Hiperdźwiękowe roje bezzałogowe: problemy z wypychaniem elektronicznym
Źródło: en.wikipedia.org
Główny nurt hipersoniczny
Najważniejsze historyczny chwile XXI wieku z pewnością zostaną uzupełnione rozwojem i adopcją hipersonii broń. Ta bezwarunkowa karta atutowa jest na równi z systemami odstraszania nuklearnego. Pod względem złożoności i wymaganych zasobów technologie jądrowe i technologie naddźwiękowe są w dużej mierze podobne. Nietrywialne podejścia i rozwiązania są wymagane do opracowania urządzeń zdolnych do przyspieszenia do Mach 5-10. Jednocześnie teoretycznie wszystko jest stosunkowo proste.
Najważniejszą rzeczą w każdej rakiecie jest układ napędowy. W przypadku pojazdów naddźwiękowych stosuje się silniki z utleniaczem na pokładzie lub silniki strumieniowe. Przykłady tych pierwszych można znaleźć w systemie rakietowym Kinzhal, a silniki strumieniowe są stosowane w słynnych rosyjskich Cyrkonach. Jednocześnie sam silnik z przepływem bezpośrednim nie jest nowy. Schemat ideowy został zaproponowany w 1913 roku przez Francuza René Laurena. Silnik nie posiada zespołu sprężarki, a wymagane ciśnienie w komorze spalania powstaje poprzez hamowanie przepływu powietrza przy prędkościach naddźwiękowych. Główną wadą tego rozwiązania jest trudność pracy przy tradycyjnych prędkościach poddźwiękowych. Nawet jeśli inżynierowie przewidzą, że silnik strumieniowy będzie latał w takich trybach, sprawność nie przekroczy 5%. A uruchomienie silnika bez dodatkowego akceleratora w tym przypadku jest generalnie niemożliwe. Zwykle na pokładzie samolotu znajduje się środek utleniający, który pozwala ożywić silnik i uzyskać niezbędną prędkość. Lot naddźwiękowy z prędkością około M=3 jest najbardziej „komfortowy” dla silnika strumieniowego. Sprawność cieplna jest bliska rekordowej 64%, a temperatury wokół nie są tak krytyczne dla działania. Trudności zaczynają się, gdy poruszasz się z prędkością powyżej 5 liczb Macha. Najważniejsza jest gigantyczna temperatura - do 1960 stopni Celsjusza. Wymaga to wyjątkowych materiałów. Na przykład NPO Mashinostroeniya opracowuje całą klasę żaroodpornych stopów tytanu dla rosyjskich pocisków hipersonicznych. To zresztą jest przewaga technologiczna Rosji - przemysł obronny nauczył się używać bardzo wybrednego tytanu od czasów Związku Radzieckiego. Konstrukcja naddźwiękowych silników strumieniowych dodatkowo komplikuje naddźwiękowy przepływ gazów w komorze spalania.
Niemożność przeprowadzenia testów naziemnych dodaje do skarbca trudności naddźwiękowych. Stworzenie tunelu aerodynamicznego o numerach 5-10 Macha na lądzie przy dzisiejszym poziomie technologii jest bardzo trudne, jeśli w ogóle niemożliwe. A wszelkie testy pocisków hipersonicznych kończą się zniszczeniem prototypów. Pod wieloma względami przypomina to eksperymenty z amunicją, tyle że poziom kosztów jest tu wielokrotnie wyższy.
rój naddźwiękowy
Rosja jest światowym liderem w dziedzinie seryjnych technologii hipersonicznych. I to nie jest banalna brawura – zgadza się z tym większość zagranicznych mediów. To prawda, że z ich punktu widzenia nie zapominają o sprawiedliwości historycznej. Pierwsi w hiperdźwiękach byli naziści z technologiami V-2, dużo później Amerykanie eksperymentowali z podobnym sprzętem - X-15, X-43 i Lockheed X-17. Ostatecznie Chińczycy wprowadzili pocisk DF-2019 jesienią 17 roku. Zasięg lotu urządzenia wynosi około 2,5 tysiąca kilometrów przy prędkości Mach 5. Jednocześnie DF-17 bazuje na podwoziu kołowym, co poważnie komplikuje jego wykrywanie i przeciwdziałanie.
