Thread by @SlavaTheThird

Один лайк — один факт про ракету «Кинжал» и российский гиперзвук. Поехали!

Визуально и по габаритам ракета на известном видео сильно напоминает 9М723 — ракету комплекса Искандер (на изображении)

Из отличий от 9М723 — усиление под пилон, адаптация системы наведения и небольшой отстреливаемый конус в хвостовой части — он нужен для снижения аэродинамического сопротивления, пока ракету разгоняет самолёт МиГ-31.

Дальность действия комплекса "Кинжал" заявлена в 2000 км. С учётом боевого радиуса самолёта-носителя получается, что сама ракета летит на >1300 км. Если сравнивать всё с тем же Искандером, имеем увеличение дальности более чем на 160% — это очень дофига!

Есть такое понятие как "энергетика ракеты" — это, грубо говоря, её скорость + высота + запас топлива. Энергетику можно "потратить" на дополнительную скорость/высоту или маневрирование. Обычный Искандер пускают с высоты 0 и скорости 0, а новую ракету, минимум, с 17 км и 2100 км/ч.

На высоте 17 км плотность воздуха в 11,5 раз ниже, чем у земли. Значит, и аэродинамическое сопротивление почти не мешает разгону ракеты.
Ещё напомню, что обычный Искандер набирает высоту 50 км (!), и простая арифметика подсказывает, что новая ракета может почти в ближний космос.

Выбор МиГ-31 — перехватчика — в качестве носителя кажется необычным, но тут, думаю, повлиял опыт разработки МиГ-31И, МиГ-31Д и МиГ-31С — проектов носителей космических и противоспутниковых ракет. Или просто не оказалось других скоростных носителей для 4-тонной ракеты.

Нечто подобное планировали амеры для своей AGM-69 SRAM: доработать "трёхмаховый" SR-71/YF-12 в бомбардировщик, и дальность ракеты должна была возрасти с 60 до 800 (!) км. К счастью для нас, проект остался на бумаге (думаю, из-за факапа со сверхзвуковыми пусками с YF-12).

Казалось бы, "окрылить" готовый Искандер просто — не тут-то было. Во-первых, новая ракета летит в полтора раза быстрее, ибо заявлено примерно 3 км/сек (10 Махов) против 2,1 км/сек, а это значит вдвое больше требования по прочности.

Во-вторых, заставить головки самонаведения (ГСН) работать, когда раскалённый от трения (точнее, торможения) воздух формирует перед носовой частью слой плазмы, ибо заявлена всепогодная (= радиолокационная) ГСН. Хотя последняя может просто распознавать рельеф через боковой обзор.

Глянул оригинальный Искандер - мда, я облажался с пилоном, там изначально весьма универсальное крепление. И забыл написать, что нужно было адаптировать систему управления 🙄
Алсо, фото уникальной оптической головки самонаведения 9Э436
Источник - militaryrussia.ru

Ракета имеет обозначение Х-47М2, а имя собственное, как подсказывает ув. @isafronov, "Искандер-А"

Предназначена ракета для выноса стационарной (и, возможно, морской — см. Aegis) компоненты ПРО. Высочайшая скорость нужна, чтобы специализированные перехватчики ракет оказались бессильны её сбить.
Также это ответ на зело агрессивную программу Prompt Global Strike, которой >10 лет

Другим вызовом из тех же лет стали NASA X-43 и Boeing X-51 — ракеты с гиперзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателем.
Воздушно-реактивный двигатель (ВРД), очевидно, требует меньше топлива для работы. Однако сделать ВРД для гиперзвуковых скоростей крайне трудно.

В гиперзвуковом ВРД приходится вдувать топливо в сверхзвуковой воздушный поток и поддерживать в том потоке горение. И если водород (см. X-43) горит стабильно, то делать керосиновый ВРД — большой риск. Поэтому "Кинжал" был страховкой для программы "Циркон".

