Vuelo hipersónico
Vuelo a altitudes inferiores a 90 km (56 mi) y a velocidades superiores a Mach 5

El vuelo hipersónico es un vuelo a través de la atmósfera a altitudes inferiores a unos 90 km (56 mi) a velocidades superiores a Mach 5 , una velocidad en la que la disociación del aire comienza a ser significativa y existen altas cargas térmicas . Se han alcanzado velocidades superiores a Mach 25 por debajo de la termosfera en 2020. [ cita requerida ]

Vehículo de reentrada (RV) después de un vuelo de 8.000 kilómetros (5.000 millas), 1959. Nótese la punta ennegrecida del RV debido al calentamiento aerodinámico . Compárese con el efecto del calentamiento aerodinámico en el meteorito de hierro de la derecha.

Los vehículos hipersónicos pueden maniobrar a través de la atmósfera en una trayectoria no parabólica, pero sus cargas de calor aerodinámico deben ser controladas.

Historia

El primer objeto fabricado que logró un vuelo hipersónico fue el cohete Bumper de dos etapas , que consistía en una segunda etapa WAC Corporal colocada encima de una primera etapa V-2 . En febrero de 1949, en White Sands , el cohete alcanzó una velocidad de 8290 km/h (5150 mph), o aproximadamente Mach 6,7. [1] El vehículo, sin embargo, se quemó al reingresar a la atmósfera , y solo se encontraron restos carbonizados. En abril de 1961, el mayor ruso Yuri Gagarin se convirtió en el primer humano en viajar a velocidad hipersónica, durante el primer vuelo orbital tripulado del mundo . Poco después, en mayo de 1961, Alan Shepard se convirtió en el primer estadounidense y la segunda persona en volar hipersónicamente cuando su cápsula reingresó a la atmósfera a una velocidad superior a Mach 5 al final de su vuelo suborbital sobre el océano Atlántico. [2]

En noviembre de 1961, el mayor de la Fuerza Aérea Robert White voló el avión de investigación X-15 a velocidades superiores a Mach 6. [3] [4] El 3 de octubre de 1967, en California, un X-15 alcanzó Mach 6,7. [5]

El problema de la reentrada de un vehículo espacial ha sido ampliamente estudiado. [6] El X-43A de la NASA voló en estatorreactor durante 10 segundos y luego planeó durante 10 minutos en su último vuelo en 2004. El Boeing X-51 Waverider voló en estatorreactor durante 210 segundos en 2013, alcanzando finalmente Mach 5,1 en su cuarta prueba de vuelo. Desde entonces, el régimen hipersónico se ha convertido en tema de mayor estudio durante el siglo XXI y de competencia estratégica entre Estados Unidos, India, Rusia y China. [7]

Física

Punto de estancamiento

El punto de estancamiento del aire que fluye alrededor de un cuerpo es un punto donde su velocidad local es cero. [6] En este punto, el aire fluye alrededor de esta ubicación. Se forma una onda de choque , que desvía el aire del punto de estancamiento y aísla el cuerpo de vuelo de la atmósfera. [6] Esto puede afectar la capacidad de sustentación de una superficie de vuelo para contrarrestar su resistencia y la posterior caída libre . [8] [a]

Para maniobrar en la atmósfera a velocidades superiores a las supersónicas, las formas de propulsión pueden seguir siendo sistemas de respiración aérea, pero un estatorreactor no es suficiente para que un sistema alcance Mach 5, ya que un estatorreactor ralentiza el flujo de aire a subsónico. [10] Algunos sistemas ( waveriders ) utilizan un cohete de primera etapa para impulsar un cuerpo al régimen hipersónico. Otros sistemas ( vehículos de planeo con impulso ) utilizan estatorreactores después de su impulso inicial, en los que la velocidad del aire que pasa a través del estatorreactor sigue siendo supersónica. Otros sistemas ( municiones ) utilizan un cañón para su impulso inicial. [11]

