AAM: La evolución forzada de los misiles

Misiles aire-aire: Evolución forzada

Revista Militar
Autor:Andrey Mitrofanov




El desarrollo de la tecnología conduce al surgimiento de sistemas de combate prometedores, que se vuelven casi imposibles de resistir con las armas existentes. En particular, los misiles aire-aire prometedores y los sistemas de autodefensa láser de los aviones de combate pueden cambiar radicalmente el formato de una guerra en el aire. Anteriormente hemos revisado las tecnologías relevantes en los artículos. Armas láser en aviones de combate. ¿Es posible resistirlo?? y Misiles antimisiles aire-aire... También se desarrollarán sistemas de guerra electrónica (EW), capaces de contrarrestar eficazmente los misiles aire-aire y tierra-aire (W-E) con un cabezal guía. Además, en aviones de combate de grandes dimensiones, por ejemplo, en tales como prometedor bombardero estadounidense B-21 Raider, estos complejos pueden ser comparables en eficiencia con los equipos de guerra electrónica desplegados en aviones especializados.

El prometedor bombardero estadounidense B-21 Raider puede obtener los sistemas de autodefensa más avanzados jamás instalados en aviones de combate.

Naturalmente, la aparición de sistemas de defensa avanzados para aviones de combate no puede quedar sin respuesta, y se requerirá la correspondiente evolución de los misiles aire-aire, capaces de superar dicha protección con una probabilidad aceptable.

Esta tarea será bastante difícil, ya que los prometedores sistemas de autodefensa se complementan entre sí, lo que dificulta el desarrollo de contramedidas efectivas. Por ejemplo, la aparición de sistemas de autodefensa láser requerirá equipar misiles con protección anti-láser, que, contrariamente a la creencia popular, no puede estar hecha de papel de aluminio o pintura plateada, y será bastante pesado y engorroso. A su vez, un aumento en la masa y dimensiones de los misiles V-V los convertirá en objetivos más fáciles para los antimisiles V-V, que no requieren protección anti-láser.

Por lo tanto, para dotar a los misiles aire-aire prometedores de la capacidad de atacar aviones de combate prometedores equipados con misiles antimisiles, sistemas de autodefensa láser y medios de guerra electrónica, será necesario implementar una amplia gama de medidas, que consideraremos en este artículo.

Motores

El motor es el corazón de los cohetes V-V. Son los parámetros del motor los que determinan el alcance y la velocidad del misil, la masa máxima permitida del buscador (GOS) y la masa de la ojiva (ojiva). Además, la potencia del motor es uno de los factores que determinan la maniobrabilidad del cohete.

Actualmente, los principales sistemas de propulsión para misiles aire-aire siguen siendo motores de cohetes de propulsante sólido (motores de cohete de propulsor sólido). Una solución prometedora es un motor ramjet (ramjet), que está instalado en el último misil europeo MBDA Meteor.

Rocket V-V MBDA Meteor con ramjet

Según informes no confirmados, en el marco del programa clasificado "negro" del Departamento de Defensa de Estados Unidos, se desarrolló un misil VB con un estatorreactor, e incluso se utilizó durante la operación en el Golfo Pérsico, con su ayuda al menos un iraquí avión fue derribado.

El uso de un estatorreactor permite aumentar el alcance de disparo, mientras que un misil de alcance comparable con propulsores sólidos tendrá grandes dimensiones o peores características energéticas, lo que afectará negativamente su capacidad de maniobra intensiva. A su vez, el estatorreactor también puede tener limitaciones en la intensidad de maniobra debido a las limitaciones en los ángulos de ataque y deslizamiento requeridos para el correcto funcionamiento del estatorreactor.

Por lo tanto, los misiles V-B prometedores en cualquier caso incluirán propulsores sólidos para lograr la velocidad mínima requerida para lanzar un estatorreactor, y el propio estatorreactor. Es posible que los misiles VB se conviertan en dos etapas: la primera etapa incluirá propulsores sólidos para aceleración y estatorreactor, y la segunda etapa incluirá solo propulsores sólidos para garantizar maniobras intensivas en la sección final, al acercarse al objetivo, incluso para evadiendo misiles aire-aire, aire y reduciendo la efectividad de los sistemas láser de autodefensa del enemigo.