(замечу, что прямоточные ВРД не являются новинкой, их можно встретить, например, на ракете 3М9 из 1963 года. Но там воздух предварительно тормозился в воздухозаборнике до дозвуковой скорости, а потом снова разгоняется. Для высоких скоростей такое расточительство не подходит)

Первые пробы гиперзвуковых ВРД начали ещё в СССР, см. водородный "Холод" и керосиновый "Х-90 ГЭЛА". Однако причастные отзывались крайне скептично, и у меня по обрывочным сведениям возникает ощущение, что горение топлива в сверзвуковом потоке обеспечить тогда не удалось.

Т.е. тема гиперзвуковых ракет — это реально вызов для теоретиков и практиков.
Практикам, кстати, приходится несладко, несколько пусков американских г-вых ракет зафейлились из-за недостатка прочности, и проблему перегрева нельзя считать решённой: пока полёты длятся единицы минут.

Если топливо водородное, можно его – жидкий водород – и использовать для охлаждения. Да вот беда — военным капризная криогеника не нужна, а пассажирский самолёт на H2 совсем трудно представить. Охлаждение же керосином, чтобы он при этом не разлагался на сажу и газ, та ещё задачка

3М-22 "Циркон" — это крылатая ракета с гиперзвуковым воздушно-реактивным двигателем на керосине. Предположительно, её экспортный вариант — это "Брамос-2". Предположительно — потому что утечек информации о Цирконе почти нет, секретность блюдут строго.

Успешные бросковые испытания ракеты прошли в 2012 году. Из этого я делаю вывод, что к тому моменту двигатель уже был проверен на испытательном стенде. А вот первые пуски готовой ракеты оказались неудачными: стабильный полёт длился лишь несколько секунд.

Три года длились испытания, и в 2016 году они завершились успехом. Итого примерно шесть лет — достаточно небольшой срок, с учётом всех сложностей, о которых я писал.

3М-22 "Циркон" наверняка будет иметь авиационную версию. А поскольку ракета имеет воздушно-реактивный двигатель, она будет легче Искандера-А (Кинжала). Думаю, масса около 2 тонн (как #BrahmosM - нижний на фото), и тогда её можно подвешивать под массовые #Су34, #Су30МКИ и др.

Скорость 3М-22 "Циркон" заявлена в районе 6-8 скорости звука, вероятно первое — это крейсерское значение, второе — максимальное. Это несколько меньше, чем у Кинжала.

Почему скорость у более сложной ракеты меньше? А это уже теоретическое ограничение. Показателем эффективности двигателя является удельный импульс. По графику видно, что чем ближе к 10 скоростям звука, тем меньше толка от использования воздуха.

И хотя максимальная скорость для гиперзвуковых ВРД составляет примерно 24 скорости звука, реально ограничение гораздо ниже. Даже чтобы приблизиться к 12 Махам, приходится делать воздухозаборник во всю лобовую проекцию крылатой ракеты.

На фото модель проекта HEXAFLY-INT, разрабатываемого в ЦАГИ. Оцените этот огромный ковш во весь нос!
Собственно, примерно так и выглядит будущее гиперзвуковых ракет.

А вот на изображении "SR-72" — проекта г-вого боевого самолёта от @LockheedMartin, воздухозабоники не интегрированы в конструкцию носа, а вместе с двигателем оформлены в отдельные мотогондоллы. Т.е. к сопротивлению носовой части прибавится лобовое сопротивление заборников.

Впрочем, мне почему-то кажется, что SR-72 — это проект для высасывания денег из Пентагона. Слишком уж много вокруг него маркетинга и лозунгов. Чего только стоит слоган "Speed is the New Stealth"!

Возвращаясь к Циркону, нашёл макет ГЛЛ-АП-02 — Гиперзвуковой Летающей Лаборатории. Видимо, на ней и тестировался двигатель.

Занятный факт: температура воздуха на входе — почти 1400º C. От такого плавятся жаропрочные стали! Неудивительно, что гиперзвуком занимается ЦИАМ — Центральный Институт Авиационных Материалов.

