Американское бахвальство, секретные разработки Петра Уфимцева, легенда об агенте "Сфера" и сбитый над Югославией F-117. Сюрреализм? Элементы технологии "стелс" все отчетливее проступают в облике современной авиационной и военно-морской техники. От российских ПАК ФА и корветов типа "Стерегущий" до американских "Рэпторов", F-35 и ударных эсминцев "Замволт". Презрение в СМИ и насмешки "диванных экспертов" никак не влияют на мнение военных, что готовы жертвовать любые средства ради снижения радиолокационной и тепловой заметности военной техники. Тем не менее, уничтожение "невидимого самолета" над зоной боевых действий с помощью ЗРК 1950 мохнатого года дало немало поводов для сомнения в эффективности существующих "стелсов".
Мнение общества разделилось.
В одном лагере — люди простые и доверчивые, свято верующие, что для противодействия современным "стелсам" достаточно старых советских комплексов и радаров метрового диапазона. Имеют на то право! Сербы сбили "Найтхок" устаревшим С-125 "Нева".
С другой стороны — апологеты технического прогресса. Ярые технофашисты, убежденные в могуществе современной науки, чьи доводы строятся на соотношении количества боевых вылетов и числа потерь. Выглядит грозно и убедительно.
Так что же представляет собой "стелс"? В сумме — обилие мифов и легенд, зачастую весьма далеких от здравого смысла. Заинтересовавшись темой, автор предлагает провести совместное расследование и постараться понять, с чем же связан скандальный успех "невидимок".
"Стелс" (от англ. stealth — скрытность, хитрость) — комплекс мер по снижению заметности военной техники в радиоволновом/инфракрасном/акустическом/видимом диапазонах (нужное подчеркнуть) с целью затруднения её обнаружения противником. Очевидно, речь не идет о полной невидимости, а лишь о снижении заметности. Разглядеть бомбардировщик с дистанции 50 или 100 км — разница колоссальна.
С эффектом снижения заметности летательных аппаратов для вражеских радаров люди столкнулись еще на заре развития радиолокации, в годы Второй мировой войны. Британский цельнодеревянный бомбардировщик "Москито" оказался практически невидим для немецкой системы ПВО. Не отставали немцы — авиаконструкторы братья Хортены, сами того не подозревая, создали настоящую «невидимку» — предшественника современных стелсов. Их «эпичный» Ho.229 — появись он над полем боя — стал бы крепким орешком для радаров той эпохи.
К 50-м годам по данному вопросу была накоплена солидная теоретическая база; ученые и авиаконструкторы уже имели четкие представления о методах снижения заметности. Среди них — применение различных радиопрозрачных и радиопоглощающих материалов, разработка специальных форм и облика ЛА.
Сомневаться в том, что тела способны поглощать радиоизлучение, не приходится — в этом легко убедиться, сунув руку в микроволновку. Ферромагнитные краски, усиливающие эффект поглощения радиоволн, были широко использованы в конструкции экстремального беспилотника D-21, высотных разведчиков U-2, А-12 и SR-71 "Черный дрозд". Последние, с их особой приплюснутой формой, могли смело претендовать на роль настоящих "стелсов".
SR-71
Беспилотный разведчик Lockheed D-21 (1966 г.). Потолок 30 км, макс. скорость 3,6 М
Но возможно ли создание столь совершенной машины, которую вообще не увидит радар?
Ответ дал советский физик Петр Уфимцев, эксперт по вопросам дифракции радиоволн на телах сложной формы. Да, создание такого самолета возможно! Эффективная площадь рассеяния (ЭПР, а попросту — заметность) самолета более зависит от формы, чем от его размеров. Единственная проблема — облик невидимого самолета нарушит все законы аэродинамики.
F-117A на разрушенной авиабазе в Кувейте
Монография "Метод краевых волн в физической теории дифракции» стала путеводной звездой на пути к созданию "черных самолетов". Выпущенная тиражом 6500 экз. книжка не произвела особого впечатления на советских специалистов, но изложенный в ней математический аппарат заинтересовал читателей по другую сторону океана. Позже Петр Яковлевич Уфимцев напишет компьютерную программу "Эхо-1", что позволит определять ЭПР прототипов ЛА без необходимости постройки их натурных макетов и проведения сложных испытаний. Эпоха "стелсов" началась!
