В давние времена считалось, что храбрый солдат должен быть виден издалека. Однако с развитием стрелкового оружия положение изменилось – даже один искусный стрелок мог нанести неприятелю весьма ощутимый урон. В армиях мира начали переходить с ярких мундиров всех цветов радуги на защитную окраску, как правило, зеленых оттенков – от серо-зеленого до цвета хаки, а затем и на пятнистую униформу. Не миновала чаша сия и технику, в том числе – авиацию. Одними из первых камуфляжную окраску на своих самолетах ввели французы в годы Первой мировой войны. Кстати, и сам термин произошел от французского camouflage и обозначает способ маскировки различных объектов путем нанесения на них крупных пятен, геометрических фигур и полос, затрудняющих их опознавание. В связи с ограниченными возможностями человеческого глаза, возникла проблема обнаружения противника в любых погодных условиях и на как можно отдаленном расстоянии. Для достижения таких целей были изобретены радары. Радиолокационная станция (РЛС) или рада́р (с англ. radar от RAdio Detection And Ranging — радиообнаружение и дальнометрия) — система для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности и геометрических параметров. Использует метод, основанный на излучении радиоволн и регистрации их отражений от объектов, что никак не зависит от камуфляжной окраски или погодных условий. Применение РЛС сделало практически невозможным пребывание самолета в небе незамеченным.
РАЗДЕЛ 1. ТЕХНОЛОГИЯ «СТЕЛС»
На заре применения РЛС научные работники разных стран начали разработку технологий, позволяющих оставаться незамеченным даже на экранах локаторов. Наибольшего распространения достигла технология названная «Стелс». Стелс (англ. stealthy — незаметный, тайный) — комплекс методов маскировки боевых самолётов посредством специально разработанных материалов и конструкции фюзеляжа, позволяющих уменьшать отражение радарных волн и за счет этого проникать незамеченным в воздушное пространство противника. Поверхность самолёта собирают из нескольких тысяч плоских треугольников специального волнопоглощающего материала. Но так как добиться полного поглощения волн независимо от угла падения технологически очень сложно, главной целью является отражение волн таким образом, чтобы отражённый сигнал не вернулся в точку, откуда он пришёл (к радиолокационной станции противника). Таки образом, понятно, что технология «стелс» не достигла в полном объеме, задачи, к которой стремились и продолжают стремиться многие ученые.
1.1 Первое применение технологии.
Технологию «стелс», как оказалось, разработали не американцы, а немцы еще во Вторую мировую войну. Первый турбореактивный самолет, по праву причислен к самым нестандартным боевым проектам, осуществленным в течении Второй мировой войны. Самолет, с помощью которого нацисты собирались изменить ход войны, начали создавать в Германии в 1943 году, когда преимущество в воздухе советских и союзнических истребителей стало очевидным. Тогда и появилось распоряжение Гитлера о строительстве принципиально нового бомбардировщика – быстрого и незаметного для радаров.
Рис.1. Фото «Go-229» 1944-1945 гг.
Машине присвоили обозначение «Go-229» (по имени конструкторов – братьев Хортенов), и в начале лета 1944 года был заключен контракт на семь опытных машин и 20 предсерийных самолетов. Когда в январе 1945 года начались испытания самолета, управляемость оправдала самые оптимистические ожидания. В марте носовое колесо начали убирать в полете, что позволило увеличить скорость до 795 км/час. За футуристическим внешним видом истребителя-бомбандировщика «Go-229» скрывается мощный турбореактивный двигатель Junkers Jumo-004В, а также четыре 30-миллиметровых пушки. Самолет способен нести 2 тонны боезаряда. Выяснилось, что «невидимым» для радаров самолет делала смесь древесноугольной пыли, которой покрывался самолет. Она не отражала, а поглощала электромагнитное излучение. Не завершись война в мае 1945 года, кто знает сколько горя смог бы причинить этот самолет. После разделения Германии между СССР и США, секретные документы, касающиеся разработки «Go-229» попали в руки американцам, которые продолжили разработки самолета-невидимки. Но не следует думать, что в СССР таких разработок не вилось.
