Перспективный самолет поколения «Х» —  технологические тенденции для боевых самолетов будущего

Конструкторская мысль Запада по обе стороны Атлантики приступила к формированию образа боевого самолета будущего. Перспективный самолет поколения «Х» станет преемником «Рафаль» (Rafale) и «Еврофайтер» (Eurofighter) в Европе, а также заменит F-22 «Раптор» (Raptor) и F-35 «Лайтнинг II» (Litening II) для армии США.

Рафаль и Еврофайтер
Самолеты поколения 4+ «Рафаль» и «Еврофайтер»
Каким оперативным и техническим требованиям должна отвечать подобная машина? В каком направлении развиваются технологии строительства боевых летающих платформ, с какими вызовами они сталкиваются? Возможно ли в принципе достижение тех рубежей, на которые нацелена западная военная мысль? Этим вопросам посвящена предлагаемая серия статей.
 F-22 и F-35
Самолеты пятого поколения F-22 и F-35

В настоящее время является обычной практикой обозначать F-22 и F-35, как самолеты пятого поколения. Европейские «Рафаль» и «Еврофайтер» считаются более ранним поколением (4+). По мнению западных специалистов, это подчеркивает тот факт, что разработка соответствующих перспективных систем исходит из разных отправных точек и, следовательно, может привести к разным результатам. Поэтому не факт, что в формуле «перспективный самолет поколения Х» неизвестная величина «Х» по обе стороны Атлантики равняется одному и тому же числу, а следующее поколение боевых самолетов будет иметь одинаковые свойства.

Однако, технологии, о которых пойдет речь ниже, неизбежно окажут значительное влияние на американские и европейские боевые самолеты будущего.

Перспективный самолет и технология «стелс»

Определяющими характеристиками самолетов пятого поколения на сегодняшний день являются установка многочисленных датчиков, подключение к сетям военного назначения, а также конструктивные меры по повышению незаметности, основанные на технологии  «стелс» (Stealth).

Незаметность, главным образом, направлена на сокращение всех тактически релевантных излучений. При этом, большая часть мер нацелена на снижение степени отражения сигналов РЛС — радиолокационной подписи, или профиля.

Это обосновано тем, что РЛС, благодаря их характеристикам (большая дальность действия, точное трехмерное обнаружение и сопровождение целей, низкая подверженность влиянию погодных условий) являются основой систем ПВО и ключевым средством контроля за воздушным пространством. Следовательно, эффективная защита от (раннего) обнаружения с помощью РЛС дает тактические преимущества.

Инженер секретного подразделения «Локхид Сканк Уоркс» (Lockheed Skunk Works) Денис ОВЕРХОЛЬЗЕР (Denys OVERHOLSER) в 1975 г. разрабатывал программу для проектирования планера самолета. Сам планер, при этом, состоял преимущественно из плоских поверхностей и прямых краев и, по сравнению с обычными конструкциями, обладал очень малым радиолокационным профилем. Дополнительно было установлено, что влияние формы фюзеляжа самолета можно усилить использованием радипоглощающего материала (Radarabsorbent Material, рус. — «РЛС-абсорбирующий материал»). Основной эффект, однако, задает форма. Д.Оверхользер так обозначал четыре принципа скрытности: «форма, форма, форма и материал».

Денис ОВЕРХОЛЬЗЕР
Денис ОВЕРХОЛЬЗЕР

Технологические достижения в области малозаметности

Достижения в области изучения математических и физических основ скрытности, а также рост вычислительной мощности компьютеров обеспечили дальнейший прогресс в этой области и позволили отказаться от экстремального формообразования (как, например, у истребителя F-117). Вместе с тем, все еще считается, что перспективный самолет, который имеет ограниченный радиолокационный профиль, может одновременно иметь ограничения в других частях своего функционала.

Истребитель F-117
Истребитель F-117

Согласно публикациям, значительный прогресс в этой сфере достигнут в разработке радиопоглощающих или рассеивающих красок, покрытий и структур. Во-первых, удалось увеличить стойкость абсорбирующих покрытий к напряжениям, возникающим во время полета. С другой стороны, применение такого рода материалов, по некоторым оценкам, открывает далеко идущие т.н. «метаматериальные» перспективы, возможности и границы которых сегодня определяются только в общих чертах.

