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vuelo hipersónico

Diagrama de velocidad-altitud que muestra diferentes regímenes de vuelo: 1) vuelo endoatmosférico y transatmosférico (incluidos vuelo subsónico, supersónico e hipersónico); 2) v...

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Diagrama de velocidad-altitud que muestra diferentes regímenes de vuelo: 1) vuelo endoatmosférico y transatmosférico (incluidos vuelo subsónico, supersónico e hipersónico); 2) vuelo exoatmosférico a velocidades suborbitales; 3) vuelo orbital alrededor de la Tierra (órbitas circulares, elípticas y parabólicas); 4) vuelo interplanetario (órbitas hiperbólicas); 5) vuelo interestelar (órbitas altamente hiperbólicas); y 6) vuelo interestelar no tripulado (aceleraciones demasiado altas). [ 1 ]

El vuelo hipersónico se refiere al movimiento de aeronaves, misiles o naves espaciales a través de la atmósfera por debajo de la línea de Karman a velocidades superiores a Mach 5 , por encima de la cual los efectos termoquímicos y las cargas térmicas aerodinámicas se vuelven significativas. [ 1 ]

Vehículo de reentrada (VR) tras un vuelo de 8000 kilómetros (5000 millas) , 1959. Nótese la punta ennegrecida del VR debido al calentamiento aerodinámico . Compárese con el efecto de calentamiento aerodinámico en el meteorito de hierro de la derecha. 

Historia

El primer objeto fabricado que logró el vuelo hipersónico fue el cohete Bumper de dos etapas , que consistía en una segunda etapa WAC Corporal colocada sobre 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. [ 2 ] El vehículo se quemó al reingresar a la atmósfera y solo sobrevivieron restos carbonizados.  

En abril de 1961, el ruso Yuri Gagarin se convirtió en el primer ser humano en viajar a velocidad hipersónica, durante el primer vuelo orbital tripulado del mundo . Poco después, en mayo de 1961, el estadounidense Alan Shepard se convirtió en el primer estadounidense y el segundo ser humano en volar a velocidad hipersónica cuando su cápsula reingresó a la atmósfera a una velocidad superior a Mach 5 al final de su vuelo suborbital sobre el Océano Atlántico. [ 3 ]

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

Una tecnología clave para el vuelo hipersónico es el motor scramjet . El X-43A de la NASA voló con scramjet durante 10 segundos y luego planeó durante 10 minutos en su último vuelo en 2004. El Boeing X-51 Waverider voló con scramjet durante 210 segundos en 2013, alcanzando Mach 5.1 en su cuarto vuelo de prueba.

La reentrada de vehículos espaciales fue ampliamente estudiada. [ 7 ] El régimen hipersónico es objeto de desarrollo durante el siglo XXI, en medio de la competencia estratégica entre Estados Unidos, India, Rusia y China. [ 8 ]

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. En este punto, el aire en movimiento 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. [ 7 ] Esto puede afectar la capacidad de sustentación de una superficie de vuelo, necesaria para contrarrestar su resistencia y la consiguiente caída libre . [ 9 ] [ a ]

Para maniobrar en la atmósfera a velocidades superiores a la supersónica, la propulsión aún puede utilizar sistemas de respiración de aire, pero un estatorreactor no es suficiente para alcanzar Mach 5, ya que reduce el flujo de aire a velocidad subsónica. [ 11 ] Sistemas como los waveriders utilizan un cohete (de primera etapa) para impulsar un cuerpo al régimen hipersónico. Los vehículos de planeo impulsado utilizan estatorreactores supersónicos después de su impulso inicial, en el que la velocidad del aire que pasa a través del estatorreactor permanece supersónica. Las municiones suelen utilizar un cañón para su impulso inicial. [ 12 ]

