«Стелс»: ещё не триумф, но успех. Часть 1.

youroker — 13.03.2025 Важное примечание - данная статья была написана для портала Warspot и права на статью переданы Wargaming Group Limited. Кому в текущий момент принадлежат права на статью мне не известно. Выкладываю её в связи с полным исчезновением портала Warspot из сети. При необходимости и обращении от текущего правообладателя статья будет удалена.



Долгое время работы в США над технологиями малозаметности в радиодиапазоне, более известными нам под звучным названием «стелс», оставались одним из самых секретных этапов авиационной истории. Но если некоторая информация о проектировании F-117, B-2 и F-22 всё же была доступна, то период от завершения в Lockheed работ над А-12 до начала программы XST и появления первого стелс-демонстратора Have Blue был полностью тёмным пятном, обычно характеризуемым в исторических работах короткой фразой «шли исследования».

К счастью, в последнее время начинает всплывать всё больше и больше документов, свидетельств и других источников по этому отрезку времени. Опираясь на них, мы можем рассказать об основных этапах и направлениях работ того периода. Тем не менее стоит отметить, что основная масса документов ещё не открыта; многие факты базируются только на воспоминаниях, а они зачастую недостоверны. Вполне вероятно, что уже через пару лет эта статья значительно устареет, а в ряде пунктов может оказаться и вовсе ошибочной.

Наследие А-12

Обычно конец первого этапа в истории стелс датируют 1962 годом, когда совершил свой первый полёт высотный скоростной разведчик Lockheed A-12, в конструкции которого были частично использованы технологии снижения радиозаметности. Конечно, никаким невидимкой А-12 назвать нельзя. Хотя точные цифры снижения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) секретны и по сей день, как показала практика, самолёт был прекрасно заметен на радарах даже с больших расстояний. Главной защитой машины были скорость и высота полёта, революционные для своего времени и вызывающие уважение и сейчас.


Гиперзвуковой разведчик D-21 и его носитель М-12(21). Изображение из архива Codeonemagazine

А-12 практически полностью был детищем авиаконструктора Кларенса «Келли» Джонсона, основателя и руководителя Skunk Works — исследовательского подразделения Lockheed. Он был последовательным противником технологий стелс, считая, что будущее за дальнейшим увеличением скорости и высоты полёта, а радионезаметность всегда будет оставаться на вторых, а то и третьих ролях. В этой идее ему удалось убедить и главного заказчика первых работ над стелс — ЦРУ. Конечно, полностью сворачивать финансирование исследовательских работ ЦРУ не стало, но основной денежный поток был перенаправлен на спутники и ещё более скоростные гиперзвуковые самолёты-разведчики. Именно тогда был дан старт проекту скоростного дрона разведчика TAGBOARD (будущий D-21) и гиперзвуковому разведчику ISINGLASS со скоростью полёта не менее 24 Мах.

Тем самым, хотя и медленно, но работы над стелс продолжались. В составе Skunk Works небольшое подразделение по-прежнему вело исследования теории незаметности в радиодиапазоне и занималось созданием программ для электронных вычислительных машин, способных упростить эти расчёты. Часть материалов работ «придворного» секретного исследовательского центра ЦРУ Scientific Engineering Institute были переданы в недавно созданное Агентство перспективных исследований ARPA — в 1972 году оно получит букву «D» и станет всем хорошо известной DARPA.

Здесь в этом направлении также продолжились исследования. Кроме того, факт работ по снижению заметности, хотя и был секретен, но высшим военным чинам и руководству передовых авиастроительных фирм он был прекрасно известен и вызывал немалый интерес. Неудивительно, что к работам над стелс в начале 60-х приступили учёные и инженеры почти всех крупных аэрокосмических корпораций.