В гиперзвуке заинтересованы прежде всего военные: скоростную маневрирующую ракету крайне трудно перехватить имеющимися массовыми комплексами ПВО, так как у них by design ограничена макс. скорость цели. И даже если радар увидит цель и наведёт ракету, дальность получится мизерной.

Ибо перехватывать скоростную цель медленной ракетой — то ещё извращение. Например, ракета THAAD имеет скорость менее 1 км/сек.
С другой стороны, скоростные ракеты-перехватчики получаются просто монструозными — на фото как раз такие, из состава ЗРК С-500.

Получается, что ежели противник обладает гиперзвуковой ракетой, то он может угрожать, например, физическим уничтожением политического руководства без задействования ядерного арсенала. Не хочешь такой судьбы — ищи производителя новых ЗРК и предлагай ему дружбу и большие деньги.

Возвращаясь к нашим ракетам, самый важный факт: и комплекс "Кинжал", и "Циркон" успешно завершили ключевые испытания и стали на опытно-боевое дежурство, т.е. это не бумажные прожекты. Да, наш ответ на ЕвроПРО и на Быстрый Глобальный Удар абсолютно материален.

Также реальна гонка вооружений — а вы думали это что? "Для танго нужны двое" ©

Тут мне вспоминается прекрасный комикс Ремизова

Кстати о гонке вооружений: в 1954 году СовМин СССР дал старт программе межконтинентальной крылатой ракеты Ла-350 "Буря", способной лететь со скоростью около 3,2 скорости звука. В '60 Хрущёв — скотина — тему закрыл, но под проект уже создали, например, титановую промышленность.

Но не всё так страшно. У гиперзвуковых технологий есть и мирное применение. В далёком будущем лично я мечтаю увидеть гиперзвуковой лайнер, способный домчать от Москвы до Лос-Анжелеса где-нибудь за два часика.

Также такие двигатели рассматривались для воздушного старта: 3 км/сек набирает носитель, а второй ступени остаётся "добавить" только 5 км/сек

В более обозримой перспективе, мне кажется, реальным создать космическую ракету-носитель, использующую такие двигатели на одном из этапов полёта. Достоинств уйма, ибо в конструкции отсутствуют тяжёлые лопатки, валы и пр., а топливная эффективность волшебная.

Одна беда: гиперзвуковые воздушно-реактивные двигатели имеют ограничение на минимальную скорость, их нужно как-то разогнать хоть до 340 м/с, лучше — в 3 раза больше. Поэтому на многих ракетах имеется внушительный стартовый ускоритель.
На фото LEA — проект ЦАГИ и #MBDA (Франция).

Возвращаясь к военным. В СМИ долго муссировалась тема гиперзвукового боевого блока "Ю71". Правильное полное название
«15Ю71», заводской шифр — "изделие 4202".

Это глайдер или планер: он не имеет собственного маршевого двигателя, начальную скорость ему придаёт баллистическая ракета.
На фото ниже — маневрирующий боевой блок от макеевцев, предыдущая "версия" изделия.

Суть проста: имеющиеся у США противоракеты могут сбивать цели на высоте либо до 25…30 км, либо от 50+ км. Поэтому боевой блок должен войти в атмосферу на безопасном удалении от цели, прорваться к ней на 35..45 км, и резко спикировать. Эффективен до появления новых противоракет.

Нечто похожее есть у Китая (WU-14), США (Falcon HTV-2) и даже Австралии (HiFiRE, совместно с Боингом).
Так что про "не имеет аналогов в мире" применительно к 15Ю71 наши СМИ несколько преувеличили. Впрочем, лично я уже к этому привычный 😉

Кстати, гиперзвуком занимаются также в Индии (водородный ВРД, на фото). Также Британия разрабатывает очень интересный орбитальный самолёт Skylon.
Остальные страны или творят мертворожденные проекты, или работают в кооперации. Ибо на острие прогресса не так много места.

На этом пока всё, обещание из первого поста я исполнил на 75%. Мог бы и лучше, конечно, но и так неплохо.

Мирного нам всем неба!

Обновлённая информация: обозначение "Х-47м2" НЕ соответствует действительности.