Efecto de alta temperatura

El flujo hipersónico es un flujo de alta energía. [ 13 ] 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, aparecen altos efectos viscosos debido a la fricción entre el aire y el objeto en movimiento. En este caso, la energía cinética se convierte parcialmente 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 frontal. En el caso de la capa de choque, la velocidad del flujo disminuye discontinuamente al pasar a través de la onda de choque. Esto resulta en 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 significativa. 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 [ 14 ] : 41 [ 15 ] ) Para T > 4000 K (3730 °C; 6740 °F) , la disociación del nitrógeno diatómico en radicales N es activa: N 2 → 2N [ 14 ] : 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 − [ 14 ] : 39 [ 17 ] ]      

flujo de baja densidad

En condiciones estándar a nivel del mar para el aire, el camino libre medio de las moléculas de aire es aproximadamenteλ=68nortemetro{\displaystyle \lambda =68\,\mathrm {nm} }A una altitud de 104 km (65 millas) , donde el aire es más tenue, el camino libre medio es  λ=1Ft=0,305metro{\displaystyle \lambda =1\,\mathrm {ft} =0.305\,\mathrm {m} }Debido a esto, los conceptos, ecuaciones y resultados aerodinámicos de gran trayectoria libre media, basados ​​en la suposición de un continuo, comienzan a fallar, lo que obliga a considerar la aerodinámica desde la teoría cinética . Este régimen aerodinámico se denomina 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.Knorte{\displaystyle \mathrm {Kn} }, definido comoKnorte=λl{\displaystyle \mathrm {Kn} ={\frac {\lambda }{l}}}dóndel{\displaystyle l}es la escala de longitud típica del objeto considerado. El valor del número de Knudsen basado en el radio de la nariz,Knorte=λR{\displaystyle \mathrm {Kn} ={\frac {\lambda }{R}}}, puede estar cerca de uno.

Los vehículos hipersónicos vuelan frecuentemente a gran altitud y, por lo tanto, se encuentran con condiciones de baja densidad. En consecuencia, el diseño y el análisis de estos vehículos a veces requieren considerar el flujo de baja densidad. Las nuevas generaciones de aviones hipersónicos pueden pasar una parte considerable de su misión a gran altitud, y para estos vehículos, los efectos de baja densidad se volverán más significativos. [ 13 ]

Capa delgada de choque

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, el ángulo de la onda de choque resultante disminuye. Este ángulo de Mach se describe comoμ=pecado−1⁡(a/v){\displaystyle \mu =\sin ^{-1}(a/v)}donde a es la velocidad de la onda sonora y v es la velocidad del flujo. Dado que M=v/a, la ecuación se convierte enμ=pecado−1⁡(1/METRO){\displaystyle \mu =\sin ^{-1}(1/M)}Los números de Mach más altos sitúan la onda de choque más cerca de la superficie del cuerpo; por lo tanto, a velocidades hipersónicas, la onda de choque se encuentra cerca de la superficie del cuerpo, lo que da como resultado una capa de choque delgada. A números de Reynolds bajos , la capa límite es gruesa y se fusiona con la onda de choque, lo que da lugar a una capa de choque viscosa. [ 18 ]

Interacción viscosa

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

A velocidades hipersónicas, este efecto se vuelve mucho más pronunciado debido al impacto exponencial del número de Mach. Dado que la capa límite se expande tanto, interactúa de forma más viscosa con el flujo circundante. El efecto general de esta interacción es generar una fricción superficial mucho mayor de lo normal, lo que provoca un mayor flujo de calor en la superficie. Además, se producen picos de presión superficial, lo que resulta en un coeficiente de arrastre aerodinámico mucho mayor . Este efecto es extremo en el borde de ataque y disminuye en función de la longitud a lo largo de la superficie. [ 13 ]

Capa de entropía

La capa de entropía es una región con grandes gradientes de velocidad causados ​​por la fuerte curvatura de la onda de choque. Esta capa comienza en la punta de la aeronave y se extiende aguas abajo, cerca de la superficie del fuselaje. Aguas abajo de la punta, la capa de entropía interactúa con la capa límite, lo que provoca un aumento del calentamiento aerodinámico de la superficie del fuselaje. Si bien la onda de choque en la punta a velocidades supersónicas también es curva, la capa de entropía solo se observa a velocidades hipersónicas, ya que la magnitud de la curva es mucho mayor a dichas velocidades. [ 13 ]

