США. ЛОКХИД-МАРТИН. F-117А «НАЙТХОК». Малозаметный тактический ударный самолет

США. ЛОКХИД-МАРТИН. F-117А «НАЙТХОК». Малозаметный тактический ударный самолет

F-117 – первый в мире специализированный малозаметный боевой самолет

Создание «невидимок» – одно из наиболее перспективных направлений развития военной авиации. Применение средств и методов уменьшения заметности, известных за рубежом под обобщающим названием «техника «стелс» (от stealth – скрытность), предусматривается практически во всех новых программах боевых самолетов. Естественно, степень использования техники «стелс» зависит от целевого назначения машины. Например, для истребителя главным остается требование победы в воздушном бою. Следовательно, конфигурацию истребителя определяет, прежде всего, высокая горизонтальная и вертикальная маневренность, снижение заметности занимает подчиненное положение. Для ударных же самолетов и разведчиков малая за- метность играет зачастую решающую роль и здесь масштабы реализации техники «стелс» могут быть значительно выше. Примером служит F-117 – первый в мире самолет, концепция боевого использования которого полностью основана на возможностях техники «стелс».

F-117, несмотря на свое «истребительное» обозначение (F от fighter – истребитель), которое было принято при его разработке, представляет собой специализированный тактический ударный самолет, предназначенный прежде всего для ночных высокоточных атак особо важных хорошо защищенных целей в ходе автономных одиночных вылетов. Он может также использоваться для тактической радиоэлектронной разведки районов, прикрытых средствами ПВО противника. Таким образом, по выполняемым задачам F-117 ближе всего к классическому истребителю- бомбардировщику или штурмовику. Однако по средствам решения задач F-117 радикально отличается от самолетов предыдущих поколений. Во-первых, обычное ракетно-бомбовое вооружение (большой массы) уступило на нем место высокоточному оружию. Во-вторых, выживаемость в зоне действия ПВО обеспечивается не столько бронированием и другими средствами повышения боевой живучести, сколько скрытностью полета, предотвращающей преждевременное обнаружение самолета.

F-117, впервые взлетевший в 1981 г., долгое время держался в тайне, поскольку на нем впервые применена новая малоотражающая форма и его основной секрет – внешние обводы. Сведения о самолете все же просачивались в печать, ему приписывались различные ошибочные обозначения (например, F-19), строились догадки о его облике. Поэтому громкой сенсацией стала состоявшаяся 10 ноября 1988 г. пресс-конференция, на которой было впервые официально объявлено о существовании этого самолета и распространена его единственная ретушированная фотография. Прошло еще полтора года, во время которых F-117 успел получить боевое крещение, прежде чем 21 апреля 1990 г. состоялась первая публичная демонстрация самолета.

Налет сенсационности не сразу позволил осознать тот факт, что F-117 родился отнюдь не на пустом месте и явился кульминацией длительных предшествующих исследований, хотя и отличается «революционными» новинками (многогранная форма корпуса и плоские сопла двигателей). Выяснилось также, что он занимает промежуточное положение – своеобразная форма корпуса не оптимальна, она была обусловлена техническими возможностями в момент проектирования самолета и на малозаметных самолетах следующих поколений (стратегическом бомбардировщике Нортроп В-2, истребителе Локхид F-22) не находит столь выраженного применения. Для оценки роли F-117 в исторической перспективе остановимся подробнее на малоизвестных предшествующих работах по снижению заметности самолетов.

Схема самолета F-117

F-117 в полете

Скрытность и внезапность действий давно уже стали основой успеха боевых операций и проблема уменьшения заметности (или контрастности, как говорили у нас раньше) самолетов возникла сразу же с началом военного применения авиации. Обнаружение самолетов возможно разными способами и, прежде всего, по электромагнитному излучению (собственному или отраженному в радиолокационном, ПК и видимом диапазонах) и издаваемому шуму. На первых порах наибольший интерес вызывало снижение визуальной контрастности, поскольку основным средством обнаружения было зрительное наблюдение невооруженным глазом и с помощью оптических приборов.

В мае 1912 г. П.фон Петроши (Petrocz von Petroczy, известен так- же работами по привязным вертолетам, в отечественной литературе по вертолетостроению именуется Петроцци), офицер летной школы в Винер Нойштадте (Австро-Венгрия), покрыл самолет Этрих «Таубе» обшивкой из прозрачного материала типа целлулоида под названием «эмаллит». Наземные наблюдатели отмечали, что во время летных испытаний самолет был практически невидим на высотах более 300 м, а на высоте 200 м можно было с трудом увидеть каркас машины и очертания двигателя, летчика и пассажиров. В результате точное прицеливание считалось почти невозможным. В середине 1913 г. на моноплане своей конструкции подобную попытку предпринял француз Моро (Moreau), а в конце этого же года на биплане «Фарман» – В.А.Лебедев (один из первых русских летчиков-спортсменов, организовавший впоследствии завод по выпуску самолетов «Лебедь»).

В годы первой мировой войны большие экспериментальные работы по самолетам с прозрачной обшивкой были выполнены в Германии (легкие самолеты «Таубе» А.Кнюбеля, Фоккер E.III, Альбатрос B.II, Ави- атик В.508/15, Румплер С.1, а также тяжелые по тому времени бомбардировщики Гота VGO.I и Линк-Гофман R.I 8/15). Некоторые из этих машин получили оценку в боевых действиях. Спустя два десятилетия, в 1935-1936 гг., на основе спортивного самолета АИР4 пытался построить невидимый самолет С.Г.Козлов, профессор Военно-воздушной академии им.Н.Е. Жуковского. Обшивка самолета была выполнена из родоида – органического стекла французского производства. Однако используемые материалы имели повышенную массу и невысокие эксплутационные свойства (плохая влагостойкость, быстрая потеря прозрачности и прочности).

