Русский стелс. Кто разработал технологию самолёта-невидимки
В современной войне важнейшее значение имеют не только технические возможности и вооружение боевых машин, но и снижение их заметности для средств обнаружения. Технология, позволяющая значительно снизить заметность в радиолокационном и других спектрах обнаружения, называется «стелс». И изобрел ее наш соотечественник – Петр Яковлевич Уфимцев.
«Невидимки» американской авиации
18 июня 1981 года в небо взмыл F-117 — одноместный дозвуковой тактический малозаметный ударный самолет, произведенный корпорацией Lockheed Martin. Испытания нового самолета держали в секрете – ведь он не зря носил имя Nighthawk – «Ночной ястреб». Такое название самолет, который почему-то причисляют к истребителям, хотя его правильнее относить к штурмовикам, заслужил благодаря своей крайней малозаметности.
«Ночной ястреб» создавался по технологии стелс и был построен по схеме «летающее крыло» с V-образным оперением. Крыло большой стреловидности, прямой профиль, граненый фюзеляж были расположены так, что препятствовали распознаванию самолета, отражая электромагнитные волны в сторону от радиолокационных систем противника. В авиастроении подобную схему называют «фасеточной» (от фр. facette — грань).
Впрочем, первым самолетом, построенным по технологии «летающее крыло», был Have Blue, совершавший полеты с 1977 года. Но эту машину все той же Lockheed Martin так и не запустили в серийное производство. Зато на ее основе впоследствии начали разрабатывать «Ночного ястреба», ставшего первым действительно успешным самолетом, малоуязвимым для радиолокационных средств противника.
Простой американский переводчик
Денис Оверхользер в начале 1970-х годов работал в офисе корпорации Lockheed Martin. Молодой человек не занимал высоких должностей, но, благодаря знанию русского языка, в его обязанности входило ознакомление с техническими публикациями, выпускаемыми в Советском Союзе. Денис переводил их на английский язык.
Однажды для перевода Денис (на фото) получил очередную русскоязычную работу – «Метод краевых волн в физической теории дифракции», принадлежащий перу молодого советского физика Петра Уфимцева. Работа была издана почти десять лет тому назад, в 1962 году. Конечно, обычный переводчик с гуманитарным филологическим образованием воспринял бы необходимость переводить этот труд как очередную скучную обязанность и, кое-как справившись с заданием, облегченно вздохнул бы. Но Денис Оверхользер имел высшее инженерное образование и поэтому он с интересом вник в научную работу Петра Уфимцева.
Труд был посвящен физико-математическому алгоритму, посредством которого можно было высчитать площадь рассеяния для самолета любой формы. То есть, в работе Уфимцева описывалось, как сделать самолет практически невидимым для радаров противовоздушной обороны. Переводчик Оверхользер, будучи человеком технически грамотным и большим патриотом Соединенных Штатов, сразу же понял, какие невиданные прежде возможности работа Уфимцева открывает для американских военно-воздушных сил. Причем в Советском Союзе труд этот не был секретным, так что американцы получали технологию совершенно легально.
Оверхользер обратился со своими соображениями к вышестоящему начальству, но руководители поначалу сочли, что переводчик лезет не в свое дело – авиаконструкторов в корпорации и так хватало. Никто из старшего менеджмента не собирался не только анализировать работу Уфимцева, но даже выслушивать молодого переводчика.
Тогда Денис дал работу советского автора напрямую инженерным сотрудникам корпорации, Те, будучи настоящими специалистами своего дела, в труд Уфимцева вникли и практически сразу же поняли, что к чему. Спустя несколько лет корпорация уже вовсю вела разработку новых самолетов – «невидимок», основанных на применении технологии стелс, заимствованной в монографии советского физика.
Изобретатель Петр Уфимцев
Петр Яковлевич Уфимцев принадлежал к поколению «детей войны». Он родился в 1931 году в далеком селе Усть-Чарышская Пристань на Алтае. В свое время туда переселился его отец – крестьянин. В 1934 году, когда Пете было три года, отца раскулачили и репрессировали, он сгинул где-то в лагерях. Детство без отца было нищим и голодным: из-за нехватки витаминов у Петра прогрессировала близорукость. Мальчик очень стеснялся носить очки, поэтому в школе не мог читать с доски и просил одноклассника дать переписать задание.
