W świecie nowoczesnych pocisków łatwo skupić się na głowicach, sensorach i systemach naprowadzania, a przegapić element, który często rozstrzyga o wszystkim, czyli sam napęd. To właśnie on dyktuje, czy efekt danego pocisku można powtórzyć przy seryjnej produkcji, czy da się nim sterować w locie i czy w ogóle ma sens w realiach, gdzie liczy się nie tylko zasięg, ale też tempo reakcji i odporność na improwizację przeciwnika. Jeszcze ciekawiej robi się wtedy, gdy ktoś próbuje wcisnąć do typowego taktycznego formatu cechy kojarzone dotąd raczej z większymi systemami: kontrolę ciągu, możliwość restartu i elastyczność profilu lotu. Patrząc po dziele firmy Ursa Major, wygląda jednak na to, że jest to możliwe.
Ważny test ARMD z silnikiem Draper
Air Force Research Laboratory (AFRL) i firma Ursa Major przeprowadziły lot demonstratora Affordable Rapid Missile Demonstrator (ARMD), napędzanego ciekłym silnikiem Draper. Miał on powstać w niewiarygodnym wręcz czasie, bo w ciągu ledwie ośmiu miesięcy, a przed lotem wykonano pełne odpalenie statyczne ARMD, co objęło cały cykl misji oraz dwuskładnikowy układ pracy. Miało to miejsce nieco ponad sześć miesięcy po przyznaniu kontraktu AFRL.
Czytaj też: Hyundai celuje w broń, której praktycznie nie da się zatrzymać. Termin już padł
Podczas lotu ARMD miał osiągnąć prędkość ponaddźwiękową i wykazać sobą koncepcje użycia, a przy okazji podbić poziom gotowości technologicznej (TRL) samego napędu. Taka prędkość oznacza wynik powyżej Mach 1, czyli prędkości dźwięku, której dokładna wysokość zależy od warunków atmosferycznych. W praktyce mówimy o czymś rzędu około 1060-1235 km/h (niżej w chłodniejszych warstwach atmosfery, wyżej przy standardowych warunkach na poziomie morza).
Sam fakt osiągnięcia prędkości powyżej Mach 1+ nie czyni jeszcze z demonstratora broni hipersonicznej, ale w tej historii nie chodzi o rekord prędkości. Chodzi o to, jak dokładnie zachowuje się układ napędowy w locie, a więc wtedy, gdy przestaje być tylko “rurą z paliwem” testowaną na naziemnych stanowiskach.
Draper w świecie wszechobecnego paliwa stałego
Zdecydowana większość taktycznych pocisków wykorzystuje silniki na paliwo stałe, bo jest ono proste logistycznie i zapewnia długą gotowość do odpalenia. Problem w tym, że taka prostota ma cenę – profil ciągu jest w dużej mierze zaszyty w konstrukcji, a sterowanie energią w locie odbywa się bardziej “dookoła” napędu niż w samym napędzie. Draper uderza dokładnie w ten problem, bo ma działać zupełnie inaczej. Wszystko to dzięki stawianiu na ciekłe paliwo, ale w taki sposób, że samo jego przechowywanie w gotowości przez dłuższy czas nie będzie bolączką. Ma przy tym oferować odpowiednie dławienie ciągu i opcję restartu bezpośrednio na poziomie systemu napędowego.
Czytaj też: Europejska odpowiedź na amerykański Golden Dome? SkyDefender ma być systemem systemów
Ursa Major opisała Drapera już wcześniej jako silnik o ciągu prawie 17800 niutonów (17,8 kN), który pracuje w zamkniętym cyklu i spala nadtlenek wodoru oraz naftę. W jego projekcie największy nacisk położono na możliwość jego magazynowania w temperaturze pokojowej i na bezpieczeństwo w porównaniu z klasycznymi, toksycznymi układami opartymi o hydrazynę. Wprawdzie sam poziom ciągu nie odpowiada typowej rakiecie nośnej, ale w konkretnych zastosowaniach obronnych liczy się nie tyle maksymalna liczba, ile możliwość sterowania energią w czasie. Jeśli napęd można dusić, wznawiać i dopasowywać do manewru, to pojawia się przestrzeń na profile lotu, których paliwo stałe zwykle nie lubi. Zwłaszcza gdy mówimy o systemach symulujących cele, testujących obronę przeciwlotniczą i przeciwrakietową.
Czytaj też: Pilot zniknął, a sens projektu urósł. R66 Turbinetruck celuje w rynek, który dopiero się budzi
Draper ma być też tani, choć nie wiemy, ile dokładnie miałby kosztować jeden taki silnik, to samo zamówienie na jego rozwój i produkcję kosztowało amerykański budżet 35 mln dolarów, czyli około 130,5 mln zł. W takich programach te pieniądze idą też w stanowiska testowe, kwalifikację procesu, dokumentację, telemetrię i iteracje prototypów, więc w tym sensie “tanie” może oznaczać raczej “tańsze w skalowaniu niż alternatywy” niż “tanie w sklepie”. Około dwie trzecie komponentów Drapera mają jednak powstawać w technologii addytywnej, czyli z użyciem (zwykle tańszego) druku 3D, co akurat świetnie pasuje do szybkich iteracji i krótszych łańcuchów dostaw, ale jednocześnie przesuwa ciężar wyzwań w stronę kontroli jakości, powtarzalności partii i tego, jak taki proces zachowuje się w dużym wolumenie, a nie w serii demonstratorów.
Jeżeli założenia programu się obronią, to silnik Draper i podobne napędy mogą dać amerykańskim programom dwa narzędzia naraz. Pierwszym jest elastyczność, bo możliwość zmiany ciągu i restartu silnika w locie to inny zestaw opcji w manewrowaniu energią, co ma znaczenie zarówno w roli celu, jak i w roli efektora. Drugim jest logistyka, bo nadtlenek wodoru i nafta nie wymagają kriogeniki, a producent wprost opisuje magazynowanie w temperaturze pokojowej przez lata. Jednocześnie to nadal nie jest “magiczny skrót”, jako że nadtlenek wodoru w wysokich stężeniach pozostaje substancją reaktywną i wymagającą odpowiedniej uwagi.
Źródła: AFRL, Ursa Major