Первая фотография самолета F-117, обнародованная 10 ноября 1988 г. на пресс-конференции

Опытный истребитель Локхид YF-22 не имеет столь выраженной многогранной формы фюзеляжа, как у F-117

Они не обладали высокой прочностью и не могли играть роль работающей обшивки, которая получила большое распространение. Кроме того, оставались заметными внутренние элементы и экипаж самолетов. Маскировочная окраска была более удобным и эффективным средством снижения визуальной заметности. Единственным достаточно широко используемым в наши дни конструктивным средством уменьшения визуальной контрастности, служит, пожалуй, лишь малобликующее остекление кабин вертолетов – плоские панели, ориентированные таким образом, чтобы не давать блики в направлении вероятного наблюдателя.

Сразу после первой мировой войны стали предприниматься попытки решить задачу обнаружения самолетов с помощью тепло- локации. Существование ИК лучей было обнаружено еще в 1800 г. британским астрономом У.Гершелем. Первое предложение по использованию теплового метода для обнаружения самолетов относится к 1918 г. Однако опыты в Колумбийском университете США не имели успеха, как и последующие американские попытки, выполненные в 1926 г. С конца 1920-х годов велись такие исследования и в Советском Союзе. В 1932- 1934 гг. ВЭИ создал экспериментальные теплообнаружители с автоматическим наведением на источник ИК излучения. Испытания, проводившиеся в разных условиях и по аппаратам различных типов, показали возможность обнаружения самолета по его тепловому излучению на дальности 10-12 км, но только ночью на фоне безоблачного неба. При поиске самолета в лунную ночь или в условиях облачности, теплообнаружитель сбивался на сопровождение Луны или облаков. При сплошной облачности обнаружение самолета, летящего в облаках или над облаками, оказывалось невозможным. В то же время теплоулавливатели оказались достаточно эффективным средством разведки и наблюдения надводной обстановки и в годы второй мировой войны теплообнаружение надводных кораблей противника широко использовалось на нашем флоте и в береговой обороне.

После второй мировой войны ИК-техника сделала гигантские шаги. С 1960-х годов получили распространение приборы ночного видения, с 1980-х годов – тепловизоры. Против самолетов и вертолетов используются зенитные ракеты и ракеты воздушного боя с ИК ГСН, в последние годы началось применение против воздушных целей оптикоэлектронных локаторов (одни из наиболее совершенных станций разработаны в НПО «Геофизика» и установлены на российских истребителях Су-27 и МиГ-29). До настоящего времени основным средством борьбы с оружием ИК наведения остаются ложные тепловые цели и ИК станции уводящих помех. Однако уже дают результаты исследования, проводимые с начала 1970-х годов, по снижению ИК излучения JIA за счет уменьшения видимых нагретых элементов двигателей, снижения температуры теплоизлучающих поверхностей, применения аэрозольных экранов. Созданы эффективные экранно-выхлопные устройства для вертолетных ГТД, самолетные двигатели с экранирующими и охлаждаемыми центральными телами в сопловом аппарате, аэро- золеобразующие устройства с экранирующим эффектом, двигатели с плоским соплом (F-117, В-2, F-22).

Ангары для самолетов F-117 на полигоне Тонопа

На МиГ-29 оптико-электронная станция расположена в носовой части перед фонарем кабины

Оптические средства обнаружения самолетов дают высокую точность определения угловых координат самолета, но работают только в условиях хорошей видимости, и имеют ограниченное поле зрения. Первые оптические приборы обладали и невысоким разрешением по дальности. На помощь оптическому пришел звуковой метод, который имел несколько более широкие возможности, позволяя обнаруживать самолет ночью и в плохих метеоусловиях. Мобильные звукоулавливатели впервые появились во время первой мировой войны и находились на вооружении ряда армий до конца 1950-х годов. В СССР они использовались с начала 1930-х годов в составе системы «Прожзвук», которой были вооружены прожекторные войска ПВО. В Англии в 1932-1934 гг. проводились также эксперименты с мощным береговым звуковым локатором, имеющим поле прослушивания 170° и состоящим из выполненного в виде дуги окружности акустического зеркала (высотой около Эми длиной примерно 90 м) и микрофонов, воспринимающих отраженные звуковые волны. Средняя дальность обнаружения самолетов достигала 28…32 км, максимальная (при идеальных метеоусловиях) – 48 км, точность измерения азимута – ±1,7°.

Велись исследования по уменьшению акустической заметности самолетов. Например, в июне 1932 г. в записке, адресованной начальнику Управления военных приборов Главного артиллерийского управления А.Г.Орлову, начальник штаба РККА М.Н.Тухачевский требовал «…подработать вопрос о глушении шума многомоторного самолета с учетом интерференции звуковых волн. Моторы можно настроить на такие тона, чтобы они взаимно друг друга глушили». В конце этого же месяца М.Н.Тухачевский издал директиву «О разработке вопросов глушения шума самолета при полете», в которой был утвержден состав комиссии из представителей наркомата обороны и видных ученых от ЦАГИ, МГУ, ВЭИ (Всесоюзный электротехнический институт) и других организаций.

Однако масштабных работ в этом направлении не проводилось, и в дальнейшем отмечались лишь эпизодические попытки снижения акустической заметности самолетов. Например, в годы второй мировой войны на некоторых вариантах самолета У-2 (ночном артиллерийском корректировщике У-2НАК и агитационном самолете У-2ГН «Голос неба») устанавливались глушители на выхлопных коллекторах двигателей. В 1968 г. во Вьетнаме по программе «Прайз Кру» (Prize Crew – призовой экипаж) прошли войсковые испытания два малошумных легких поршневых самолета воздушного наблюдения Локхид QT-2 (первый полет в июле 1967 г.), предназначенных для использования прежде всего ночью, в ходе противопартизанских действий. Утверждалось, что испытания прошли успешно. В ходе испытаний экспериментального «Q-Стар» (Q-Star), почти идентичного самолету QT-2, наземные наблюдатели отмечали, что его практически не было слышно при полете на высоте 240 м, а когда самолет летел на высоте 120 м, издаваемый им шум воспринимался на земле как «шелест листвы при легком ветре». Но разработанный через два года усовершенствованный малошумный самолет Y0-3A был построен небольшой серией (14 машин) и применялся во Вьетнаме лишь до мая 1972 г., после чего укомплектованное этими машинами подразделение было расформировано. QT-2 и YO-3A были созданы на основе планера Швайцер SGS 2-32 и имели цельнометаллическую конструкцию. Ма- лошумность достигалась установкой низкооборотных деревянных винтов и глушителей двигателей.

На Су-27 оптико-электронная станция скомпонована так же, как и на МиГ-29

Взлет F-117 на полигоне Тонопа

Отсутствие выраженного интереса к малой акустической заметности самолетов объясняется тем, что в системе ПВО звукоулавливатели большого распространения не получили (в отличие от артиллерии, где звукометрические станции применяются и в наше время для засечки орудий противника и корректирования огня своей артиллерии). Сравнительно невысокая скорость распространения звука и шумовые помехи приводят к большим ошибкам целеуказания, необходима «настройка» на двигатели опеределенных типов, дальность действия звукоулавливателей зависит от погоды и даже при благоприятных условиях слышимости она невелика (обычно до 20 км), что при высоких скоростях самолетов позволяет подать сигнал тревоги, но при этом почти не остается времени для организации обороны.

Один из малошумных самолетов Локхид YO-3A, применявшихся во Вьетнаме, использовался также более десятилетия в NASA для исследований шума

F-117 в тренировочном полете

Четыре F-117 в строю

Со времен второй мировой войны основным средством обнаружения самолетов стал радиолокатор, не имеющий себе равных до настоящего времени по дальности действия и всепогодности применения. Идея использования отражения радиоволн для обнаружения объектов была впервые изложена в 1904 г. в авторской заявке немецкого инженера Х.Хюльсмейера (Christian Ни Jsmeyei), по которой в 1905 г. был выдан патент на «Способ обнаружения металлических предметов по отраженным ими радиоволнам». Предложенное устройство содержало в себе основные функциональные элементы радиолокатора обнаружения. Хюльсмейер произвел и первые эксперименты с РЛС: 10 мая 1904 г. с помощью своего прибора он провел опыты по обнаружению барж, движущихся по Рейну. Согласно легенде, примитивный радиолокатор, названный «телемобилоскоп», испытывался на Северном море для обнаружения кораблей и был показан создателю германского военного флота адмиралу А.фон Тирпицу. Но предложения Хюльсмейера были на долгое время забыты – в тот период они не могли дать практических результатов из-за сравнительно низкого уровня развития радиотехники и отсутствия острой необходимости в такого рода аппаратуре.

К началу 1930-х годов положение сильно изменилось. Исследования и разработки в области радиотехники подготовили прочную научно-техническую базу радиолокации. Одновременно бурное развитие военной авиации резко повысило актуальность проблемы своевременного обнаружения самолетов, независимо от метеоусловий и времени суток. В результате возобновившихся работ радиолокация стала реальностью. Она возникла примерно в одно и то же время в различных странах – СССР, США, Англии, Германии, Франции, Японии. В СССР первые радиолокаторы дальнего обнаружения «Ревень» под обозначением РУС-1 и «Редут» под обозначением РУС-2 были приняты на вооружение соответственно в 1939 г. и 1940 г. В США первый радиолокатор обнаружения самолетов СХАМ был разработан и поступил на вооружение к началу 1941 г., в Англии – станция СН в начале 1937 г., в Германии – станция «Фрейя» в 1939 г. Поскольку работы по радиолокации велись с самого начала в военных целях, то характерным для них был режим строжайшей секретности, как и для разработки в дальнейшем малозаметных самолетов.

F-117A близ командно-диспетчерского пункта на полигоне Тонопа

Разведчик Локхид SR-71 «Блэкберд»

В годы второй мировой войны с применением корабельных радиолокационных станций орудийной наводки англичанами были потоплены немецкие линкоры «Бисмарк» (май 1941 г.) и «Шарнхорст» (декабрь 1943 г.). Самолетные радиолокаторы сыграли большую роль в противолодочной борьбе, в повышении точности самолетной навигации и бомбометания. Неоценимую помощь радиолокация оказала в защите крупных промышленных и населенных пунктов от налетов авиации. РЛС обеспечивали не только своевременное обнаружение приближающихся бомбардировщиков, но и высокую эффективность огня зенитной артиллерии. При использовании радиолокационных средств потери самолетов достигали 6% и были весьма чувствительными. Наземные РЛС сыграли большую роль в борьбе с крылатыми ракетами при защите Лондона. Рекордным был день 28 августа 1940 г., когда немцы выпустили 101 ракету, но лишь четыре из них упали на Лондон, а 97 были сбиты в полете. Налет японских самолетов на Перл-Харбор 7 декабря 1941 г. был заблаговременно обнаружен с помощью РЛС, но ее информации не было придано должного значения, в результате чего американский флот понес большие потери.

Почти одновременно с радиолокацией появились средства радиоэлектронного противодействия (РЭП), создающие искусственные помехи работе радиолокационных систем. Впервые активные радиопомехи немцы применили 12 февраля 1942 г. против английских РЛС при выводе своей эскадры из захваченного французского порта Брест. Англичане приняли работу немецких передатчиков за «атмосферные помехи, связанные со скверной погодой». Это позволило под покровом тумана немецким линкорам «Шарнхорст» и «Гнейзенау», тяжелому крейсеру «Принц Евгений» и десяти эсминцам беспрепятственно пройти через Ла-Манш в Северное море. На своих подводных лодках немцы установили в 1942 г. приемники предупреждения о радиолокационном облучении «Метокс» (а впоследствии, «Наксос» и «Тунис»), что позволяло заблаговременно обнаруживать приближение английских противолодочных самолетов, оборудованных РЛС, и своевременно скрываться под водой. Аналогичные приемники, настроенные на частоту бомбоприцелов, позволяли немцам наводить ночные истребители на бомбардировщики союзников. На немецких подводных лодках применялись и ложные радиолокационные цели «Афродита».

F-117 на международной выставке

Экспериментальный самолет XST фирмы Локхид по программе «Хэв Блю»

Англичане и американцы большее внимание (особенно на первом этапе второй мировой войны) уделяли постановке пассивных помех массовым выбросом дипольных отражателей (металлизированных бумажных лент). Первое боевое применение ДО состоялось в ночь с 23 на 24 июля 1943 г. при налете союзников на Гамбург и явилось для немцев неожиданностью. Управление немецкой зенитной артиллерией, оснащенной радиолокационными станциями орудийной наводки «Вюрцбург», было нарушено, и потери английских бомбардировщиков составили всего 1,6% (против 6% в обычном случае). На разработку средств защиты от дипольных помех в Германии были нацелены усилия свыше 4000 инженеров и ученых, установлена премия в размере 700 тыс .марок за лучшее решение проблемы. В результате была разработана приставка селекции движущихся целей (СДЦ) и создан самолетный радиолокатор SN-2, менее чувствительный к дипольным помехам.

К этому же времени относится и первое применение средств уменьшения собственной радиолокационной заметности военной техники. В 1944 г., пытаясь скрыть подводные лодки от радиолокационного обнаружения, немцы стали покрывать шнорхели (устройства для работы дизелей под водой) и перископы радиопоглощающими материалами (РПМ). По некоторым сообщениям, одним из первых самолетов, на котором предполагалось применить РПМ, стало «летающее крыло» Хортен Ho.IX (Гота Go.229) – реактивный двухдвигательный истребитель, разработанный в Германии в 1945 г. На серийном образце планировалось использовать фанерную обшивку, пропитанную специальным клеевым составом, содержащим древесный уголь и опилки. Центроплан должен был иметь сварную конструкцию из стальных труб, консоли крыла – деревянную конструкцию. Радиолокационная заметность машины предполагалась очень малой. Было срочно заказано 20 самолетов, производство которых включили в чрезвычайную оборонную программу Германии, однако катастрофа единственного опытного образца и близившийся финал фашистской Германии прервали эти работы.

В первые послевоенные годы радиолокационная техника не могла угнаться за бурными темпами совершенствования авиации. Освоение реактивных двигателей, резкий рост скоростей и высот полета отодвинули задачу снижения РЛ заметности самолетов на дальний план. Лишь к концу 1950-х годов с появлением ЗРК, оснащенных мощными РЛС и высотными зенитными ракетами, этот вопрос встал вновь. Первой крупной попыткой снижения ЭПР стала программа высотного сверхзвукового разведчика Локхид SR-71, разработанного под руководством выдающегося американского авиаконструктора К.Джонсона и дополнившего в арсенале ЦРУ известный дозвуковой самолет U-2 (созданный также Джонсоном).

Уменьшение ЭПР было основным требованием при разработке конфигурации и конструкции SR-71, выполненного по схеме «бесхвостка», оно также оказало влияние на состав авионики. Компоновка определялась, главным образом, аэродинамическими требованиями, но ее особенности (удлиненный боковой профиль фюзеляжа и гондол двигателей, плавное сопряжение крыла и боковых фюзеляжных наплывов с фюзеляжем, небольшие отклоненные внутрь кили) уменьшали одновременно и ЭПР самолета. Размеры вертикального оперения выбирались в основном из условия получения требуемой управляемости, а не устойчивости, которая обеспечивалась аналоговой системой (самолет обладает собственной неустойчивостью при больших числах М). Фирма также разработала радиопоглощающую шиповидную конструкцию с пластиковым сотовым заполнителем, которая использована при изготовлении боковых наплывов, носков крыла и элевонов исходного варианта самолета, имевшего обозначение А-12 (первый полет 26 апреля 1962 г.). Около 20% крыла (по площади) выполнено с применением такой конструкции, которая выдерживает нагрев до температуры 275°С. На SR-71 (первый полет 22 декабря 1964 г.), созданном впоследствии на основе А-12, радиопоглощаюхций материал сохранен в конструкции носков крыла и элевонов.

Натурный деревянный макет самолета F-117 (1979 г.)

Транспортировка первого F-117 осуществлялась в условиях секретности. Крылья отстыковали, самолет закрыли чехлом, а для искажения формы самолета на его носу была установлена деревянная рама

Опытный образец F-117 выкачен из ангара для первого полета

Первый образец F-117 в сборочном цехе

Разведчик SR-71 имеет иссиня-черную окраску с высокой теплоизлучательной способностью, что снижает температуру обшивки в крейсерском высотном полете. Краска, изготовленная на ферритовой основе, уменьшает также радиолокационную заметность самолета за счет более равномерного распределения интенсивности отражения электромагнитных волн. ЭПР самолетов A-12/SR-71 в момент их появления была существенно меньше ЭПР самолета U-2, а разработанный позднее ДПЛА D-21 (запускавшийся с SR-71 и бомбардировщика В-52) обладал еще меньшей заметностью. В дальнейшем и U-2 в варианте U-2R/TR-1 был покрыт черной ферритовой радиопоглощающей краской.

Первый самолет F-117. Отличается симметричным расположением штанг ПВД в носу

Модель самолета F-117 для измерения ЭПР

До публичного официального признания о существовании F-117 полеты этих самолетов происходили на полигоне Тонопа только ночью и ворота ангаров открывались не ранее чем через час после захода солнца

SR-71 и U-2 обычно относят к первому поколению малозаметных самолетов. Созданию F-117 – малозаметного самолета второго поколения – предшествовали длительные НИОКР по реализации теоретических методов снижения заметности, которые проводились по контрактам с ВВС США начиная с 1965 г. В 1972-1973 гг. прошли испытания малозаметных самолетов неметаллической конструкции. Это были небольшой четырехместный гражданский поршневой самолет Уиндекер «Игл» с максимальной скоростью 340 км/ч и построенный на его основе самолет YE-5А, имевшие обшивку из стеклопластика и внутреннюю конструкцию, выполненную с применением РПМ. Испытания были успешны и в 1973 г. ВВС США и управление перспективных исследований DARPA министерства обороны США приступили к секретным углубленным проектным исследованиям реактивного малозаметного самолета. Ведущим самолетостроительным фирмам было направлено ТЗ, на который ответили Боинг, Грумман, LTV, Макдоннелл-Дуглас и Нортроп. Локхид, не попавшая в число фирм, получивших ТЗ, тем не менее представила инициативное предложение, которое наряду с проектом фирмы Нортроп было выбрано в ноябре 1975 г. для дальнейших работ по самолету XST (experimental Stealth Technology – экспериментальная техника малой заметности).

Составленное ТЗ предъявляло жесткие требования прежде всего к радиолокационной ЭПР самолета. Применением только РПМ с небольшой модификацией конфигурации обойтись уже было нельзя, требовалось принципиально новое решение. Наиболее реальный выход заключался в масштабном применении малоотражающих форм. Если ранее обводы самолета определялись, в основном, аэродинамикой, то теперь аэродинамические характеристики должны были отступить на второй план, а главенствующее положение в выработке конфигурации следовало отдать схемам с малой отражательной способностью.

F-117 готовится к ночному полету

Все щели в зонах сочленения фонаря кабины и оптических окон имеют накладки с пилообразной кромкой, причем стороны «зубцов» ориентируются в направлении кромок основных поверхностей самолета

Фонарь кабины опытного F-117, переданного в музей на авиабазе Неллис. На окантовке фонаря нанесены имена летчиков-испытателей

Сильные отражатели электромагнитной энергии уже давно известны физике. Это так называемые зеркальные (блестящие) точки, рассеивающие энергию в сторону прихода волны, а также угловые стыки, действующие как уголковые отражатели, краевые и огибающие волны, возникающие на кромках и поверхностях самолета. Таким образом, малоотражающая конфигурация должна отличаться интегральной компоновкой с минимальными числом кромок и площадью поверхности, отсутствием выступающих элементов. Следовательно, необходимы плавное сопряжение крыла и фюзеляжа, внутреннее размещение двигателей и целевой нагрузки, исключение вертикальных плоских поверхностей (самых сильных бортовых отражателей, так как облучение самолета наземным радиолокатором происходит, как правило, под пологим углом), исключение или значительное уменьшение размеров килей и стабилизаторов, большой наклон килей (если они сохранены), предотвращение непосредственного радиолокационного облучения компрессоров двигателей (применение утопленных или маловыступающих воздухозаборников) и т.д. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяет схема «летающее крыло» с традиционно плавными обводами, которая помимо малоотражающей конфигурации дает большие внутренние объемы, необходимые для размещения двигателей и нагрузки в корпусе.

Выше отмечалось, что впервые РПМ намечалось объединить с малоотражающей внешней поверхностью сложной кривизны на «летающем крыле» Хортен Ho.IX в 1945 г. Малая ЭПР такой компоновки была подтверждена в конце 1940-х годов, когда в США в ходе нескольких полетов «летающего крыла» Нортроп YB-49 оценили вероятность его обнаружения береговым радиолокатором американской системы ПВО, расположенным южнее Сан-Франциско. Позднее англичане отмечали сложность радиолокационного сопровождения «летающего крыла» Авро «Вулкан». Можно было предположить, что эту схему и выберут американские разработчики самолета XST, тем более, что традиционный недостаток такой компоновки – недостаточная устойчивость – устранялся появившимися к тому времени эффективными автоматами искусственной устойчивости.

Однако на ЭПР летательного аппарата кроме геометрической формы и электромагнитных свойств его поверхности, влияют соотношение размеров JIA и длины волны облучающего радиолокатора, а также ракурс облучения. Это значительно затрудняет подбор оптимальной поверхности сложной кривизны для «летающего крыла». Ограниченные возможности математического моделирования ЭПР в 1970-х годах не позволяли решить подобную задачу. Было легче определить зависимость ЭПР от ракурса для плоских поверхностей, чем для поверхностей сложной кривизны. В результате фирмы Локхид и Нортроп в своих проектах самолета XST решили применить схему, близкую к «бесхвостке» с так называемой фасеточной (многогранной) формой корпуса. Такая конфигурация не избавляет от блестящих точек, но при определенной ориентации плоских поверхностей и кромок позволяет уменьшить число максимумов ЭПР и вывести их из сектора наиболее вероятного облучения.