En lugar del combustible sólido utilizado en los propulsores sólidos, se pueden desarrollar combustibles en gel o pastosos (RPM). Dichos motores son más difíciles de diseñar y fabricar, pero proporcionarán mejores características de energía en comparación con el combustible sólido, así como el potencial de estrangulamiento del empuje y la capacidad de encender / apagar las RPM.

Diagrama de un motor de cohete que funciona con combustible pastoso (del libro Motores de cohete de flujo directo que funcionan con combustibles sólidos y pastosos. Conceptos básicos de diseño y desarrollo experimental)

Super maniobrabilidad

En los misiles aire-aire prometedores, se requerirá la posibilidad de maniobras intensivas no solo para derrotar a los objetivos altamente maniobrables, sino también para realizar maniobras intensivas que eviten la derrota de los antimisiles VV y reduzcan la efectividad del auto-láser del enemigo. sistemas de defensa.

Para aumentar la maniobrabilidad de los misiles V-V, se pueden usar motores de control vectorial de empuje (VVT) y / o motores de control transversal como parte de un cinturón de control dinámico de gas.

Cinturón de control dinámico de gas

El uso de UHT o un cinturón de control dinámico de gas permitirá que los prometedores misiles V-V aumenten la eficiencia de vencer los prometedores sistemas de autodefensa del enemigo y aseguren que el objetivo sea alcanzado con un golpe directo (golpe para matar).

Es necesario hacer una observación: la capacidad de maniobrar intensamente, incluso con la energía suficiente de un cohete VB proporcionado por un estatorreactor o RPMT, no proporcionará una evasión efectiva de los antimisiles enemigos, será necesario garantizar la detección de antimisiles, ya que se garantizarán maniobras intensivas durante todo el vuelo del misil. B-B es imposible.

Visibilidad reducida

Para que un sistema de autodefensa antimisiles o láser de un avión de combate ataque los misiles aire-aire entrantes, deben detectarse con anticipación. Los sistemas modernos de advertencia de ataque con misiles son capaces de hacer esto con alta eficiencia, incluida la determinación de la trayectoria de los misiles aire-aire o oeste-aire entrantes.

Los sistemas de ubicación óptica (OLS) del caza F-35 permiten la detección de alta eficiencia de misiles V-V y Z-V, de hecho, permiten al piloto ver un misil que se aproxima.

El uso de medidas para reducir la visibilidad de los misiles aire-aire reducirá significativamente el alcance de su detección por los sistemas de alerta de ataques con misiles.

Ya se ha llevado a cabo el desarrollo de misiles con visibilidad reducida. En particular, en los años 80 del siglo XX, Estados Unidos desarrolló y llevó a la etapa de prueba un sigiloso misil aire-aire Have Dash / Have Dash II. Una de las variantes del cohete Have Dash implicó el uso de un estatorreactor, que, a su vez, supuestamente se utilizó en el cohete B-B antes mencionado probado en el Golfo Pérsico.

El cohete Have Dash tiene un cuerpo hecho de un compuesto absorbente de radar basado en grafito de una forma facetada característica con una sección transversal triangular o trapezoidal. En la proa había un carenado radio-transparente / IR-transparente, debajo del cual había un buscador de modo dual con radar activo y canales de guía infrarrojos pasivos, un sistema de guía inercial (INS).

Misil furtivo aire-aire Have Dash

En el momento del desarrollo, la Fuerza Aérea de los EE. UU. No necesitaba misiles furtivos, por lo que su desarrollo posterior se suspendió y posiblemente se clasificó y transfirió al estado de programas "negros". En cualquier caso, los desarrollos sobre los misiles Have Dash pueden y serán utilizados en proyectos prometedores.