В частности, разработанный активный частотный избирательный поверхностный материал (Active Frequency Selective Surface Material, AFSS) состоит, в основном, из крайне тонкого и пригодного для нанесения на внешнее покрытие самолета достаточно гибкого слоя полупроводников. Материал позволяет настолько целенаправленно отвечать на внешнее электромагнитное облучение, что отраженный сигнал становится не эффективным. Другие «метаматериалы», пока находящиеся на более раннем этапе разработки, могли бы, как предполагается, сократить или даже скрыть инфракрасное или оптическое излучение самолета.

Вызовы «стелс» технологий

Вместе с тем, наряду с тактическими преимуществами, которые дает незаметность, специалисты отмечают целый ряд проблем, уже сегодня напрямую влияющих на боевую эффективность «стелс»-самолетов.

Взаимодействие

Так, реальным вызовов становится взаимодействие и совместное применения боевых самолетов четвертого и  пятого поколений.

В качестве идеальных примеров «стелс»-самолетов для скорости ниже скорости звука могут рассматриваться разработанные аппараты типа «летающее крыло»: B-2 или B-21. Однако такая конструкция вряд ли соответствует требованиям к современным истребителям и истребителям-бомбардировщикам. Поэтому модели F-35 и F-22 более, чем, например, B-2, похожи на своих обычных предшественников.

B-21
Бомбардировщик «B-21»

Тем не менее, боевые самолеты четвертого поколение применяются в воздушном бою в ближней зоне и имеют высокую аэродинамическую производительность. Однако, это качество конкурирует с минимальным радиолокационным отражением. Очевидно, что  «стелс»-самолеты более эффективны там, где незаметность для вражеских РЛС важнее высокой маневренности, т.е. в воздушном бою на большой дальности и при преодолении интегрированных систем ПВО.

Боезапас

Высокая маневренность истребителей и истребителей-бомбардировщиков также требует относительно малого планера. Конструкции самолетов предыдущего поколения компенсируют это тем, что большая часть вооружения и незначительная часть топлива размещаются на внешней подвеске. Внешняя же подвеска и скрытность — несовместимы. Для количества поражаемых целей или боевого радиуса это имеет отрицательные последствия, которые могут компенсироваться только тактическими или оперативными мерами.

Оружие на внешней подвеске F-35
Оружие на внешней подвеске F-35

В этом контексте специалисты рассматривают вариант использования т.н. самолетов-арсеналов. Они несут дополнительное вооружение и обеспечивают возможность оперативного применения самолетов-заправщиков. Однако, эти самолеты не так сложно обнаружить, как тип «стелс», который они призваны поддерживать.

Электронная подпись

Еще одно ограничение эффективности технологии «стелс» вытекает из электронной подписи боевых самолетов. Радиосвязь и излучение их собственных РЛС, которые все еще остаются необходимой составляющей многих типов операций, принципиально противоречат скрытности. В этой связи предпринимаются попытки сократить электронную подпись через развитие радио и радиолокационных систем с ограниченной вероятностью перехвата (Low Probability of Intercept, LPI).

Использование методов LPI, таких как гибкие волновые формы, адаптивное управление мощностью передачи или случайно сгенерированные шаблоны поиска реализуются, в частности, через разработку активной фазированной антенной решетки (АФАР). Однако, прогресс в сокращении электронной подписи снова может быть компенсирован, благодаря эквивалентным достижениям в области мер электронной поддержки (Electronic Support Measures, ESM), в частности, электронной разведки.

АФАР F-35
АФАР F-35

Точно так же «стелс» будет вскрываться, благодаря развитию технологий РЛС обнаружения. С одной стороны, современные АФАР позволяют инсталировать высокие вычислительные мощности, в результате чего обеспечивается увеличение производительности длинноволновых РЛС. С другой, новые алгоритмы обработки радиолокационных сигналов, в особенности фильтрации, приводят к тому, что даже объекты с очень низкой радиолокационной подписью на тактической дальности могут быть обнаружены и сопровождаться с достаточно высокой точностью.