Efecto de alta temperatura

El flujo hipersónico es un flujo de alta energía. [12] La relación entre la energía cinética y la energía interna del gas aumenta con el cuadrado del número de Mach. Cuando este flujo entra en una capa límite, se producen efectos viscosos elevados debido a la fricción entre el aire y el objeto de alta velocidad. En este caso, la alta energía cinética se convierte en parte en energía interna y la energía del gas es proporcional a la energía interna. Por lo tanto, las capas límite hipersónicas son regiones de alta temperatura debido a la disipación viscosa de la energía cinética del flujo. Otra región de flujo de alta temperatura es la capa de choque detrás de la fuerte onda de choque en forma de arco. En el caso de la capa de choque, la velocidad del flujo disminuye de manera discontinua a medida que pasa a través de la onda de choque. Esto da como resultado una pérdida de energía cinética y una ganancia de energía interna detrás de la onda de choque. Debido a las altas temperaturas detrás de la onda de choque, la disociación de las moléculas en el aire se vuelve térmicamente activa. Por ejemplo, para el aire a T > 2000 K (1730 °C; 3140 °F), la disociación del oxígeno diatómico en radicales de oxígeno es activa: O 2 → 2O [13] : 41  [14] [15] Para T > 4000 K (3730 °C; 6740 °F), la disociación del nitrógeno diatómico en radicales N es activa: N 2 → 2N [13] : 39  En consecuencia, en este rango de temperatura, se forma un plasma: [16] —la disociación molecular seguida de la recombinación de radicales de oxígeno y nitrógeno produce óxido nítrico: N 2 + O 2 → 2NO, que luego se disocia y se recombina para formar iones: N + O → NO + + e − [13] : 39  [17]

Flujo de baja densidad

En condiciones estándar del nivel del mar para el aire, el recorrido libre medio de las moléculas de aire es de aproximadamente . A una altitud de 104 km (65 mi), donde el aire es más fino, el recorrido libre medio es . Debido a este gran recorrido libre medio, los conceptos, ecuaciones y resultados aerodinámicos basados ​​en el supuesto de un continuo comienzan a desmoronarse, por lo tanto, la aerodinámica debe considerarse desde la teoría cinética. Este régimen de aerodinámica se llama flujo de baja densidad. Para una condición aerodinámica dada, los efectos de baja densidad dependen del valor de un parámetro adimensional llamado número de Knudsen , definido como donde es la escala de longitud típica del objeto considerado. El valor del número de Knudsen basado en el radio de la nariz, , puede ser cercano a uno. la = 68 norte metro {\displaystyle \lambda =68\,\mathrm {nm} } la = 1 F a = 0,305 metro {\displaystyle \lambda =1\,\mathrm {ft} =0.305\,\mathrm {m} } K norte {\displaystyle \mathrm {Kn}} K norte = la yo {\displaystyle \mathrm {Kn} ={\frac {\lambda }{l}}} yo {\estilo de visualización l} K norte = la R {\displaystyle \mathrm {Kn} ={\frac {\lambda }{R}}}

Los vehículos hipersónicos vuelan frecuentemente a altitudes muy elevadas y, por lo tanto, se encuentran con condiciones de baja densidad. Por lo tanto, el diseño y análisis de vehículos hipersónicos a veces requiere la consideración de flujos de baja densidad. Las nuevas generaciones de aviones hipersónicos pueden pasar una parte considerable de su misión a grandes altitudes y, para estos vehículos, los efectos de baja densidad serán más significativos. [12]

Capa de choque fina

El campo de flujo entre la onda de choque y la superficie del cuerpo se denomina capa de choque. A medida que aumenta el número de Mach M, disminuye el ángulo de la onda de choque resultante. Este ángulo de Mach se describe mediante la ecuación donde a es la velocidad de la onda de sonido y v es la velocidad del flujo. Como M = v/a, la ecuación se convierte en . Los números de Mach más altos colocan la onda de choque más cerca de la superficie del cuerpo, por lo que a velocidades hipersónicas, la onda de choque se encuentra extremadamente cerca de la superficie del cuerpo, lo que da como resultado una capa de choque delgada. A un número de Reynolds bajo, la capa límite se vuelve bastante gruesa y se fusiona con la onda de choque, lo que da lugar a una capa de choque completamente viscosa. [18] micras = pecado − 1 ⁡ ( a / en ) {\displaystyle \mu =\sin ^{-1}(a/v)} micras = pecado − 1 ⁡ ( 1 / METRO ) {\displaystyle \mu =\sin ^{-1}(1/M)}

Interacción viscosa

La capa límite de flujo compresible aumenta proporcionalmente al cuadrado del número de Mach e inversamente a la raíz cuadrada del número de Reynolds.

A velocidades hipersónicas, este efecto se vuelve mucho más pronunciado, debido a la dependencia exponencial del número de Mach. Dado que la capa límite se vuelve tan grande, interactúa de manera más viscosa con el flujo circundante. El efecto general de esta interacción es crear una fricción superficial mucho mayor de lo normal, lo que provoca un mayor flujo de calor superficial. Además, la presión superficial aumenta, lo que da como resultado un coeficiente de resistencia aerodinámica mucho mayor. Este efecto es extremo en el borde de ataque y disminuye en función de la longitud a lo largo de la superficie. [12]

Capa de entropía

La capa de entropía es una región de grandes gradientes de velocidad causados ​​por la fuerte curvatura de la onda de choque. La capa de entropía comienza en el morro del avión y se extiende aguas abajo cerca de la superficie del fuselaje. Aguas abajo del morro, la capa de entropía interactúa con la capa límite, lo que provoca un aumento del calentamiento aerodinámico en la superficie del fuselaje. Aunque la onda de choque en el morro a velocidades supersónicas también es curva, la capa de entropía solo se observa a velocidades hipersónicas porque la magnitud de la curva es mucho mayor a velocidades hipersónicas. [12]