En los prometedores misiles V-V, se pueden tomar medidas para reducir la firma tanto en los rangos de longitud de onda del radar (RL) como del infrarrojo (IR). La antorcha del motor puede estar parcialmente blindada por elementos estructurales, el cuerpo está hecho de materiales compuestos radioabsorbentes, teniendo en cuenta la re-reflexión óptima de la radiación del radar.

La reducción de la firma del radar de los prometedores misiles V-V se verá obstaculizada por la necesidad de proporcionarles simultáneamente una protección anti-láser eficaz.

Protección anti-láser

En la próxima década, las armas láser puede convertirse en un atributo integral de los aviones y helicópteros de combate. En la primera etapa, sus capacidades permitirán asegurar la derrota del buscador óptico de los misiles V-V y Z-V, y en el futuro, a medida que aumente la potencia, los propios misiles V-V y Z-V.

Las armas láser con una capacidad de 15-150 kilovatios pueden integrarse en el planeador de aviones prometedores o colocarse en un contenedor suspendido.

Una característica distintiva de las armas láser es la capacidad de redirigir casi instantáneamente el rayo de un objetivo a otro. A grandes altitudes y velocidades de vuelo, es imposible proporcionar protección con cortinas de humo, la transparencia óptica de la atmósfera es alta.

Del lado del misil V-V está su alta velocidad: es poco probable que el alcance efectivo de un arma de autodefensa láser exceda los 10-15 kilómetros, el misil V-V cubrirá esta distancia en 5-10 segundos. Se puede suponer que un láser de 150 kW tardará entre 2 y 3 segundos en alcanzar un misil V-V desprotegido, es decir, un complejo de láser de autodefensa puede repeler el impacto de dos o tres de esos misiles.

Los aviones más grandes pueden obtener una ventaja, ya que se pueden colocar varios sistemas de autodefensa láser sobre ellos, y su poder puede ser mayor, más antimisiles en las bahías de armas, radares más potentes y equipos de guerra electrónica. En los artículos se examinó la cuestión de las perspectivas de aumentar la dimensión de los aviones de combate y cambiar las tácticas de su uso. Concepto de avión de combate 2050 año y armas basadas en nuevos principios físicos ó ¿Adónde irá el avión de combate: presionará el suelo o ganará altitud??.

Para superar los prometedores sistemas de autodefensa láser, será necesario organizar un acercamiento simultáneo al objetivo de un grupo de misiles V-B o aumentar su protección contra las armas láser.

La protección de las municiones de la poderosa radiación láser se discutió en el artículo. Resistir la luz: protección contra armas láser.

Se pueden distinguir dos direcciones. El primero es el uso de protección ablativa (del latín ablatio - quitar, quitar masa), cuyo efecto se basa en la eliminación de materia de la superficie del objeto protegido mediante una corriente de gas caliente y / o en la reestructuración de la capa límite, que en conjunto reduce significativamente la transferencia de calor a la superficie protegida.

Diagrama de corte de la protección ablativa y la protección por ablación de la nave espacial "Buran"

La segunda dirección es cubrir el cuerpo con varias capas protectoras de materiales refractarios, por ejemplo, un revestimiento cerámico sobre una matriz compuesta de carbono-carbono. Además, la capa superior debe tener una alta conductividad térmica para maximizar la distribución de calor del calentamiento por láser sobre la superficie de la carcasa, y la capa interna debe tener una baja conductividad térmica para proteger los componentes internos del sobrecalentamiento.

Recubrimiento cerámico Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, desarrollado por científicos del Instituto Royce de la Universidad de Manchester (Reino Unido) y la Universidad Central South (China) - material a la izquierda antes de la prueba, en el centro y derecha - después de dos minutos de prueba a una temperatura de 2000 ° C y 2500 ° C, en el centro de la muestra derecha hay un área blanca donde la temperatura alcanzó los 3000 ° C

La pregunta principal es qué grosor y masa debe tener el revestimiento del cohete V-B para resistir el impacto de un láser con una potencia de 50-150 kW o más, y cómo afectará las características maniobrables y dinámicas del cohete. También debe combinarse con requisitos de sigilo.

