ВАШИНГТОН. В 1959 году ВВС и ВМС США объединились с НАСА, чтобы впервые запустить пилотируемый гиперзвуковой испытательный самолет X-15.

Во время этого полета высокоскоростное транспортное средство, рассчитанное на движение со скоростью не менее 5 Маха, было сброшено под крыло бомбардировщика B-52, летевшего над пустыней Мохаве в Южной Калифорнии. Пилот Скотт Кроссфилд поднял самолет на высоту 52 341 фут и развил максимальную скорость 2,11 Маха.

Полет положил начало серьезным испытаниям, и в течение следующих девяти лет три самолета X-15 совершили 199 полетов. В конечном итоге программа превзошла поставленные цели и достигла того, что до сих пор остается самым быстрым в стране пилотируемым гиперзвуковым полетом со скоростью 6,72 Маха, или 4520 миль в час. Хотя она закончилась в 1968 году, результаты программы продолжают использоваться в правительственных исследованиях гиперзвуковых транспортных средств.

В отчете 1964 года, подробно описывающем достижения программы, исследователь НАСА Венделл Стиллвелл писал: «Пока существует земная атмосфера, везде, где люди летают так быстро, они будут путешествовать по региону, где X-15 первым разгадал секреты».

Спустя более полувека X-15 остается самым строгим гиперзвуковым испытанием министерства обороны — свидетельством успеха программы, но также и результатом периодов ограниченных инвестиций в исследования высокоскоростных транспортных средств. В то время как в 1960-х годах Х-15 проводил в среднем одно летное испытание каждые 18 дней, сегодня отдел поддерживает только дюжину гиперзвуковых летных испытаний в хороший год.

Несмотря на ранние технологические прорывы, Соединенные Штаты рассматривали оперативную гиперзвуковую технологию как возможность будущего и обсуждали ее роль в военном арсенале. Между тем, Китай и Россия в последние годы добились прогресса в разработке и развертывании гиперзвуковых систем.

Эти достижения создают в Министерстве обороны ощущение неотложности развертывания собственного гиперзвукового оружия и увеличения финансирования вспомогательных технологий, включая передовые материалы и двигательные установки. По оценкам Счетной палаты правительства, Пентагон планирует потратить 15 миллиардов долларов на гиперзвуковые программы в период с 2015 по 2024 год в рамках 70 различных проектов. Его бюджет на 2023 финансовый год включает 4,7 миллиарда долларов на разработку гиперзвукового оружия и 225,5 миллиона долларов на гиперзвуковую защиту.

В рамках стратегии старший директор Hypersonics Майк Уайт хочет вернуть старую строгость тестирования. Чем больше программ тестируется, сказал он C4ISRNET, тем больше они узнают и тем быстрее будут работать.

«Мы действительно хотим открыть дверь, чтобы позволить национальной команде учиться в темпе открытия, а не в темпе, ограниченном наличием пляжей для летных испытаний», — сказал он в интервью.

В прошлом году Уайт бросил вызов сообществу оборонных испытаний: увеличить темпы гиперзвуковых испытаний до одного полета в неделю. Цель звучит амбициозно, но это цель, сказал он. Хотя изменения не происходят в одночасье, есть надежда, что постановка высокой цели подтолкнет бизнес к изменению способа его работы.

«Цель «один тест в неделю» была поставлена, чтобы привести нас к изменению парадигмы в том, как и где мы тестируем, а не просто пытаться делать больше того, что мы делаем», — сказал Уайт. «Чтобы добраться туда, потребуется время, но мы уже далеко продвинулись».

Сосредоточены на летных испытаниях

За последний год министерство обороны предприняло конкретные шаги по улучшению своих возможностей в области гиперзвуковых испытаний и переходу к более регулярной частоте летных испытаний.

Эти инициативы включают программу подразделения оборонных инноваций под названием Hypersonic and High-Cadence Airborne Testabilities, которая использует коммерческие технологии для разработки испытательного самолета, который сможет летать в течение следующих двух лет.

Центр управления испытательными ресурсами — офис на уровне Пентагона, который поддерживает испытательные мероприятия и инфраструктуру во всем ведомстве, — также сотрудничает с ВМС для разработки гиперзвукового испытательного полигона, который облегчит демонстрацию и проверку гиперзвуковой технологии. И TRMC добилась прогресса в расширении своей программы SkyRange, которая переоборудует 24 выведенных из эксплуатации беспилотника Global Hawk для проведения гиперзвуковых испытаний.

Наряду с этими новыми программами ведомство работает над расширением своего доступа к гиперзвуковым полигонам. По данным Исследовательской службы Конгресса, у Минобороны есть 11 полигонов на открытом воздухе, которые могут поддерживать испытательные полеты, и Уайт сказал, что Минобороны сотрудничает с промышленностью и международными союзниками, чтобы увеличить это число.

Департамент также увеличил свои инвестиции в свою заведомо недофинансированную тестовую инфраструктуру. В отчете Конгрессу за этот год Пентагон указал на нехватку финансирования лабораторной и испытательной инфраструктуры в размере 5,7 млрд долларов, в том числе около 817 млн ​​долларов на нефинансируемые проекты гиперзвукового военного строительства.

Хотя ежегодный запрос TRMC на финансирование не содержит четкого определения бюджета на гиперзвуковые испытания по соображениям безопасности, директор Джордж Рамфорд сказал C4ISRNET, что организация уделяет первоочередное внимание финансированию этой работы.