Propulsión

Detonación controlada

En China, los investigadores han utilizado ondas de choque en una cámara de detonación para comprimir ondas de plasma de argón ionizado que se mueven a Mach 14. Las ondas se dirigen a generadores magnetohidrodinámicos (MHD) para crear un pulso de corriente que podría ampliarse hasta una escala de gigavatios, si se suministra suficiente gas argón para alimentar los generadores MHD. [19]

Detonación rotatoria

Un motor de detonación rotatoria (RDE) [20] podría propulsar fuselajes en vuelo hipersónico; el 14 de diciembre de 2023, los ingenieros de GE Aerospace demostraron su equipo de prueba, que combina un RDE con un estatorreactor/ scramjet , para evaluar los regímenes de combustión por detonación rotatoria. El objetivo es lograr sistemas de propulsión de ciclo combinado basados ​​en turbinas (TBCC) sostenibles, a velocidades entre Mach 1 y Mach 5. [21] [22] [23]

Aplicaciones

Envío

El transporte consume energía para tres propósitos: vencer la gravedad, vencer la fricción entre el aire y el agua y alcanzar la velocidad terminal. La reducción de los tiempos de viaje y las mayores altitudes de vuelo reducen los dos primeros, mientras que aumentan el tercero. Los defensores de este método afirman que los costos netos de energía del transporte hipersónico pueden ser menores que los del transporte convencional, al tiempo que se reducen drásticamente los tiempos de viaje. [24]

El Stratolaunch Roc se puede utilizar para lanzar aviones hipersónicos. [25]

Hermeus demostró la transición del funcionamiento de un motor de avión turborreactor al funcionamiento de un estatorreactor el 17 de noviembre de 2022, [26] evitando así la necesidad de aumentar la velocidad de la aeronave mediante cohetes o estatorreactores. [27]

Véase: SR-72 , § Mayhem

Armas

El arma hipersónica, que demuestra su trayectoria no parabólica (señalada en rojo), tiene una firma distintiva que está siendo rastreada por una de las capas de la Arquitectura Espacial de Defensa Nacional (§ NDSA) a partir de 2021. El Tramo 0 comenzará a implementarse en 2022. [28]
  • Los satélites de la NDSA, en gris, se desplegarán en constelaciones que orbitarán la Tierra y mantendrán constantemente la Tierra en su campo de visión, representado por los conos azules que representan los campos de visión de las constelaciones de satélites. Los satélites se comunicarán entre sí y prestarán servicio a los sistemas defensivos desplegados contra los vehículos hipersónicos enemigos y crearán una cadena de destrucción contra ellos.
  • Por el contrario, los mismos satélites pueden utilizarse para rastrear armas hipersónicas amigas y realizar evaluaciones de daños en combate de sus ataques contra objetivos. Véase JADC2 ( Comando y control conjunto de todos los dominios )

Los dos tipos principales de armas hipersónicas son los misiles de crucero hipersónicos y los vehículos de planeo hipersónicos . [b] [33] Las armas hipersónicas, por definición, viajan cinco o más veces la velocidad del sonido. Los misiles de crucero hipersónicos, que funcionan con estatorreactores , están limitados a menos de 30 km (19 mi); [c] los vehículos de planeo hipersónicos pueden viajar a mayor altura.

Los vehículos hipersónicos son mucho más lentos que los misiles balísticos (es decir, suborbitales o de órbita fraccionaria), porque viajan en la atmósfera, y los misiles balísticos viajan en el vacío por encima de la atmósfera. Sin embargo, pueden usar la atmósfera para maniobrar, lo que los hace capaces de desviaciones de gran ángulo de una trayectoria balística. [10] Un vehículo hipersónico de planeo generalmente se lanza con una primera etapa balística, luego despliega alas y cambia a vuelo hipersónico cuando vuelve a ingresar a la atmósfera, lo que permite que la etapa final evada todos los sistemas de defensa de misiles nucleares existentes, que fueron diseñados solo para misiles balísticos. [36]

Según un informe de la CNBC de julio de 2019 (y ahora en un informe de la CNN de 2022), Rusia y China lideran el desarrollo de armas hipersónicas, seguidas por Estados Unidos, [37] [38] [39] [7] [40] y en este caso el problema se está abordando en un programa conjunto de todo el Departamento de Defensa. [41] Para satisfacer esta necesidad de desarrollo, el Ejército de los EE. UU. está participando en un programa conjunto con la Marina y la Fuerza Aérea de los EE. UU., para desarrollar un cuerpo de planeo hipersónico. [49] India también está desarrollando tales armas. [50] Francia y Australia también pueden estar buscando la tecnología. [10] Japón está adquiriendo tanto estatorreactores (misiles de crucero hipersónicos) como armas de planeo con impulso (proyectiles de planeo de alta velocidad). [51]