Propulsión

Detonación controlada

Investigadores en China utilizaron ondas de choque en una cámara de detonación para comprimir ondas de plasma de argón ionizado que se movían a Mach 14. Las ondas se dirigieron a generadores magnetohidrodinámicos (MHD) para crear un pulso de corriente que podía incrementarse hasta alcanzar la escala de gigavatios, siempre que se dispusiera de suficiente gas argón. [ 19 ]

Detonación rotatoria

Animación conceptual del campo de flujo RDE realizada por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge .

Un motor de detonación rotativa (RDE) utiliza una forma de combustión con ganancia de presión , donde una o más detonaciones viajan continuamente alrededor de un canal anular . [ 20 ] Las simulaciones computacionales y los resultados experimentales han demostrado que el RDE tiene potencial en el transporte y otras aplicaciones. [ 21 ] [ 22 ]

En la combustión detonativa, el frente de llama se expande a velocidad supersónica . Teóricamente, es hasta un 25 % más eficiente que la combustión deflagrativa convencional , [ 23 ] lo que potencialmente permite una mayor eficiencia del combustible. [ 24 ] [ 25 ]

Entre sus desventajas se incluyen la inestabilidad y el ruido.

Híbrido

Empresas como Hermeus , Venus Aerospace y AstroMechanica están desarrollando motores híbridos capaces de operar a velocidades desde subsónicas hasta hipersónicas.

Aplicaciones

Envío

Véase: SR-72 , § Mayhem

El transporte consume energía para tres propósitos: vencer la gravedad, vencer la fricción aire-agua y alcanzar la velocidad terminal. La hipersónica aborda los tres. Sus defensores afirman que los costos energéticos netos del transporte hipersónico pueden ser menores que los del transporte convencional, a la vez que reducen drásticamente los tiempos de viaje. [ 28 ]

El Stratolaunch Roc se ha utilizado para probar aeronaves hipersónicas. [ 29 ]

Hermeus demostró la transición de operación turborreactor a operación estatorreactor el 17 de noviembre de 2022, [ 30 ] sin utilizar un cohete o estatorreactor de combustión supersónica. [ 31 ]

Armas

El arma hipersónica, que demuestra su trayectoria no parabólica (indicada en rojo), tiene una firma distintiva que está siendo rastreada por una de las capas de la Arquitectura Espacial de Defensa Nacional ( §NDSA ) desde 2021. El Tramo 0 comenzará a desplegarse en 2022. [ 32 ]
  • Los satélites de la NDSA, representados en gris, se desplegarán en constelaciones que orbitarán la Tierra y la mantendrán constantemente bajo su observación, representada por los conos azules que delimitan sus campos de visión. Estos satélites se intercomunicarán y darán soporte a los sistemas defensivos desplegados contra vehículos hipersónicos enemigos, conformando así una cadena de ataque contra ellos.
  • Por el contrario, los mismos satélites pueden utilizarse para rastrear armas hipersónicas propias y evaluar los daños causados ​​por sus ataques contra objetivos. Véase JADC2 ( Mando y control conjunto en todos los dominios ).

Dos tipos principales de armas hipersónicas son los misiles de crucero hipersónicos y los vehículos hipersónicos de planeo . [ b ] [ 37 ] Los misiles de crucero hipersónicos propulsados ​​por estatorreactores están limitados a menos de 30 km (19 mi) ; [ c ] mientras que los vehículos hipersónicos de planeo pueden viajar más alto.  