Тихая птица Boeing

Пока ЦРУ уходило на второй план, ВВС США, наоборот, считали работы над незаметностью направлением вполне перспективным. В 1961 году они смогли выбить для себя создание на базе А-12 военного разведчика и перехватчика. ЦРУ было вынуждено уступить и дать разрешение на использование в этих проектах большинства наработок по стелс. Кроме большого стратегического разведчика, ВВС были заинтересованы и в создании малого самолёта, уже для разведки тактической.


Полноразмерный макет Boeing Model 853 Quiet Bird, 1962 или по ряду источников 1964 год

К тому времени на поле боя начали активно появляться ЗРК различных типов, и старые самолёты-разведчики стали очень уязвимы. Не желая «складывать все яйца в одну корзину», ВВС приняли решение поручить работы над новым тактическим разведчиком не Lockheed, а фирме Boeing, передав ей часть материалов по радионезаметности. В отличие от ЦРУ, стремящегося подобрать для своих проектов максимально непонятные названия, в ВВС не стали мудрить и дали программе говорящее имя Quiet Bird — «Тихая птица».

Проект получил внутреннее наименование Model 853. В работе над ним специалисты Boeing использовали как некоторые переданные материалы, так и свои наработки по снижению заметности стратегических бомбардировщиков. Получившийся в итоге проект небольшого самолёта чем-то напоминал как А-12, так и современные нам истребители пятого поколения. Инженеры Boeing активно использовали экранирование фюзеляжа самолёта с помощью развитых наплывов и попытались придать ему отражающую способность при использовании кривых поверхностей.


Внутренне устройство Boeing Model 853 Quiet Bird. Обратите внимание на толстыйслой радиопоглощающего покрытия на схеме самолёта

Несмотря на то, что теория это позволяла, воплотить задуманное в реальность на глаз, без использования мощных вычислительных машин, было невозможно. Даже электронная техника конца 70-х годов не позволяла считать изогнутые поверхности, работая только с плоскими; эта задача была решена лишь в начале 80-х годов. Всего этого инженеры Boeing, конечно, не знали — от того их проект, хотя и кажущийся обогнавшим время, результаты показал совсем не выдающиеся.

В 1964 году полноразмерный макет Model 853 был отправлен на испытания для определения ЭПР. Результаты были куда ниже ожидаемых, но даже они в целом устраивали военных. В то время ракетная ПВО поля боя и ближнего тыла была достаточно слабой, и даже небольшого снижения заметности хватило бы, чтобы разведчик мог достаточно безопасно выполнить свою задачу.


Перевозка макета Boeing Model 853 "Quiet Bird". 1964

Но подкралась и другая проблема: испытания масштабных макетов Model 853 в аэродинамической трубе показали, что самолёт получился неустойчивым и плохо управляемым. Если позже, с развитием компьютерного управления, это могло стать даже плюсом самолёта, то в начале 60-х годов необходимой электроники не было даже в проекте. В итоге в 1965 году работы над Model 853 прекратили, а ВВС на некоторое время оставили попытки создать незаметный самолёт, но об идее не забыли. В Boeing, в свою очередь, получили неоценимый опыт работы над стелс, и некоторые решения впоследствии нашли место в других проектах фирмы — например, специальное радиопоглощающее остекление для кабины пилота было использовано уже на F-22 Raptor.

Тихие охотники Rockwell

После неудачи с Quiet Bird ВВС решили не торопиться и дать конструкторам время на разработку теории незаметности, работы над которой в фоновом режиме вели почти все крупные авиастроительные фирмы. К концу 60-х годов в Lockheed и Northrop пришли к схожей идее: создать для работы над стелс специальную программу для ЭВМ; исходя из этого, немного поменялся подход к работе над теорией. В это же время произошла ещё одна попытка покорить «вершину» радионезаметности с ходу, в этот раз предпринятая в инициативном порядке фирмой Rockwell International.