Porcelana

El XingKong-2 de China (星空二号, Starry-sky-2 ), un waverider , realizó su primer vuelo el 3 de agosto de 2018. [52] [53] [54] [55]En agosto de 2021, China lanzó un vehículo de planeo a una órbita terrestre baja, dando vueltas alrededor de la Tierra antes de maniobrar hacia su ubicación objetivo, fallando su objetivo por dos docenas de millas. [56] [57] Sin embargo, China ha respondido que el vehículo era una nave espacial y no un misil; [58] hubo una prueba de un avión espacial en julio de 2021, según el portavoz del Ministerio de Relaciones Exteriores de China, Zhao Lijian ; [59] [60] [61] Todd Harrison señala que una trayectoria orbital tardaría 90 minutos para que un avión espacial diera una vuelta alrededor de la Tierra (lo que frustraría la misión de un arma en vuelo hipersónico). [59] La sede del Departamento de Defensa de EE. UU. (El Pentágono) informó en octubre de 2021 que se habían producido dos lanzamientos hipersónicos de este tipo; un lanzamiento no demostró la precisión necesaria para un arma de precisión; [56] el segundo lanzamiento de China demostró su capacidad para cambiar de trayectoria, según los informes del Pentágono sobre la competencia de 2021 en capacidades de armas. [62]

En 2022, China presentó dos modelos hipersónicos más. [63] [64] Una simulación de IA ha revelado que un avión Mach 11 puede simplemente superar a un caza Mach 1,3 que intente atacarlo, mientras dispara su misil al caza "que lo persigue". [65] Esta estrategia implica un sistema de control de fuego para lograr un lanzamiento de misil por encima del hombro, que aún no existe (2023). [65]

En febrero de 2023, el DF-27 cubrió 1.900 km (1.200 mi) en 12 minutos, según documentos secretos filtrados . [66] La capacidad amenaza directamente a Guam y a los portaaviones de la Armada de los EE. UU. [66]

Rusia

En 2016, se cree que Rusia realizó dos pruebas exitosas de Avangard , un vehículo de planeo hipersónico. La tercera prueba conocida, en 2017, falló. [67] En 2018, se lanzó un Avangard en la base de misiles Dombarovskiy , alcanzando su objetivo en el campo de tiro Kura , una distancia de 5.955 km (3.700 mi). [68] Avangard utiliza nuevos materiales compuestos que pueden soportar temperaturas de hasta 2.000 °C (3.630 °F). [69] El entorno del Avangard a velocidades hipersónicas alcanza tales temperaturas. [69] Rusia consideró que su solución de fibra de carbono no era confiable, [70] y la reemplazó con nuevos materiales compuestos. [69] Dos vehículos de planeo hipersónicos (HGV) Avangard [71] se montarán primero en misiles balísticos intercontinentales SS-19 ; El 27 de diciembre de 2019, el arma se desplegó por primera vez en la División de Misiles Yasnensky, una unidad en el Óblast de Oremburgo . [72] En un informe anterior, Franz-Stefan Gady nombró a la unidad como el 13.º Regimiento/División Dombarovskiy (Fuerza de Misiles Estratégicos). [71] En 2021, Rusia lanzó un misil antibuque 3M22 Zircon sobre el Mar Blanco , como parte de una serie de pruebas. [73] " Kinzhal y Zircon (Tsirkon) son armas de ataque a distancia". [74] En febrero de 2022, se lanzó una serie coordinada de ejercicios de misiles, algunos de ellos hipersónicos, el 18 de febrero de 2022 en una aparente demostración de proyección de poder . Las plataformas de lanzamiento iban desde submarinos en el mar de Barents en el Ártico, así como desde barcos en el mar Negro hasta el sur de Rusia. El ejercicio incluyó un misil balístico intercontinental RS-24 Yars , que fue lanzado desde el cosmódromo de Plesetsk en el norte de Rusia hasta que llegó a su destino en la península de Kamchatka en el este de Rusia . [75] Ucrania estimó que se utilizó un Zircon 3M22 contra él, pero aparentemente no superó Mach 3 y fue derribado el 7 de febrero de 2024 en Kiev. [76]

Estados Unidos

Estas pruebas han provocado respuestas estadounidenses en el desarrollo de armas. [77] Para 2018, el AGM-183 [78] y el Arma Hipersónica de Largo Alcance [79] estaban en desarrollo según la declaración de John Hyten al USSTRATCOM del 8 de agosto de 2018 (UTC). [80] Al menos un proveedor está desarrollando cerámica para manejar las temperaturas de los sistemas hipersónicos. [81] Hay más de una docena de proyectos hipersónicos estadounidenses a partir de 2018, señala el comandante del USSTRATCOM; [80] [82] [79] [83] [84] [85] de los cuales se busca un futuro misil de crucero hipersónico, tal vez para el cuarto trimestre del año fiscal 2021. [86] [87] [88] El CFT de Fuegos de precisión de largo alcance (LRPF) está apoyando la búsqueda de hipersónicos del Comando de Defensa Espacial y de Misiles . [91] Los programas conjuntos en hipersónicos están informados por el trabajo del Ejército; [92] [93] Sin embargo, a nivel estratégico, la mayor parte del trabajo hipersónico permanece en el nivel conjunto. [98] Los fuegos de precisión de largo alcance (LRPF) son una prioridad del Ejército y también un esfuerzo conjunto del Departamento de Defensa. [93] El cuerpo de planeo hipersónico común (C-HGB) del Ejército y la Armada tuvo una prueba exitosa de un prototipo en marzo de 2020. [99] [97] Se completó un túnel de viento para probar vehículos hipersónicos en Texas (2021). [100] El misil hipersónico terrestre del Ejército "está destinado a tener un alcance de 2.300 km (1.400 mi)". [101] : p.6  [48] [102] [103] [104] [105] Al agregar propulsión de cohetes a un proyectil o cuerpo de planeo, el esfuerzo conjunto redujo cinco años del tiempo probable de despliegue de los sistemas de armas hipersónicas. [106] [107] Las contramedidas contra los hipersónicos requerirán la fusión de datos de sensores: se necesitarán datos de seguimiento de sensores de radar e infrarrojos para capturar la firma de un vehículo hipersónico en la atmósfera. [112] También hay sistemas hipersónicos desarrollados de forma privada, [113] así como críticos. [114] [115]

El Departamento de Defensa probó un Cuerpo de Planeamiento Hipersónico Común (C-HGB) en 2020. [99] [116] La Fuerza Aérea abandonó el proyecto hipersónico tri-servicio en 2020, dejando solo al Ejército y la Marina en el C-HGB. [117] [118] [119] Según el científico jefe de la Fuerza Aérea, el Dr. Greg Zacharias , EE. UU. anticipa tener armas hipersónicas para la década de 2020, [120] drones hipersónicos para la década de 2030 y aviones no tripulados hipersónicos recuperables para la década de 2040. [121] El enfoque del desarrollo del Departamento de Defensa estará en sistemas hipersónicos de planeo con impulso que respiran aire . [122] Contrarrestar las armas hipersónicas durante su fase de crucero requerirá un radar con mayor alcance, así como sensores espaciales y sistemas de seguimiento y control de fuego. [122] [123] [108] [124] Un informe de mediados de 2021 del Servicio de Investigación del Congreso afirma que es "poco probable" que Estados Unidos despliegue un vehículo de planeo hipersónico (HGV) operativo hasta 2023. [125]

El 21 de octubre de 2021, el Pentágono declaró que una prueba de un cuerpo de planeo hipersónico no se completó porque su propulsor falló; según el teniente comandante Timothy Gorman, el propulsor no era parte del equipo bajo prueba, pero se revisará el modo de falla del propulsor para mejorar la configuración de la prueba. [126] La prueba se llevó a cabo en el Complejo Espacial del Pacífico - Alaska , en la isla Kodiak. [127] Tres cohetes sonda en la isla Wallops completaron pruebas exitosas a principios de esa semana, para el esfuerzo hipersónico. [127] El 29 de octubre de 2021, el cohete propulsor para el Arma Hipersónica de Largo Alcance se probó con éxito en una prueba estática; se incluyó el sistema de control del sistema de control del vector de empuje de la primera etapa. [128] El 26 de octubre de 2022, Sandia National Laboratories realizó una prueba exitosa de tecnologías hipersónicas en la isla Wallops . [129] [130] El 28 de junio de 2024, el Departamento de Defensa anunció una reciente prueba exitosa de extremo a extremo del misil hipersónico de largo alcance (AUR) del Ejército de los EE. UU. y del misil de ataque rápido convencional de la Armada de los EE. UU. El misil se lanzó desde el campo de tiro de misiles del Pacífico , en Kauai, Hawái. [131]

En septiembre de 2021 y en marzo de 2022, los proveedores estadounidenses Raytheon/Northrop Grumman, [132] [133] [134] y Lockheed [135] [136] respectivamente, probaron con éxito por primera vez sus misiles de crucero hipersónicos lanzados desde el aire y propulsados ​​por estatorreactores, que fueron financiados por DARPA . [c] En septiembre de 2022, Raytheon fue seleccionado para desplegar el misil de crucero de ataque hipersónico (HACM), un misil hipersónico propulsado por estatorreactores para el año fiscal 2027. [137] [138]

