prasasti, karena senjata yang bergerak dengan kecepatan tinggi dan di ketinggian tinggi akan memiliki kemampuan bertahan yang lebih baik daripada sistem terbang rendah yang lambat, yang berarti mereka akan dapat menyerang target dalam akses terbatas yang diperebutkan. ruang angkasa. Karena kemajuan di bidang teknologi pertahanan udara dan proliferasinya yang cepat, sangat penting untuk menemukan cara baru untuk menembus "garis pertahanan musuh".
Untuk tujuan ini, anggota parlemen Amerika memaksa Pentagon untuk mempercepat kemajuan teknologi hipersonik. Banyak dari mereka menunjuk pada perkembangan di Cina, Rusia dan bahkan India sebagai pembenaran untuk upaya AS yang lebih agresif ke arah ini. DPR dalam versi RUU pengeluaran pertahanan mengatakan bahwa "mereka menyadari ancaman berkembang pesat yang ditimbulkan oleh pengembangan senjata hipersonik di kamp musuh potensial."
Mereka menyebutkan ada "beberapa tes senjata hipersonik baru-baru ini dilakukan di China, serta perkembangan di daerah ini di Rusia dan India" dan mendesak "untuk bergerak maju dengan penuh semangat." “Kamar percaya bahwa kemampuan yang berkembang pesat dapat menimbulkan ancaman bagi keamanan nasional dan kekuatan aktif kami,” kata undang-undang tersebut. Secara khusus, juga menyatakan bahwa Pentagon harus menggunakan "teknologi sisa dari tes hipersonik sebelumnya" untuk melanjutkan pengembangan teknologi ini.
Pejabat Angkatan Udara AS memperkirakan bahwa pesawat hipersonik yang dapat digunakan kembali dapat memasuki layanan pada tahun 1940-an, dan para ahli dari laboratorium penelitian militer mengkonfirmasi perkiraan ini. Keluar dengan solusi kompetitif di depan musuh potensial akan menempatkan Amerika Serikat pada posisi yang menguntungkan, terutama di Pasifik, di mana jarak jauh berlaku dan kecepatan tinggi di ketinggian akan lebih disukai.
Karena teknologi, yang seharusnya "matang" dalam waktu dekat, dapat diterapkan dalam pengembangan senjata dan pesawat pengintai, muncul pertanyaan besar - ke arah mana Pentagon akan bergerak lebih dulu. Baik proyek Pentagon, proyek "pesawat arsenal" yang dipelopori oleh Menteri Pertahanan Carter pada Februari 2016, dan Long-Range Strike Bomber (LRS-B) / B-21 yang baru, adalah platform yang dapat membawa muatan hipersonik yang berguna, baik itu senjata atau peralatan pengintaian dan pengawasan.
Untuk seluruh dunia, termasuk Rusia dan India, jalur ke depan kurang jelas dalam hal siklus pengembangan yang panjang dan penerapan teknologi hipersonik dan platform hipersonik di masa depan.