Rockwell International Flying Banana

Толчком к началу работ послужила информация об активной разработке в СССР самолётов ДРЛОиУ, что вызывало опасения, ведь их появление серьёзно бы усилило позиции советской авиации. В то же время СССР обладал возможностью противодействия американским ДРЛОиУ с помощью перехватчиков МиГ-25, а вот у американцев таких возможностей не было совсем. Этим, в том числе, объясняется и повышение интереса к скоростным перехватчикам в США в 70-х годах, как со стороны ВВС, так и Флота. Но в Rockwell International решили пойти другим путём и сделать ставку не на скорость, а на малозаметность.

С 1969 года, с привлечением специалистов из недавно купленной North American Aviation, началась работа сразу над тремя проектами стелс-истребителя. Два из них вели инженеры North American, и один — Rockwell. Все три проекта объединяли требования по снижению ЭПР минимум на 70% и оснащения дальнобойными ракетами «воздух-воздух». На текущий момент точные индексы первых двух самолётов неизвестны; мы знаем только их наименования — Flying Banana и Silent Attack Aircraft.


Rockwell International Silent Attack Aircraft

Первый чем-то напоминал проект Boeing Model 853, в нём также использовались экранирование фюзеляжа и обтекаемые отражающие формы. Интересным решением представляется необычное бумерангоподобное крыло, которое, по мнению North American, также должно было обладать хорошими отражающими свойствами. Как и у большинства проектов стелс-самолётов того периода, вертикальные кили устанавливались под углом, горизонтальное оперение отсутствовало. Как и на других проектах, ракеты размещались не на внешних точках подвески, а в закрытых внутренних отсеках вооружения. Кроме вопроса радионезаметности, было уделено внимание незаметности в инфракрасном диапазоне для усложнения захвата самолёта головками наведения ракет.

Проект Silent Attack Aircraft отличался большей радикальностью в сравнении с Flying Banana. Он был выполнен по схеме «летающее крыло» и максимально использовал обтекаемые отражающие формы. Воздухозаборник двигателя был утоплен в фюзеляж самолёта за кабиной пилотов для экранирования его от излучения не только с земли, но и с других направлений. Основное ракетное вооружение так же, как на других проектах, размещалось во внутренних отсеках.


Rockwell International / North American D-541 Surprise Fighter, ранний вариант

Интересным решением была попытка отказаться от использования активного радара для обнаружения противника и наведения ракет. Предполагалось оснастить Silent Attack Aircraft только мощной приёмной станцией, способной обнаруживать излучение радаров истребителей противника, зенитных комплексов и самолётов ДРЛО, и указывать направление излучения. Ракеты же управлялись по кабелю до захвата цели инфракрасной головкой самонаведения, для чего на самолёте имелся оператор вооружения. Понимая спорность такого подхода, инженеры North American подготовили проект Silent Attack Aircraft и с нормальной радарной станцией на борту.

Третий проект под обозначением Surprise Fighter создавался специалистами Rockwell под внутренним индексом D-541. От всех предыдущих проектов его отличало использование компьютеров при его проектировании и расчёте отражающих поверхностей. Это объясняет его конструкцию, состоящую из плоских поверхностей — вычислительные машины того поколения просто не имели достаточной мощности для расчёта отражения обтекаемых и искривлённых поверхностей.


Модель Rockwell International / North American D-541 Surprise Fighter, финальный вариант, 1972 год

Как и предыдущие проекты, D-541 имел V-образное хвостовое оперение, внутренние отсеки для вооружения, экранированный фюзеляжем воздухозаборник. Surprise Fighter получил выдвижной инфракрасный детектор большой чувствительности, используемый как для наведения своих ракет, так и для обнаружения вражеских самолётов. Особенностью проекта было крыло изменяемой стреловидности, однако используемое не для уменьшения сопротивления на больших скоростях, а для изменения ЭПР самолёта после взлёта.

В 1971 году модели всех трёх проектов были исследованы в испытательном стенде для проверки эффективной поверхности рассеяния. Flying Banana и Silent Attack Aircraft показали не самые лучшие результаты — сказалась попытка вручную рассчитать отражающие свойства для обтекаемых форм. Surprise Fighter, напротив, показал заметное снижение ЭПР, хотя и чуть меньше ожидаемого. Испытания самолётов в аэродинамической трубе показали большие проблемы с управляемостью у Flying Banana и высокую неустойчивость у Silent Attack Aircraft.