Kolejnym samolotem chińskiej armii jest naddźwiękowy Starry Sky-2 - Starry Sky-2. Amerykanie, działając w tym przypadku jak maruderzy, zapewniają, że w 2018 roku rakieta osiągnęła prędkość 6 Macha na wysokości 30 km. Chińskie technologie hipersoniczne, podobnie jak rosyjskie, wyprzedzają teraz resztę, a inżynierowie mogą sobie pozwolić na przewidywanie przyszłości.
Tak więc naukowcy z Pekińskiego Instytutu Technologii w 2020 roku zasugerowali, że kolejnym krokiem w rozwoju hiperdźwięków będą roje drony. W pełnej analogii z ewolucją strajku i rozpoznania drony, zamieniając się na niebie w „zbiorowy umysł”. Biorąc pod uwagę możliwości sztucznej inteligencji, nawet zwykłe drony ze śmigłami, skupione w roje, wywołują naturalny szok. I tutaj Chiny przewidują pojawienie się hipersonicznych rojów.
Takie wypowiedzi nie są daremne. Albo Pekin wykonuje odpowiednią pracę, albo próbuje przetestować wody i śledzić reakcje potencjalnych przeciwników. Tak czy inaczej, takie rozwiązanie ma wiele podstawowych przeszkód. Wiele z nich zostało już częściowo rozwiązanych. Przede wszystkim są to najsilniejsze obciążenia uderzeniowe i termiczne kadłuba oraz wypełnienie pojazdów podczas najmniejszych manewrów w hiperdźwiękach. Wymaga to wyjątkowych materiałów oraz elektroniki odpornej na wstrząsy i ciepło. Obiekt hipersoniczny porusza się w warstwie plazmy wysokotemperaturowej, która jest praktycznie nieprzepuszczalna dla fal radiowych. Jeśli pojedyncze pociski mogą poruszać się po z góry określonej trasie bez kontaktu z „centrum” w trybie hipersonicznym, to nie wystarcza to grupie pocisków. Wymaga to szybkiej komunikacji między poszczególnymi dronami. Naukowcy z Pekińskiego Instytutu Technologii sugerują opracowanie własnej sieci mobilnej do sztucznej inteligencji hipersonicznych rojów.
Rakieta DF-17. Źródło: deagel.com
Muszę powiedzieć, że takie militarystyczne historie potencjalnych adwersarzy zrobiły duże wrażenie na Stanach Zjednoczonych. Oprócz programów rozwoju własnej broni hipersonicznej Pentagon finansuje systemy wykrywania pocisków wroga. Pomysł polega na wyszukiwaniu takich superszybkich obiektów z orbity bliskiej Ziemi za pomocą kamer na podczerwień – w końcu temperatura kilku tysięcy stopni poważnie demaskuje pojazdy hipersoniczne. L3Harris obecnie to robi, korzystając z dotacji Pentagonu o wartości 121 milionów dolarów.
Curtiss-Wright oferuje swoje usługi armii amerykańskiej w zakresie rozwoju sprzętu elektronicznego dla pocisków hipersonicznych. Amerykańscy inżynierowie uważają, że głównymi wymaganiami dla chipów i sprzętu elektronicznego będą: miniaturyzacja, odporność na ciepło, skromny pobór mocy, możliwość pracy pod niskim ciśnieniem i odporność na wstrząsy. Według twórców wojsko musi zwrócić się do cywilnych deweloperów, ponieważ tylko oni mają niezbędne kompetencje w zakresie miniaturyzacji i zmniejszania zużycia energii przez podzespoły elektroniczne. Wystarczy przypomnieć ewolucję telefonów komórkowych. Pod tym względem rosyjskim rusznikarzom jest trudniej - w rzeczywistości w kraju nie ma cywilnej mikroelektroniki własnej produkcji.
Gwiaździste niebo-2. Źródło: scmp.com
Chiński precedens z planami roju hipersonicznego dyktuje nowe zasady rozwoju technologii wojskowych. Kraje dysponujące odpowiednią technologią mogą wyznaczać trendy w tej dziedzinie. A to oznacza, że wahadło światowej równowagi zbrojeń będzie się kołysać w niebezpieczny sposób. Możemy tylko mieć nadzieję, że w kierunku Rosji.
informacja