Российский флот переходит на гиперзвук

Российские военные во второй раз за последний месяц сообщают об испытаниях новой гиперзвуковой ракеты "Циркон". Её предполагается довести до готовности к боевому применению к 2020 году. На данный момент ни одна другая страна в мире — кроме Индии, делающей гиперзвуковую ракету совместно с Россией — не заявляла о своём намерении принять нечто подобное на вооружение в ближайшие годы. Почему же наши военные выбиваются из общего ряда?

О "Цирконе", на данный момент находящемся под грифом "Секретно", пока известно довольно мало. Разработка аппарата активно ведётся главным образом в НПО "Машиностроение" (Реутов) с 2011 года. Правда, предварительные проработки по гиперзвуковым аппаратам в этом НПО вели как минимум с 2005 года. По открытым данным, ракета имеет твердотопливный ракетный ускоритель (первую ступень), разгоняющий её до нескольких скоростей звука (5–6 чисел Маха). После этого ускоритель отделяется от второй ступени ракеты. Последняя включает собственный гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПРВД). Он работает только на больших сверхзвуковых скоростях, с его помощью "Циркон" сможет покрыть расстояние до 1000 километров (приблизительная оценка).

Несмотря на засекреченность проекта, представить внешний облик "Циркона" не так сложно. Внешне он должен быть чрезвычайно похож на российско-индийский "Брамос-2" или американский экспериментальный X-51.

"

X-51

Дело в том, что в силу особенностей газодинамики гиперзвуковых аппаратов всем им нужно иметь сходную форму, достаточно вытянутый и острый нос и воздухозаборник для ГПРВД. Пожалуй, сильнее всего от аналогов новая российская ракета должна будет отличаться по размерам. И "Брамос-2", и X-51 рассчитаны на меньшую дальность самостоятельного полёта (порядка 300 — 400 километров). Поэтому в сравнении с "Цирконом" они будут существенно меньше. Однако поскольку новые ракеты планируется устанавливать в универсальные пусковые установки крейсера "Пётр Великий" (после его модернизации в 2019 — 2022 годах), они не могут быть существенно длиннее восьми метров.

Зачем нужна гиперзвуковая противокорабельная ракета и чем российских военных не удовлетворяют уже имеющиеся у них сверхзвуковые? Дело в том, что гиперзвуковой аппарат может покрыть большое расстояние за очень малое время. Полёт того же "Циркона" до цели, по существующим оценкам, будет длиться не больше 12 минут. Это означает, что корабль-цель не успеет уйти далеко от той точки, куда выйдет ракета. Современные крылатые ракеты не способны идти на малой высоте быстрее двух скоростей звука. Поэтому они могут оказаться в районе цели тогда, когда корабли противника уже покинут этот квадрат. Ещё важнее то, что сегодня авианосные группы передовых флотов мира прикрываются многослойной ПВО, имеющей ракеты типа SM-3 (США), способные поражать даже сверхзвуковые противокорабельные ракеты. На последнем участке крылатая ракета будет атакована сверхскорострельными автоматическими пушками, и в конечном счёте лишь небольшая часть существующих крылатых ракет сможет прорваться к кораблям противника.

Для многочисленных флотов типа американского это не слишком острая проблема. Сосредоточив много кораблей, ВМС США могут атаковать соединение противника сотнями противокорабельных крылатых ракет (ПКР) за раз — какие-то да прорвутся. Поэтому основной ПКР американцев до сих пор является дозвуковой "Томагавк", а принятие на вооружение гиперзвуковых ракет планируется ВМС США в лучшем случае на 2025 год.

Однако российский флот, во-первых, значительно меньше, а во-вторых, разбит на несколько групп, серьёзно изолированных друг от друга географически. Это означает, что полагаться на количественное превосходство над противником, выбирающим направление главного удара на море, отечественный флот не сможет.

Здесь на сцену и выходят гиперзвуковые системы. На сегодня в мире нет ракет, способных успешно перехватывать аппарат на пяти скоростях звука. Хотя ракеты ПВО и могут кратковременно развивать такую скорость на больших высотах, для перехвата цели им нужно сохранить эту огромную скорость даже после энергичного маневрирования. Все существующие ракеты ПВО просто не способны повторно набрать гиперзвуковую скорость после резкой смены направления движения.

А вот гиперзвуковая ракета с ГПРВД сможет лететь на такой скорости не пассивно, как существующие ракеты, а много дольше, притом активно меняя направление своего полёта. Это значит, что перехват её для обычных систем ПВО, привыкших сбивать почти не маневрирующие цели, будет крайне затруднителен или вовсе невозможен. Таким образом, в теории, "Циркон" должен дать даже умеренному по численности российскому флоту возможность представлять угрозу для куда более многочисленных флотов НАТО.

Несмотря на все теоретические преимущества гиперзвука, он ставит перед российскими конструкторами очень сложные задачи. Разработка первого гиперзвукового аппарата (немецкий "Зильберфогль") началась ещё в 1941 году, а к 1949 году трофейная "Фау-2" в США впервые преодолела барьер в пять скоростей звука. Формально она и стала первой гиперзвуковой ракетой. Тогда же выявилась и главная проблема гиперзвука в атмосфере: тот экземпляр ракеты почти полностью сгорел из-за огромного нагрева при возвращении в воздушную среду.

Гиперзвук по определению начинается после 4,5 — 5,0 скоростей звука, когда характер обтекания летательного аппарата воздухом резко меняется. Пограничный слой около него становится намного тоньше, но при этом нагревается куда сильнее. Кроме того, в нём появляются волны неустойчивости, которые дополнительно способствуют быстрой деградации внешней оболочки гиперзвукового аппарата.

США, которые ведут разработки гиперзвуковых аппаратов более полувека, на данный момент достаточно далеки от принятия на вооружение гиперзвуковых крылатых ракет. Причины этому те же: перегрев и волны неустойчивости, из-за которых их испытания гиперзвукового X-51 до 2013 года шли с переменным успехом.

Поскольку нагрев головной части гиперзвукового аппарата в нижних слоях атмосферы существенно превышает тысячу градусов, на данный момент не существует материалов, которые бы позволяли долго лететь в таком режиме. Существует ряд способов решения проблем с охлаждением в подобных условиях. Одним из них является абляционное охлаждение (поверхностный слой покрытия испаряется, унося с собой тепло). Другой способ предполагает использование нового типа топлива, обладающего высокой устойчивостью к нагреву и способного поглощать избыточное тепло от корпуса аппарата. Ранее в прессе уже появлялись заявления российских военных о разработке принципиально нового топлива для "Циркона".