Хотя к тому времени бортовая электроника уже могла помогать в пилотировании сложных самолётов, для этих двух проектов она была ещё недостаточно совершенна. Продувка Surprise Fighter также показала, что этот самолёт даже с электронной помощью будет летать также ужасно, как он выглядит. В итоге для дальнейших работ выбрали проект D-541, как единственный подходящий к реализации в металле.


Современная реконструкция возможно внешнего вида Rockwell International/ North American D-541 "Surprise fighter"

В ходе дальнейших работ Surprise Fighter потерял крыло изменяемой стреловидности, получив взамен обычное треугольное, что должно было хоть как-то улучшить его лётные характеристики, пусть и ценой небольшого повышения ЭПР. Но даже после этого D-541 оставался ужасным истребителем. Он был абсолютно неспособен вести манёвренный бой, не имел высокой скорости из-за незаметного, но слабого двигателя, его авионика совсем не подходила для воздушного боя, не имея возможности рано засечь малоразмерные цели вроде истребителя и навести на них ракеты.


Ту-156, одна из возможных целей для "Surprise fighter" в 70-ые. К сожалению создание советских самолётов ДРЛОиУ затянулось до 80-ых годов

На самом деле ничего из этого для Surprise Fighter и не было необходимо. Его единственной задачей было незаметно для охранения подобраться на расстояние пуска к советскому самолёту ДРЛОиУ, имеющему заметный тепловой след, навести на его мощное излучение две ракеты и сбить. Ни на что другое этот проект просто не был способен. Surprise Fighter представили военным в 1973 году, и ожидаемо интереса он у них не вызвал — слишком узкоспециализированным и дорогим был этот самолёт. Вопрос уничтожения советских летающих радаров можно было решить и другими способами.

Вопрос Уфимцева

Чуть менее пятнадцати лет, с полёта А-12 до начала программы XST, стали временем окончательного формирования научной базы стелс, поэтому нельзя не поговорить об одном из главных мифов этого периода. Была ли база для теории радионезаметности создана в СССР Петром Яковлевичем Уфимцевым? История гласит, что именно его работа 1962 года «Метод краевых волн в физической теории дифракции» была положена в основание современной теории малозаметности, и если бы советская цензура была более внимательной и запретила открытую публикацию, никакого стелс у США и не появилось бы никогда.


Уфимцев Пётр Яковлевич и его знаменитая работа

Основным источником подобной радикальной версии с приоритетом Уфимцева являются мемуары Skunk Works: A Personal Memoir of My Years at Lockheed Бена Рича — второго руководителя Skunk Works, занявшего этот пост после Джонсона. Опубликованы они были в 1994 году, и хоть являются крайне ценным источником информации, имеют те же проблемы, что и любые другие воспоминания очевидцев. Если на момент публикации никаких вопросов к мемуарам не было, то через 20 лет рассекреченной информации стало больше, и теперь можно сказать, что Рич точно излагает общую канву событий, но мелочи его часто подводят.

Не будем рассуждать о причинах подобных ошибок, как и о причине того, что он считает обнаружение материалов Уфимцева стартом всех последующих работ над стелс. К счастью, нам уже доступны некоторые другие материалы на эту тему. Существует набор докладов середины и конца 90-х годов на конференциях Американского института аэронавтики (AIAA), посвящённых истории программы ECHO 1, где упоминается, что работа Уфимцева позволила «срезать углы и быстрее прийти к устраивающему результату». Это подтверждают и воспоминания других сотрудников Lockheed того времени, указывающие, что с помощью работ Уфимцева уже существовавшие наработки по программе и теория были доведены до ума.