Чтобы проиллюстрировать это, он указал на раздел бюджета TRMC, в котором определены ресурсы для тестирования стратегических технологий, таких как искусственный интеллект, кибернетика и гиперзвук. Согласно пятилетнему прогнозу департамента, в 2018 финансовом году TRMC потребуется всего 470 миллионов долларов для поддержки тестирования стратегических технологий в 2022 финансовом году. Фактическое финансирование TRMC на 2022 финансовый год составило около 1,5 миллиарда долларов, что более чем в три раза превышает его ожидания. Это включает в себя финансирование инфраструктуры наземных испытаний, такой как аэродинамические трубы и лаборатории, для поддержки гиперзвуковых разработок.

По словам Рамфорда, этот рост не был случайным, а был частью согласованных усилий по поддержке тестирования в ключевых областях разработки технологий.

«За последние пять лет министерство разработало стратегический план по утроению объема инвестиций в испытательную инфраструктуру для ускорения реализации стратегии национальной обороны», — сказал он. «Hysersonics — крупный игрок в этой области».

По словам Уайта, эти целенаправленные инициативы и инвестиции начинают окупаться. В июле были проведены успешные испытания трех гиперзвуковых программ США: ракеты Operational Fires Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны и ее концепции гиперзвукового оружия с воздушно-реактивным двигателем, а также Оружия быстрого реагирования воздушного базирования (ARRW) ВВС. По его словам, в течение примерно трех месяцев, с ноября по конец января, министерство планирует провести семь летных испытаний.

В рамках этой недавней серии испытаний ARRW завершила свой первый полноценный прототип или полные летные испытания 9 декабря в Южной Калифорнии. Испытания продлили серию успешных полетов программы, в которой в 2021 году было три неудачи подряд.

Уайт сказал, что за последний год министерство добилось повышения производительности в нескольких своих гиперзвуковых программах, что, по его мнению, связано с большей строгостью системной инженерии со стороны компаний, разрабатывающих это оружие.

«Мы наблюдаем резкое изменение результатов наших летных испытаний», — сказал он.

Сделайте правильные инвестиции

Бывшие чиновники Минобороны и отраслевые аналитики говорят, что, хотя амбиции департамента в области тестирования вполне достижимы, ему необходимо инвестировать в правильные области.

Марк Льюис, директор Института новых технологий Национальной оборонной промышленной ассоциации и эксперт по развитию гиперзвуковых возможностей, сказал C4ISRNET, что он надеется, что Министерство обороны сможет выполнить свои задачи по тестированию, и его послужной список на X-15 является тому доказательством.

«Мы можем, потому что мы делали это в прошлом», — сказал он. «Но если вы собираетесь проводить испытания с такой скоростью, вы должны делать это не так, как мы делали до сих пор во многих наших гиперзвуковых программах».

Льюис занимал ряд должностей в исследовательском и научно-техническом сообществе Пентагона, в том числе директора по оборонным исследованиям и инженерным разработкам для модернизации и главного научного сотрудника ВВС — должности, которые включали надзор за усилиями по разработке гиперзвуковых технологий. Он сказал, что его обнадежили инвестиции TRMC, но он считает, что департаменту необходимо уделять больше внимания восстанавливаемости и создавать более реалистичные возможности для тестирования.

Что касается возможности восстановления, Льюис сказал, что, хотя восстановление всей системы после испытаний было бы идеальным, даже сбор деталей из автомобиля имеет преимущества для анализа данных.

«Возможно, я захочу испытать новые материалы при высоких температурах. Если я могу поставить их вне транспортного средства [and] если я смогу восстановить этот автомобиль, я могу удалить их. Я могу смотреть их. Я вижу, как они выживают», — сказал он. «В противном случае я просто полагаюсь на датчики и приборы».

Реалистичные летные испытания — или, как называет это Льюис, «аэродинамические трубы в небе» — также должны быть приоритетом для отдела. Хотя наземные аэродинамические трубы, воспроизводящие среду полета, являются важной частью плана испытаний программы, у них есть ограничения.

«Аэродинамические трубы всегда идут на компромиссы», — сказал он. «Сам тот факт, что вы находитесь в туннеле, а ваша модель сидит в камере, а у этой камеры есть стены, — это не то же самое, что транспортное средство, летящее сквозь атмосферу».

И Льюис, и Уайт отметили, что разработка более надежной инфраструктуры моделирования и симуляции снизит риск, но не заменит летные испытания.

«Чем больше вы можете тестировать на земле, тем больше вы снижаете риск летных испытаний, но нет никакого средства, которое могло бы полностью имитировать гиперзвуковой полет», — сказал Уайт. — Значит, нам нужно лететь.

Роман Швейцер, аналитик оборонной исследовательской компании Cowen Group, сказал, что, хотя модель «создавать, тестировать и быстро выходить из строя» важна, если отдел должен двигаться быстро, частота также имеет свою цену — и должен быть толчок, чтобы уменьшить даже это. по мере того, как темп тестирования набирает обороты.

«Вы должны держать расходы на основе этого», — сказал он C4ISRNET. «Каждый раз, когда кто-то внедряет новую технологию, особенно военные, происходит множество проб и ошибок. А если пробы и ошибки очень дорогие, то многого не сделаешь.