Невидимый фронт. Первые в мире стелс-самолеты придумали в СССР. Как эта технология изменила войну?
00:02, 12 октября 2022В ноябре 1988 года Пентагон официально сообщил о полете первого в мире стелс-самолета — штурмовика F117 Nighthawk («Ночной ястреб»). Благодаря конструктивным особенностям планера и специальному покрытию он оставался практически незаметным для радаров. Парадокс в том, что в основе использованных американцами технологий лежали идеи советского ученого Петра Уфимцева, которые не остались незамеченными в США. И хотя Nighthawk оказался не очень успешен, прорыв для военной авиации в данном случае неоспорим. «Лента.ру» в рамках проекта «Оружие России» рассказывает о стелс-технологии и появлении первых малозаметных самолетов, а также современной российской малозаметной боевой авиации.
С самого появления боевых самолетов конструкторы искали способы сделать их невидимыми для врага. В 1930-е годы специалисты Военно-воздушной академии Рабоче-крестьянской Красной армии (РККА) работали над проектом прозрачного самолета. Для этого фюзеляж АИР-4 предлагалось обшивать не фанерой, а прозрачным целлоном [стекловидный материал, получаемый на основе ацетилцеллюлозы, менее огнеопасной, чем целлофан]. Новый самолет получил название АИР-4ПС (ПС — прозрачный самолет). Он действительно получился практически незаметным с земли для невооруженного глаза, но материал оказался недостаточно прочным. Проект столь необычного самолета пришлось отложить.
Во время Второй мировой войны самолеты зачастую имели двухцветную окраску — светлая нижняя часть и темная верхняя, что позволяло аппарату оставаться незаметным как с земли, так и с воздуха. Впрочем, с развитием доступной вооруженным силам оптики стало ясно, что такой подход практически не работает. Ситуацию усугубило появление радиолокационных станций (РЛС), которые способны обнаруживать и отслеживать воздушные объекты на большой дальности вне зависимости от погоды и времени суток.
Основным параметром, определяющим заметность летательного аппарата в радиодиапазоне, является эффективная площадь рассеяния (ЭПР), то есть свойство объекта рассеивать электромагнитную волну. Чем меньше этот показатель, тем хуже он обнаруживается РЛС. Достичь этого можно несколькими способами: полностью поглотить падающее излучение, отразить его в другом направлении или полностью рассеять. В совокупности эти подходы и составляют то, что сегодня называется стелс-технологиями.
Незаметный труд
В 1962 году в издательстве «Советское радио» вышла книга советского физика-теоретика Петра Уфимцева «Метод краевых волн в физической теории дифракции». Именно Уфимцев первым в мире на уровне теории описал конструктивные особенности, которые могут сделать самолет невидимым. По расчетам ученого, снизить видимость летательного аппарата может изменение формы планера с округлой на угловатую (фасеточную). В результате плоскости летательного аппарата отражают падающие на них радиоволны в сторону от радара, препятствуя обнаружению.
К сожалению, на открытие ученого в Советском Союзе практически не обратили внимания, придуманная им конструкция самолета была провозглашена бесперспективной. Как вспоминает доктор технических наук Олег Антонов, работавший с Уфимцевым в закрытом ЦНИИ-108, эта тема не получила развития: «Отдел в ЦНИИ-108, который возглавлял энциклопедически образованный ученый Н.А. Кузьмин, передали совершенно неспособному человеку, зато сынку крупного генерала».
Тем не менее в 1964 году в журнале Московского института радиотехники Уфимцев опубликовал статью с таким же названием, что и у книги. Ее почти сразу заметил сотрудник американской компании Lockheed Денис Оверхолcер. В 1970-х годах, когда существенно выросли возможности вычислительной техники, в США решили использовать идеи советского ученого для создания первого в мире стелс-самолета.
Согласно расчетам американских специалистов, самолет, изготовленный по стелс-технологии, стал бы практически невидимым для большинства радаров того времени. Как впоследствии признавал американский авиаконструктор Бенджамин Рич, возглавлявший подразделение Skunk Works в Lockheed и работы над F-117 Nighthawk, именно идеи Уфимцева сделали возможным появление этого самолета.