Первенцы невидимой авиацииСкандальное детище фирмы "Локхид Мартин" F-117 "Найтхок" и его менее известный предшественник — секретный концепт-демонстратор Have Blue.
Карьера "Хэв Блю" оказалась недолгой — обе невидимки были потеряны в авиакатастрофах. "Найтхоку" повезло больше: он смог дорасти до стадии серийного производства. Итого — 64 самолета, включая пять прототипов YF-117.
Lockheed Have Blue
Wobblin Goblin — "Хромой карлик". Шедевр футуризма. Стильный черный самолет, так до конца и не раскрывший своих тайн. Главная из которых — как это чудо смогло подняться в воздух?! Впрочем, на этот счет имеется догадка — если инвестировать в проект сотню-другую миллиардов, можно заставить летать даже рояль...
Проектируя свой первый "стелс", янки принесли в жертву малозаметности все остальные ТТХ самолета. Несмотря на истребительное обозначение (F — fighter), "Ночной ястреб" категорически не мог вести воздушный бой, а всё его вооружение состояло из пары 907-кг управляемых бомб. Секретный бомбардировщик для тайного проникновения сквозь систему ПВО противника и выполнения особо опасных заданий.
Облик определялся назначением. Главную угрозу для F-117 представляли наземные ЗРК. Отсюда — характерный силуэт всех стелс-самолетов "первого поколения". Идеально гладкая нижняя поверхность и множество рубленых граней, образующих верхнюю сторону фюзеляжа, ориентированных под углами более 30 градусов от вертикали, т.к. данная форма идеально рассеивает излучение наземных радарных установок. Адское "кривое зеркало", что отражает лучи во все стороны, кроме той, где находится РЛС противника.
Далее — стандартный набор приемов технологии "стелс":
— внутренняя подвеска вооружений;
— радар-блокеры на воздухозаборниках двигателей (многослойная металлическая сетка, скрывающая лопатки компрессора);
— ферромагнитные краски и многослойные радиопоглощающие покрытия — на всех без исключения, даже внутренних, деталях самолета. Наши специалисты, изучавшие обломки сбитого "Ночного ястреба", утверждают, что на ощупь он словно целиком сделан из линолеума;
— фасеточный фонарь с позолоченным электропроводящим покрытием, исключающий облучение внутреннего оборудования кабины. В противном случае отражение только от одного шлема пилота могло бы быть больше, чем от всего самолета;
— "пилообразные" стыки панелей фюзеляжа и створок отсеков (прямые зазоры являются сильными отражателями, оттого их разбивают на множество коротких отрезков);
— убираемые антенные устройства. Во время боевых вылетов "стелсы" не имели двусторонней связи со своим командованием — все радиооборудование самолета работало только на приём;
— наконец, отсутствие бортовой РЛС. F-117 использовали только пассивные системы сбора информации: тепловизоры, GPS-навигаторы, радиопеленгаторы и радар-детекторы... В полетах над вражеской территорией пилоты отключали даже радиовысотомер. Любое собственное излучение могло выдать "невидимку";
— иные меры предосторожности, в частности, рядом со "стелсом" было запрещено нахождение других самолетов НАТО. Незачем лишний раз тревожить систему ПВО противника.
Хорошо видны радар-блокеры на воздухозаборниках двигателей
Помимо снижения заметности в основном радиоволновом диапазоне, создатели F-117 постарались уменьшить тепловой фон самолета. Сопла плоской формы (для лучшего смешивания выхлопа с окружающим воздухом и скорейшего охлаждения реактивной струи) закрывались отражательными щитками — для предотвращения наблюдения двигателей со стороны нижней полусферы. Черный цвет самолета не только затруднял его обнаружения на фоне ночного неба, но также способствовал скорейшему рассеиванию тепла.