1.2 Исторические очерки разработки F-117А
Создатель знаменитого самолёта-«невидимки» F-117А, известного как «Стелс» Бей Рич. По признанию самого Рича, идею создания «Стелс» он почерпнул из журнальной статьи советского ученого, которую, видимо, проморгали советские военные. (В 1966 г. советский физик П. Уфимцев опубликовал материалы своей научной работы, посвященной отражению электромагнитных волн от кромок различных поверхностей). На статью натолкнулся специалист по радарам, работавший в Бербанке(штат Калифорния) на заводе «Локхид». Он немедленно оценил ее значение и принес Ричу. «Технология «Стелс» просто свалилась мне в руки. Мне чертовски повезло», - признавался Рич. В августе 1975 г. фирмы "Локхид" и "Нортроп" заключили многомиллиардные контракты с ВВС США на исследования облика легкого одноместного малозаметного самолета. В сравнительных испытаниях первое место завоевал проект фирмы "Локхид", с которой и был в 1976 г. заключен контракт на постройку двух экспериментальных самолетов. Один из них напоминал уменьшенную копию появившегося позднее истребителя F-117А, но отличавшегося от него скошенными внутрь рулями высоты. Свой первый полет этот летательный аппарат совершил 1 декабря 1977 г. на авиабазе Грум-Лейк в штате Невада. Летчиком-испытателем был Билл Парк. С этого времени начались усиленные испытания многогранной пирамидальной конструкции фюзеляжа. Главный конструктор Бен Рич сконструировал летательный аппарат по схеме "бесхвостка" с углом стреловидности крыла по передней кромке 72,5. Машина со взлетной массой 4200 кг была оснащена двумя ТРД J85-GE-4A по 1340 кг. каждый. Первый F-117A поднялся 18 июня 1981 года (летчик-испытатель Хал Фарлей), а первая авиабригада F-117A, 4450-ая тактическая группа, достигла реальной способность к операциям в октябре 1983 года. F-117A впервые был использован в реальном бою, 19 декабря 1989 года, когда два F-117A из 37-ого полка атаковали военные цели в Панаме. F-117A снова был задействован во время операции "Буря в пустыне" в 1990-91 когда 415-ым и 416-ых эскадроны из 37-ого полка, были перемещены на базу в Саудовской Аравии. В течение операции "Буря в пустыне" F-117A сделали 1,271 вылазку, выполняя нормативы на 80 процентов при полном отсутствии потерь или повреждения в сражении. Большее количество F-117A (64 штуки) было построено между 1981 и 1990, 5 для испытаний и 59 для эксплуатационного использования.
1.3. Описние F-117A "Найтхоук"
Планер самолета выполнен в основном из алюминиевых сплавов. Поверхность планера имеет граненую (фасеточную) форму благодаря комбинациям отдельных плоскостей, отражающих лучи РЛС только в отдельных узких секторах. Минимальная ЭПР (Эффективная площадь рассеяния — площадь некоторой фиктивной поверхности, являющейся идеальным изотропным отражателем, который, будучи помещённым в точку расположения цели и нормалью по направлению облучения, создаёт в точке расположения РЛС ту же плотность потока мощности, что и реальная цель.) в курсовой плоскости порядка 0,1 м. Воздухозаборники особой формы с узкими соплами закрыты решетками, что позволяет экранировать компрессоры турбин от радиолокационного излучения. Увеличению малозаметности еще способствует специальное матовое рассеивающее покрытие темного цвета, которое не позволяет разглядеть этот летательный аппарат на фоне темного небосвода днем.