Низ корпуса F-117 образован плоскими поверхностями

Для гашения высокой посадочной скорости на F-117 обычно используется тормозной парашют

Проекты XST обеих фирм близки. Оба самолета имеют крыло большой стреловидности по передней кромке, корпус фасеточной формы и двухкилевое оперение с наклоненными внутрь килями (для экранирования выходных сопел двигателей). Основное отличие заключается в расположении воздухозаборников: Нортроп предложила один надфюзеляжный воздухозаборник, размещенный сразу за кабиной летчика, Локхид – два боковых воздухозаборника.

На первом этапе конкурсной программы самолета XST были созданы натурные модели для оценки их ЭПР. Испытания моделей начались в апреле 1976 г., а в середине 1976 г. Локхид вышла победителем из состязания, получив контракт стоимостью 30 млн.долл. на постройку двух экспериментальных самолетов по программе «Хэв Блю» (Have Blue). По утверждению локхидовского инженера Алана Брауна, успеху его фирмы в значительной мере способствовало использование советской технической литературы и, прежде всего, теоретических работ П.Уфимцева, сотрудника Института радиотехники и электроники (ИРЭ) Российской Академии наук. Работа этого российского физика, опубликованная в 1962 г. под названием «Метод краевых волн в физической теории дифракции», была переведена на английский язык в 1971 г. и использована фирмой Локхид при разработке программы «Эхо Код», предназначенной для расчета ЭПР тел различной конфигурации. Это позволило на 30-40% сократить затраты на разработку самолетов XST, а позднее и F-117.

Первый экспериментальный XST поднялся впервые в воздух в декабре 1977г. (летчик-испытатель У.Парк, William C.Park). Это был небольшой одноместный дозвуковой самолет с двумя ТРД Дженерал Электрик CJ610 тягой по 11,1…12,5 кН (1135…1270 кгс). Взлетная масса составляла 5440 кг, размах крыла 6,86 м, стреловидность крыла 72,5° по передней кромке, длина самолета 11,58 м, высота 2,29 м. Несмотря на то, что оба самолета XST были потеряны в летных происшествиях (первый 4 мая 1978 г., второй в 1980 г.), они продемонстрировали возможность существенного снижения вероятности радиолокационного обнаружения самолетов, показали, что техника снижения заметности может быть положена в основу принципиально нового поколения военных ЛА различного назначения.

Заместитель министра обороны США по НИОКР У.Перри (William J.Perry) в полной мере оценил преимущества техники «стелс» еще на этапе испытаний моделей XST и решил развернуть широкую программу разработки малозаметных аппаратов. Для ускорения работ Перри организовал в середине 1977 г. секретный «Экспериментальный комитет» (Х-Сот), в состав которого вошли высшие военные руководители. Комитет был наделен большими полномочиями, что позволило избежать бюрократических проволочек и длительных процедур «демократического» обсуждения планов работ (Перри был председателем комитета и имел право единоличного решения всех вопросов).

Ha F-117 установлены двухконтурные турбореактивные двигатели Дженерал Электрик F404-GE-F1D2

Первым крупным проектом, который санкционировал комитет ХСот, стала разработка на основе XST серийного самолета F-117 по секретной программе «Сеньор Тренд» (Senior Trend). Второй проект предусматривал создание (также фирмой Локхид) малозаметной крылатой ракеты по программе «Сеньор Пром» (Senior Prom). Работы по КР были прекращены в конце 1981 г. (так как она не вмещалась в отсеки вооружения бомбардировщика В-1В), а затем вновь возобновлены и привели к разработке ракеты ACM (Advanced Cruise Missile) фирмы Дженерал. Дайнэмикс. Третьим проектом стала программа стратегического бомбардировщика Нортроп В-2.

В печати начала 1980-х годов самолет F-117, отрывочные сведения о котором все-таки проникали на страницы авиационных изданий, часто именовался малозаметным выживаемым всепогодным разведывательно/ударным самолетом CSIRS (Covert Survivable In-weather Reconnaissance/Strike). Контракт на его разработку МО США заключило с фирмой Локхид в ноябре 1978 г. В число гарантированных фирмой характеристик были включены дальность полета, точность бомбометания и величина ЭПР. Для уменьшения риска разработки самолета было принято решение об использовании на нем ряда систем от уже существующих самолетов, что позволило одобрить подготовку к серийному производству до завершения рабочего проектирования самолета.

F-117 во многом аналогичен экспериментальному XST, отличаясь от него прежде всего увеличенными размерами, крылом меньшей стреловидности и отклонением хвостовых килей наружу (кили, наклоненные внутрь, как выяснилось, экранируя выходные сопла двигателей от наблюдения сверху, в то же время отражают тепловой поток вниз).

Первый из пяти предсерийных F-117A поднялся впервые в воздух 18 июня 1981 г., первая серийная машина – 15 января 1982 г., поставки ВВС США начались в августе 1982 г., оперативная готовность первого подразделения самолетов F-117 была достигнута 26 октября 1983 г., последний серийный самолет был поставлен 12 июля 1990 г. Вначале предполагалось построить 100 серийных машин, но в дальнейшем их число было уменьшено до 59. В апреле 1990 г. в программе было занято 8000 чел. К лету 1990 г. степень боеготовности F-117 стала сравнима с боеготовностью самолетов F-16. Отделение перспективных проектов фирмы Локхид («Сканк Уоркс») и отделение авиационных систем ВВС США получили в 1989 г. приз Роберта Дж.Коллье «за разработку и развертывание малозаметного самолета F-117A, меняющего всю концепцию проектирования будущих военных самолетов и их боевого развертывания».