Исходя из этого, сторонники «стелс» технологий поясняют, что в будущем перспективный самолет обеспечит свою живучесть в воздушном пространстве с повышенным риском только, если его скрытность будет поддержана тактикой применения, электронной разведкой и приемами радиоэлектронной борьбы (РЭБ).

«Умная» РЭБ и перспективный самолет

Со времен Второй мировой войны РЭБ является значимым сопутствующим фактором воздушных операций. Она характеризуется постоянной, все более сложной и дорогостоящей конкуренцией между мерами и контрмерами. В этом соревновании получают преимущество то средства пеленгации воздушной цели, то защита от обнаружения.

В этой конкуренции т.н. когнитивная (обучаемая) РЭБ вступает в новейший раунд, который только начался. Ее антиподом служит когнитивная радиолокационная технология, при которой, (очень сильно) упрощенно выражаясь, радиолокационные системы «учат» находить сверх малые объекты там, где обычные РЛС видят только стационарные цели или сигналы помех.

Сегодня электронные контрмеры на основе данных, полученных электронной разведкой, доводятся в лаборатории, а затем реализуются в программах для систем самозащиты боевых самолетов. В силу гибкости антенн с АФАР, а также производительности современных процессоров появляется возможность менять порядок работы РЛС в определенных границах с высокой частотой. В результате системы самозащиты боевых самолетов, будь то «стелс»-технологии, системы РЭБ или (более вероятно) смесь обоих вариантов, становятся способными реагировать на ранее незнакомые формы угроз на месте и в режиме реального времени.

 Меры электронной поддержки
Меры электронной поддержки

Область электромагнитного спектра, в которой действует перспективный самолет с технологией «стелс», определена его дизайном и, если это вообще возможно, может быть изменена, только благодаря дорогостоящим и продолжительным конструктивным приемам. Кроме того, действующая цепочка этапов РЭБ (разведка, разработка, программирование и применение) недостаточно проворна, чтобы успешно следовать чрезвычайно быстрым изменениям электронных угроз. Поэтому сегодняшняя программируемая радио-электронная борьба должна нарастить свой потенциал до уровня когнитивной РЭБ.

Когнитивная РЭБ

Когнитивная РЭБ основана на форме настройки машин, которая переносит порядок обучения живых существ на электронные системы. Требуемое для этого программное обеспечение использует математический аппарат теории вероятности. Это позволяет, подобно живым существам, «обучать» компьютер, используя опыт, возникающий из потока непрерывных сигналов или данных.

Относительно системы РЭБ перспективного самолета это означает, что через сеть установленных на его борту датчиков должны непрерывно проходить большие объемы данных о как можно большем количестве разновидностей электронных угроз. Основываясь на этих данных об угрозах, система РЭБ последовательно определяет вероятную эффективность контрмер против определенных типов излучателей противника.

Это заставляет когнитивно работающие системы самозащиты сравнивать вновь возникающие, неизвестные типы угроз с известными. В результате новые угрозы  классифицируются и к ним принимаются контрмеры, имеющие максимально высокую вероятность успеха, в соответствии с предыдущим «опытом» системы РЭБ. Ее реакция при первом контакте с новой угрозой может быть не оптимальной, но улучшается с каждой последующей итерацией.

Таким образом, перспективный самолет, использующий технологию «стелс», помимо тактического преимущества малозаметности авансом получает запас проблем, требующих для своего решения как мероприятий оперативного, так и технологического свойства.

Практическая  реализация возможностей «стелс»-самолета на сегодняшний день увязывается со значительными мерами поддержки, противодействие которым способно легко нейтрализовать эффект от его использования. Вместе с тем, разработки в области абсорбирующих материалов и когнитивной РЭБ могут привести к решениям, значение которых пока не возможно оценить в полной мере.


По материалам журнала «Europäische Sicherheit &Technik»

Читайте продолжение в части II

ЛитРес: Военная авиация

Военная авиация

Широкий выбор книг по теме
Военная авиация
Подробнее…

 

Ваши комментарии

Loading Facebook Comments ...

Комментарии 1

  • да!Все для уничтожения человека,Никогда сильные мира сего не соберутся вместе ,чтобы перенацелить достижения науки на благо человека.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Авторизация
*
*
Регистрация
*
*
*
Пароль не введен
*
Я принимаю соглашение об обработке персональных данных
Генерация пароля