Los vehículos hipersónicos viajan mucho más lento que los misiles balísticos (es decir, suborbitales u orbitales fraccionarios) , porque viajan en la atmósfera, mientras que los misiles balísticos viajan en el vacío por encima de la atmósfera. Sin embargo, pueden usar la atmósfera para maniobrar, lo que permite desviaciones de gran ángulo de una trayectoria balística. [ 11 ] Los vehículos hipersónicos de planeo se lanzan típicamente con una primera etapa balística, luego despliegan alas y cambian al vuelo hipersónico al reingresar a la atmósfera, lo que permite que la etapa final evada los sistemas de defensa antimisiles diseñados para misiles puramente balísticos. [ 40 ]

Esfuerzos nacionales

Rusia y China lideran el desarrollo de armas hipersónicas, seguidas por Estados Unidos y otros países. [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 8 ] [ 44 ]

Porcelana

El waverider chino XingKong-2 (星空二号, Starry-sky-2 ) voló por primera vez el 3 de agosto de 2018. [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]En agosto de 2021, China lanzó un vehículo de planeo propulsado a la órbita terrestre baja, que orbitó la Tierra antes de maniobrar hacia su ubicación objetivo, fallando por dos docenas de millas. [ 49 ] [ 50 ] Sin embargo, China afirmó que el vehículo era una nave espacial y no un misil. [ 51 ]

En julio de 2021, China probó un avión espacial. [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ] Una trayectoria orbital tardaría 90 minutos para que un avión espacial orbitara la Tierra (lo que frustraría la misión de un arma en vuelo hipersónico). [ 52 ] El Pentágono informó en octubre de 2021 que se habían producido dos lanzamientos hipersónicos de este tipo; uno no demostró la precisión necesaria para un arma de precisión; [ 49 ] el segundo demostró su capacidad para cambiar de trayectoria. [ 55 ]

En 2022, China presentó dos modelos hipersónicos más. [ 56 ] [ 57 ] Una simulación de IA informó que una aeronave Mach 11 puede superar en velocidad a un caza Mach 1.3 que intenta atacarla, mientras dispara su misil contra el caza "perseguidor". Esta estrategia implica un sistema de control de fuego para realizar un lanzamiento de misil por encima del hombro, que no existía en 2023. [ 58 ]

En febrero de 2023, el DF-27 recorrió 1900 km (1200 millas) en 12 minutos, según documentos secretos filtrados . Esta capacidad representa una amenaza directa para Guam y los portaaviones de la Armada de los Estados Unidos. [ 59 ]  

Rusia

En 2016, se cree que Rusia realizó dos pruebas exitosas de Avangard , un vehículo hipersónico de planeo. La tercera prueba conocida, en 2017, fracasó. [ 60 ] En 2018, se lanzó un Avangard desde la base de misiles Dombarovskiy , alcanzando su objetivo en el campo de tiro de Kura , a una distancia de 5955 km (3700 mi) . [ 61 ] Avangard utilizó materiales compuestos para soportar temperaturas de hasta 2000 °C (3630 °F) , que experimentó a hipervelocidad. [ 62 ] Rusia consideró que su solución inicial de fibra de carbono no era confiable, [ 63 ] y la reemplazó con nuevos materiales compuestos. [ 62 ] Dos vehículos hipersónicos de planeo Avangard (HGV) [ 64 ] fueron montados en misiles balísticos intercontinentales SS-19 . El 27 de diciembre de 2019 se desplegó uno en la División de Misiles Yasnensky, una unidad en el óblast de Orenburg . [ 65 ] En 2021 Rusia lanzó un misil antibuque 3M22 Zircon (arma de ataque de largo alcance) sobre el Mar Blanco , como parte de una serie de pruebas. [ 66 ] [ 67 ] En febrero de 2022, se lanzó una serie coordinada de ejercicios de misiles, algunos hipersónicos, el 18 de febrero de 2022 en una aparente demostración de proyección de poder . Las plataformas de lanzamiento abarcaron desde submarinos en el Mar de Barents , así como desde buques en el Mar Negro al sur de Rusia. El ejercicio incluyó un ICBM RS-24 Yars , que fue lanzado desde el Cosmódromo de Plesetsk en el norte de Rusia y alcanzó su destino en la península de Kamchatka en el este de Rusia . [ 68 ] 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. [ 69 ]    

