Самолеты-невидимки: Как российские радары разрушили миф о стелс-истребителях и доказали, что всё это - шумиха и ничего особенного

Слово "стелс" в военном языке вызывает представление о том, как голливудская звезда Кевин Бейкон становится невидимым во время научного испытания в фильме "Полый человек", который выйдет в 2020 году, или как голливудский актер Оливер Джексон-Коэн обретает способность становиться невидимым в фильме "Человек-невидимка" в 2022 году.

Идея человека-невидимки хороша для того, чтобы быть незаметной в качестве фантастики или развлекательной истории. Но является ли "стелс" действительным в реальности, когда речь идет о самолете, невидимом для земли или радаров воздушного пространства?

Крупнейшие державы - Китай, Россия и США - уже потратили миллиарды долларов США на НИОКР в этой области и производство действующих самолетов. США заняли лидирующие позиции, произведя F-117, F-22, F-35, B-2 и стратегический бомбардировщик B-21. Китаю и России предстоит пройти еще много миль.

На сегодняшний день ни у одной из стран нет по-настоящему стелсового летательного аппарата. Все так называемые "стелс" летательные аппараты относятся к категории "малозаметных". Китайский J-20 и российский Су-57, возможно, не относятся к категории малозаметных.

В то время как мы сосредоточены на разработке стелс-планера, мы не должны упускать из виду достижения в области радарных технологий. Экспериментальный квантовый радар, если и когда он станет реальностью, может навсегда изменить концепцию скрытности.

Темпы развития радаров и сенсоров, уже встроенных в ракеты класса "поверхность-воздух" (SAM) и "воздух-воздух" (AAM), возможно, быстрее, чем развитие стелс-дизайна современных истребителей.

Стелс-способность или качество летательной машины можно разделить на физические атрибуты стелса и технологические требования к стелс-машине.

Физическая скрытность
Физическая скрытность, как атрибут или термин, не существует в случае с летательными аппаратами. Физические характеристики скрытности могут быть, в лучшем случае, сведены к минимуму; устранить их невозможно. То же самое обсуждается ниже;

Шум
(a) Физический шум: Шум, создаваемый авиационным двигателем и трением, вызванным сопротивлением воздуха, не может быть ни минимизирован, ни устранен. Рев выхлопных газов еще больше дополняет этот шум. Ни один из источников шума не может быть устранен. Присутствие летательного аппарата будет создавать значительный слышимый шум и указывать на его присутствие и направление приближения для подготовленного человека.

(b) Ударные волны: Когда летательный аппарат летит в трансзвуковом/сверхзвуковом диапазоне, создание ударных волн приводит к случайному или постоянному звуковому буму в зависимости от числа Маха, указывающего на скорость самолета. Присоединение или отсоединение ударных волн от планера самолета приводит к взрыву, называемому звуковым бумом, слышимому на земле.

Он особенно заметен, когда самолет замедляется со сверхзвукового до дозвукового режима. Из-за разделения ударной волны, которая распространяется до земли, слышен громкий взрыв. Звуковые удары на низком уровне могут вызвать разрушение оконных стекол.

Следы
(a) Конденсационные следы: Турбореактивные и реактивные двигатели при полете в определенном диапазоне высот создают чрезвычайно заметные паровые следы, называемые конденсационными следами. Водяной пар в выхлопе мгновенно конденсируется, когда самолет с реактивным двигателем летит выше минимального уровня следа (MINTRA) и ниже максимального уровня следа (MAXTRA), оставляя густой белый след. Этот след невозможно скрыть от глаз в условиях ясного неба.

(b) Дымовые следы: Несгоревшее или частично сгоревшее топливо приводит к тому, что реактивный двигатель оставляет за собой хорошо видимый дымовой след серого цвета, который виден за много километров в зависимости от условий освещенности.

Тепловая характеристика
С момента введения в эксплуатацию реактивных двигателей предпринимались попытки держать температуру выхлопных газов под контролем. Это стало оперативной необходимостью, когда на арену вышли ракеты "воздух-воздух" с тепловым наведением.

Однако, независимо от предпринимаемых усилий, тепловая сигнатура реактивного самолета остается самой большой угрозой для него самого. Тепловую заметность можно минимизировать, но не устранить. Для уменьшения тепловой заметности были введены удлиненные реактивные трубы, смешивающие окружающий воздух с выхлопными газами и т.д.

