Kỹ thuật của các hệ thống phòng thủ và vũ khí thế hệ tiếp theo là một ngành khoa học được xây dựng dựa trên tốc độ và các chuyên gia quân sự đều cho rằng kỷ nguyên của vũ khí siêu thanh hay siêu vượt âm thực sự đã đến. 

Điều khiến những vũ khí này trở nên nguy hiểm là chúng được thiết kế để vượt qua các hệ thống phòng không hiện đại và mối đe dọa siêu thanh này chỉ mới phát triển trong 5 năm kể từ khi Kinzhal ra mắt. Khi nói đến cuộc chạy đua vũ trang tên lửa siêu thanh, có vẻ như Mỹ đang tụt lại phía sau Nga hoặc thậm chí là Trung Quốc. Nhưng đó có thể là do quân đội Hoa Kỳ đang nhắm đến máy bay ném bom siêu vượt âm của tương lai: Chương trình ISR đa nhiệm vụ Expendable Hypersonic tình báo, giám sát, trinh sát và tấn công, hay còn gọi là Dự án Mayhem. 

Dựa trên những tài liệu rò rỉ, có khả năng đây là một máy bay không người lái siêu thanh có cùng thông số hoạt động như SR-72 được đồn đại. SR-72 còn có biệt danh là "Con trai của Blackbird" được Lockheed Martin thiết kế để trở thành máy bay siêu vượt âm không người lái có thể tái sử dụng, chuyên dùng cho trinh sát, theo dõi và tấn công.Theo ước tính, SR-72 có tốc độ tối đa 7.400 km/h, nhanh gần gấp đôi bản tiền nhiệm. 

Theo lý thuyết, máy bay này có thể lẩn tránh những máy bay chiến đấu phản lực hiện nay với tốc độ siêu thanh đó. Đây là một máy bay được thiết kế đặc biệt, có các vi mạch với thân dưới và dọc theo bề mặt cánh. Máy bay có một cánh tam giác dầm dài và hai động cơ thiết kế theo công nghệ nano. 

Theo nhiều ước tính khác nhau, một máy bay như trên sẽ có cấu trúc hỗn hợp của các hợp kim và vật liệu tổng hợp chịu nhiệt. Đồng thời cần các phương tiện làm mát bổ sung, ví dụ bằng nhiên liệu tuần hoàn như SR-71.

Mayhem được cho là sẽ di chuyển với tốc độ Mach 10, có thể được tiếp nhiên liệu và sử dụng lại, và lặp đi lặp lại. Động cơ phản lực thông thường sử dụng máy nén ly tâm, hoặc cánh quạt quay, để nén không khí đi vào trước khi trộn với nhiên liệu và cho nổ để tạo lực đẩy. Scramjets từ bỏ máy nén để sử dụng áp suất cực lớn của luồng không khí tốc độ cao vào động cơ. 

Do đó, động cơ phản lực scramjet duy trì vận tốc cao hơn động cơ phản lực, nhưng ở tốc độ thấp hơn, áp suất không khí đi vào không đủ để động cơ scramjet hoạt động tốt. Điều đó có nghĩa là một nền tảng chạy bằng động cơ scramjet không thể bay đủ chậm để hạ cánh và do đó, chỉ có thể được sử dụng một lần. Nhưng một máy bay phản lực scramjet chu trình kết hợp kết hợp động cơ phản lực truyền thống có thể bay giống như máy bay và có thể được sử dụng nhiều lần.

Dự án Mayhem có thể sẽ sử dụng hệ thống đẩy nhiều chu kỳ, sử dụng động cơ phản lực để đạt tốc độ Mach 3 trước khi chuyển sang động cơ scramjet thở bằng không khí để đạt tốc độ siêu thanh. Nó hấp dẫn về mặt lý thuyết, nhưng gây bối rối và thậm chí là nghịch lý từ quan điểm kỹ thuật. Hệ thống nén của tuabin cản trở luồng không khí theo thiết kế, nhưng một động cơ phản lực scramjet cần luồng không khí không bị cản trở để hoạt động. Một động cơ thành công sẽ phải hợp nhất hai thiết kế dường như trái ngược nhau.

Ở tốc độ Mach 5 trở lên, mọi thứ nóng lên khá nhanh do ma sát và sức cản của không khí, vì vậy bất kỳ chiếc máy bay nào muốn bay nhanh như vậy và sống sót sau trải nghiệm đều cần được bọc trong những vật liệu tiên tiến thậm chí còn chưa được phát minh. Điều này thậm chí không đề cập đến thực tế rằng khả năng cơ động ở tốc độ như vậy cũng sẽ đòi hỏi khối lượng kỹ thuật khổng lồ và việc kết hợp động cơ phản lực truyền thống với động cơ phản lực scramjet chưa bao giờ được thực hiện thành công.