Изнутри "черный самолет" отказался на удивление прост: двигатели от палубного истребителя F/A-18, элементы системы управления — от истребителя F-16. Также в самолете был использован ряд узлов от SR-71 и даже от учебно-тренировочной спарки T-33.
Небесная кавалерия
"НЕВИДИМКА" БЫЛ ОБНАРУЖЕН И СБИТ!
Как? Данная тема достойна отдельной (следующей) статьи. Стоит только добавить, что радиолокационные средства ЗРК С-125 вряд ли имели к этому какое-либо отношение. Обнаглевший, уверенный в полной безнаказанности янки летел на средних высотах. Сербы визуально обнаружили самолет и навели ракету, используя телевизионный оптический визир "Карат-2" (индекс ГРАУ 9Ш33А). Данную версию подтверждает командир батареи Золтан Дани, где, по его словам, они использовали обновленный визир-тепловизор французского производства. Не суть важно. Наведение с помощью оптики — один из штатных режимов работы ЗРК С-125 при работе в сложной помеховой обстановке.
Справа — обломки F-117A. Слева — киль и фонарь сбитого F-16. (Белградский музей авиации)
"Хромой гоблин" был опозорен и тихо ушел на пенсию. Увы, согласиться сложно. Самолеты этого типа стояли на вооружении четверть века (1983-2008 гг.) и регулярно использовались в военных конфликтах. Пентагон утверждает, что успешно (тысячи уничтоженных объектов инфраструктуры противника). Только за время агрессии против Югославии F-117А совершили 850 боевых вылетов. Потери невелики — всего одна машина. По крайней мере, сербы показали лишь один комплект обломков "Черного ястреба".
Если отбросить домыслы, сворачивание производства "Черных ястребов" (59 строевых F-117А — по меркам ВВС США, его даже не начинали строить) объясняется следующими причинами:
а) специфическим назначением полуэкспериментального бомбардировщика;
б) началом работ над "стелсами" следующего поколения — B-2 и F-22 "Рэптор";
в) исчезновением основного противника — СССР. Строительство "Ночных ястребов" было завершено в 1990 году.
Приемы снижения заметности, реализованные в стелс-самолетах "первого поколения", были фееричными, но далеко не самыми грамотными решениями. Вопреки мифам, "Хромой гоблин" не страдал от плохой управляемости и мог проводить даже такие сложные операции как дозаправка в воздухе. В то же время он не мог выходить на сверхзвук, не мог маневрировать с перегрузками свыше 6g, имел недостаточную скороподъемность и малую боевую нагрузку.
Естественно, такое узкоспециализированное "чудо" не могло устроить пилотов тактической авиации. Было решено развивать тему "невидимок", чем-то жертвуя, приобретая взамен новые, великолепные навыки.
Так родилось ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ СТЕЛСОВ.
Истребители завоевания превосходства в воздухе F-22 "Рэптор" и ПАК ФА, многоцелевой истребитель F-35, а также бесчисленное множество поделок со всех концов света, включая китайский J-20, японский ATD-X, турецкий TFX и прочие концепты, копирующие внешний облик российских и американских истребителей нового поколения.
Высшая каста боевой авиации — истребители завоевания превосходства в воздухе, задающие стандарты в области высшего пилотажа. И неуклюжие стелс-утюги, с трудом хватающиеся за воздух искалеченными обрубками крыльев. Каким образом удалось совместить противоречивые требования в конструкции этих машин?
Основная идея всех современных "стелсов" — параллельность граней и кромок летательного аппарата. Конструкторы намеренно оставили несколько узких "опасных зон", куда рассеиваются сигналы вражеских радаров, делая ЛА труднообнаружимым с других направлений. Лучшему рассеиванию радиоволн и снижению ЭПР способствует "приплюснутая" форма фюзеляжа, плавно перетекающего в плоскости крыла. Максимальный эффект снижения заметности "Рэпторов" и ПАК ФА должен наблюдаться с фронтального направления. Откуда исходит главная угроза — от приближающегося истребителя противника.
Все гениальное просто! Вариант с параллельными гранями позволил добиться приемлемых ЛТХ, достаточных для эффективного ведения воздушного боя. Частичное нарушение аэродинамики в сравнении с идеально "чистой" аэродинамической схемой истребителей 4-го поколения было компенсировано увеличенной тяговооруженностью и применением двигателей с управляемым вектором тяги.
Далее следует обязательный список приемов снижения заметности: внутренние отсеки вооружений, V-образное хвостовое оперение, пилообразные стыки створок отсеков, позолоченный беспереплетный фонарь кабины, S-образные каналы воздухозаборников, качественная сборка и подгонка всех деталей на внешней поверхности крыла и фюзеляжа, минимум зазоров и полостей-резонаторов, старые добрые ферромагнитные краски и радиопоглощающие покрытия и, конечно же, возможность работы прицельно-навигационного комплекса самолета в полностью пассивном режиме.
Отдельно вынесен вопрос о стратегическом стелс-бомбардировщике B-2 "Спирит", построенном по схеме "летающее крыло". Еще один вариант снижения заметности, обеспечивающий максимальное снижение ЭПР при облучении самолета наземными РЛС.
В самой схеме "летающее крыло" заложен высший смысл авиации: крыло — главный элемент ЛА. Все остальное (фюзеляж, киль, ПГО) является лишним балластом и по возможности должно быть оставлено на земле. Тот же киль с рулем направления, вопреки мнению обывателя, не являются обязательной частью конструкции самолета: разворот в воздухе осуществляется за счет крена ЛА, благодаря чему на "нижней" плоскости крыла подъемная сила уменьшается; на "верхней" — возрастает. Возникающий момент сил и разворачивает машину в воздухе. Оттого столь важное значение играет параметр "нагрузка на крыло" — чем меньше кг приходится на кв. метр поверхности крыла, тем активнее маневрирует самолет.
Что касается самого B-2, то, помимо отсутствия главного демаскирующего фактора — киля, "Летающий скат" несет полный спектр вышеупомянутых приемов технологии "стелс": пилообразные стыки деталей, минимальные зазоры, радиопоглощающие покрытия и т.д.
Отсутствие киля никак не сказывается на маневренности "Спирита". Единственная проблема — стабилизация: стелс-бомбардировщик плохо держит курс. Что, впрочем, нисколько не заботит экипаж из двух человек: автоматика по сто раз в секунду определяет положение самолета в пространстве и непрерывно выдает корректирующие импульсы на приводы управляющих поверхностей.
Стелс-технология стала одной из главных статей расходов при создании B-2, но аномально высокая стоимость ($2 млрд., включая НИОКР и расходы на эксплуатацию) объясняется грандиозными размерами 170-тонного четырехдвигательного бомбардировщика, способного непрерывно находиться в воздухе 50 часов. А также высокотехнологичной начинкой стелс-самолета: чего стоит одна БРЛС AN/APQ-181 с активной фазированной решеткой, способная с высоким разрешением сканировать полосу подстилающего рельефа шириной 240 км.
Главным выводом из краткого экскурса в историю стелс-самолетов станет неожиданное утверждение о том, что снижение заметности не требует сложных и дорогих решений. В основе "стелсов" лежит логика и здравый смысл, подкрепленные строгим математическим расчетом. Геометрия форм и граней. Капризные радиопоглощающие покрытия, служащие основным объектом критики со стороны ненавистников "черных самолетов", не имеют ключевого значения и являются дополнительной полумерой для снижения заметности в сантиметровом диапазоне радиоволн.
И здесь мы подходим вплотную к теме следующей статьи — почему отечественные радары все-таки видят американские "невидимки"?
Вас заинтересует
С-400 сбивает любой "стелс"
Проект "невидимого" танка Composite Armored Vehicle (CAV), полностью изготовленного из композиционных материалов
Почему русские радары видят самолеты-невидимки
Китай разрабатывает дальний стелс-бомбардировщик
Перспективная РЛС нового класса для 2015 году