En marzo de 2024, Stratolaunch Roc lanzó el TA-1, un vehículo que se acerca a Mach 5 a 10,67 km (6,63 mi) en un vuelo propulsado, un ejercicio de reducción de riesgos para el TA-2. [139] En un desarrollo similar, Castelion lanzó su plataforma hipersónica de bajo costo en el desierto de Mojave, en marzo de 2024. [140]

Irán

En 2022, se cree que Irán ha construido su primer misil hipersónico. Amir Ali Hajizadeh , comandante de la Fuerza Aérea del Cuerpo de la Guardia Revolucionaria de la República Islámica de Irán, anunció la construcción del primer misil hipersónico de la República Islámica. Señaló: "Este nuevo misil fue producido para contrarrestar los escudos de defensa aérea y pasa a través de todos los sistemas de defensa antimisiles y representa un gran salto en la generación de misiles" [141] y tiene una velocidad superior a Mach 13. [142] pero el coronel Rob Lodwick, portavoz del Pentágono para asuntos de Oriente Medio, dijo que existen dudas al respecto. [143]

En 2021, el Departamento de Defensa estaba codificando las directrices de pruebas de vuelo, el conocimiento adquirido del Ataque Rápido Convencional (CPS) y otros programas hipersónicos, [144] solo para unos 70 programas de I+D hipersónicos , a partir de 2021. [145] [146] En 2021-2023, Heidi Shyu , la Subsecretaria de Defensa para Investigación e Ingeniería (USD(R&E)) está llevando a cabo un programa de experimentos conjuntos rápidos anuales, [147] incluyendo capacidades hipersónicas, para reducir su costo de desarrollo. [148] [149] Un banco de pruebas hipersónico tiene como objetivo llevar la frecuencia de las pruebas a una por semana. [150] [151]

Otros programas

Francia , [125] Australia , [125] India , [152] Alemania , [125] Japón , [125] Corea del Sur , [153] Corea del Norte , [154] e Irán [155] también tienen programas de investigación de armas hipersónicas. [125]

Australia y Estados Unidos han comenzado a desarrollar conjuntamente misiles hipersónicos lanzados desde el aire, como anunció el Pentágono en un comunicado el 30 de noviembre de 2020. El desarrollo se basará en el proyecto Hypersonic International Flight Research Experiment (HIFiRE), de 54 millones de dólares, en el que ambas naciones colaboraron durante un período de 15 años. [156] Pequeñas y grandes empresas contribuirán al desarrollo de estos misiles hipersónicos, [157] denominados SCIFIRE en 2022. [158] [137]

Defensas

En mayo de 2023, Ucrania derribó un Kinzhal con un Patriot . [159] IBCS, o Sistema Integrado de Comando de Batalla de Defensa Aérea y de Misiles, es una capacidad de Defensa Aérea y de Misiles Integrada (IAMD) diseñada para funcionar con Patriots y otros misiles.

Evaluación del Rand 2017

Rand Corporation (28 de septiembre de 2017) estima que hay menos de una década para prevenir la proliferación de misiles hipersónicos. [160] De la misma manera que los misiles antibalísticos se desarrollaron como contramedidas a los misiles balísticos , las contramedidas a los sistemas hipersónicos aún no estaban en desarrollo, a partir de 2019. [10] [161] [70] [162] Véase la Arquitectura Espacial de Defensa Nacional (2021), arriba. Pero para 2019, se asignaron $157,4 millones en el presupuesto del Pentágono del año fiscal 2020 para la defensa hipersónica, de los $2.6 mil millones para toda la investigación relacionada con la hipersónica. [101] $207 millones del presupuesto del año fiscal 2021 se asignaron a la hipersónica defensiva, frente a la asignación presupuestaria del año fiscal 2020 de $157 millones. [145] [163] [47] Tanto Estados Unidos como Rusia se retiraron del Tratado de Fuerzas Nucleares de Alcance Intermedio (INF) en febrero de 2019. Esto estimulará el desarrollo de armas, incluidas las armas hipersónicas, [164] [165] en el año fiscal 2021 y en adelante. [166] Para 2021, la Agencia de Defensa de Misiles estaba financiando contramedidas regionales contra armas hipersónicas en su fase de planeo . [167] [168] [169] James Acton caracterizó la proliferación de vehículos hipersónicos como interminable en octubre de 2021; Jeffery Lewis ve la proliferación como argumentos adicionales para poner fin a la carrera armamentista. [170] Doug Loverro evalúa que tanto la defensa contra misiles como la competencia necesitan repensarse. [171] CSIS evalúa que la defensa hipersónica debería ser la prioridad de Estados Unidos sobre las armas hipersónicas. [172] [d] [173] [174]

Administración Nacional de Seguridad Alimentaria (NDSA) / Administración de Alimentos y Medicamentos (PWSA)

Como parte de su misión de seguimiento de vehículos hipersónicos, la Agencia de Desarrollo Espacial (SDA) lanzó cuatro satélites y la Agencia de Defensa de Misiles (MDA) lanzó dos satélites el 14 de febrero de 2024 (lanzamiento USSF-124). [175] [176] Los satélites compartirán la misma órbita, lo que permite que los satélites de campo de visión amplio (WFOV) de la SDA y los satélites de campo de visión medio (MFOV) de la MDA que miran hacia abajo atraviesen el mismo terreno de la Tierra. Los cuatro satélites de la SDA son parte de su capa de seguimiento Tranche 0 (T0TL). Los dos satélites de la MDA son HBTSS o sensores espaciales de seguimiento hipersónico y balístico. [e]

Las capacidades adicionales del Tramo 0 de la Arquitectura Espacial de Defensa Nacional (NDSA), también conocida como Arquitectura Espacial de Guerra Proliferada (PWSA), se probarán durante los próximos dos años. [176] [181]

Propuesto

Aeronave
Representación artística del avión de transporte hipersónico comercial Halcyon propuesto por la corporación Hermeus en vuelo.
Bombarderos
  • Estados UnidosDemostrador multimisión hipersónico desechable con respiración de aire ("Mayhem") [215] Basado en § HAWC y HSSW: "misil de crucero convencional hipersónico propulsado por cohete sólido y con respiración de aire", una continuación del AGM-183A . Hasta 2020 no se había realizado ningún trabajo de diseño. Para 2022, Mayhem se encargaría de misiones de ISR y ataque, [216] como un posible bombardero. [217] [218] Leidos está preparando una revisión de los requisitos del sistema y un diseño conceptual para estas misiones. [219] Draper Labs ha iniciado una asociación con Leidos. [218] Kratos está preparando un diseño conceptual para Mayhem, utilizando técnicas de ingeniería digital del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL) en un equipo de agente de diseño de sistemas, una colaboración con Leidos, Calspan y Draper. [220] La DIU está solicitando capacidades adicionales de pruebas aéreas hipersónicas y de alta cadencia (HyCAT) para Mayhem. [221]
Misiles de crucero
  • Estados Unidos Arma hipersónica avanzada (AHW) [222]
  • Estados Unidos Concepto de arma hipersónica de respiración de aire (HAWC, pronunciado "hawk"). Septiembre de 2021: HAWC está financiado por DARPA. Construido por Raytheon y Northrop Grumman, HAWC es el primer misil hipersónico propulsado por estatorreactor de EE. UU . que completa con éxito una prueba de vuelo libre en la década de 2020. [223] [132] [133] [224] [101] Los objetivos de DARPA para la prueba, que se cumplieron con éxito, fueron: "integración del vehículo y secuencia de liberación, separación segura del avión de lanzamiento, encendido y propulsión del propulsor, separación del propulsor y encendido del motor, y crucero". [132] HAWC es capaz de realizar maniobras sostenidas y propulsadas en la atmósfera. [134] : minuto 0:55  HAWC parece depender de un propulsor de cohete para acelerar a velocidades de estatorreactor operando en un entorno rico en oxígeno. [225] [226] Es más fácil poner un buscador en un vehículo subsónico que respira aire. [227] A mediados de marzo de 2022, un estatorreactor HAWC fue probado con éxito en un vuelo lanzado desde el aire por un segundo proveedor. [135] [136] El 18 de julio de 2022, Raytheon anunció otra prueba exitosa de su estatorreactor HAWC (Hypersonic Air-breathing Weapon Concept), en vuelo libre. [228] [229]
    1. El MoHAWC es una continuación del proyecto HAWC de DARPA. El MoHAWC buscará "desarrollar aún más el sistema de propulsión de estatorreactor del vehículo, mejorar los algoritmos de integración, reducir el tamaño de los componentes de navegación y mejorar su método de fabricación". [230]
  • Estados UnidosEl arma de ataque convencional hipersónica (HCSW, pronunciado "hacksaw") [119] pasó su revisión crítica de diseño (CDR) [231] pero este contrato IDIQ (duración indefinida, cantidad indefinida) [231] fue rescindido a favor de ARRW porque el doble de ARRW caben en un bombardero. [232]
  • Unión Soviética Kh-45 (cancelado)
  • Rusia Circón [233] [234]
  • India Vehículo de demostración de tecnología hipersónica
  • India/Rusia Brahmos II
  • Corea del SurHicore [153]
Vehículos de planeo
  • Estados Unidos Arma de respuesta rápida lanzada desde el aire AGM-183A (ARRW, pronunciado "flecha") [224] [235] [101] [236] Los datos de telemetría se han transmitido con éxito desde el ARRW —AGM-183A IMV-2 (vehículo de medición instrumentada) a las estaciones terrestres de Point Mugu, lo que demuestra la capacidad de transmitir radio con precisión a velocidades hipersónicas; [237] [238] sin embargo, la secuencia de lanzamiento del ARRW no se completó, a fecha de 15 de diciembre de 2021. [88] [239] [240] La Fuerza Aérea está buscando cientos de ARRW u otras armas hipersónicas. [241] El 9 de marzo de 2022, el Congreso redujo a la mitad la financiación del ARRW y transfirió el saldo a la cuenta de I+D del ARRW para permitir más pruebas, lo que pone en riesgo el contrato de adquisición. [242] La decisión de producción del ARRW se ha retrasado un año para completar las pruebas de vuelo. [243] [244] El 14 de mayo de 2022 se completó con éxito una prueba de vuelo ARRW, por primera vez. [245] [246] Ha habido 3 pruebas exitosas de ARRW en 2022; sin embargo, la Fuerza Aérea requiere 3 pruebas exitosas adicionales de un All-Up Round (AUR) antes de tomar una decisión de producción. [247] No se tomará ninguna decisión de producción en 2024. [229] La USAF ahora tiene la intención de poner fin al programa de desarrollo ARRW, a partir del 29 de marzo de 2023. [248] [249] [138] [250] [251] Un B-52 que volaba desde Anderson AFB en Guam disparó un arma de respuesta rápida lanzada desde el aire AGM-183A All-Up-Round (ARRW); el AUR se probó en el sitio de pruebas de Reagan en el Pacífico el 17 de marzo de 2024. [252]
  • Estados UnidosVehículo de planeo con impulso táctico de DARPA [253] [254] [255]
  • India Vehículo pesado-202F