Una tarea igualmente difícil es proteger al buscador de misiles. La aplicabilidad de los misiles V-V con buscador de infrarrojos contra aviones equipados con sistemas de autodefensa láser está en duda.... Es poco probable que las contraventanas pasivas termoópticas puedan resistir el impacto de la radiación láser con una potencia de decenas a cientos de kilovatios, y las contraventanas mecánicas no proporcionan la velocidad de cierre requerida para proteger los elementos sensibles.

Imágenes de la patente de RF n. ° 2509323 para un obturador pasivo óptico: 1 - película de espejo de metal que se derrite y se evapora bajo la acción de la radiación, 2 - sustrato transparente, 3 - espejo parabólico, 4 y 5 - aberturas de entrada y salida de un dispositivo óptico con un obturador, película de 6 regiones c 1 expuesta a calentamiento por láser, g es la distancia focal del espejo parabólico, L es la lente

Tal vez sea posible lograr el funcionamiento del buscador de infrarrojos en el modo de "vista instantánea", cuando el cabezal de referencia casi siempre está cerrado con un diafragma de tungsteno y se abre solo durante un breve período de tiempo para obtener una imagen del objetivo. - en el momento en que no hay radiación láser (su presencia debe ser determinada por un sensor especial) ...

Para garantizar el funcionamiento de un cabezal de referencia de radar activo (ARLGSN), los materiales de protección deben ser transparentes en el rango de longitud de onda adecuado.

Protección EMP

Para destruir misiles aire-aire a una gran distancia, el enemigo puede potencialmente usar antimisiles V-V con una ojiva que genera un poderoso pulso electromagnético (munición EMP). Una munición EMP puede potencialmente alcanzar varios misiles V-B enemigos a la vez.

Para reducir el impacto de la EMP de las municiones, los componentes electrónicos pueden protegerse con materiales feromagnéticos, por ejemplo, algo así como una "tela de ferrita" con altas propiedades absorbentes, con una gravedad específica de solo 0,2 kg / m.², desarrollado por la empresa rusa "Ferrit-Domain".

Como parte de los componentes electrónicos, los interruptores automáticos se pueden usar en caso de fuertes corrientes de inducción: diodos Zener y varistores, y ARLGSN se pueden fabricar sobre la base de cerámica cocida a baja temperatura resistente a las interferencias electromagnéticas (cerámica cocida a baja temperatura). - LTCC).

Conjunto de antenas planas en fase activa (APAR) que utilizan tecnología de cerámica LTCC desarrollada por JSC "NIIPP", Tomsk

Aplicación de salvamento

Una de las formas de superar la protección de los aviones de combate prometedores es el uso masivo de misiles B-B, por ejemplo, varias docenas de misiles en una salva. El caza F-15EX más nuevo puede transportar hasta 22 misiles AIM-120 o 44 misiles CUDA de pequeño tamaño, el caza ruso Su-35S puede transportar misiles 10-14 VV (es posible que su número se pueda aumentar mediante el uso de doble suspensión pilones o el uso de misiles V-V de tamaño reducido). El caza de quinta generación Su-57 también tiene 14 puntos de suspensión (incluidos los externos). Las capacidades de otros cazas de quinta generación a este respecto son más modestas.

EF-2000 Typhoon puede llevar armas en 14 puntos de suspensión

La pregunta es qué tan efectivas serán tales tácticas cuando se contrarresten simultáneamente la guerra electrónica, los antimisiles con ojivas electromagnéticas, los antimisiles de mediano alcance del tipo CUDA, los antimisiles de pequeño tamaño como MSDM / MHTK / HKAMS y láser en- a bordo de los sistemas de autodefensa. Existe la posibilidad de que los misiles aire-aire sin protección "clásicos" se vuelvan ineficaces debido a su alta vulnerabilidad a los sistemas de autodefensa prometedores para aviones de combate.