В основе «Ночного ястреба» лежат разработки советского ученого
Первый полет демонстратора стелс-штурмовика, созданного в рамках проекта Hopeless Diamond («Безнадежный бриллиант»), состоялся в 1975 году. Результаты испытаний были признаны удовлетворительными, и Lockheed получила контракт на производство двух прототипов F-117 Nighthawk, названных Have Blue. Несмотря на то что оба изделия в ходе испытаний были утеряны, в 1978 году военный гигант и Пентагон заключили соглашение на разработку «Ночного ястреба».
Одним из ключевых моментов в создании F-117 Nighthawk стало широкое использование электронно-вычислительной техники. Специально для стелс-штурмовика была написана компьютерная программа, с помощью которой конструкторам удалось рассчитать геометрию планера.
Внешние панели расположили таким образом, чтобы грани самолета рассеивали 99 процентов падающего на них излучения
Между тем, как показывали расчеты, самолет подобной конструкции в полете оказывался неустойчивым, что значительно усложняло управление им. В дискуссии, развернувшейся внутри Lockheed, ряд специалистов предложили пойти на компромисс, остановившись на округлом корпусе летательного аппарата. Рич не согласился, решив доверить управление устойчивостью самолета компьютеру. В результате аэродинамические качества F-117 Nighthawk оказались в разы меньше, чем у большинства истребителей. Именно из-за своей «угловатости» первый стелс-самолет не может развивать сверхзвуковую скорость и выполнять сложные маневры в воздухе.
Кроме того, требование малозаметности привело к тому, что боевую нагрузку F-117 Nighthawk пришлось размещать во внутренних отсеках. По той же причине отказались от внешних топливных баков. В итоге «Ночной ястреб» оказался ограничен и по боевой мощи, и по дальности полета. Самолет также не получил бортовую РЛС и средства радиоэлектронной борьбы (РЭБ), поскольку их работа сразу сделала бы «Ночной ястреб» заметным на радарах. Для наведения на цель штурмовик использовал инфракрасную систему с лазерным дальномером-указателем, точность которого зависела от погодных условий.
Сербский урок
Первое боевое применение F-117 Nighthawk состоялось в ходе операции «Буря в пустыне» в Ираке. По данным США, стелс-самолеты показали себя хорошо и оставались незаметными как для радаров, так и для истребителей МиГ-25 и МиГ-29 иракских вооруженных сил. А вот по сообщениям арабской прессы, в ходе кампании Соединенные Штаты потеряли три «Ночных ястреба», один из которых был сбит из зенитного ракетного комплекса (ЗРК) «Оса» советского производства. Между тем физических свидетельств потери F-117 Nighthawk предъявлено не было, поскольку, по данным арабской прессы, американцы успели собрать все обломки секретного самолета.
Настоящая неудача настигла стелс-штурмовик во время Косовской войны. 27 марта 1999 года один из этих самолетов был подбит в районе деревни Буджановцы в 40 километрах от Белграда. Сербы использовали две ракеты ЗРК С-125 «Нева», в систему наведения которых был интегрирован тепловизор. Первая оторвала самолету крыло, вторая попала в фюзеляж.
«Неожиданно на радаре, согласно показаниям, был обнаружен объект по курсу 195 градусов, расстояние 23 километра. Говорю: “Дани [Золтан, полковник сил ПВО ВС Югославии], он идет на нас!” — писал в отчете об уничтожении самолета заместитель командира 3-й батареи 250-й ракетной бригады ПВО подполковник Джордже Аничич. — С того момента начинается игра в кошки-мышки».
Самолет то появляется, то пропадает с радаров: «Дани приказал: “Поразить цель прямой наводкой, запуск!” Произошел взрыв. Стартует первая ракета, через пять секунд — вторая, операторы работают стабильно. Смотрю на экран. Яркая вспышка, взрыв первой ракеты рядом с целью. Цель уничтожена».