Estados Unidos

Estados Unidos lanzó un programa conjunto en todo el Departamento de Defensa para avanzar en el desarrollo de sus misiles hipersónicos alrededor de 2018. [ 70 ] [ 78 ] Las pruebas rusas y chinas provocaron respuestas estadounidenses. [ 79 ] Para 2018, el AGM-183 [ 80 ] y el Arma Hipersónica de Largo Alcance [ 81 ] estaban en desarrollo. [ 82 ] Al menos un proveedor estaba desarrollando cerámicas para manejar las temperaturas de los sistemas hipersónicos. [ 83 ] Más de una docena de proyectos hipersónicos estadounidenses estaban activos en 2018. [ 82 ] [ 84 ] [ 81 ] [ 85 ] [ 86 ] [ 87 ] [ 88 ] [ 89 ] La mayor parte del trabajo hipersónico permanece a nivel conjunto. [ 94 ] El CFT de Fuegos de Precisión de Largo Alcance (LRPF) apoya la búsqueda de hipersónicos del Comando de Defensa Espacial y de Misiles . [ 97 ] [ 98 ] El Cuerpo de Planeo Hipersónico Común (C-HGB) del Ejército y la Armada probó con éxito un prototipo en marzo de 2020. [ 99 ] [ 100 ] [ 93 ]

En 2021 se completó en Texas un túnel de viento para probar vehículos hipersónicos. [ 101 ] El misil hipersónico terrestre del Ejército estaba diseñado para tener un alcance de 2300 km (1400 mi) . [ 102 ] : 6 [ 77 ] [ 103 ] [ 104 ] [ 105 ] [ 106 ] Al agregar propulsión de cohete a una carcasa o cuerpo planeador, el esfuerzo conjunto redujo cinco años del tiempo probable de despliegue. [ 107 ] [ 108 ] Las contramedidas hipersónicas requieren fusión de datos de sensores: se requieren datos de seguimiento de sensores de radar e infrarrojos para capturar la firma de un vehículo hipersónico en la atmósfera. [ 113 ] Se estaban desarrollando sistemas hipersónicos de desarrollo privado. [ 114 ] Los críticos ofrecieron opiniones. [ 115 ] [ 116 ]  

El Departamento de Defensa probó un Cuerpo Hipersónico Común de Planeo (C-HGB) en 2020. [ 99 ] [ 117 ] La Fuerza Aérea se retiró del proyecto hipersónico de los tres servicios en 2020. [ 118 ] [ 119 ] [ 120 ] El científico jefe de la Fuerza Aérea, Dr. Greg Zacharias, declaró que los EE. UU. anticipaban tener armas hipersónicas para la década de 2020, [ 121 ] drones hipersónicos para la década de 2030 y aeronaves no tripuladas hipersónicas recuperables para la década de 2040. [ 122 ] El desarrollo del Departamento de Defensa se centró en sistemas hipersónicos de planeo con propulsión de respiración aérea . [ 123 ] Contrarrestar las armas hipersónicas durante su fase de crucero requiere radar de mayor alcance, así como sensores espaciales y sistemas de seguimiento y control de fuego. [ 123 ] [ 124 ] [ 109 ] [ 125 ]

El 21 de octubre de 2021, el Pentágono declaró que una prueba de un cuerpo hipersónico de planeo falló debido a que su propulsor falló. [ 126 ] La prueba tuvo lugar en el Complejo Espacial del Pacífico – Alaska , en la isla Kodiak. [ 127 ] Tres cohetesonda en Wallops Island completaron pruebas exitosas a principios de esa semana. [ 127 ] El 29 de octubre de 2021, el propulsor para el Arma Hipersónica de Largo Alcance (LRHW) pasó una prueba estática; el sistema de control de vector de empuje de la primera etapa fue incluido. [ 128 ] El 26 de octubre de 2022, los Laboratorios Nacionales Sandia probaron con éxito tecnologías hipersónicas. [ 129 ] [ 130 ] El 28 de junio de 2024, el Departamento de Defensa anunció una prueba exitosa de extremo a extremo de la ronda completa LRHW (AUR) del Ejército de los EE. UU. y el Ataque Rápido Convencional de la Armada de los EE. UU. El misil fue lanzado desde la Instalación de Campo de Pruebas de Misiles del Pacífico , Kauai, Hawái. [ 131 ] En septiembre de 2021 y en marzo de 2022, Raytheon / Northrop Grumman , [ 128 ] [ 132 ] [ 133 ] y Lockheed [ 134 ] [ 135 ] respectivamente, probaron con éxito sus misiles de crucero hipersónicos propulsados ​​por estatorreactores lanzados desde el aire y financiados por DARPA . [ c ] En septiembre de 2022, Raytheon fue seleccionada para desplegar su misil hipersónico propulsado por estatorreactor, el Misil de Crucero de Ataque Hipersónico (HACM), para el año fiscal 2027. [ 136 ] [ 137 ]

En marzo de 2024, Stratolaunch Roc lanzó TA-1, un vehículo que alcanzó Mach 5 a 10,67 km (6,63 mi) en un vuelo propulsado, un ejercicio de reducción de riesgos para TA-2. [ 138 ] En un desarrollo similar, Castelion lanzó su plataforma hipersónica de bajo costo en el desierto de Mojave en marzo de 2024. [ 139 ]  

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, [ 140 ] para unos 70 programas de I+D hipersónicos . [ 141 ] [ 142 ] Entre 2021 y 2023, Heidi Shyu , Subsecretaria de Defensa para Investigación e Ingeniería, impulsó un programa de experimentos conjuntos rápidos anuales, [ 143 ] incluyendo capacidades hipersónicas, para reducir el costo de desarrollo. [ 144 ] [ 145 ] Los bancos de pruebas hipersónicas tenían como objetivo una frecuencia de prueba de una por semana. [ 146 ] [ 147 ]

Irán

En 2022, se creyó que Irán había construido un 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 de su primer misil hipersónico. [ 148 ] con una velocidad superior a Mach 13. [ 149 ] [ 150 ]

Otros programas

Francia , [ 151 ] Australia , [ 151 ] India , [ 152 ] Alemania , [ 151 ] Japón , [ 151 ] Corea del Sur , [ 153 ] y Corea del Norte , [ 154 ] tienen proyectos/programas de investigación de armas hipersónicas. [ 151 ]

A partir de 2025, Australia y Estados Unidos desarrollarán conjuntamente misiles hipersónicos lanzados desde el aire. El desarrollo se basaría en el proyecto HIFiRE (Hypersonic International Flight Research Experimentation), de 54 millones de dólares, en el que ambas naciones colaboraron durante 15 años. [ 155 ] Se esperaba que las empresas contribuyeran al desarrollo de estos misiles, [ 156 ] denominados SCIFIRE en 2022. [ 157 ] [ 136 ]

Defensas

En mayo de 2023, Ucrania derribó un Kinzhal con un misil Patriot . [ 158 ] El IBCS, o Sistema Integrado de Comando de Batalla de Defensa Aérea y Antimisiles, está diseñado para funcionar con misiles Patriot y otros misiles.

Evaluación de Rand 2017

En 2017, Rand Corporation estimó que en menos de una década, los misiles hipersónicos proliferarían. [ 159 ] De la misma manera que se desarrollaron misiles antibalísticos como contramedidas a los misiles balísticos , las contramedidas a los hipersónicos no estaban en desarrollo a partir de 2019. [ 11 ] [ 160 ] [ 63 ] [ 161 ] Se asignaron 157,4 millones de dólares en el presupuesto del Pentágono para el año fiscal 2020 para la defensa hipersónica, de los 2600 millones de dólares para toda la investigación relacionada con la hipersónica. [ 102 ] Se asignaron 207 millones de dólares del presupuesto del año fiscal 2021 a la hipersónica defensiva. [ 141 ] [ 162 ] [ 76 ] Tanto Estados Unidos como Rusia se retiraron del Tratado sobre Fuerzas Nucleares de Alcance Intermedio (INF) en febrero de 2019. [ 163 ] [ 164 ] [ 165 ] Para 2021, la Agencia de Defensa contra Misiles estaba financiando contramedidas regionales contra armas hipersónicas en su fase de planeo . [ 166 ] [ 167 ] [ 168 ] [ 169 ] [ 170 ] [ 171 ] El Centro de Estudios Estratégicos e Internacionales de Estados Unidos evaluó que la defensa hipersónica debería tener prioridad en ese país sobre las armas hipersónicas. [ 172 ] [ d ] [ 173 ] [ 174 ]

NDSA / 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 contra Misiles (MDA) lanzó dos satélites en 2024. [ 175 ] [ 176 ] Los satélites compartían la misma órbita, lo que permitió que los satélites de amplio campo de visión (WFOV) de la SDA y los satélites de campo de visión medio (MFOV) de la MDA, orientados hacia abajo, atravesaran el mismo terreno. Los cuatro satélites de la SDA forman parte de su capa de seguimiento de Tranche 0 (T0TL). Los dos satélites de la MDA son HBTSS o sensores espaciales de seguimiento hipersónico y balístico. [ e ]

Se pondrán a prueba capacidades adicionales del Tramo 0 de la Arquitectura Espacial de Defensa Nacional (NDSA), también conocida como Arquitectura Espacial de Guerra Proliferada (PWSA). [ 176 ] [ 181 ]

Propuesto

Aeronave

Representación artística del avión de transporte hipersónico comercial Halcyon , propuesto por la corporación Hermeus, en pleno vuelo.

Bombarderos

  • Estados UnidosDemostrador hipersónico desechable de respiración aérea multimisión ("Mayhem") [ 217 ] Basado en § HAWC y HSSW: "misil de crucero convencional hipersónico, propulsado por cohete sólido y de respiración aérea", un sucesor del AGM-183A . Hasta 2020 no se había realizado ningún trabajo de diseño. Para 2022, Mayhem debía ser asignado a misiones de ISR y ataque, [ 218 ] como un posible bombardero. [ 219 ] [ 220 ] Leidos está preparando una revisión de los requisitos del sistema y un diseño conceptual para estas misiones. [ 221 ] Draper Labs ha iniciado una asociación con Leidos. [ 220 ] 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. [ 222 ] DIU está solicitando capacidades adicionales de pruebas aéreas hipersónicas y de alta cadencia (HyCAT) para Mayhem. [ 223 ]

misiles de crucero

  • Estados UnidosArma hipersónica avanzada (AHW) [ 224 ]
  • Estados UnidosConcepto de arma hipersónica de respiración aérea (HAWC, pronunciado "hawk"). Septiembre de 2021: HAWC es financiado por DARPA. Construido por Raytheon y Northrop Grumman, HAWC es el primer misil hipersónico estadounidense propulsado por scramjet en completar una prueba de vuelo libre en la década de 2020. [ 225 ] [ 226 ] [ 128 ] [ 132 ] [ 227 ] [ 102 ] Los objetivos de DARPA para la prueba, que se cumplieron con éxito, fueron: "secuencia de integración y liberación del vehículo, separación segura de la aeronave de lanzamiento, encendido y empuje del propulsor, separación del propulsor y encendido del motor, y crucero". [ 128 ] HAWC es capaz de realizar maniobras sostenidas y propulsadas en la atmósfera. [ 133 ] : minuto 0:55 HAWC parece depender de un propulsor de cohete para acelerar a velocidades de scramjet operando en un entorno rico en oxígeno. [ 228 ] [ 229 ] Es más fácil colocar un buscador en un vehículo subsónico de respiración aérea. [ 230 ] En marzo de 2022, un estatorreactor HAWC fue probado con éxito en un vuelo lanzado desde el aire. [ 134 ] [ 135 ] El 18 de julio de 2022, Raytheon anunció otra prueba exitosa de su concepto de arma hipersónica de respiración aérea (HAWC), estatorreactor, en vuelo libre. [ 128 ] [ 231 ] MoHAWC es una continuación del proyecto HAWC de DARPA. [ 232 ]
  • Estados UnidosEl arma de ataque convencional hipersónica (HCSW, pronunciada "hacksaw") [ 120 ] superó su revisión crítica de diseño (CDR), pero este contrato IDIQ (duración indefinida, cantidad indefinida) [ 233 ] se rescindió a favor del ARRW porque caben el doble de ARRW en un bombardero. [ 234 ]
  • FranciaASN4G (misil de crucero hipersónico propulsado por estatorreactor lanzado desde el aire, en desarrollo por MBDA Francia y ONERA para suceder al ASMP ) [ 235 ] [ 236 ]
  • Unión SoviéticaKh-45 (cancelado)
  • RusiaCircón [ 237 ] [ 238 ]
  • IndiaVehículo demostrador de tecnología hipersónica
  • India/ Brahmos-IIRusia
  • Corea del SurHycore [ 153 ]

Vehículos de planeo

  • Estados UnidosArma de respuesta rápida lanzada desde el aire AGM-183A (ARRW, pronunciado "arrow") [ 227 ] [ 239 ] [ 102 ] [ 240 ] Los datos de telemetría se transmitieron con éxito desde ARRW —AGM-183A IMV-2 (Vehículo de Medición Instrumental) a las estaciones terrestres de Point Mugu, demostrando la capacidad de transmitir radio con precisión a velocidades hipersónicas; [ 241 ] [ 242 ] sin embargo, la secuencia de lanzamiento de ARRW no se completó. [ 89 ] [ 243 ] [ 244 ] La Fuerza Aérea busca cientos de ARRW u otras armas hipersónicas. [ 245 ] El 9 de marzo de 2022, el Congreso redujo a la mitad la financiación para ARRW y transfirió el saldo a la cuenta de I+D de ARRW para permitir más pruebas, lo que pone en riesgo el contrato de adquisición. [ 246 ] La decisión de producción de ARRW se retrasó un año para completar las pruebas de vuelo. [ 247 ] [ 248 ] El 14 de mayo de 2022 se completó por primera vez una prueba de vuelo del ARRW, [ 249 ] [ 250 ] seguida de otras dos. La Fuerza Aérea requirió 3 pruebas exitosas adicionales de un All-Up Round (AUR) antes de tomar una decisión de producción. [ 251 ] La USAF tenía la intención de finalizar el programa de desarrollo del ARRW, a partir del 29 de marzo de 2023. [ 252 ] [ 253 ] [ 137 ] [ 254 ] [ 255 ] Un B-52 que volaba desde la Base de la Fuerza Aérea Anderson en Guam disparó un ARRW; el AUR fue probado en el Pacífico el 17 de marzo de 2024. [ 256 ] No se tomó ninguna decisión de producción en 2024. [ 231 ]
  • Estados UnidosVehículo táctico Boost Glide de DARPA [ 257 ] [ 258 ]

[ 259 ] [ 260 ]

Volado

Aeronave

Vehículos de planeo

aviones espaciales

Cancelado

Aeronave

Vehículos de planeo

  • FranciaVERAS (programa de vehículo hipersónico de planeo lanzado en 1965 y cancelado en 1971) [ 285 ] [ 286 ]

aviones espaciales

Véase también

Notas

  1. ↑ Ning describe un método para interrelacionar el número de Reynolds con el número de Mach. [ 10 ]
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  3. 1 2 Según Alex Hollings, al 21 de marzo de 2022 ninguna nación había desplegado con éxito unmisil de crucero hipersónico propulsado por estatorreactor , incluido el 3M22 Zircon de Rusia . [ 38 ] : minuto 10:14 Sin embargo, las pruebas del concepto de arma hipersónica de respiración aérea (HAWC) de DARPA han tenido éxito, utilizando diseños de dos proveedores diferentes en septiembre de 2021 y marzo de 2022 respectivamente. [ 39 ]
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Lecturas adicionales

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  • Análisis comparativo del rendimiento de vehículos hiperveloces de largo alcance.
  • (2022) Centro Conjunto de Competencia del Poder Aéreo (JAPCC)