"Журнал "Компьютерра" N731" - читать интересную книгу автора (Компьютерра Журнал)

ОРУЖИЕ XXI ВЕКА: Отставка невидимки

Автор: Ваннах Михаил

В апреле нынешнего года начинается заключительный этап снятия с вооружения американского самолета F - 117 Nighthawk - первой боевой машины, созданной по технологии Stealth. Его "отправляют в отставку" ради экономии. Деньги пойдут на закупки более эффективных F - 22 Raptor. Устроим же F - 117 "проводы", а заодно поговорим о его жизни и предках.

Первую мировую войну армии, до того щеголявшие цветастыми мундирами, оделись в хаки, скрываясь от вражеских глаз. А тогдашний хайтек, авиационный, пошел дальше. В 1935 году бригада Военновоздушной академии РККА под руководством профессора С. Г. Козлова построила "невидимый" самолет ПС[Вероятно, "Прозрачный Самолет".]. Это был переделанный аэроплан АИР - 4 конструкции А. С. Яковлева. Особенностью моноплана.парасоли ПС было то, что его плоскости вместо штатного полотна обшили родоидом - органическим стеклом французского производства. Это должно было придать самолету малозаметность.

Но кроме обшивки плоскостей в самолете есть мотор, кабина, детали планёра… Их окрасили в белый цвет и отлакировали, стенки лонжеронов крыла покрыли родоидом с нанесенным изнутри слоем амальгамы.

В результате самолет в воздухе быстро исчезал с глаз наблюдателей, на киносъемке с большого расстояния не было даже пятен. Правда, продолжения эксперимент не получил - родоид быстро помутнел, и "невидимость" приказала долго жить.[Шавров В. Б., История конструкций самолетов в СССР до 1938 г. - М., 1986.]Но это было уже неважно.

В ПВО приходила техника - в частности, радио (занявшая доминирующее положение) и инфракрасная (прижившаяся в головках самонаведения). Поначалу было неясно, какая окажется перспективнее.

Основания для сомнений были. 16 января 1934 г. в Физикотехническом институте у академика Иоффе состоялось обсуждение проекта первого импульсного радиолокатора. Из "рыбы" протокола Абрам Федорович вычеркнул слова "дециметровые и сантиметровые волны", ограничившись общим: "на принципе использования электромагнитных волн достаточно короткой длины". "Отец советской физики" допускал, что при зеркальном отражении самолет переизлучит ЭМ.волны так, что отраженный сигнал, и без того маломощный, отклонится от направления на приемную антенну радиолокатора.

Это легко смоделировать.Возьмем LED.фонарик и листок фольги от любой упаковки.

Посветим под углом на ровную фольгу - на стене четкий зайчик. Скомкаем листок - блики пошли во все стороны. Приемнику радара такого отражения достаточно, он очень "зоркий".

Но в первом случае (гладкий лист) отраженный сигнал, хоть и "яркий", к излучателю не возвращается. Именно это имел в виду Иоффе! (Хотя его опасения и не оправдались - аэродинамика навязала самолетам поверхности весьма сложной формы, а физика дала радарам сверхмощные магнетроны…)

В воздушных битвах Второй мировой технология радионевидимости не применялась - летающие крепости полагались на активные (шумогенераторы)и пассивные (полоски станиоля, сбрасываемые с машин прикрытия) помехи.

Дальнейшая история технологии Stealth связана с трудами радиофизика Петра Яковлевича Уфимцева, работавшего в Центральном научноисследовательском радиотехническом институте (ЦНИРТИ). Изучая дифракцию электромагнитных волн на телах сложной формы - то есть имеющих отношение к реальным формам [До этого изучались сфера, цилиндр, эллипсоид. Давняя традиция - математик Михаил Васильевич Остроградский (1801-61), однажды читая в Париже вызвавшую интерес большого света лекцию о применении геометрии к пошиву одежды, начал так: "Предположим, что человеческое тело имеет форму шара…" Как же бежали с лекции парижские красавицы!] планёра летательного аппарата, - он сумел показать, что эквивалентная поверхность рассеяния (величина, характеризующая долю радиоизлучения, отражаемого назад, к радару) зависит не столько от размеров, сколько от конфигурации тела.

В 1962 году в издательстве "Советское радио" выходит книга Уфимцева "Метод краевых волн в физической теории дифракции".

В отделе иностранных технологий ВВС США книгу заметили и перевели. [О биографии Уфимцева и радиолокационных аспектах технологии см. статью профессора Ю. Н. Ерофеева "Дремлет в поле ольгово хороброе гнездо. Далече залетело!" на сайте Виртуального компьютерного музея.] И начался заокеанский этап развития "невидимки".