Тем не менее, несмотря на проблемы со зрением, мальчик из глухой алтайской деревни отправился поступать в вуз – на физико-математический факультет Алма-атинского государственного университета. Но из-за прогрессирующей близорукости Уфимцев перебрался в Одессу, где была офтальмологическая клиника знаменитого профессора Филатова. Пришлось перевестись в Одесский университет, который Уфимцев окончил в 1954 году по специальности «теоретическая физика».
Подающий надежды молодой человек был распределен в Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт (ЦНИРТИ) Министерства обороны СССР. Занимался он, как следовало из названия, радиотехникой. Однако у института была и более узкая специализация.
Основной задачей этого института в то время была разработка новых средств радиоэлектронной борьбы, бортовой радиоэлектронной защиты, комплекса борьбы с радиолокационными средствами наведения. Сам ЦНИИРТИ до 1962 года был филиалом Научно-исследовательского института связи, а затем был выделен в отдельную структуру. Руководил им на протяжении почти 10 лет (с 1959 по 1968 годы) Николай Павлович Емохонов.
Ветеран Великой Отечественной войны, Николай Емохонов также был человеком «из народа» — сын сапожника, он был призван в Красную Армию и распределен на курсы радиосвязи. Так начался его путь в радиоэлектронику. Емохонов служил начальником радиостанции, командовал группой ближней разведки средствами радиосвязи, войну закончил старшим лейтенантом и продолжил службу в войсках связи, получив образование в Военной академии связи им. С.М. Буденного. 
После окончания академии Емохонов и пришел в Научно-исследовательский институт связи, где прошел путь от младшего научного сотрудника до главного инженера, а затем до директора филиала и, наконец, директора Центрального научно-исследовательского радиотехнического института. Именно Емохонов пригласил Уфимцева в институт, где Петр Яковлевич проработал до 1973 года. При этом то направление, которым занимался молодой научный сотрудник, не считалось перспективным.
Зато Емохонов сделал очень неплохую карьеру: в 1968 году генерал-майор Емохонов был переведен на должность начальника 8-го Главного управления КГБ СССР (отвечало за шифровальную работу и защиту связи), а в 1971 году одновременно стал заместителем председателя КГБ СССР и председателем Научно-технического совета КГБ СССР. На этой должности Емохонов находился до 1990 года, получив в 1985 году звание генерал армии.
Петр Уфимцев карьерных высот не достиг, хотя в 1970 году и защитил диссертацию на соискание степени доктора физико-математических наук. Тем не менее, его вклад в науку был очень значительным. Он положил начало физической теории дифракции. Еще в 1962 году вышла монография «Метод краевых волн в физической теории дифракции», напечатанная ограниченным по советским меркам тиражом в 6500 экземпляров. Именно она и попала на стол к молодому и предприимчивому переводчику корпорации Lockheed Martin Денису Оверхользеру.
Радары противовоздушной обороны определяли расстояние до самолетов по времени, требующемуся на возвращение обратно излучения, отражающегося от корпуса самолета. Способность самолета отражать радиоволны прямо влияла на его заметность. Поэтому в основу технологии, которая получила название стелс, легла задача снижения способности самолета отражать радиоволны.
Уфимцев пришел к выводу, что, если рассеивать электромагнитные волны, можно уменьшать их степень отражения. Соответственно, излучение радаров не возвращалось обратно и таким образом самолеты оставались бы фактически невидимыми для противовоздушной обороны противника. Для военной авиации подобная технология была бы незаменимой – если бы советское руководство вовремя обратило бы на нее внимание, то наша страна получила бы самолеты – «невидимки» куда быстрее, чем вероятный противник.
