Ruská letecká střela Ch-47M2 Kinžal je často prezentována jako revoluční hypersonická zbraň schopná překonat jakoukoliv protiraketovou obranu světa. Pod aerodynamickým pláštěm se však skrývá konstrukčně upravená balistická raketa ze známého pozemního systému Iskander, jejíž extrémní rychlost v cílové rovince dramaticky sráží neúprosná fyzika atmosféry. K jejímu vypuštění je navíc zapotřebí specializovaný těžký záchytný stíhač MiG-31K, který pro čtyřtunovou střelu funguje jako obří létající první stupeň.
Když v březnu 2018 ruské vedení slavnostně představilo balíček nových strategických zbraní, upoutala střela Kinžal okamžitou celosvětovou pozornost. Na promítaných videích se pod trupem těžkého stíhacího letounu MiG-31 vznášela masivní raketa s kuželovou přídí a oficiální komentáře nešetřily superlativy: rychlost až Mach 10 (desetinásobek rychlosti zvuku), dosah dva tisíce kilometrů a schopnost manévrovat v každém bodě letové dráhy, což mělo zaručit stoprocentní průnik jakoukoliv existující i budoucí protivzdušnou obranou.
Vojenská publicistika i politická rétorika si rychle osvojily přitažlivé slovo „hypersonická“. V obecném povědomí vyvolává představu futuristického stroje s exotickým náporovým motorem, který proplouvá atmosférou jako nepolapitelný přízrak. Skutečná konstrukce zbraně je však podstatně zemitější, praktičtější a svázaná s fyzikálními zákony, které žádný propagační slogan obejít nedokáže.
Kinžal totiž nepatří mezi atmosférické letouny s pohonem typu scramjet ani mezi kluzáky měnící libovolně směr v hustých vrstvách vzduchu. Z hlediska raketové techniky jde o klasickou leteckou kvazibalistickou střelu (označovanou mezinárodní zkratkou ALBM – Air-Launched Ballistic Missile). A její příběh začíná hluboko v pozemních silách.
Iskander s křídly: Proč nejde o revoluční motor, ale prověřený základ
Vyvinout zcela nový raketový systém od čistého listu papíru trvá dekády a stojí astronomické finanční částky. Konstrukční kancelář KBM Kolomna proto při vývoji Kinžalu zvolila cestu, která je pro ruský vojenský průmysl typická: vzala osvědčený, plně vyvinutý hardware a přizpůsobila jej novému poslání. Základem Kinžalu se stala jednostupňová balistická střela 9M723 z mobilního pozemního systému 9K720 Iskander-M, kterou detailně analyzuje například databáze raketových hrozeb institutu CSIS.
Obě střely sdílejí totožné základní proporce: průměr trupu přibližně 0,92 metru, délku kolem osmi metrů a startovní hmotnost přesahující 4 300 kilogramů. Pohon zajišťuje osvědčený raketový motor na tuhé pohonné látky s jediným režimem tahu. Aby však bylo možné pozemní raketu podvěsit pod trup letounu letícího nadzvukovou rychlostí, museli konstruktéři provést několik zásadních konstrukčních úprav.
Záď střely dostala přepracovaná aerodynamická ovládací kormidla a především odhazovatelný aerodynamický kryt ve tvaru protáhlého kužele. Tento kryt chrání trysku raketového motoru a kormidla před enormním dynamickým náporem vzduchu během letu pod trupem stíhače a odděluje se až několik sekund po vypuštění, těsně před zážehem hlavního motoru. Zcela nová musela být také integrace řídicího systému s navigačním a zbraňovým počítačem nosiče.
Podobně jako ruské letectvo vyřešilo nedostatek přesné munice masivní adaptací klouzavých pum UMPK na bázi klasických železných bomb FAB, představuje i Kinžal pragmatickou leteckou konverzi osvědčené pozemní munice, která ušetřila roky nákladného vývoje zcela nového motoru.
Proč zrovna MiG-31: Létající první stupeň z dob studené války
Nabízí se logická otázka: pokud Rusko disponuje moderními víceúčelovými stíhačkami řady Su-30, Su-35 nebo taktickými údernými stroji Su-34, proč Kinžal nenosí právě tyto rozšířené letouny? Odpověď leží v elementárních zákonech raketové dynamiky, konkrétně v Ciolkovského rovnici a energetické bilanci letu.
Čtyřtunová střela na tuhé palivo má pouze omezenou zásobu pohonné směsi. Kdyby startovala ze země, spálí podstatnou část své energie jen na to, aby se z nulové rychlosti odlepila od odpalovací rampy a probojovala se hustými spodními vrstvami atmosféry do výšky patnácti kilometrů. Pokud ji však do této výšky vynese letoun, ušetří raketa obrovské množství energie.
Standardní taktická letadla však nemají dostatečnou kombinaci nosnosti v ose trupu, vysokého dostupu a nadzvukové akcelerace. Zde vstupuje na scénu těžký záchytný stíhač MiG-31K. Letoun, jehož kořeny a robustní ocelo-titanová konstrukce přímo vycházejí z předchozího legendárního stroje MiG-25 Foxbat, byl původně zkonstruován k hlídkování nad nekonečnými prostory Sibiře a k ničení amerických střel s plochou dráhou letu. Je poháněn dvěma gigantickými motory D-30F6 s přídavným spalováním. Pod trupem má dostatek prostoru a světlé výšky, aby unesl takto rozměrný náklad bez nebezpečí škrtnutí o vzletovou dráhu.
MiG-31K se v této konfiguraci nechová jako klasický bojový letoun, ale doslova jako létající první raketový stupeň. Vystoupá do stratosféry do výšky 15 000 až 18 000 metrů, zapne plnou forsáž a urychlí na rychlost přesahující Mach 2 (více než 2 400 km/h). V okamžiku odhozu tak Kinžal nezačíná z nuly: má již počáteční výšku, obrovskou kinetickou energii a nachází se v prostředí, kde je hustota vzduchu pouhou desetinou hodnoty u mořské hladiny. Jak uvádí analýza střely Kinžal od CSIS Missile Defense Project, právě tato počáteční energie nosiče umožňuje dosáhnout deklarovaného operačního doletu přes 1 500 kilometrů.
Fyzika hustého vzduchu: Kde v terminální fázi mizí bájný Mach 10
Největší mýtus kolem Kinžalu se točí kolem jeho rychlosti. Číslovka Mach 10 (zhruba 12 000 km/h) zní laickému uchu jako nepřekonatelná hradba. Realita je však taková, že každá balistická raketa středního či mezikontinentálního doletu létá hypersonickou rychlostí už od padesátých let minulého století. Podrobná zpráva Kongresové výzkumné služby USA (CRS) o hypersonických zbraních připomíná, že překročení pětinásobku rychlosti zvuku (hranice hypersonického letu) je pro těleso pohybující se po balistické křivce ve stratosféře zcela přirozený fyzikální jev.
Kinžal dosahuje své maximální rychlosti v apogeu své trajektorie – ve výškách mezi 30 až 50 kilometry nad zemí. Tam je odpor vzduchu tak nepatrný, že raketový motor dokáže těleso bez větších aerodynamických ztrát urychlit k deklarovaným hodnotám. Problém nastává v okamžiku, kdy se střela začne pod strmým úhlem snášet k cíli a vstoupí do hustých spodních vrstev atmosféry (troposféry).
V hustém vzduchu se naplno projeví neúprosný aerodynamický vzorec: odporová síla roste přímo úměrně hustotě vzduchu a druhé mocnině rychlosti. Při rychlostech kolem Mach 8 až 10 v nižších vrstvách atmosféry působí stlačený vzduch před kuželem střely doslova jako betonová stěna. Odpor prostředí těleso masivně a nevyhnutelně brzdí. Během průletu posledními patnácti kilometry atmosféry klesá rychlost Kinžalu podle výpočtů aerodynamiků na Mach 2,5 až 4 – což je stále velmi rychlý pád, ale ani zdaleka ne nezranitelný blesk s desetinásobkem rychlosti zvuku.
Druhým limitujícím faktorem je extrémní aerotermodynamický ohřev. Při kompresi vzduchu na čele rakety dosahuje teplota povrchu více než 1 500 až 2 000 stupňů Celsia. Kolem těla se vytváří plášť horkého ionizovaného plynu – plazma. Tato plazmová vrstva pohlcuje elektromagnetické vlnění, což dramaticky ztěžuje fungování radiolokačních či optických naváděcích senzorů v hlavici střely. Konstruktéři tak stojí před neřešitelným fyzikálním dilematem: čím rychleji raketa v hustém vzduchu letí, tím hůře „vidí“ svůj cíl a tím větší je riziko roztavení konstrukce.
Kinetický zásah: Proč fyzika nahrává moderní protivzdušné obraně
Právě fyzikální brzdění v závěrečné fázi letu otevírá okno pro moderní systémy protivzdušné a protiraketové obrany. V propagačních materiálech se často tvrdilo, že Kinžal dokáže v cílové fázi divoce manévrovat a tím zmást naváděcí radary. Každý prudký manévr čtyřtunové rakety letící vysokým nadzvukem však generuje enormní aerodynamické přetížení a především další okamžitou ztrátu kinetické energie a rychlosti.
V okamžiku, kdy Kinžal padá k zemi po relativně stabilní strmé trajektorii rychlostí kolem Mach 3, stává se z něj zachytitelný balistický cíl pro moderní protiraketové komplexy, jako je americký MIM-104 Patriot s municí PAC-3 MSE. Tento systém nevyužívá klasické tříštivé hlavice, které by těžký ocelový plášť střely nedokázaly spolehlivě zničit, ale princip přímého kinetického nárazu (hit-to-kill).
Při kinetickém zásahu se protiraketová střela v plné rychlosti přímo srazí s přilétajícím tělesem. Vzájemná rychlost obou objektů dosahuje Mach 6 až 8, což uvolní tak drtivou energii, že balistická raketa i její bojová hlavice jsou okamžitě roztříštěny ve vzduchu ještě dříve, než stačí dopadnout do obydlené oblasti či na chráněný vojenský objekt.
Pro ruské letectvo představuje Kinžal technologicky působivý, avšak úzce specializovaný a velmi drahý instrument. Flotila upravených nosičů MiG-31K čítá podle vojenských odhadů pouze dvě až tři desítky operačních strojů a samotná výroba střel je závislá na přesných komponentech a speciálních slitinách. Ve stratosféře sice Kinžal naplňuje definici rychlé dálkové zbraně, avšak v okamžiku, kdy narazí na hustý vzduch u zemského povrchu, musí se podřídit stejným neúprosným zákonům aerotermodynamiky jako jakákoliv jiná těžká balistická raketa.