Công nghệ cung cấp năng lượng cho Mayhem là một phần mở rộng của các hệ thống động cơ phản lực tĩnh hiện có trong HAWC, nhưng động cơ phản lực tĩnh được sử dụng cho HAWC chỉ cung cấp một nửa công thức chu trình kết hợp cần thiết cho một nền tảng như Mayhem hoặc SR-72. Để Mayhem có thể bay như máy bay, Lực lượng Không quân vẫn cần phát triển cách kết hợp động cơ phản lực truyền thống vào hỗn hợp mà không chặn luồng không khí vào động cơ phản lực hoặc khiến máy bay quá nặng để bay.

Cuộc chạy đua vũ trang siêu thanh diễn ra song song với công nghệ máy bay tàng hình, nhưng nó vẫn ảnh hưởng đến cách quân đội phát triển và sử dụng công nghệ đó. Mỹ rõ ràng là đi đầu trong lĩnh vực này. Mỹ tự hào có hai máy bay chiến đấu tàng hình đang hoạt động, F-22 và F-35, và máy bay ném bom tàng hình hoạt động duy nhất trên thế giới, B-2 Spirit. Nhưng các quốc gia khác đang bắt đầu triển khai các hệ thống chống lại hiệu quả.

Công nghệ tàng hình bị giới hạn bởi vật lý khi được sử dụng trên máy bay chiến đấu. Để cung cấp khả năng nhào lộn trên không cần thiết cho loại máy bay chiến đấu, những chiếc máy bay phản lực này cần có đuôi thẳng đứng, các bề mặt điều khiển di chuyển như cánh tà và cánh quạt, đồng thời mở miệng để cung cấp năng lượng cho tua-bin phản lực bên trong thân máy bay. Những yếu tố này có xu hướng tạo ra kết quả radar dễ đọc. 

Máy bay phản lực tàng hình không thực sự vô hình trước radar, chúng chỉ phản ánh năng lượng tối thiểu. Trên thực tế có thể dễ dàng phát hiện bằng cách sử dụng các dải tần số thấp hơn. Sự phức tạp thêm vào đã gây rắc rối cho Lực lượng Không quân, các chuyên gia cũng đánh giá rằng sau năm 2030, ngay cả F-22 cũng sẽ không thể sống sót trong không phận tranh chấp. Điều đó mở ra một cơ hội và một nhu cầu cấp thiết đối với phương pháp tiếp cận tốc độ đầu tiên của Dự án Mayhem. 

Lực đẩy scramjet nhiều chu kỳ sẽ khiến một chiếc máy bay không thể bị ngăn chặn như một tên lửa siêu thanh. Máy bay không người lái do Mayhem sản xuất có thể bay vào lãnh thổ của kẻ thù, tấn công mục tiêu hoặc thu thập thông tin tình báo và bay ra ngoài một lần nữa mà không bị bắn hạ. Điều đó sẽ giúp tiết kiệm chi phí đáng kể so với tên lửa siêu thanh trị giá 100 triệu đô la. Hầu hết kho vũ khí tên lửa và bom phóng từ trên không của Mỹ có giá từ hàng chục nghìn đến vài triệu đô la mỗi chiếc. 

Thay vì những vũ khí này bị coi là lỗi thời, chúng vẫn có thể duy trì hiệu quả nếu được chuyển đến mục tiêu ở tốc độ siêu âm từ bên trong khoang của máy bay. Một máy bay phản lực chu trình kết hợp như SR-72 của Lockheed Martin có thể cho phép Mỹ vượt qua các khả năng Mach cao đang được Nga và Trung Quốc khai thác, đồng thời nó có thể mang theo nhiều loại vũ khí, đạn dược hiện có của Mỹ vào thời đại siêu vượt âm.

Do môi trường hoạt động độc đáo này và sự cần thiết của thiết kế nhạy cảm với độ chính xác, Dự án Mayhem đang chuyển sang kỹ thuật dựa trên mô hình (MBE) để xây dựng kỹ thuật số mọi hệ thống trên mặt phẳng giả định. 

Đây là cách tiết kiệm chi phí để đánh giá các khái niệm thiết kế trước khi tiến hành chế tạo một nguyên mẫu. Dự án Mayhem có thể sẽ liên quan đến việc mô phỏng tỉ mỉ các điều kiện khắc nghiệt về nhiệt độ và tốc độ của chuyến bay siêu thanh được gọi là chuyến bay siêu vượt âm. 

Giấc mơ về một chiếc máy bay ném bom siêu thanh trong kho vũ khí của Lực lượng Không quân Hoa Kỳ đã kéo dài hàng thập kỷ, và giờ đây có vẻ như các kỹ sư và nhà khoa học đang nỗ lực biến giấc mơ đó thành hiện thực.

×