UAV - portador de misiles V-V

Es posible aumentar el número de misiles V-V en una salva y acercarlos al avión atacado mediante el uso de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) poco costoso y discreto junto con un avión de combate. Actualmente, estos vehículos aéreos no tripulados se están desarrollando activamente en interés de la Fuerza Aérea de los EE. UU.

General Atomics y Lockheed Martin, encargados por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Defensa de EE. UU., DARPA, están desarrollando un UAV furtivo aerotransportado con la capacidad de usar armas aire-aire bajo el programa LongShot. Al atacar, estos vehículos aéreos no tripulados pueden avanzar hacia el caza atacante, lo que aumenta la cantidad de misiles B-B en una salva, lo que les permite conservar energía para el segmento final. La baja visibilidad de radar e infrarrojos del portaaviones UAV retrasará el momento de activación de los sistemas de autodefensa a bordo de la aeronave atacada.

Conceptos de UAV LongShot

Para determinar el momento de activación de los sistemas de defensa aerotransportados de la aeronave atacada: el lanzamiento de antimisiles V-V, la inclusión de medios de guerra electrónica, los UAV pueden equiparse con equipos especializados. Se puede considerar una opción cuando el portaaviones UAV desempeñará el papel de "kamikaze", siguiendo a los misiles V-V, cubriéndolos con medios de guerra electrónica y transmitiendo la designación de objetivo externo desde el avión del portaaviones.

Dichos UAV no tienen que estar en el aire, pero esto aumentará su tamaño y costo. A su vez, el despliegue aerotransportado requerirá un aumento en las dimensiones y la capacidad de carga del portaaviones, del que ya hemos hablado, hasta la aparición de una especie de "portaaviones", que consideramos en el artículo. Combate "Gremlins" de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos: el renacimiento del concepto de portaaviones aviones.

Montar hipersonido

Una solución aún más radical podría ser la creación de misiles V-V pesados ​​con submuniciones en forma de misiles V-V de pequeño tamaño en lugar de una ojiva monobloque. Pueden estar equipados con un motor ramjet que proporciona una alta velocidad de vuelo supersónica o incluso hipersónica durante la mayor parte de la trayectoria.

Los misiles guiados antiaéreos (SAM) con submuniciones con calibre de 30 a 55 mm y longitud de 400 a 800 mm se crearon en la Alemania nazi, sin embargo, luego se trataba de municiones de fragmentación de alto explosivo (HE) no guiadas.

Ojiva SAM con submuniciones HE no guiadas

En Rusia, se están desarrollando misiles aire-aire prometedores y misiles VV pesados ​​para el MiG-31 y los interceptores MiG-41 prometedores, en los que los misiles aire-aire avanzados K-77M, que son el desarrollo de RVV- Misiles SD, se utilizarán como submuniciones. Se supone que se utilizarán para destruir objetivos hipersónicos; la presencia de varias submuniciones de localización individual aumentará la probabilidad de alcanzar objetivos complejos de alta velocidad.

El concepto de un misil prometedor con varias submuniciones de objetivos individuales.

Sin embargo, se puede suponer que el prometedor misil pesado V-B tendrá más demanda precisamente para la destrucción de aviones de combate equipados con prometedores sistemas de autodefensa.

Como en el caso de los portaaviones UAV, la primera etapa del misil VB, el portaaviones de submuniciones, también puede equiparse con medios para detectar un ataque por antimisiles, detectando el uso de equipos de guerra electrónica por parte del enemigo y sus propios dispositivos electrónicos. equipo de guerra y equipo para transmitir la designación del objetivo del portaaviones a las submuniciones.

Objetivos falsos

Uno de los elementos del equipamiento de los vehículos aéreos no tripulados y una adición a las submuniciones guiadas de los prometedores misiles pesados ​​V-V pueden convertirse en objetivos falsos. Hay ciertos problemas que complican su uso: las operaciones de combate en el aire se llevan a cabo a altas velocidades con maniobras intensivas, por lo que no se puede hacer un objetivo falso con un simple "blanco". Como mínimo, debería incluir un motor con suministro de combustible, un INS y controles sencillos, posiblemente un receptor para recibir información de una fuente de designación de destino externa.

Parecería: ¿cuál es el punto entonces, de hecho es casi un cohete V-V? Sin embargo, la ausencia de una ojiva, control transversal y / o motores UHT, el abandono de tecnologías para reducir la visibilidad y, lo más importante, de un costoso sistema de guía, hará que un objetivo señuelo sea varias veces más barato que un misil VB "real" y varios veces más pequeño en tamaño.

Es decir, en lugar de un misil B-B, se pueden colocar 2-4 señuelos, que pueden mantener aproximadamente el rumbo y la velocidad en relación con los misiles B-B reales. Pueden equiparse con reflectores de esquina o lentes Luneberg para obtener una superficie de dispersión efectiva (EPR) equivalente a la de los cohetes VB "reales".

Un algoritmo de ataque inteligente debería proporcionar una similitud adicional entre los señuelos y los misiles aire-aire reales.

Algoritmo de ataque inteligente

El elemento más importante que asegura la efectividad de un ataque con misiles aire-aire prometedores debe ser un algoritmo inteligente que asegure la interacción de la aeronave portadora, los portaaviones intermedios: un bloque de refuerzo hipersónico o UAV, submuniciones aire-aire y señuelos.

Es necesario proporcionar un ataque al objetivo desde la dirección óptima, para sincronizar objetivos falsos y submuniciones V-B de acuerdo con el tiempo de llegada (la velocidad de vuelo se puede cambiar encendiendo / apagando o acelerando los motores cohete prometedores).

Por ejemplo, después de separar las submuniciones B-B y los señuelos, si hay un canal de control en este último, los señuelos pueden realizar maniobras simples junto con las submuniciones B-B. En ausencia de un canal de control para propósitos falsos, pueden moverse en la misma dirección con las submuniciones durante algún tiempo, incluso cuando el objetivo cambia la dirección de vuelo, lo que dificulta a los interceptores VB determinar dónde está el objetivo real, y donde el falso, hasta el momento en que el tiempo de giro óptimo para golpear un objetivo desde una distancia mínima o destruir un canal de control a través de un UAV o un escenario superior.

El enemigo intentará ahogar el control de la "bandada" de submuniciones y señuelos aerotransportados mediante la guerra electrónica. Para contrarrestar esto, se puede considerar la opción de utilizar comunicación óptica unidireccional "portadora - UAV / etapa superior" y "UAV / etapa superior - submuniciones / señuelos V-V".

Hallazgos

La aparición en aviones de combate prometedores de sistemas efectivos de misiles aire-aire, sistemas de autodefensa láser, equipos de guerra electrónica, requerirá el desarrollo de misiles aire-aire prometedores de nueva generación.

A su vez, la aparición de prometedores sistemas de autodefensa aerotransportados tendrá un impacto significativo en la aviación de combate - puede ir tanto por el camino de la creación de sistemas distribuidos - aviones tripulados y UAV de varios tipos, conectados en una sola red, como por el camino de aumentar las dimensiones de los aviones de combate y un aumento correspondiente en las armas colocadas sobre ellos, auto -complejos de defensa, equipos de guerra electrónica, aumento de la potencia y dimensiones del radar ... Además, ambos enfoques se pueden combinar.

"El lobo es fuerte no con sus colmillos, sino con su manada"

Los aviones de combate prometedores pueden convertirse en una especie de equivalente de los barcos de superficie: fragatas y destructores, que no esquivan, sino que repelen el golpe. En consecuencia, los medios de ataque deben evolucionar teniendo en cuenta este factor.

Independientemente del enfoque elegido para el desarrollo de la aviación de combate, una cosa se puede decir con certeza: el costo de llevar a cabo una guerra en el aire aumentará significativamente.