Математическую модель Уфимцева заимствуют, и в 1970 - х математики авиастроительной фирмы Lockheed Aircraft создают компьютерную программу Echo 1, позволившую предсказывать РЛС.сигнатуры для машины, планёр которой составлен из плоских пластин, называемых фасетами. От анализа перешли к синтезу - в 1975 году инженеры из локхидовской команды Skunk Works, специализировавшейся на самых безумных идеях и самых передовых конструкциях, приступили к конструированию аэроплана из плоских панелей, которые должны были рассеивать электромагнитное излучение, тем самым радикально ослабляя возвращающийся к локатору отраженный сигнал.

А мы отметим, что имитационное моделирование физической дифракции ЭМ.волн стало первой ИТ - технологией, сделавшей существование невидимок возможным.

Модель назвали "The Hopeless Diamond", "Безнадежный бриллиант". "Бриллиант" - поскольку он разбрасывал лучи во все стороны. (Это привлекает внимание к обладательнице камня, но, наоборот, должно было сделать малозаметным самолет.) А "безнадежной" будущую "фамильную драгоценность" ВВС США делали ее летные характеристики.

Реальная машина - всегда компромисс. Конструкторы "Бриллианта" принесли в жертву форме что только сумели, в том числе устойчивость. Самолет был неустойчив аж по трем осям, то есть без управления все больше и больше отклонялся от нейтрального положения. Заставить его летать могла лишь цифровая система управления Fly.by.wire.

Вот и вторая ИТ.технология, делающая "невидимку" возможным. Почему именно цифровая?

А потому, что аналоговая система такой сложности "утонула" бы в поднастройках и службах резервирования.

Получившийся в результате самолет мы видим за техобслуживанием на фото внизу. Железка как железка. Обычные болты, обычные заклепки, обшарпанные плоскости… Ничего "волшебного". Просто его планёр - из плоских фасет, отражающих "радиозайчик" в сторону от радара. (Именно фасеты наградили невидимку омерзительными аэродинамикой и устойчивостью.) Плоские решетки (механик в желтом комбинезоне высунулся из технологического люка над одной из них) закрывают от локаторного сигнала мелькающие лопатки компрессора турбореактивного двигателя. Размеры "невидимки" такие же, как и у тяжелого истребителя ВВС США F - 15C Eagle. Два турбовентиляторных двигателя F404.F1D2 производства General Electric с тягой по 48 килоньютонов каждый разгоняют машину (вес пустого - 13380 кг, взлетный - 23800 кг)до весьма скромной скорости 0,92 Маха (993 км/час). Это плата за аэродинамику и отсутствие форсажных камер - последнее обусловлено необходимостью обеспечения низкой инфракрасной сигнатуры "невидимки", ведь охота на тепловое излучение - любимое занятие головок самонаведения ракет "воздух.воздух" и "земля.воздух". Дополнительно конструкторы приняли меры для снижения акустического шума.

Невидимка, впервые взлетевший в 1981.м и введенный в строй в 1983 году, получил имя F - 117 Nighthawk. С 1962 года военные аэропланы США имеют букву F в индексах истребителей. А невидимка - типичный бомбардировщик. Почему же американцы отступили от традиции? Есть конспирологическая версия - буква F должна была ввести в заблуждение советских и китайских шпионов.

В это можно было бы поверить, если б машина получила проскальзывавший в ряде источников индекс F - 19. Но F - 117 Nighthawk заставляет вспомнить о другом аэроплане "сотой" серии, F - 111 Aardvark, классическом носителе ядерного оружия. Правда, боевая нагрузка "Козодоя" оказалась иной, он нес на борту высокоточное оружие (третья ИТ.технология, сделавшая существование "невидимки" возможным). Ведь для бомбометания по площадям F.117 слишком дорог - $122 млн. за штуку. Надо пользоваться или ядерными, или высокоточными бомбами, способными с одного удара поразить бункер, мост, электростанцию, завод… На фото в начале статьи мы как раз и видим сброс бомбы с лазерным наведением GBU - 28.

По заказу ВВС США было изготовлено пятьдесят девять F - 117. Публике машину впервые показали в ноябре 1988 - го.

В 1989.м F - 117 бомбил Панаму, в 1991.м - Ирак, потом - Югославию (27 марта 1999 года F - 117A, позывной Vega 31, был сбит старой советской ракетой С - 125, выпущенной сербскими зенитчиками[Полюбоваться на его обломки можно в белградском аэропорту Николы Тесла. А заодно поразмышлять о том, что любое оружие - всегда компромисс и что война с любым, даже очень слабым противником не обходится без потерь. Впрочем, чучела пилота в музее нет- со времен Второй мировой спасение сбитых пилотов в американской армии налажено отменно]), затем опять Ирак.

А теперь машине, широкая известность которой пришлась на время превращения США в единственную мегадержаву, настала пора уйти на покой. Технологию же Stealth ждет дальнейшая жизнь.