Ученый оказался больше нужен американцам
В Советском Союзе технологией Уфимцева почему-то не заинтересовались. Как и переводчик Денис Оверхользер, Петр Уфимцев столкнулся с непониманием со стороны советских бюрократов от науки, которые не желали вникать в суть его теории. Лишь в конце 1980-х годов, когда США уже вовсю использовали самолет «Ночной ястреб», в Советском Союзе тоже осознали преимущества технологии стелс. Но было уже поздно – наступали трагические, черные дни для советского государства. Тем более, что и отношения с вероятным противником, как считал генсек Михаил Горбачев, налаживались.
1990 год стал последним годом существования Советского Союза. В этом же году генерал армии Николай Емохонов был освобожден от должности председателя Научно-технического совета КГБ СССР и отправлен в Группу генеральных инспекторов Министерства обороны СССР. Для Петра Яковлевича Уфимцева 1990 год также стал поворотным. Он, работавший к этому времени в Институте радиотехники и электроники Академии наук СССР, получил неожиданное приглашение приехать в Соединенные Штаты Америки – в Калифорнийский университет, в качестве приглашенного профессора электроинженерного факультета.
Недолго думая, Петр Уфимцев согласился. Когда он приехал в США, на встречу с ним пришел Денис Оверхользер – тот самый переводчик, который двадцатью годами ранее натолкнулся на монографию советского ученого. Но вскоре с Уфимцев был подписан контракт конкурентами Lockheed — Northrop Grumman. И бывший советский ученый стал работать над совершенствованием боевых возможностей американского бомбардировщика В-2.
Жизнь и судьба Петра Яковлевича Уфимцева, как и вся история технологии стелс, – типичный пример серьезных последствий, к которым приводит невнимание государства к научным кадрам. В 1990-е годы «утечка мозгов» стала серьезнейшей проблемой постсоветской России. Десятки тысяч перспективных ученых, инженеров, техников покинули нашу страну в поисках не только денег, но и более внимательного и уважительного отношения.
К сожалению, эта проблема не решена до сих пор. Финансирование отечественной науки оставляет желать лучшего, поэтому и уезжают молодые ученые на Запад, а теперь еще и на Восток. В США и даже в Китае их знания оказываются более востребованными.
Почему русские радары видят самолеты-невидимки
Невидимых самолетов не бывает. Построенные по стелс-технологиям истребители и бомбардировщики причудливой формы с неважными характеристиками и огромной стоимостью все равно находят русские радары и сбивают русские ракеты. Мы узнали, почему так происходит.
Всемирную известность стелс-технологиям принесла операция «Буря в пустыне». Шесть недель подряд американские штурмовики F-117 бомбили Багдад. Каждую ночь самолеты ВВС США беспрепятственно преодолевали все рубежи иракской ПВО, поражали намеченные цели и невредимыми возвращались на базы. Выглядело это, что говорить, эффектно и позволило заместителю командующего американских ВВС Джону Уэлчу горделиво заметить: «Технология «стелс» вернула нас к тому фундаментальному принципу войны, который зовется сюрпризом».
Цена незаметности
Плоские сопла создают широкий факел, что снижает заметность в инфракрасном диапазоне. Для вящей маскировки в реактивную струю добавляют холодный воздух с воздухозаборников. Традиционное хвостовое оперение заменяет V-образная «бабочка», менее заметная для РЛС. Даже спинки кресел пилотов в самолетах-невидимках сделаны гофрированными, чтобы рассеивать излучение радара.
Есть еще два недостатка. Малозаметные самолеты весьма недешевы. Американский бомбардировщик B-2 Spirit является самым дорогим самолетом в истории, стоимость одного экземпляра свыше 1,5 миллиарда долларов. И несмотря на все хитрости, их все равно сбивают.
Достать невидимку
27 марта 1999 года в ходе войны в Югославии самолет-невидимка F-117 Night Hawk ВВС США был сбит старинным зенитно-ракетным комплексом Р-125 «Печора». Первая ракета 5В27Д, выпущенная на кировском заводе имени XX партсъезда в 1976 году, оторвала американскому истребителю крыло, вторая попала в фюзеляж. Пилот Дейл Зелко катапультировался, спрятался в лесу и несколько часов спустя был эвакуирован на вертолете американским спецназом.
Отстрелявшись, зенитчики тут же покинули позицию.
Кто не спрятался – я не виноват (история скрытности в авиации)
В описаниях современных боевых самолётов «малозаметный» — чуть ли не самая значимая характеристика. Важная и интересная. Под катом попытка описать историю и разные аспекты малозаметности. Картинок будет довольно много, но не жалуйтесь, авиация — это красиво.
Итак, пройдёмся от
Рыцари без страха и упрёка
Первоначально пилоты так гордились своей исключительностью, что скрывать своё присутствие в воздухе им и в голову не приходило. Наоборот, как в истории с Рихтгофеном, старались поярче себя обозначить.
Но, как только авиация стала настоящей угрозой и их начали регулярно сбивать, выжившие герои озаботились скрытностью. С тех пор малозаметность всех видов: акустическая, оптическая, тепловая, радио, – непрерывно совершенствовалась.
Я попробую, примерно следуя истории вопроса, кратко изложить основы и виды скрытности. Благо они, основы, на удивление просты. В отличие от реализации.
Не ходи подслушивать песенки заветные
Самолёт можно услышать издалека по звуку двигателя и, конечно, это использовали, и вполне всерьёз. Чтобы лучше улавливать звук и особенно направление на него, использовали специальные устройства-концентраторы. От небольших и мобильных:
До огромных стационарных в Британии: 
В том или ином виде акустические пеленгаторы были во всех армиях, а потом – исчезли. Самолёты стали намного шумнее и… намного скрытнее. Причина — скорость полёта.
Сверхзвуковой самолёт вообще не слышно, пока он мимо не пролетит и, если он летит высоко и быстро, звук дойдёт до нас, когда будет уже поздно. Даже дозвуковой, но быстрый, самолёт станет слышно, когда он уже слишком близко. Кроме того, звуковая пеленгация не давала достаточной точности, особенно, если самолёт был не один.
Куда чаще самолёт в небе ищут, конечно, в оптическом, инфракрасном и радио-диапазонах. Рентген и гамма-излучение не рассматриваем, они слишком быстро поглощаются воздухом и дальность слишком мала (очевидно, но вдруг кто спросит).
Вы лежите на газоне, и Вас не видно
Скрытность оптическая, в видимом диапазоне, применяется с давних пор, и не только людьми.
Подобно рыбам, самолёты обзавелись светлым брюшком и тёмной спинкой, как этот Як-3:
То, что низ делали именно голубым, а верх чаще зелёным – на самом деле не так важно. Для машин, летающих низко (штурмовики, вертолёты) такой подход сохранился и развился до деформирующих изображение пятен. Но для тех, кто летает повыше, камуфляжная окраска не так важна, так что большинство боевых самолётов просто серые.
Что-либо более серьёзное сделать на современном техническом уровне нереально. Способы сделать предмет принципиально невидимым в оптике, как ни странно, существуют. Но, по множеству причин, они вряд ли доберутся до авиационной реализации, так что перейдём к методам обнаружения и, конечно, скрытности, вне видимого света.
Ей тотчас показалось, что она чует, слышит этот мягкий, теплый дух
Двигатель не только шумен, но и горяч, нужно только уметь увидеть. И нужно уметь скрывать его горячность.
Проблемы заметности раскалённых частей двигателя появились рано, в эпоху поршневых двигателей и начала ночных боевых вылетов. Выхлопные патрубки раскаляются до яркого красного свечения, да и выхлопные газы светятся ночью синевой. Довольно часто вражеский ночной бомбардировщик обнаруживался по свечению выхлопа и выпускных патрубков. Потому у самолётов, специально предназначенных для ночной работы, изменяли выхлопные коллекторы, ставили теплозащитные щитки.
Но всерьёз вопросом экранирования горячих частей и выхлопа занялись, конечно, после распространения ракет с ИК (тепловыми) головками самонаведения.
Для вертолётов, например, обычным стало смешивание выхлопа с наружным воздухом. Так и сопло становится невидимым, и струя уже не такая горячая. Такими экранно-выхлопными устройствами снабжены Ми-24:
Для самолётов ЭВУ вертолётного типа не пригодны, ведь именно горячая струя даёт тягу. У первых реактивных самолётов с этим вообще ничего нельзя было поделать — не хватало запаса тяги.
Со временем двигатели стали ещё мощнее, зато стали и двухконтурными, где выхлопные газы смешиваются с потоком относительно холодного воздуха внешнего контура.
Но проблема не исчезла: на степень двухконтурности и, соответственно, на степень охлаждения накладывает ограничение скорость полёта. Чем планируемая скорость полёта выше – тем меньше эффективная степень двухконтурности. При работе двигателя на форсаже говорить об охлаждении струи и вовсе смысла нет.
Есть и другие решения. Можно изменить сечение струи, сделать её плоской. Из-за большей поверхности такая струя быстрее охлаждается и быстрее рассеивается. Вот, например, сопла F-22:
Решение сложное и весьма невыгодное с точки зрения тяги двигателя, так что применяется редко, на, можно сказать, экстремальных аппаратах. Экстремальнее F-117, наверно, уже некуда:
Не забыт, конечно, и старый добрый способ загородить чем-нибудь самые горячие части. Например, у В-2 видно и стремление сделать струю плоской, и уменьшить её видимость снизу:
Аналогичное решение планировалось и для YF-23 (конкурента F-22):
Одновременно двигатель экранируется от радиоволн, так что пора перейти и к незаметности для радиолокаторов? Нет, погодите ещё немного, есть же ещё УФ-диапазон.
Солнце, прищурившись, смотрит лукаво
Обнаружение в ультрафиолетовом диапазоне отличается от прочих — цель не освещают и ловят отражение, а наблюдают как тень на фоне светящегося ультрафиолетом неба. Таким свойством, обладали, например, головки самонаведения у FIM-92 «Stinger»
Ещё больше прятаться — некуда, самолёт и так выглядит чёрным пятном. Приходится поступать наоборот, светить УФ-фонарями, отстреливать ловушки. В общем, непросто. Как самостоятельный способ прицеливания УФ-наведение не годится, но в сумме с другим методами — очень неприятная штука.
Глаза не прячь, я вижу всю тебя насквозь
Как ни перечисляй методы обнаружения и скрытности, ничто не сравнится по дальности действия и независимости от погодных условий с радиолокатором. Отсюда и значение, которое придают радиолокационной малозаметности.
Сразу скажу: есть локаторы, против которых мелкие уловки не срабатывают. Волны [много]метровой длины отражаются от самолёта как целого, и, какие там подробности у его формы – не слишком важно. Даже за горизонтом засекут, что «где-то там что-то летит». К сожалению для зенитчиков и к счастью для самолётчиков, эти локаторы только для обнаружения и годятся, прицеливание с их помощью производить не получится, точность не та.
Бороться с локаторами начали почти сразу с началом их применения, выставляя «щит» из нарезанной фольги. За войну только американцы сбросили над Германией больше сорока тысяч тонн фольги. В одном налёте сбрасывалось до 2,5 млн. пачек по 2000 лент в каждой. Пять миллиардов! Длина одной полоски доходила до 120 м соответственно длине волны, используемой локатором. Были и специальные самолёты постановщики активных радиопомех. Действия, более, чем масштабные, но очень общие, «загородить всё». Потому хорошо прятать так одиночный самолёт сложно и дорого.
Для точного прицеливания по конкретному самолёту подходят локаторы с длиной волны поменьше. И начинает играть роль размер, форма и свойства поверхностей самолёта. Короче говоря, мы добрались до главного.
Предшественники
Несколько десятилетий перед конструкторами реактивных самолётов стояли задачи и поважнее радиоскрытности: скорость, высота, маневренность… Неожиданность появления пытались обеспечить высокой скоростью полёта. Например, «сотка» Т-4 должна была выдавать свыше 3000км/час:
как и XB-70 Valkyrie:
Или малой высотой, полётом в режиме огибания поверхности, как В-1В:
Обратите внимание, передние «крылышки» у В-1В малы, потому это не стабилизатор для всего самолёта, а гасители тряски пилотской кабины при полёте вблизи земли.
Самолёты, сами по себе малозаметные для локаторов, существовали, что с удовольствием отмечалось, но специального развития их свойства до поры до времени не получали.
Наиболее ярко незаметность была заметна (паrдон за каламбур) у самолётов со схемой «летающее крыло», например, вот как выглядит Avro «Vulcan» в сравнении с В-52:
Для радиолокаторов Vulcan был не более заметен, чем небольшой истребитель. Один истребитель, любой.
Но вот другое «летающее крыло», B-35, таким чудным свойством не обладало, хотя было даже более прилизанным на вид:
Почему? Разберём чуть дальше. А пока ещё один предшественник, который уже обладал многими чертами настоящих невидимок, ведь разведчику необходимо быть скрытным. Любуйтесь, самый быстрый из бывших в серии самолётов, SR-71:
Отличие современных «настоящих стелсов» от него в том, что в годы его разработки (1960-е) невозможно было выполнить расчёты современного уровня, и радиопоглощающих покрытий не было. Впрочем, на таких скоростях мало какое покрытие уцелеет.
Итак, самое время разобраться в составляющих скрытности. В самых общих, конечно, чертах.
Невидимость широкими мазками
Чтобы уменьшить радиолокационную заметность, нужно сначала разобраться, почему именно он заметен, простого «луч отражается» — недостаточно. Короче говоря, нужен серьёзный научный вклад. Одно из первых серьёзных исследований дифракции радиоволн, повлиявшее на всё последующее развитие, сделал наш (а потом американский) учёный, Петр Уфимцев. В 1962 году, вполне открыто, в издательстве «Советское радио» вышла его книга. Она, как и другие работы на эту тему, полна математики, мы же попытаемся свести всё к нескольким грубым упрощениям.
Картина отражений весьма сложна, но основные нарушители скрытности известны:
Уголковый отражатель
Уголковый отражатель, он же катафот, всем хорошо знаком по автомобилям, велосипедам, светоотражающей краске и так далее:
Суть проста, луч отражается несколько раз и уходит назад, туда, откуда его испустили:
Уголковый отражатель идеален для того, чтобы увеличить заметность. И не обязательно для этого быть классической коробочкой из зеркал. Его роль может сыграть любая яма, к примеру, пилотская кабина. Фонарь самолёта для радиолучей практически прозрачен, кабина – ящик с металлическими стенками, чем не уголковый отражатель?
Ящик закрывают, покрывая фонарь тонким слоем металла, не мешающим лётчику смотреть, но прячущим кабину от локатора. Чаще всего используют покрытия из прозрачных проводников вроде оксида индия-олова, хотя иногда пишут и о тонком золотом слое. Из-за таких покрытий фонари современных боевых самолётов в зависимости от освещения выглядят золотистыми, коричневатыми, серыми, фиолетовыми…, вот пример F-16:
Другой вид уголкового отражателя получается в «подмышках», образуемых фюзеляжем и крылом.
С этим борются, размещая крыло внизу. Заметность сверху растёт, но это не так важно, как заметность снизу. Поэтому все «стелсы» – низкопланы. Ещё лучше интегральная схема, когда крыло плавно переходит в фюзеляж, как у Ту-160:
Заметно, что Ту-160, как и прародитель его формы, В-1 (да-да, «законы аэродинамики», я помню), не идеально прячется, гондолы двигателей образуют уголки-отражатели.
Примером самолёта с заявленной скрытностью может служить Миг-1.42 (1.44). Но, посмотрите – какая уж тут скрытность? Ковшовые воздухозаборники, щель для слива пограничного слоя, зуб на стабилизаторе, киль, продолженный под стабилизатор, выступающая механизация на нижней поверхности крыла:
Яркая точка
Снова в темноту, снова берём фонарик и светим на глобус. С какой бы стороны мы не зашли – увидим в центре светлое пятно.
Как ни крути, на шаре всегда будет место, перпендикулярное нашему лучу и отражающее его к нам назад. Это и есть «яркая точка».
Но что шар, яркую точку может обеспечить любая выпуклая поверхность. Этим выпуклости хуже плоскостей. Плоскость тоже может отразить точно назад, но только если направление луча перпендикулярно плоскости. Для пролетающего самолёта это означает, что он только на секундочку блеснёт ярко, а потом станет почти невидим. А выпуклость будет блестеть совсем не так ярко, зато с любого направления.
Самый простой пример выпуклости – крыло. Оно ведь не плоское в профиль:
Выход, казалось бы, есть. Профили, плоские снизу, не просто известны, но и широко распространены. Вот, к примеру, широко известный Clark-Y:
Верхняя дужка выпуклая… Не беда, можно и верхнюю дужку провести ломаной линией. Беда, конечно, будет с аэродинамикой, на таком крыле летать нелегко. Но есть пример и такого самолёта, это F-117, за внешний вид и неустойчивый полёт получивший кличку «Wobblin’ Goblin» (шатающийся гоблин):
Отражение от плоской поверхности
Уже было упомянуто, что плоскость, стоящая поперёк луча, отразит его назад, и отразит неплохо. И было сказано, что время наблюдения будет очень малым, зайчик отражения пробежит убежит подальше от принимающей антенны даже шустрее, чем самолёт летит.
Но есть, есть такие плоскости, которые вечно поворачиваются плашмя. Имя им – лопасти. Лопасть вращается, угол, под которым она к нам повёрнута, всё время меняется. За время оборота угол обязательно окажется и прямым. На долю секунды, но тут же возникнет засветка от другой лопасти, третьей… Причём эффект этот, аналогично яркой точке, проявляется с самых разных направлений. А ведь лопасти есть не только у винтовых самолётов и вертолётов, у компрессоров и турбин реактивных двигателей лопастей более, чем достаточно.
С вертолётами и винтовыми самолётами уже ничего не поделать, незаметность для них невозможна (выше писал о В-35, гладкое летающее крыло, но…). А вот с реактивными движками можно что-нибудь придумать, они же маленькие (относительно винта вертолёта).
К примеру, можно сделать S-образный воздуховод к двигателю. Из-за изогнутости двигатель (точнее, лопатки компрессора) будет «не виден», луч будет переотражаться от стенки к стенке и затухать.
Можно и просто о-о-очень длинный воздуховод сделать, тогда лопатки будет видно только при взгляде строго спереди. Можно применять устройства под названием радар-блокатор. Ложка дёгтя – такой воздуховод хуже работает, снижается эффективность движка.
Особенно трудно спрятать от облучения сзади лопатки турбины, вообще мало что применишь, потери из-за слишком длинного или кривого сопла будут уж очень велики. Несколько выручает то, что в военных самолётах часто стоят двигатели с форсажной камерой, а её внутреннее устройство само по себе здорово загораживает лопатки:
Отражение от границы
Настало время поговорить о волновых свойствах радиоволн. То, что более-менее длинные волны отражаются от самолёта, как от целого, уже написано, но и с короткими, сантиметровыми, не так просто. Опуская сложную физику, можно представить границу как переизлучающую антенну. Отражение может быть довольно сильным. Полностью устранить эту неприятность нельзя, что же делать? Прежде всего, хорошо бы иметь поменьше кромок вообще.
Например, отказавшись от стабилизатора (F-117), да и от килей тоже (B-2):
Во-вторых, нужно избежать отражения во все стороны. Очевидно, что наилучшее отражение, как и с плоскостью, идёт при облучении «в лоб», перпендикулярно к плоскости или кромке. Значит, чтобы самолёт засекался строго с одного направления (и ярко высвечивался локатору на секунду, а то и долю секунды), нужно, чтобы все кромки шли в одном направлении, были параллельны друг другу. Все линии сделать параллельными не получится, но можно разбить их на группы так, чтобы было малое количество направлений, с которых видно, зато со всех остальных – не видно. Именно этот приём придаёт такой характерный внешний вид современным стелсам. Вот и у Су-57 (Т-50) передние кромки крыла параллельны передним кромкам стабилизатора, и задние друг другу параллельны:
Но не только кромки работают отражателями. Швы, стыки панелей обшивки – тоже отражают. Чтобы ослабить эффект, шов «ломают» на части, подбирая длину этих частей неудобной для ожидаемой длины волны. Причём составные части шва стараются делать параллельными кромкам крыла, стабилизатора. Получаются стыки «зубчиками». Вот, к примеру, F-22. Видите, как края бомбоотсека выполнены? А крышка шасси, там тоже видна?
Ещё одна хитрость – сделать крыло с обратной стреловидностью (С-37/Су-47 Беркут):
У обратной стреловидности ожидались и аэродинамические преимущества, чего обычно от противолокационных мер не получишь. Более того, попыток построить самолёт с обратной стреловидностью было несколько, но справиться с дивергенцией крыла (закручиванием, можно даже сказать, выворачиванием крыла воздушным потоком) не удавалось. Новые материалы, углепластики, позволили решить эту проблему, пусть ценой высокой стоимости, но обнаружилось, что вихри, сходящие с корневой части крыла, портят устойчивость и управляемость настолько, что продолжения эта машина не имела. И не только у нас, американцы тоже пробовали обратную стреловидность на Х-29, с тем же результатом.
Знаменитая краска
Теперь о радиопоглощающем покрытии, «чёрной краске»:
Покрытие довольно толстое, весьма дорогое и, как выяснилось, не всегда стойкое. Это не просто так краска, а целый хитрый комплекс. В самом грубом описании – в слое краски располагается хаотично множество мелких металлических иголочек или отражающих стеклянных микрошариков с металлизированной поверхностью. Они, конечно, отражают радиоволны. Но отражают мелкими порциями в самых разных направлениях, друг на друга… в результате радиоизлучение рассеивается, поглощается. Сигнал, отражённый наружу — существенно уменьшается.
Взамен, конечно, приобретаются и недостатки: такое покрытие немало весит, под напором воздуха, частиц пыли и капель воды быстро изнашивается, а то и отслаивается. О цене упоминать даже не будем.
Как спрятать радиолокатор
Одну из проблем заметности создаёт собственный радиолокатор самолёта. Даже, если его отключить. Как назло, его антенна специально сделана, чтобы отражать. Пусть не обманывает красивый обтекатель на носу – он прозрачен для радиоволн, а за ним…, например, РЛС «Ураган- 5:»:
Старые локаторы с параболическими тарелками умели «видеть» только в одном направлении, и для обзора их поворачивали. В отключенном состоянии тарелка останавливалась повёрнутой вверх, чтобы при облучении спереди и снизу не давать сильного отражения.
Ладно, это старомодная «тарелка», но ведь и у более новых самолётов есть, чем покрасоваться в лучах вражеского локатора, например, плоской тарелкой ФАР.
На иллюстрации РЛС «Жук-М» на МиГ-29:
Плоские фазированные антенны с электронным сканированием могут «смотреть в бок» без физического поворота. От дорогих, тяжёлых и снижающих надёжность систем поворота, конечно, избавились. Чтобы избежать сильного отражения при облучении спереди, тарелку крепят повёрнутой несколько вверх, хотя это и снижает возможности по наблюдению в нижней полусфере. Видите наклон?
Печальное заключение
Я – всё-таки дилетант, пусть и широкого профиля. Несколько серьёзнее и подробнее (чего некоторые читатели, возможно, от меня ждали) можно прочитать в статье «На пути к пятому и шестому поколению»:
paralay.iboards.ru/viewtopic.php?f=5&t=138
Но, увы, исходный сайт Паралая исчез совсем, и новый тоже испытывает проблемы с этой статьёй. Скрытность есть скрытность!
Upd: уважаемый kurec дал хорошо работающую ссылку на статью.
s92025sm.beget.tech/stat.html
Спасибо.
Благодарности
Спасибо OIelukoe, Tarasv, ptg.Martynov, Old_dancer, AKnyazev за стилевые и, особенно, фактические замечания.
Отдельное спасибо Mingun за указание на ошибки при публикации.
Не могу не выразить благодарность и Франциску Первому, А.С.Пушкину, Э.Н.Успенскому, Ф.И.Гримберг, В.С.Минаеву, А.Т.Рысбекову за любезно предоставленные тексты для заголовков.