Рис.2. Фото F-117A "Найтхоук"
Позолоченные пять панелей остекления кабины и оптических датчиков препятствуют проникновению электромагнитного излучения внутрь кабинного оборудования и снаряжения пилота. Одноместная кабина имеет обзор только вперед. За нею имеется подсвечиваемый ночью фарой приемник дозаправки топливом. Малая заметность F-117A позволяет самолету летать над территорией, прикрытой средствами ПВО противника на большой высоте. Это облегчает летчику поиск наземных целей на большой дальности, обеспечивает более отвесную траекторию бомб и повышает точность и проникающую способность бомбометания. Полет на достаточной высоте увеличивает эффективность лазерной подсветки цели управляемых бомб. Обычно F-117A совершает крейсерский полет на высоте 6100 - 7600 м, затем снижается для бомбометания с горизонтального полета до высоты 1525 - 600 м, что повышает точность попадания в цель до 1 метра. F-117A - низкоплан с V-образным оперением и надкрыльными воздухозаборниками двигателя. Открывающийся вверх фонарь кабины выполнен в виде отдельной конструкции. Трапециевидное крыло большой стреловидности со скошенными фасеточными законцовками имеет двухлонжеронную конструкцию. Все антенны связного и радионавигационного оборудования в целях снижения радио-локационной заметности выполнены убирающимися. Тактический бомбардировщик F-117A "Найтхоук" (размах крыла 13,2 м, длина самолета 20,08 м, высота 3,78 м, площадь крыла 84,8 м, максимальная взлетная масса 23 810 кг, боевая нагрузка 2670 кг) оснащен двумя ТРДД "Дженерал Электрик F404-GE-F1B2" (по 4900 кго каждый), позволяющими развивать максимальную скорость 1040 км/час. Боевой радиус действия с одной дозаправкой в воздухе- 1450км. Но самолет имеет ряд недостатков, что подтверждает число аварий этой машины.
РАЗДЕЛ 2.СОВРЕМЕННЫЕ САМОЛЕТЫ, СКОНСТРУИРОВАННЫЕ ПО ТЕХНОЛОГИИ «СТЕЛС»
По большинству машин, созданных с применением технологий снижения заметности, отсутствуют независимые данные по величине ЭПР в различных диапазонах, так как экспертная оценка этой информации может повысить их уязвимость. Часть данных о заметности подобных машин основана на теоретических оценках, также существуют случаи намеренной дезинформации, завышающие, либо, наоборот, занижающие реальное значение ЭПР. Поэтому ко всем оценкам величин заметности малозаметных машин следует относиться с высокой степенью осторожности. Не стоит ставить высокий уровень доверия и остальным параметрам самолетов, так как дача ложных показателей является так же методом ведения боя.
2.1 Tacit Blue
В общем, в 1978 году американские ВВС, агентство передовых исследований Пентагона (DARPA) и корпорация Northrop на 7 лет объединили усилия в рамках секретной программы Tacit Blue Technology Demonstration Program.
Рис. 3. Фото Tacit Blue
Нет смысла перечислять здесь все названия систем и аббревиатуры, а их более десятка, рождённые военными за период с 1978-го по 1985-й и опробованные на Tacit Blue. К примеру, в их числе SLAR (multi-mode-side-looking radar – многофункциональный радар), LPI (low probability of intercept — низкая вероятность перехвата), ELINT (Electronic Intelligence) и тому подобное. Вооружения не было. По размерам Tacit Blue был более 16,5 метров в длину и 3,2 метра в высоту. Весил он 13,5 тонн, а размах крыла составлял 13 метров. Обычная для "Молчаливо-синего" скорость – 461 км/час. "Потолок" по высоте – 9,14 км.
2.2 Lampyridae
В период с 1981 по 1987 год немецкий концерн Мессершмитт-Бельков-Блом проводил исследовательские работы в области снижения заметности истребителей. Программа называлась "Светлячок" ( Lampyridae ).