При этом сербы понятия не имели, какую именно цель им удалось сбить. По признанию Дани Золтана, «ощущение все равно было приятное, как будто гол забили в каком-то очень важном матче».
«Только утром пришел офицер из высшего командования, всех нас поздравил и спросил, знаем ли мы вообще, что именно сбили. Я сказал: "Понятия не имею, какую-то цель". И тогда он нам сказал, что это был F-117», — рассказывал Золтан.
По данным американской стороны, фюзеляж самолета не пострадал, то есть вторая ракета все же не достигла цели. В США тогда не стали называть причину крушения самолета и до сих пор пытаются вернуть его обломки. Однако большая часть остатков сбитого F-117 хранится в музее авиации недалеко от белградского аэропорта имени Николы Теслы, а «начинка», по мнению СМИ, продана в Россию и Китай.
Тогда же появился знаменитый издевательский постер с фразой «Извините, мы не знали, что он невидимый», а в местных СМИ публиковались фотографии жителей села Буджановцы, пляшущих на крыльях сбитого самолета.
Спустя месяц, 29 апреля, повреждение получил еще один F-117 Nighthawk — правда, в этом случае самолет успел вернуться на базу. Причины случившегося окончательно не ясны. Согласно данным сербов, для перехвата использовался переносной ЗРК. Западные источники уверяют, что штурмовик был подбит из-за прямой видимости в лунном свете.
В итоге США все же пришлось признать, что F-117 Nighthawk не так уж и невидим для радаров. Причина очевидна: этот самолет создавался с упором на незаметность в Х-диапазоне (сантиметровые волны), характерном для большинства современных радаров, тогда как старые советские системы вроде С-125 «Нева» используют L-диапазон (дециметровые волны). Причем в Х-диапазоне стелс-самолет тоже обнаруживается, но на сравнительно небольших расстояниях. Так, первый F-117 Nighthawk был сбит ракетой ЗРК, пусковая установка которого находилась от самолета на расстоянии всего 13 километров.
Несколько позже, чем начались работы по F-117 Nighthawk, — в конце 1970-х годов — американская военно-промышленная корпорация Northrop приступила к разработке другого стелс-самолета — стратегического бомбардировщика B-2 Spirit. Он стал первым серийным летательным аппаратом, изготовленным по аэродинамической схеме «летающее крыло».
составляла стоимость B-2 Spirit, это был самый дорогой самолет в истории авиации
Более того, самолет стоимостью более двух миллиардов долларов (вместе с вооружением) стал самым дорогим в истории авиации. В отличие от F-117 Nighthawk, он активно эксплуатируется Военно-воздушными силами (ВВС) США до сих пор. Вслед за B-2 Spirit американская компания Lockheed в сентябре 1991 года впервые подняла в воздух третий стелс-самолет — истребитель пятого поколения F-22 Raptor, выполненный по традиционной (нормальной) аэродинамической схеме.
Новая сфера
О том, что в США ведутся основанные на открытии Уфимцева работы по созданию незаметных для радаров самолетов, в СССР узнали только в конце 1970-х. Тогда же советскую науку ожидал еще один неприятный сюрприз: в 1979-1985 годах советский инженер по радиолокации Адольф Толкачев передал американской стороне десятки важных документов, касающихся советских РЛС. В ЦРУ его называли агент Сфера.
Утечку информации заметили лишь к середине 1980-х годов. Какое-то время после этого советская сторона использовала Сферу для распространения дезинформации о военных разработках СССР. Но ущерб, нанесенный шпионом, все же оказался огромным. Технологии, над которыми годами работали тысячи советских инженеров, оказались в руках потенциального противника, что не могло не сказаться на дальнейших планах их использования в армии.
Тем не менее уже в 1980-е годы над стелс-самолетами работали в «МиГ» и «Сухом». Из-за распада Советского Союза и прекращения холодной войны интерес к стелс-аппаратам несколько снизился, так что разрабатываемые конструкторскими бюро прототипы истребителей пятого поколения МиГ 1.44 и Су-47 впервые взлетели лишь в конце 1990-х — начале 2000-х. Эти экспериментальные самолеты, безусловно, опередили бы свое время, но уже тогда, на рубеже веков, было ясно, что ВВС России нужно что-то более современное. Так появился первый российский серийный двухдвигательный стелс-истребитель пятого поколения Су-57.
Впервые в воздух этот самолет поднялся 29 января 2010 года, почти на 20 лет позже F-22 Raptor. На создание Су-57 у «Сухого» ушло менее десяти лет — программа разработки истребителя стартовала в 2001 году. В основу самолета легли некоторые хорошо известные технологии, отработанные на МиГ 1.44 и Су-47, однако авионику и систему управления пришлось разрабатывать практически с нуля.
В Су-57, выполненном по нормальной аэродинамической схеме, нет прямых углов, а группы кромок имеют одинаковый угол. Кроме использования композитных материалов в покрытии планера, снижение ЭПР достигается за счет оптимизации стыковки швов и панелей обшивки, особой формы каналов воздухозаборников и сопел, специального покрытия кабины.
Су-57 получил всеракурсную РЛС с активными фазированными решетками (АФАР), которая позволяет обнаруживать не только обычные истребители, но и стелс-самолеты. Российский самолет, появившийся позже F-22 Raptor, сбалансированнее американского и превосходит его как по разнообразию используемого ракетного вооружения, так и по маневренности.
Еще одним преимуществом Су-57 является наличие ведомого беспилотного летательного аппарата (БПЛА) С-70 «Охотник». Как и ведущий летательный аппарат, этот беспилотник изготовлен с использованием стелс-технологии. По размерам С-70 «Охотник» сопоставим с Су-57 и предназначен для увеличения радиуса действия последнего. Заходя в зону действия вражеских систем ПВО, этот разведывательно-ударный БПЛА становится «глазами» и «ушами» самолета, позволяя применять ракетно-бомбовое вооружение без риска для жизни экипажа.
Другой российский стелс-истребитель пятого поколения, разрабатываемый «Сухим», — легкий тактический самолет (ЛТС) Checkmate (или Су-75) — отличает однодвигательная установка. Это снижает стоимость истребителя и расходы на его обслуживание.
В «Ростехе» уверены, что ЛТС, первый полет которого намечен на 2024 год, станет достойным конкурентом американского F-35 Lightning II — самого массового на данный момент стелс-самолета. В отличие от истребителя компании Lockheed Martin, самолет от «Сухого» — это скорее платформа для создания машины, максимально приближенной к интересам заказчика. В частности, нельзя исключать появление беспилотной модификации Checkmate.
Другой перспективный российский малозаметный самолет — ПАК ДА — должен подняться в воздух в середине 2020-х. О новом стратегическом бомбардировщике, который в перспективе должен заменить Ту-95МС, Ту-160 и Ту-22М, известно немногое.
В открытых источниках сообщается, что дозвуковой стелс-самолет будет выполнен по схеме «летающее крыло» и сможет обходить практически все известные западные системы ПВО. В перспективе ПАК ДА должен стать ответом на американский стратегический бомбардировщик B-21 Rider, первый полет которого намечен на 2023 год.
Впрочем, сама по себе стелс-технология не гарантирует выживания самолета в сложных условиях конфликтов будущего. Можно лишь с уверенностью сказать, что малозаметность истребителей, стратегических бомбардировщиков и беспилотников предоставляет им преимущества, позволяя оставаться невидимыми для большинства радаров.
В будущем, по мере развития радиолокации, стоит ожидать появления как новых самолетов, выполненных по еще более совершенной стелс-технологии, так и мощных радаров, которые вместе со спутниковой группировкой позволят наблюдать ситуацию в воздушном пространстве как на ладони.
Кроме ВКС, отдельные элементы стелс-технологий используются в ВМФ и Сухопутных войсках России. Например, некоторые российские корабли, в частности, корветы проекта 20380, спроектированы с элементами стелс-технологий, которые позволили в разы снизить их ЭПР (эффективную площадь рассеяния). Тем не менее, в случае флота малозаметность выступает скорее дополнением, а не ключевым требованием, как у истребителей пятого поколения и ПАК ДА, где новые технологии позволяют снизить ЭПР сразу на порядки.
Опыт использования стелс-кораблей в западных странах показал неоднозначные результаты. Например, американские стелс-корабли типа Zumwalt, проект которых ВМФ США свернули, предполагалось применять вместе с авианосцами, которые малозаметными никогда не будут. Кроме того, у Zumwalt, которые изначально предполагалось сделать полностью электрическими кораблями, имеются проблемы с энергетической установкой, а недостаток средств на проект привел к задержкам с обслуживанием корабля, на стелс-корпусе которого начали проявляться следы ржавчины.
В России к сопоставимым с Zumwalt по своему масштабу кораблям можно отнести корветы проекта 20386. Корпус первого такого корабля спущена на воду без надстройки в апреле 2021 года. Оглядываясь на опыт эксплуатации аналогичных кораблей в США, российский флот и разработчик, Центральное морское конструкторское бюро «Алмаз», не спешат гнаться за модой и создавать перегруженный технологиями боевой корабль, который в использовании окажется дорогостоящим и непрактичным. Вместо этого конструкторы предлагают использовать первый корабль проекта 20386 для отработки стелс-технологий.
Иначе стелс-технология реализована в подводных субмаринах, где одним из основных критериев выступает гидроакустическая малошумность субмарины. По словам генерального директора завода «Севмаш» Михаила Будниченко, самыми малошумными подлодками ВМФ России выступают субмарины проекта 885М. Хорошими гидроакустическими показателями обладают и известные на весь мир российские дизель-электрические подводные лодки типа «Варшавянка», известные как «черные дыры».
Отдельные элементы стелс-технологий используются и в армии, где важное значение для тяжелой техники играет ее малозаметность для тепловизионных прицелов противника, которая тем лучше, чем ниже создаваемое ею инфракрасное излучение. С этой целью отдельные образцы военной техники, в частности, Т-90М «Прорыв-3», получают специальную накидку, которая закрепляется на корпусе и башне боевой машины, тем самым снижая тепловую заметность танка. Танк с элементами стелс-технологий Т-90М «Прорыв-3» хорошо показал себя в ходе специальной военной операции на Украине.
Системно к вопросу подошли разработчики принципиально нового танка Т-14 «Армата», который отличает специальная окраска и особое расположение источников теплового излучения. Хотя в западных и азиатских странах работают над снижением инфракрасной заметности боевых машин, танки четвертого поколения, к которым относится Т-14 «Армата», есть только у России и, с некоторыми оговорками, у Южной Кореи (танк K2 Black Panther).
***
Один из создателей B-2 Кеннет Мицнер в интервью вспоминал разработки советского ученого Петра Уфимцева:
Я не могу представить себе бомбардировщик B-2, сконструированный без влияния его [Уфимцева] работы. Без Уфимцева нынешние самолеты-невидимки выглядели бы совсем по-другому, примерно так, как их изображали наивные художники-дилетанты, дававшие волю своему воображению
Технология, которая сначала осталась незамеченной на родине, стала важнейшей частью ВВС всего мира. Благодаря своим разработкам Уфимцев в 1973 году по конкурсу попал в Институт радиотехники и электроники АН СССР, где занимался способами борьбы со стелс-самолетами. Однако в 90-е он, как многие советские ученые, уехал в США, где работал в Northrop Grumman над бомбардировщиком B-2.
Сегодня Россия по праву использует разработки, созданные нашим соотечественником. Их использование позволяет не только надежно обезопасить российское небо от непрошеных гостей, но и создавать самолеты, способные доставить потенциальному противнику самые неожиданные неприятности.
«В технике невозможно что-либо сделать, опираясь только на достижения отечественной науки, поэтому можно заслуженно гордиться вкладом Уфимцева в создание американских самолетов — достижения науки интернациональны», — заключает Олег Антонов. К счастью, его мнение теперь разделяют и в вооруженных силах, которые обзаводятся все новыми и новыми стелс-самолетами российского производства.