Цена одного самолета достигает 42,6 млн долл. (а с учетом расходов на НИОКР – 111,2 млн долл.). Общая стоимость программы самолета F-117 составляет 6,57 млрд долл. по курсу 1990 г., из них около 2 млрд долл. истрачено на НИОКР. В дальнейшем (начиная с 1992 г.) было израсходовано еще более 300 млн долл. на модернизацию оборудования 56 оставшихся самолетов.

Вначале полеты самолетов F-117 осуществлялись только в ночное время. Публичная демонстрация самолета в апреле 1990 г. была связана с началом его полетов в дневное время (когда уже все равно невозможно было скрыть его формы), а также политической причиной – стремлением продемонстрировать результаты этой секретной программы и доказать тем самым необходимость финансирования и других секретных программ.

Двигатели самолета F-117 созданы на основе двигателей истребителя Макдоннелл-Дуглас F/A-18 «Хорнит». На фото показан «Хорнит» из состава ВВС Австралии

Воздухозаборники имеют косой срез и на их входе установлены радиопогло- щающие решетки

Выходное устройство двигателя самолета F-117

Малая заметность позволяет самолету F-117 осуществлять полет над территорией, прикрытой средствами ПВО противника, на повышенной высоте. Это улучшает осведомленность летчика о тактической обстановке, облегчает поиск наземных целей на большой дальности и обеспечивает более отвесную траекторию бомб, что повышает точность бомбометания и увеличивает проникающую способность боеприпаса. Возможность полета не на предельно малой высоте повышает также эффективность лазерной подсветки цели для собственных управляемых бомб (при бомбометании с малых высот быстрое угловое перемещение самолета относительно цели, а также затенение цели складками местности делают лазерную подсветку для собственных бомб затруднительной). По свидетельству лиц, наблюдавших в 1990 г. полеты F-117 в зоне полигона, F-117A обычно осуществляет крейсерский полет на высоте 6100-7600 м, затем снижается до высоты 600-1525 м для повышения точности бомбометания. Бомбометание, как правило, производится с горизонтального полета, точность бомбометания составляет, по оценке, около 1 м. Возможности F-117 ограничены его малым радиусом действия, вызывающим необходимость частых дозаправок в воздухе.

К 1994 г. в летных происшествиях потеряны один предсерийный (20 апреля 1982 г.) и четыре серийных самолета (21 июня 1982 г., 11 июля 1986 г., 14 октября 1987 г. и август 1992 г.). Мы ставим слово «невидимка» в кавычки – это не случайно. Правильнее говорить не о «невидимости» самолетов типа «стелс», а лишь о создании новых, хотя и значительных, трудностей для систем обнаружения самолетов и, особенно, систем наведения противосамолетного оружия. Трудности эти преодолимы даже с использованием существующей техники и могут быть еще более эффективно решены в перспективе.

Основным методом обнаружения воздушных целей в ближайшем будущем останется радиолокация. Другие известные методы пока лишь дополняют радиолокацию, но не могут ее заменить. Возможны следующие направления совершенствования радиолокаторов в рамках противодействия малозаметным ЛA. Во-первых, развитие радиолокаторов метрового диапазона радиоволн, при использовании которого размеры самолета сравнимы с длиной волны, и его форма уже не играет значимой роли в обратном отражении, так как резонирует все тело. Радиопоглощающие покрытия для метрового диапазона значительно увеличивают массу самолета. В нашей стране традиционно уделялось большое внимание развитию радиолокаторов метрового диапазона радиоволн, и Россия имеет здесь приоритет. Высокими характеристиками обладает, например, РЛС дальнего обнаружения метрового диапазона 1Л13-3, изготовляемая Нижегородским телевизионным заводом. На основе работ Московского радиотехнического института им. Минца (РИАН) разработана опытная обзорная РЛС метрового диапазона, способная обнаруживать на большом расстоянии цели с ЭПР=1 м 2 .

Однако обойтись радиолокаторами только метрового диапазона нельзя, так как они Не во всех случаях удовлетворяют требованиям по точности (необходимой для наведения), помехозащищенности, массовогабаритным характеристикам (например, для бортовых систем). Поэтому продолжится и применение радиолокаторов дециметровых и сантиметровых волн. Здесь возможно использование сверхширокополосных сигналов, в том числе видеосигналов (без несущей частоты), многопозиционной радиолокации (разнесение передающих и приемных станций), увеличение потенциала РЛС (мощности излучения). Предлагаются также многопараметрические адаптивные радиолокационные системы (основанные на изменении в процессе работы РЛС трех параметров: ширины диаграммы направленности антенны, несущей частоты и поляризации излучаемого сигнала), голографи- ческие радиолокационные системы с получением объемного изображения объектов локации. Акцент должен быть сделан на комплексном использовании разных радиолокационных средств, объединяемых в системе обнаружения.

Вертикальные перегородки на выходе сопла двигателя самолета F-117

F-117 -вид сзади

К перспективным средствам снижения оптической заметности относятся покрытия с управляемыми оптическими характеристиками. Для снижения шумности военных ЛА может быть использован широкий задел, созданный для гражданских самолетов.

КОНСТРУКЦИЯ.

