USA: szeroki program rozwojowy broni hipersonicznej

Air Force Research Laboratory (AFRL) intensywnie prowadzi badania związane z pozyskaniem materiałów o najwyższej jakości, przeznaczonych do wielokrotnego zastosowania w specjalnych platformach poruszających się z bardzo dużymi prędkościami. Air Force Materiel Command zawarła wartą 2.3 mln USD umowę z Integration Innovation dotyczącą wyboru specjalnych materiałów odznaczających się wysoką sprawnością termiczną (hight temperature materials/thermal protection systems). Zlokalizowana w Hunstsville w stanie Alabama firma Integration Innovation już wcześniej współpracowała z Departamentem Obrony USA (US Department od Defense) i NASA nad systemami ochrony termicznej pojazdów hipersonicznych.

W USA Departament Obrony we współpracy z innymi agencjami rządowymi realizuje długoletni program rozwoju technologii hipersonicznych. Obejmuje on dwa zasadnicze zadania, przy czym pierwsze ma na celu powstanie broni hipersonicznej (Hight Speed Strike Weapon - HSSW), o terminie realizacji według planów ok. 2020 roku. Drugie ma na celu zbudowanie bezzałogowego statku poruszającego się z dużymi prędkościami i mającego realizować zadania w zakresie Intelligence Surveillance and Reconnaissance (ISR). Ten program obejmuje okres po 2020 roku (do nawet 2030 roku). Powstanie hipersonicznego pojazdu zdolnego do poruszania się w przestrzeni okołoziemskiej jest planowane do realizacji przed 2050 rokiem.

Czytaj też: Seria tajnych lotów hipersonicznych w Australii

Natomiast program określany jako RX ma na celu dostarczenie wielu materiałów i innowacyjnych rozwiązań przeznaczonych dla przyszłych hipersonicznych platform. Dotyczy to przede wszystkim tych powierzchni (krawędzie natarcia skrzydeł, części dziobowe czy element sterowe), które narażone są na działanie bardzo wysokich temperatur w czasie lotu z prędkością hiperdźwiękową. Na rok budżetowy 2018 USAF przeznacza 31,2 mln USD na program badań takich powłok, czy struktur systemów latających. Jest to kolejny etap badań mający na celu doprowadzić do zbudowania superszybkiego pojazdu łatającego wielokrotnego użytku realizującego zadania w zakresie ISR. W poprzednim roku Defense Advanced Research Projects Agency opracowała koncepcję kombinowanego układu napędowego, cyklicznego silnika (turbine-based combined cycle - TBCC).

Współpracuje ona również z AFRL nad programami Air-Breathing Weapon Concept (HAWC) i Tactical Boost Glide (TBG). Jak na razie problemem jest zapewnienie odpowiedniej żywotności takiego system napędu. Bada się kilka kombinacji rozwiązań w celu wyboru najbardziej optymalnej w użyciu, przy czym ważne jest zapewnienie szerokiego przedziału uzyskiwanych prędkości podczas pracy takiej jednostki napędowej. Natomiast DARPA zawarła z Advanced Full Range Engine (AFRE) kontrakt związany z opracowaniem i testami układów napędowych TBCC wielokrotnego użytku przeznaczonymi dla przyszłych systemów hipersonicznych.

Koncepcja realizowana przez AFRE składa się z turbiny gazowej, przeznaczonej do osiągnięcia prędkość ponad Mach 2, by następnie włączony był napęd hipersoniczny pozwalający na osiągnięcie prędkości ponad Mach 5. Taki system napędowy wybrał już koncern Lockheed Martin do napędu swoich samolotów SR-72 przeznaczonych do prowadzenia misji rozpoznawczych. Wcześniej ten koncern wraz z DARPA pracował nad Falcon Hypersonic Technology Vehicle-2, którego koncepcja rozwijana była w latach 2003-2011. Podczas niej zdobyto unikatowe doświadczenia w zakresie kontroli bezzałogowego statku powietrznego poruszającego się z wielkimi prędkościami, systemu pozycjonowania, zaawansowanego sterowania, czy wytwarzania wysokoodpornych na temperatury powłok ochronnych.

Czytaj też: Raport: USA zagrożone przez broń hipersoniczną. "Zaniedbania"

Już w 2010 roku AFRL przeprowadziło udany test aparatu Boeing X-51 WaveRider, który osiągnął prędkość Mach 5 (ale z użyciem jednorazowej rakiety rozpędzającej w pierwszej fazie lotu). Wyniki tych testów posłużyły do rozwoju nowej koncepcji napędu TBCC. Na razie rozwój pojazdów hipersonicznych nie przewiduje powstanie ich wersji uzbrojonych. W 2013 roku X-51A podczas testów z powodzeniem oddzielił się od B-52H i z wykorzystaniem napędu rakietowego osiągnął prędkość Mach 4,8. Za pomocą silnika odrzutowego wzrosła ona do Mach 5,1, by po 210 sekundach z powodu wyczerpania się paliwa doprowadzić do rozbicia pojazdu. Całkowity czas napędu wynosił 370 sekund, a WaveRider napędzał silnika od Pratt&Whitney Rocketdyne.

Niejako równolegle (z doświadczeniem z rozwoju HSSW) powstaje XS-1 Experimental Spaceplane nadzorowany przez DARPA we współpracy z Northop Grumman. Ma on posłużyć do wynoszenia niewielkich satelitów o masie 1360-2270 kg na niską orbitę okołoziemską. Rozwój systemów hipersonicznych związany jest z tym, że cechują się one nie tylko wysokimi prędkościami, ale również znacznym zasięgiem i osiąganym pułapem i - przede wszystkim - manewrowością. Ważne jest również to, że obecnie projektowane statki latające mają za zadanie pokonywać dzisiejsze i przyszłe systemy obrony przeciwrakietowej oraz wykorzystywać ich ewentualne niedoskonałości.

Czytaj też: Boeing zbuduje dla sił zbrojnych USA samolot kosmiczny XS-1 [Wideo]