Меры, принятые для снижения температуры выхлопных газов, действительно достигают незначительного снижения. Однако удлинение реактивной трубы приводит к снижению характеристик скрытности. Аналогично, всасывание окружающего воздуха и смешивание его с выхлопными газами приводит к расширению реактивной трубы для создания дополнительных каналов. И опять же, более широкая реактивная труба приводит к снижению скрытности.

Физическая характеристика
Все самолеты-невидимки, имеющие под поверхностью светло-серый или светло-голубой цвет, по своей природе сливаются с голубым небом, и их очень трудно заметить, несмотря на отчетливо слышимый шум двигателя. Все современные самолеты "стелс", имеющие черный цвет, как сверху, так и снизу, хорошо заметны, что повышает уязвимость к ракетам, запускаемым с плеча человеком.

Дизайн и технологический стелс
Все летающие объекты отражают падающие волны радара обратно к излучателю, заставляя радар "видеть" летательный аппарат во всех трех измерениях. Интенсивность отраженного сигнала напрямую зависит от площади и конструкции отражающей поверхности. Стелс-атрибут летательного аппарата зависит от коэффициента отражения.

Чем выше значение коэффициента отражения, тем легче радару "увидеть". Конструкция стелс направлена на снижение коэффициента отражения путем создания наклонных поверхностей, слияния крыла с фюзеляжем, внутреннего отсека для оружия, встроенных воздухозаборников и реактивных труб, а также композитных поверхностей управления.

Неудивительно, что, начиная с F-117, большинство самолетов ВВС США напоминают летучих мышей-переростков. В случае с F-117 утверждалосж, что летающая тарелка с аналогичной площадью будет иметь почти в сто раз большую радиолокационную заметность, чем F-117.

Другое дело, что ЗРК сбил как минимум один F-117. Кроме того, обширная адаптация крыльев и управляющих поверхностей часто приводит к снижению маневренности.

Технологический стелс
Сторонники стелса вскоре обнаружили, что конструкторский стелс недостаточно хорош для обеспечения той степени скрытности, которая требуется для практически полной защиты от обнаружения радаром. Были разработаны многочисленные технологии или методы, такие как "краска для железных шаров" и т.д., названные радиопоглощающими материалами (РПМ).

Разработка РПМ продолжалась в течение десятилетий. Одно из первых оперативных применений РПМ было в перископе подводной лодки во время второй мировой войны. Широкие характеристики RAM следующие:

(a) Краски РПМ весьма чувствительны к повреждениям из-за влаги, воздействия соли при эксплуатации с прибрежных аэродромов, использования любого абразивного материала vis наждачной бумаги для очистки поверхностей, и случайного отслаивания, особенно в случае переменной толщины краски. Все это по отдельности и в совокупности требует значительных затрат на техническое обслуживание и снижает характеристики "стелс".

(b) Используемые в настоящее время стелс-полимеры подвержены деградации при температуре 250 градусов Цельсия и выше. Передняя кромка крыла сверхзвукового самолета может легко достичь температуры свыше 250 градусов Цельсия.

(c) Керамика также обладает превосходным качеством поглощения радиолокационных сигналов по сравнению с существующими полимерами. Утверждается, что почти 90% энергии радара, ударяющего в керамическую плитку, поглощается. Однако керамика тяжелее, чем RAM-краски.

(d) Жидкий керамический раствор равномерно распыляется по поверхности. Ему требуется около 48 часов, чтобы медленно прореагировать с окружающим воздухом и превратиться в твердый керамический материал.

(e) Стоимость обсуждается не случайно.

Существующие запасы настоящих самолетов с конструкцией "стелс" имеются только у ВВС США. Китайский J-20 и российский Су-57 вряд ли можно назвать стелс из-за конструкции и качества используемой оперативной памяти. Коэффициент отражения значительно снижается по следующим причинам:
Во-первых, за счет поглощения почти 70-80% радиолокационных сигналов (как утверждает производитель, что еще предстоит доказать в горячем военном сценарии).
Во-вторых, интенсивность отраженного сигнала снижается еще больше из-за конструкции поверхности управления, крыла и т.д., где конечный отраженный сигнал, достигающий радара, становится слабым из-за многочисленных отражений от поверхностей самолета на себя.

Любая дискуссия о "стелсе" будет неполной, если не обсудить также состояние и прогресс в сенсорной технологии.

Один случай лучше всего опишет существующие возможности датчиков во время горячей войны, которая произошла 22 года назад.

Подполковник Дейл Зелко был на ночном задании в Сербии 27 марта 1999 года. К его полному удивлению и недоверию, в кабине пилота внезапно вспыхнул радар слежения, а затем загорелась лампа предупреждения о блокировке ракеты.
Он находился в знаменитом, но еще не испытанном (на скрытность) F-117. Зелко и его предположительно необнаруживаемый самолет F-117 были жизненно важны для операции "Союзные силы" под руководством НАТО. Задание предусматривало нанесение удара по сербской цели. Предупреждение о блокировке ракеты показало, что F-117, в конце концов, не был невидимым для сербской сети ПВО, оснащенной российскими радарами и ЗРК.
Ракета поразила F-117, и Зелко потянул за ручку катапультирования и выжил, чтобы рассказать об этом. Ракета С-125 "Печора/Нева" впервые в истории сбила стелс-машину. И снова, 20 апреля 1999 года, другой F-117 был поражен ЗРК, но пилот смог вернуть покалеченный самолет на базу.

Актуальность вышеописанного оперативного события заключается в том, что самый "невидимый" самолет все же был виден радару слежения и головке ракеты.

Существующие возможности сенсоров
По понятным причинам имеются крайне скудные сведения о возможностях сенсоров по отслеживанию "так называемых" стелс-самолетов. Однако "Алмаз-Антей", российский оборонный гигант, утверждает, что были созданы наземные датчики, способные обнаружить стелс-самолеты ВВС США.

Считается, что радар "Небо-М" способен обнаруживать летательные аппараты-невидимки. Никаких технических подробностей из открытых источников не поступало. Но считается, что слабый отраженный сигнал многократно усиливается и по параметру "скорость" отличает стелс-самолет от медленно летящих беспилотников, птиц и т.д.

Радары "Небо-М" поступили на вооружение в России в 2017 году и, предположительно, относятся к семейству радиолокационных систем УКВ-диапазона.

Наземные радары Vz AWACS и способность отслеживать стелс-самолет
В настоящее время действующие летательные аппараты стелс достигли высокой степени скрытности при использовании наземных радаров для слежения, поскольку летательный аппарат представляет боковой обзор довольно небольшой области, что приводит к заметному снижению отраженного сигнала, достигающего радара.

Однако AWACS сможет или должен быть в состоянии увидеть тот же самый самолет более успешно. Это объясняется тем, что даже самый совершенный стелс-самолет с толстым покрытием ОЗУ представляет для бортового радара перспективу "плоской пластины". Таким образом, коэффициент отражения значительно увеличивается, что позволяет радару идентифицировать самолет.

Однако эксплуатационные данные отсутствуют из-за чрезвычайно чувствительного характера критических рабочих параметров. Способность AWACS лучше видеть стелс-самолет основана на предположении, что отраженный сигнал будет иметь большую интенсивность в случае, если AWACS освещается сверху.

Квантовое усовершенствование ракетной технологии
Ракетные технологии с особым упором на дальность поражения и способность автономно отслеживать цель после запуска увеличили угрозу для всех самолетов, независимо от их конструкции.
Полностью активные ракеты оснащены встроенным радаром, который отслеживает и фиксирует цель. Этот атрибут еще более усиливается за счет теплочувствительности головки ракеты, что позволяет ей фиксировать цель на основе интенсивности теплового излучения.
Двойная комбинация является смертоносной. Поэтому она позволяет самолету уйти от цели, если ракета зафиксировалась, несмотря на другие меры противодействия, например, зябь и т.д.

Датчики космического базирования
Никакие датчики космического базирования не могут отследить истребитель, чтобы перехватить его. Однако технология инфракрасных датчиков космического базирования (SBIRS) достигла значительного прогресса в мониторинге запусков баллистических ракет. США уже запустили самый современный спутник, несущий SBIRS. Однако в обозримом будущем разработка SBIRS для слежения за самолетами может стать реальностью. Оперативное противоспутниковое оружие также может стать шагом к созданию систем SBIRS для слежения за самолетами.

Будущее
В настоящее время стелс-дизайн вызывает огромный ажиотаж и интерес. Однако эффективность этой дорогостоящей технологии еще предстоит доказать в условиях эксплуатации, особенно в условиях высокой плотности ПВО.

При обсуждении стелс мы пока ограничитваемся одним самолетом. Что произойдет с качеством или возможностями стелса в большом строю? Ударные миссии неизменно представляют собой полеты нескольких самолетов в непосредственной близости друг от друга. Важнейшие оперативные вопросы, такие как наличие помех при формировании ударной группировки, не обсуждались...