Рис.4 Фото Lampyridae
Было построено два демонстратора малозаметного самолета в масштабе 3/4, по заявлениям немецких специалистов аппарат был менее заметен чем американский ударный самолет F-117. В 1985 году в низкоскоростной аэродинамической трубе была продута модель в масштабе 1 : 3.5, позже в околозвуковой трубе модель в масштабе 1 : 20. Несмотря на сложную конфигурацию аппарат показал высокие аэродинамические свойства. В 1987 году было совершено 15 испытаний построенного демонстратора длиной 12 метров в аэродинамической трубе. Перед конструкторами ставилась задача создать истребитель способный избегать ближнего боя, что должно было благотворно сказаться на его цене. На проект потрачено около 9 млн. марок ( 4.5 млн.$ ).
2.3 B-2 Spirit Northrop
Нортроп B-2 «Спирит» (англ. Northrop B-2 Spirit) — тяжёлый малозаметный стратегический бомбардировщик, разработанный американской компанией Northrop Grumman, предназначенный для прорыва плотной ПВО и доставки обычного или ядерного оружия. Для обеспечения малозаметности широко использованы стелс-технологии: самолёт покрыт радиопоглощающими материалами, создан по аэродинамической схеме «летающее крыло», реактивные струи двигателей экранируются. Точное значение ЭПР для B-2 не сообщается, по разным оценкам, это величина от 0,0014 до 0,1 м² Рис.5 Фото B-2 Spirit
B-2 является самым дорогим самолётом в мире (и, вероятно, самым дорогим самолётом в истории авиации). На 1998 год стоимость одного B-2 без учёта НИОКР составляла 1,157 млрд долларов. Стоимость всей программы B-2 на 1997 год оценивалась почти в 45 млрд долларов; таким образом, с учётом НИОКР стоимость одной машины на тот момент достигала 2,1 млрд долларов.
2.4 YF-23 Gray Ghost
YF-23 были выполнены в конфигурации, определенной техническим заданием ВВС США. YF-23 выполнил 50 испытательных полетов, общей длительностью 65,2 часа. YF-23 с двигателем P&W (Black Widow II) впервые выполнил полет на сверхзвуковой скорости без использования форсажа 18 сентября 1990 года, достигнув при этом скорости, равной 1700 км/ч, что соответствует 1,43 М. Второй YF-23 (Gray Ghost), с двигателями GE достиг скорости 1900 км/ч (1,6 М) 29 ноября 1990 года.
Рис.6 Фото YF-23
YF-22 выиграл конкурс в апреле 1991 года. YF-23 обладал лучшими скоростными характеристиками и лучшей малозаметностью, однако YF-22 был более сбалансирован — он обладал довольно высокой маневренностью, благодаря двигателю с управляемым вектором тяги, а также рассматривался в качестве палубного истребителя. Проиграв конкурс, самолеты YF-23 были переданы исследовательскому центру NASA на авиабазу Эдвардс в штате Калифорния без двигателей. Оба самолета находились на хранении до середины 1996 года, после чего они были переданы в музеи. YF-23A «Black Widow II» в настоящее время выставлен в Национальном музее ВВС США в Дейтоне, штат Огайо. Второй прототип «Gray Ghost» в 2004 году был передан в аренду музею «Western Museum of Flight» и используется в демонстрационных целях.
2.5 F-22 Raptor
Первая предсерийная машина поднялась в воздух 7 сентября 1997 года. По сравнению с опытным образцом, F-22 оснащался более мощными двигателями (15876 кгс против 13900 на прототипе) с управляемым в вертикальной плоскости вектором тяги, планер самолета был частично изменен: изменилась форма крыла, рулей высоты, носового обтекателя, фонарь кабины пилота был перемещен вперед.