Особенно интересно рассмотреть всю ситуацию в динамике и в привязке к датам. Работа Уфимцева официально опубликована в 1962 году. В том же 1962 году в США выходит куда менее упоминаемый, но не менее важный документ - Geometrical Theory of Diffraction Иосифа Келлера. Именно эта работа куда более полно описывает саму концепцию отражения радиоволн от объектов сложной формы. Работа Уфимцева же скорее говорит про математику расчёта отражения волн. В 1967 году сотрудник Northrop доктор Кеннет Мицнер открыто публикует несколько работ докладов, развивающих работу Келлера в прикладном направлении. В 1970 году ВВС США начинают финансирование работ в Northrop по созданию программы для расчёта эффективной площади рассеивания. Руководит ей конечно же Мицнер. Уже в 1971 году в первом отчёте упоминается, что команда комбинирует теорию Келлера и математику Уфимцева для простых, но эффективных методов расчёта отражения, подходящих для компьютеров того периода. Можно предположить, что перевод труда Уфимцева, выполненный в 1971 году, был связан именно с этими исследованиями. В 1973 году работы над теорией Incremental Length Diffraction Coefficients были завершены и были использованы для создания компьютерной программы GENSCAT. И только в 1975 году в Lockheed стартует работа над собственной программой для расчёта ЭПР - ECHO 1.

Как мы видим, ещё за несколько лет до «неожиданного» открытия математиками Lockheed работы Уфимцева, она была использована как составная часть для математического аппарата для расчёта эффективной площади рассеивания у их конкурентов в Northrop. При этом на тот момент отчёты по работам над Incremental Length Diffraction Coefficients носили низший уровень секретности, который был и вовсе снят в 1976 году, а значит в Lockheed не могли не знать про эти исследования. Интересно так же отметить что собственный математический аппарат Lockheed, известный как Method of Equivalent Currents, использует математику Уфимцева в куда меньшей степени чем работа Northrop. Считается что Method of Equivalent Currents и сонованная на нём программа ECHO 1 показывал себя лучше конкурентов. Вариант программы XST Northrop проиграл варианту Lockheed, в том числе из-за недостаточного уровня незаметности. В дальнейшем оба метода были доработаны через заимствования друг у друга и стали главным базисом теории стелс.

В целом выводы просты. Уфимцев не изобретал стелс — работы по нему активно шли и до, и после его публикации. Теория Уфимцева была использована как составная часть работ над созданием програмного обеспечения для расчёта эффективной площади рассеивания. Но без работ Келлера, Мицнера и других математиков появление стелс так же не было возможно. Работа Уфимцева ускорила работы американцев, но можно предположить что и без неё необходимый математически аппарат был бы создан, просто на это потребовалось немного больше времени. Но нет никаких оснований говорить что без Уфимцева работы встали или даже не были начаты. С другой стороны, Уфимцев заслуживает славы как один из авторов теории стелс, что доказывается и его признанием на Западе, где он работает по сей день. Кроме того, вполне можно утверждать, что его работы могли бы стать основой для советского варианта стелс, если бы им в своё время уделили должное внимание.


Схема создания облака ионизированного воздуха. Изображения из патента Lockheed

Интересно отметить, что работы шли не только в рамках привычной нам схемы с отражением радиоволн при помощи специальной конструкции самолёта, но и над более необычными способами создания незаметности. Так, в Lockheed в 1961–1965 гг. велись работы под шифром KEMPSTER, в ходе которых исследовался вопрос создания перед воздухозаборниками А-12 экрана из ионизированного воздуха. По сути, это именно то, что в нашей прессе не очень грамотно любят называть «плазменным стелсом». К сожалению, большинство информации по этому проекту по сей день секретно, но точно известно, что пробные устройства прошли лётные испытания в 1963–1964 гг. Предполагалось, что их установят на модернизированный разведчик А-12В, но к тому времени ЦРУ уже потеряло интерес к проекту и прекратило финансирование.

Продолжение по ссылке.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив