F-117 "Стелс"

 

 Разработка, постройка и эксплуатация F-117 как дала развитие многим технологиям сейчас успешно используемых в военной авиации, так и выявила много решений, которые оказались тупиковыми. История создания, конструкции, эксплуатации и боевого применения этого уникального летательного аппарата, на сегодняшний день немного подзабытого, очень интересна.

 Принцип внезапности нападения на противника - один из основополагающих факторов успеха в военном деле. Уровень развития и распространения радиоэлектронных средств обнаружения и борьбы с летательными аппаратами к концу 50-х годов показал, что только скоростных и высотных характеристик для обеспечения противодействия ПВО уже не достаточно. Для противодействия РЛС противника и ракетам наведенным с их помощью нужны были новые средства. Одним из таких средств стали исследования по обеспечению возможности самолёта быть невидимым (малозаметным) для РЛС ПВО противника, путём уменьшения коэффициента ЭПР (эффективной поверхности рассеивания). В частности толчком к работе в этом направлении и активной разработке малозаметного для РЛС противника самолёта стала война во Вьетнаме, где американские ВВС несли значительные потери от активных средств ПВО советского производства, используемых северовьетнамцами.

 Однако, ещё до подведения итогов вьетнамского конфликта, необходимость малозаметности самолёта для РЛС противника путём уменьшения ЭПР стала очевидна. Первым серийным самолётом в котором проявилась малозаметность для РЛС стал высотный сверхскоростной разведчик SR-71. Компоновка этого уникального самолёта определялась, в основном, аэродинамическими требованиями к достижению огромных скоростей и полету на больших высотах. Но её, компоновки, особенности: удлинённый боковой профиль фюзеляжа и мотогондол двигателей, плавное сопряжение крыла и фюзеляжа, небольшие отклонённые во внутрь кили - способствовали значительному уменьшению ЭПР самолёта. Конструкционные особенности планера SR-71, способствующие уменьшению ЭПР были усилены применением материала с радиопоглощающей конструкцией. Из него были изготовлены конструкции носков крыла и элевонов SR-71. Уникальный материал обладал не только способностью поглощать электромагнитные волны, а также был способен выдерживать температуру 275 градусов.

 Основной задачей краски, которой был окрашен высотный сверхскоростной разведчик, было снижать температуру обшивки при полёте на скоростях превышающих три скорости звука. Однако, у этой краски изготовленной на ферритовой основе (соединения оксидов железа с оксидами других металлов обладающие высокой намагниченностью в сочетании с полупроводниковыми и диэлектрическими свойствами), выявилось свойство также уменьшать и радиолокационную заметность за счёт более равномерного распределения интенсивности отражения электромагнитных волн. В результате ЭПР самолёта SR-71 имевшего длину 32 метра и массу 77 тонн была меньше чем у дозвукового разведчика U-2 длинной 15 метров и массой 8 тонн. Но следует отметить, что все вышеперечисленные свойства, уменьшившие ЭПР SR-71, были всего лишь следствием его конструкции, созданной прежде всего для сверхскоростного высотного полёта и не давали ему малозаметности - демаскирующих факторов, например, в виде теплового излучения двигателей было тоже много.

 Понимание необходимости кардинального уменьшения ЭПР самолёта и факты, на примере SR-71, что подобное вполне реализуемо привели к начавшимся с 1965 года первому этапу НИОКР по реализации теоретических методов снижения заметности (не только в электромагнитном ключе) по контрактам выданным ВВС США. Результатом этого стало создание малозаметного самолёта с широким применением неметаллических конструкций. Им стал небольшой поршневой самолёт YE-5A построенный на основе поршневого самолёта Уиндекер "Игл". Его обшивка была выполнена из стеклопластика, а внутренняя конструкция выполнена из РМП (материалов поглощающих радиолокационное излучение). Испытания были признаны успешными и в 1973 году ВВС США и управление перспективных исследований министерства обороны США (DARPA) приступили к секретным углублённым проектным исследованиям по созданию реактивного малозаметного самолёта. В 1974 году пяти ведущим самолётостроительным компаниям было направлено техническое задание на создание такого самолёта. Фирма "Локхид" - создатель сверхсамолёта SR-71 однако в этот список не вошла. Однако, это не помешало ей предложить свой проект перспективного малозаметного реактивного самолёта и с ним выиграть конкурс на его создание. Предложенные конструкторами подразделения "Skunk Works" фирмы "Локхид" технологии были настолько передовыми, что первоначально открытый проект был переведён в разряд особо секретных. Что же такого предложили специалисты "Skunk Works"? Они решили "разложить" трёхмерный планер самолёта на конечное число плоских поверхностей, что позволяло рассчитать отражение от них электромагнитного сигнала и расположить их таким образом чтобы минимизировать его возвращение от планера самолёта обратно к радиолокационной станции. Так возникла необычная "гранёная" форма планера F-117. Вопрос с аэродинамической формой нового самолёта, не слишком пригодной для полёта, был решён с помощью электродистанционной системы управления управляемой компьютером.

 Постройке малозаметного самолёта предшествовало создание двух летающих опытных прототипов XST по программе Have Blue (1974-1979 гг.): XST-1 и XST-2. Не смотря на то, что оба разбились в процессе испытаний, они полностью подтвердили жизнеспособность выбранной конструкции малозаметного самолёта. И 18 июня 1981 года поднялся в воздух первый из пяти предсерийных F-117А. Первый серийный самолёт взлетел 15 января 1982 года, оперативная готовность первого подразделения была достигнута в 1983 году, а лету 1990 года боеготовность F-117 стала сопоставима с боеготовностью самолётов F-16.

 Конструкция F-117 позволившая ему достигнуть очень малой заметности представляет собой планер пирамидальной формы, состоящий из большого количества плоских поверхностей и граней, каждая из которых является небольшим изолированным отражателем электромагнитных волн. При такой конфигурации происходит многократное переотражение электромагнитной составляющей от РЛС в различных направлениях от приемопередающей антенны РЛС, её рассеивание в окружающее пространство. На планере самолёта нет криволинейных поверхностей и изогнутых кромок способствующих рассеиванию с постоянной интенсивностью во всех направлениях. Отсутствуют прямые углы, играющие роль уголковых отражателей. Прямые края кромок, створок и люков, различных ниш и отсеков расположенные перпендикулярно продольной оси самолёта и направлению облучения РЛС противника в передней полусфере, прикрыты специальными накладками пилообразной формы. Все элементы конструкции планера - фюзеляж, крыло, хвостовое оперение, створки ниш шасси, включая самые маленькие, такие как штанги приемников воздушного давления (ПВД) - имеют "гранёную форму". Большое внимание уделено скрытию головок болтов и замков створок - испытания показали, что такие выступающие элементы способны повысить ЭПР самолёта на несколько порядков.

 Помимо использования фасеточных (многогранных) поверхностей, в конструкции самолёта есть и много других элементов обеспечивающих снижение ЭПР. Двигатели размещены глубоко в фюзеляже, и воздух к ним поступает через изогнутые каналы закрытые решётками предотвращающие облучение лопаток компрессоров двигателей электромагнитными волнами РЛС. Все прозрачные панели, в основном фонарь кабины пилота, нанесено специальное золотосодержащее радиопоглощающее покрытие, которое экранирует как находящиеся за ними элементы конструкции и пилота от облучения электромагнитными волнами РЛС, так и препятствует выходу электромагнитного излучения от приборов и оборудования самолёта. На уменьшение ЭПР направлено использование РМП (материалов поглощающих радиолокационное излучение) в основе большинства внешних панелей планера и его окраска радиопоглощающей краской изготовленной на ферритовой основе, которая впервые была использована на самолётах SR-71.

 Благодаря всем вышеупомянутым решениям F-117 стал обладателем уникально маленького значения ЭПР - при площади поперечного фронтального сечения в несколько квадратных метров его ЭПР составляет 0,01 квадратного метра (примерно как у птицы средней величины).

 Но F-117 обладал малозаметностью не только в "радиолокационном" плане. Большое внимание было уделено уменьшению заметности и в инфракрасном диапазоне. Выходные сопла двигателей имели в сечении переменный профиль - их форма изменялась от цилиндрической (сразу за двигателем) до широкой щели (на выходе). Каждое выходное сопло в виде щели размерами 1,65*0,12 метра было разделено на 12 каналов вертикальными перегородками длинной 20 см. Выступающие нижние края сопла выполненные из титана были облицованы термостойкими керамическими плитками, которые использовались для внешней обшивки корпуса многоразового космического корабля "Шатл". Подобная конструкция способствовала формированию плоской выхлопной струи для ускорения смешивания с наружным холодным воздухом и позволяла значительно уменьшить заметность теплового следа самолёта в инфракрасном диапазоне. Этому и способствовали термостойкие плитки - они нагревались значительно меньше чем металл. А перегородки в плоских выходных соплах двигателей исключали визуальную видимость выхлопа и нагретых частей двигателя.

 Состав прицельно-навигационного оборудования также был оптимизирован в плане минимальной демаскировки самолёта. Для этого был применён оптико-электронный прицельно-навигационный комплекс состоящий из тепловизоров и инфракрасных обзорных приборов.

 Самолёт-невидимка F-117 состоял на вооружении ВВС США 24 года, а с момента снятия его с вооружения прошло уже 11 лет. Многие подробности его службы, особенности конструкции уже перестали быть секретными и сейчас уже можно делать объективные выводы касаемо этого, одного из самых необычных самолётов.

 Итак, что в итоге можно сказать о проекте создания малозаметного самолёта? Успех или неоправдавшиеся ожидания? Безусловно, успех. Была создана действительно революционная конструкция. Да, ожидания многих, что такие самолёты станут универсальным и совершенным оружием не оправдались. Кстати, это и не было целью его создания. Создавался именно специализированный инструмент для первого удара. Прорыва сильных систем ПВО, как при массированных боевых действиях, так и для точечных операций. То подтверждает, что достоверно подтверждён факт лишь одного уничтоженного F-117 во время боевых действий. Кстати, как выяснилось через много лет, этому виной человеческий фактор - уверенные в полной неуязвимости F-117 (а это показал опыт применения в предыдущих войнах) американцы не меняли маршруты полётов малозаметных самолётов над Балканами. В результате один из них был выслежен и сбит. Если бы маршрут подхода к цели менялся бы каждый раз, то можно сказать точно - "неведимка" в очередной раз бы ускользнул. Получается, что за участие в нескольких военных конфликтах, причём в одном достаточно серьезном с точки зрения ПВО - операция "Буря в Пустыне", достоверно был потерян от средств ПВО лишь один самолёт. И это при тысячах боевых вылетов. Едва ли любой другой самолёт за всю историю военной авиации смог показать подобный результат!

 Почему же в итоге столь совершенный "лазутчик" был снят с вооружения? Во первых, 24 года в эксплуатации это очень много даже для конструкций более простых чем F-117. Самолёты физически были уже достаточно изношены в плане общесамолётных систем. Кстати, подверглись ли критическому износу конструкция-материалы обеспечивавшие малозаметность не сообщается. Объективных фактов подтверждающих это нет. А вот то, что содержание в боеспособном состоянии "неведимок" обходилось в огромные суммы - это реальный факт. Второй значимый фактор снятия с вооружения F-117 - это развитие систем ПВО. За четверть века и прошедшую цифровую революцию ожидать, что они останутся на уровне конца ХХ века было бы глупо. Эти два решающих фактора и отправили на "пенсию" F-117 - то есть развитие технического прогресса и время, а не несовершенство конструкции при создании. Кстати эти два фактора в своё время сняли с вооружения ещё один поистине космический самолёт - высотный трёхмаховый разведчик SR-71. Его эксплуатация также обходилась в огромные финансовые средства, выделение которых было оправдано пока он был абсолютно неуязвим и незаменим. Но развитие техники - появление космических спутников-разведчиков и истребителя МиГ-31 с ракетами способными "достать" SR-71 привели к завершению его более чем успешной карьеры. За время его полётов при отсутствии космических средств разведки и слежения США отсняли практически все интересующие их территории в мире!

 Вернёмся к F-117. Какой в итоге он оставил след в истории мировой военной авиации? Очень существенный. Концепция "стелс" - прежде всего радиолокационной малозаметности прочно стала одним из основных требований к современным военным самолётам. Часть элементов созданных разработчиками F-117 можно увидеть почти на всех истребителях четвётого и пятого поколений. Самый очевидный пример - прямые края кромок, створок и люков, различных ниш и отсеков расположенные перпендикулярно продольной оси самолёта и направлению облучения РЛС противника в передней полусфере, прикрыты специальными накладками пилообразной формы. Развитие технологий способствовало самому широкому использование РМП (материалов поглощающих радиолокационное излучение) для максимального большого количества как внешних панелей планера, так и элементов конструкции. Покрытие прозрачных элементов планеров радиопоглощающими покрытиями на большинстве истребителей четвертого и пятого поколений стало уже нормой. Отсеки для внутреннего расположения вооружения на истребителях для уменьшения ЭПР - один из важнейших признаков истребителя пятого поколения. Всё это было успешно, а часто и впервые реализовано в конструкции F-117. Единственное, что не прижилось, так это пирамидальная, фасеточная конструкция планера. Но тут дело больше не в технической её несостоятельности. Для узкоспециализированных малозаметных самолётов она всё же оптимальна. Она была выбрана не случайно - в основе её исследования в фундаментальной физике - уравнения Максвелла-Зоммерфельда и работы Петра Уфимцева по краевым волнам в физической теории дифракции. Но современным миром правит увлечение универсальностью и поэтому совершенные, но узкоспециализированные конструкции сейчас не популярны, хотя возможности современных ЭДСУ и компьютеров позволяют уверенно летать и более необычным конструкциям.