Рис.7 Фото F-22 Raptor
Серийное производство самолета началось в 2001 году. 14 января 2003 года первый F-22 поступил на военную базу «Неллис», находящуюся в пустыне Невада. К 2004 году был построен в общей сложности 51 самолет. В 2006 году на новые истребители впервые полностью перешла боевая часть — 27-я эскадрилья тактических истребителей, дислоцирующаяся на авиабазе Лэнгли. В 2006 году планировалось закупить 384 самолета для оснащения семи эскадрилий боевого дежурства, в 2008 году план закупки сократился до 188 самолетов, 127 из которых были уже построены. Экономический кризис и огромная стоимость самолета заставили правительство США отказаться от закупок данного самолета и сделать упор на программу F-35. В основу проектирования самолета положен принцип обеспечения повышенной выживаемости за счёт реализации принципа «First look — first kill» (первый обнаружил — первый поразил). Для этого широко использованы технологии снижения заметности («Stealth»). Важным, характерным для истребителей 5-го поколения конструктивным решением, снижающим заметность самолета, является размещение штатного вооружения во внутренних отсеках. F-22 имеет и внешние подвески, но их применение ухудшает малозаметность и является компромиссным шагом с целью повысить универсальность самолета.
2.6 МиГ 1.44
Разработка нового истребителя началась в ОКБ им. А. И. Микояна. В 1983 г. была утверждена «Комплексная целевая программа» работ по самолету, силовой установке, БРЭО и вооружению, а также тактико-техническое задание ВВС и ПВО. В 1987 г. состоялась защита аванпроекта, а в 1991 г. — эскизного проекта и макета самолета, получившего индекс «МФИ» — многофункциональный фронтовой истребитель. Основными его особенностями должны были стать: • сверхманевренность; • способность к сверхзвуковому полету на бесфорсажном режиме; • малая радиолокационная и тепловая заметность; • улучшенные взлетно-посадочные характеристики; • значительное сокращение стоимости летного часа, количества технического состава, объема и веса нестандартного оборудования, требующегося для обслуживания самолета; • новая архитектура комплекса БРЭО, структура информационно-управляющего поля кабины, высокая степень интеграции. Рис.8 Фото МиГ 1.44 Параллельно с работами над многофункциональным фронтовым истребителем на основе базовой конструкции прорабатывались варианты самолета-разведчика, истребителя корабельного базирования и другие модификации. В связи с политическими решениями и экономическими трудностями 90-ых годов правительством России было принято решение о приостановлении работ по проекту 1.44,в то время самому лучшему истребителю способному дать отпор любому противнику в небе. В данный момент единственный прототип находится ЛИИ им. М.М. Громова на стоянке МиГов.
2.7 Shenyang J-20
Shenyang J-20 — истребитель четвертого (по китайской номенклатуре) или пятого поколения (по западной). В 2009 году, в телевизионном интервью, заместитель командующего ВВС Народно-освободительной армии заявил, что в Китае ведется разработка программы истребителя пятого поколения, совместно Chengdu Aircraft Corporation и авиастроительная корпорация Шэньян. В эксплуатацию истребитель поступит в 2017—2019 гг.
Рис. 9 Фото Shenyang J-20
Заявлено что самолёт будет отвечать требованиям к истребителям пятого поколения: он сможет развивать сверхзвуковую скорость без использования форсажа, способен маневрировать с большими перегрузками, оснащен передовой электроникой, малозаметный и многофункциональный, с возможностью короткого взлета.
2.8 ATD-X Shinshin
Мицубиси ATD-X Синсин (яп. «душа») — экспериментальный японский истребитель с технологией «стелс» разрабатываемый в Техническом проектно-конструкторском институте (TRDI) японского министерства обороны. По размеру ATD-X близок к Saab Gripen, а по форме — к F-22 Raptor. Размеры и угол наклона вертикального оперения и форма наплыва и воздухозаборников идентичны используемым на американском истребителе пятого поколения. Рис.10 Фото ATD-X Shinshin Самолет построен с применением стелс-технологий и использует композиционные материалы. Согласно представителю минобороны Японии, эффективная площадь рассеяния у ATD-X больше, чем у насекомого, но меньше, чем у птицы средних размеров. Истребитель будет иметь два турбореактивных двигателя и сможет развивать сверхзвуковую скорость без использования форсажа. На первые летные экземпляры поставят иностранные двигатели — либо General Electric F404 (используются на F/A-18), либо Snecma M88-2 (Dassault Rafale), либо Volvo Aero RM12 (Gripen). Ожидается, что окончательная версия самолета будет использовать японские двигатели IHI XF5-1 с управляемым вектором тяги, пока что находящиеся на стадии разработки. ATD-X будет использовать РЛС с АФАР, разработанную Mitsubishi Electronics. Утверждается, что эта РЛС сравнима с новейшей американской AN/APG-81 (устанавливается на F-35), может динамически переключаться между диапазонами частот C и Ku и имеет встроенные возможности радиоэлектронной борьбы.
