Сплав unobtainium: Главный секрет русских гиперзвуковых ракет

На базе Эдвардс (Калифорния) ВВС США успешно провели первые летные испытания своей новой гиперзвуковой ракеты AGM-183A (Advanced Rapid Response Weapon, или ARRW), названной Arrow («Стрела»). Об этом сообщило популярное за океаном военно-аналитическое издание National Interest.

«Мы используем полномочия быстрого прототипирования, предоставленные Конгрессом, чтобы быстро довести возможности гиперзвукового оружия до боевого истребителя, — сказал д-р Уилл Ропер, помощник министра ВВС по приобретению, технологиям и логистике. — Мы установили агрессивный график по программе ARRW».

Тем не менее, сенсации не произошло, поскольку «Стрела» вообще не летала, и даже не стартовала с борта самолета, несмотря на заявленное летное испытание. В реальности на бомбардировщике B-52 был установлен муляж AGM-183A. Её разработчики — ведущие оборонные подрядчики Пентагоны — Lockheed Martin и Fire Control собирали данные по лобовому сопротивлению и вибрационным воздействиям на прототип Arrow.

В чем, собственно, «успех», представители ВВС США не рассказали, если не считать «агрессивного графика прототипирования». Зато известно, что ракета AGM-183A, согласно презентованной в мае 2018 года программе ARRW, должна летать со скоростью 5 МАХ или выше 6000 км в час. Это предел, который, как утверждают инженеры корпорации Lockheed Martin & Fire Control, может быть достигнут в среднесрочной перспективе за счет нынешних американских технологий.

Как пишет NI, разработка AGM-183A базируется на предшествующей программе гиперзвукового планера Tactical Boost Glide, проекта Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны (DARPA). А там изначально все было «по-взрослому». Специалисты DARPA обещали звездно-полосатым генералам создать перехватчик со скоростью 20 МАХ, или 24 тысячи км/час, то есть 6,6 км в секунду.

Но что-то пошло не так. Требования снизили до нижней границы гиперзвука и начали заново. То, что испытали макет «Стрелы», ровным счетом ничего не меняет. Дело в том, что аэродинамика летательных аппаратов при 5 МАХ радикально отличается от спокойного «путешествия» на В-52 с максимальной скоростью 957 км/ч (0,86 МАХ).

Другими словами, с учетом того, что ВВС США выделил на программу ARRW «смешные» $480 млн., можно смело говорить о системных проблемах американцев в этой области. Генералы делают вид, что надзирают за графиком, ученые — имитируют испытания.

Но даже не это удивляет National Interest. Оказывается, эти же подрядчики уже работают по схожему гиперзвуковому проекту HASW, на который уже получили от налогоплательщиков $ 928 млн. «Свободная Пресса», кстати, рассказывала о наземном испытании двигателя HASW и страхе заокеанских экспертов перед русским «гиперзвуком». Вот и Майкл Пек, автор из NI, тоже пишет об огромном желании Пентагона, как можно быстрее получить реальное гиперзвуковое оружие, чтобы догнать российские ракеты «Кинжал», «Искандер», «Циркон» и «Авангард».

С другой стороны, США вроде бы уже хвастались гиперзвуковой программой HiFIRE, над которой оборонные подрядчики Пентагона работали более 8 лет, в том числе в сотрудничестве с Австралией. Более того, еще три года назад её результаты американцами были названы успешными: мол, боеголовка, запущенная ракетой Terrier Orion, достигла скорости 7,5 Маха.

Правда, в окончательных отчетах сказано о проблемах с механизмом забора кислорода в реактивном двигателе, что не позволяют ракете поддерживать гиперзвуковые скорости необходимое время. Невольно напрашивается вопрос, был ли мальчик?

Тем не менее, в рамках HiFIRE были обобщены принципы построения гиперзвуковых ракет, которые должны состоять из трех отдельных компонентов: ракетного двигателя, ракеты-носителя и боеголовки ракеты. Каждый из них требует решения ряда технически сложных задач, но к запредельным научно-технологическим проблемам все-таки относится разработка надежного прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД).

Ученые, работающие по программе HiFIRE, назвали создание ПВРД «квантовым скачком» в двигателестроении. Если сравнить уровень решаемых задач, то он сопоставим с переходом от паровых двигателей к двигателям внутреннего сгорания.

Уже подсчитан верхний предел скоростей, которые могут быть достигнуты идеальным ПВРД — это 24 Маха. В реальности сжигание топлива в гиперзвуковом потоке воздуха вряд ли превысить 17 Маха. Такую цифру назвали еще в 80-х годах специалисты фирмы Rockwell, работающие над автоматизацией сгорания в ПВРД по проекту «Х-30».

Уже тогда стало ясно, что камнем преткновения на десятилетия вперед станет материал, из которого необходимо сделать камеру сгорания и сопло, через которое вырывается реактивная струя со скоростью, превышающей скорость притока атмосферного воздуха. При 5 МАХ даже самая жаростойкая сталь испаряется в десятые доли секунды.

С аналогичными же проблемами столкнулись разработчики двигателя РД-170 для советского челнока «Буран» на базе ракеты-носителя «Энергия». Позднее был создан знаменитый на весь мир РД-180. В его камере сгорания диаметром каких-то 380 мм сжигается за одну секунду 0,6 тонны керосина. И здесь сопло тоже должно выдерживать гигантские нагрузки давлением и температурой, причем примерно в том же диапазоне, что и в гиперзвуковом движке.

Что любопытно: американцы, которые в «нулевых» собирали РД-180 по российской лицензии, признались, что если бы они имели титановые сплавы, из которых сделаны камеры сгорания и сопла силовой установки «Энергомаша», они давно бы штамповали свои ракетные движки, не хуже российских. В США эти материалы называют unobtainium — «недостижиниум»: от слова, отрицающего «достижение».

Несмотря на то, что за океаном имеются технологии обратного проектирования сплавов, американцы так и не смогли разгадать секрет unobtainium. Так, в двигателе BE-4 компании Blue Origin, которым США хочет заменить продукт «Энергомаша», давление в камере будет в 2 раза меньше (132 атм против 253,3 атм), и тяга существенно слабее (249.52 тс против 390,2 тс), чем у РД-180.

Поскольку технологические тайны гиперзвука спрятаны за семью замками, судить о программах тройки лидеров в этой области — РФ, США и КНР — следует только по конечному продукту. То, что американские и китайские ракеты несколько секунд летали скоростью 5 и даже 7,5 МАХ, говорит лишь о том, что они уперлись в материалы. У них сегодня нет сплавов, которые могли бы достаточно долго выдерживать запредельные нагрузки, свойственные гиперзвуковым ПВРД.

Вот когда за океаном появится аналог РД-180, тогда и смогут специалисты Lockheed Martin и Fire Control довести программы ARRW и HCSW до ума. Ну, пока это «недостижиниум».

Отметим также, что уникальные сплавы unobtainium созданы еще в 80-х годах прошлого века, поэтому разработка того же «Авангарда» стала возможно только благодаря научно-техническому наследию Советского Союза. В полной мере это касается и любого другого российского современного оружия, которое совершенствуется с учетом новых технологий. Даже истребитель 5-го поколения Су-57 является глубоко модернизируемым «внуком» Су-27, как, впрочем, вся линейка нашего вооружения, «сделанная в СССР».

---

Военное обозрение: Гиперзвук: «Американский кролик все равно обгонит русскую черепаху»

Новости политики: Помпео рассказал, что США рассматривают возможность войны с Ираном