Самолет с низкорасположенным крылом, V-образным оперением и надкрыльными воздухозаборниками двигателей. Планер выполнен, в основном, из алюминиевых сплавов, используются также титановые сплавы, композиты и керамика (в сумме около 5%). Из композитов, в частности, выполнены створки отсека вооружения и шасси. Для снижения радиолокационной заметности применены малоотражающие формы с минимальным числом выступающих элементов и с внутренним размещением двигателей и вооружения, используются радиопоглощающие материалы, установлены пассивные оптикоэлектронные обзорно-прицельные системы и другие малоизлучающие системы. Применены также средства уменьшения ИК и акустической заметности самолета.

Широко используются фасеточные формы, которые обеспечивают основную долю (90%) снижения ЭПР. Прежде всего это относится к фюзеляжу, имеющему необычную пирамидальную конфигурацию. Обычно наземные поисковые РЛС облучают ЛА под углами, лежащими в пределах 30° вверх и вниз от горизонтальной плоскости, вследствие чего большинство поверхностей самолета F-117A наклонено под углом более 30° от вертикали для отражения радиолокационных лучей вверх и вниз от направления на облучающую РЛС. Проектировщики говорят и о своем стремлении обеспечить малую вероятность обнаружения F-117 с верхней полусферы самолетами ДРЛО, но это требование явно занимало подчиненное положение.

В горизонтальной плоскости направления отражения от поверхности корпуса самолета F-117A и мест нарушения непрерывности обшивки сконцентрированы в нескольких узких секторах, а не распределены сравнительно равномерно, как в случае обычных самолетов. «Провалы» в отражении между этими секторами трудно отличимы от фонового шума, а сами сектора узки и РЛС не может извлечь достаточной информации из отраженных сигналов для того, чтобы отличить самолет от нестационарных шумов. Кроме того, перемежающиеся отражения при чередовании секторов повышают порог фильтрации в автоматической системе фильтрации шума, что уменьшает чувствительность РЛС к слабым сигналам.

Ориентация основных секторов определяется положениями передней и задней кромок аэродинамических поверхностей самолета, которые являются сильными отражателями. Кромки выдерживаются прямыми для сужения сектора. Другие компоненты самолета сориентированы таким образом, чтобы отражение от них происходило в заданных секторах.

Ночная дозаправка F-117A в воздухе от танкера KC-135Q

F-117A дозаправляется в полете

Снижение отражающей способности самолета в зонах «провалов» сопровождается небольшим ее увеличением в основных секторах. Предусмотрено, чтобы ни один из секторов интенсивного отражения не был направлен непосредственно вперед. Все щели (по контуру смотровых люков и оптических окон, в зонах сочленения фонаря кабины и фюзеляжа и т.д.) имеют накладки с пилообразной кромкой, створки отсеков шасси, двигателей и вооружения также имеют пилообразные кромки, причем стороны «зубцов» ориентируются в направлении желаемого сектора.

Используются несколько типов радиопоглощающей «обмазки». Применяются композиционные материалы (КМ) и, в частности, РПМ Доу Кемикл «фибалой» (используемый, например, для изготовления некоторых панелей обшивки) и углепластик «филкоут» для армирования конструкции. Планер имеет покрытие из РПМ. На внешней поверхности самолета и внутренних металлических элементах нанесена ферромагнитная краска.

Открывающийся вверх фонарь кабины также имеет фасеточную форму и выполнен в виде цельной конструкции, пять панелей остекления имеют многослойное электропроводящее золотосодержащее покрытие для предотвращения PJI облучения внутрикабинного оборудования и снаряжения летчика (микрофона, шлема, очков ночного видения и т.д.; например, отражение лишь от шлема летчика может быть намного больше, чем от всего самолета). Фонарь откидывается назад-вверх.

В результате принятых мер ЭПР самолета F-117А при его облучении с фронтальных и хвостовых ракурсов снижена до 0,01 м2 , на других ракурсах она достигает 0,025 м2 . В то же время оптимизация формы планера из условия уменьшения PJI заметности значительно ухудшила аэродинамику самолета: аэродинамическое качество F-117A при заходе на посадку составляет 4, что немногим выше, чем у ВКС «Спейс Шаттл».

Крыло большой стреловидности, трапециевидное, со скошенными фасеточными законцовками, имеет двухлонжеронную конструкцию. Вихри, сходящие с передней кромки крыла и кромок корпуса, образуют несущую вихревую систему. Низ крыла образован двумя плоскими поверхностями, верх – тремя плоскими поверхностями: центральной (по всему размаху), а также наклоненными вниз передней и задней, аппроксимирующими контур профиля. Органы управления на крыле включают зависающие элевоны (по два на каждой консоли крыла), служащие для управления креном и тангажом.

Кабина одноместная с обзором только вперед. Летчик размещается на катапультируемом кресле Макдоннелл-Дуглас ACES И, обеспечивающем аварийное покидание самолета в полете и на стоянке. Используется система кондиционирования от самолета С-130. Сбоку фюзеляжа (сзади опознавательного знака) расположен съемный шестигранный выступ, а под фюзеляжем – небольшие цилиндрические выступы, которые являются радиоотражателями для РЛ сопровождения самолета во время учений. Ширина фюзеляжа самолета составляет примерно 5,3 м.

Цельноповоротные консоли V-образного хвостового оперения служат для управления только рысканием (для продольного управления не используются), имеют стреловидность около 65° и угол развала 85°. Они изготовлены из алюминиевого сплава с нанесением толстого слоя покрытия из РПМ. После того, как в 1985 г. в результате флаттера на одном из самолетов в полете разрушился киль (самолет совершил благополучную посадку), Локхид разработала новый киль, имеющий кессон из термопластичного графитопластика и корневую часть, выполненную из нержавеющей стали. К 1993 г. все самолеты переоснащены новыми килями, что позволило снять ограничение на скорость, наложенное по условиям безопасности от флаттера.