РАЗДЕЛ 3. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В предыдущих разделах мы рассматривали технологии, которые базируются на преломлении электромагнитной волны или свойствах материалов не отражать такие волны. Но на сегодняшний день существуют координально иные технологии.
3.1 Плазменный генератор
В России уже давно существуют уникальные технологии, с помощью которых может быть существенно понижена "видимость" любых движущихся объектов - от самолета до автомобиля. Все дело в генераторах плазмы, которая, обволакивая маскируемый объект, делает его малозаметным для излучения радиолокаторов. Даже самый старый и дешевый истребитель, оборудованный генератором плазмы, по своим характеристикам оставит позади широко разрекламированные и безумно дорогие американские самолеты F-117 и B-2. Вот простой пример: если бросить в стену теннисный мячик, он отскочит и вернется обратно. Так же и сигнал РЛС отражается от самолета и возвращается на приемную антенну. Самолет обнаружен. Если у стенки угловатые грани и наклонены они в разные стороны, то мячик отскочит куда угодно, но назад не вернется. Сигнал потерян. На этом принципе основаны американские "стелс". Если же обложить стенку мягкими матами и кинуть в них мяч, то он просто шлепнется об нее, потеряет энергию и упадет рядом со стенкой. Так же и плазменное образование поглощает энергию радиоволн. Самолет становится малозаметным для радаров. Генераторы неравновесной плазмы с успехом прошли государственные испытания более десяти лет назад. Однако в переходные времена внедрение установки в авиации существенно затормозилось. Однако аналогов генераторам неравновесной плазмы за рубежом нет.
3.2 Высший пилотаж радиоэлектроники.
На сегодняшний день существуют самолеты, способные генерировать радиосигнал нужной частоты, что приводит к наложению електромагнитных волн и их взаимоскомпенсируемости. Этот процесс ведет к тому, что самолет исчезает с экранов радаров. Такая технология используется разработкой Invisible Fighter - беспилотное боевое воздушное транспортное средство.
Рис.11 Фото Invisible Fighter
ВЫВОДЫ
Подводя итоги работы, следует заметить, что мы рассмотрели далеко не все самолеты данного типа, но даже эта малая часть вызывает восторг. Не смотря на почти вековую историю технологии «стелс», она не сдает своих позиций и продолжает активно применяться в авиации. От неповоротливых и маломощных самолетов-невидимок авиация развилась до самолетов-невидимок, способных на вертикальный взлет-посадку, при этом имея возможность развивать скорость втрое превышающую скорость звука. Но не нужно забывать, что рассмотренные мною самолеты-невидимки – это широко известные технологии и логично предположить, что сегодня разработаны и применяются принципиально иные способы сделать самолет невидимым. Примером таких технологий могут быть и те, что рассмотрены в третьем разделе моей работы. В силу разных причин блестящие идеи и передовые технологии наших изобретателей воплощались в жизнь, как правило, за границей. Хочется верить, что разработки отечественных ученых и конструкторов не станут достоянием других стран. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. mania.adverman.com 2 sovserv.ru 3 ru.wikipedia.org 4 airbase.ru 5 avia.ru. 6 В.Ильин. Штурмовики и истребители-бомбардировщики. М. -564с. 7 Вальтер Шик, Ингольф Мейер. Секретные проекты истребителей Люфтваффе. 8 F-22, JSF Американские истребители последнего поколения. 9 Энциклопедия современной военной авиации.