Volado

Aeronave
Vehículos de planeo
Aviones espaciales

Cancelado

Aeronave
Aviones espaciales

Véase también

Notas

  1. ^ Ning describe un método para interrelacionar el número de Reynolds con el número de Mach. [9]
  2. ^ "Las capacidades no nucleares pueden complementar a las fuerzas nucleares en los planes de disuasión estratégica"—The 2022 Nuclear Posture Review [29] : páginas 33 a 62  citadas por Loren Thompson. [30] Por lo tanto, los hipersónicos no nucleares sirven como capas de disuasión proporcionadas en la estrategia de defensa de los Estados Unidos . [29] [31] [32]
  3. ^ ab Según Alex Hollings, a fecha 21 de marzo de 2022 ninguna nación ha desplegado con éxito un misil de crucero hipersónico propulsado por estatorreactor , incluido el Zircon 3M22 de Rusia . [34] : minuto 10:14  Sin embargo, las pruebas del concepto de arma hipersónica de respiración de aire (HAWC) de DARPA ahora han tenido éxito, utilizando diseños de dos proveedores diferentes en septiembre de 2021 y marzo de 2022 respectivamente. [35]
  4. ^ En el informe y debate del CSIS sobre la defensa contra misiles hipersónicos, uno de los panelistas, Kelley M. Sayler (Servicio de Investigación del Congreso), resumió la situación (al 7 de febrero de 2022) y citó la evaluación de Michael Griffin de que los misiles de crucero hipersónicos son entre 10 y 20 veces más tenues que los misiles balísticos. [172] : min 19:00–21:00  [173]
  5. ^ La agencia de desarrollo espacial (SDA) proporciona los sensores de campo de visión amplio (WFOV) de PWSA; la agencia de defensa de misiles (MDA) proporciona los sensores de seguimiento espacial hipersónico y balístico (HBTSS), (es decir, los sensores de campo de visión medio (MFOV)). Los sensores WFOV proporcionan datos de señalización a los sensores MFOV, que son más sensibles y proporcionan datos de inclinación a los interceptores terrestres . [177] como se cita en USNI News. [178] Se lanzaron dos satélites WFOV como parte del Tramo 0 inicial. [179] [180]

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Lectura adicional

  • David Wright y Cameron Tracy, "Over-hyped: Physics dictates that hypersonic weapons cannot live up to the grand promises made on their name", Scientific American , vol. 325, no. 2 (agosto de 2021), pp. 64-71. Cita de la p. 71: "No evaluar completamente [los posibles beneficios y costos de las armas hipersónicas] es una receta para el derroche de gastos y el aumento del riesgo global".
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  • Un análisis comparativo del rendimiento de los vehículos hiperveloces de largo alcance
  • (2022) Centro de Competencia del Poder Aéreo Conjunto (JAPCC)
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