Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Роботы для авианосцев

АрхивИз журнала "Компьютерра"
автор: Михаил Ваннах   29.07.2008

Экспериментальный самолет X-47B здорово смахивает на уменьшенную копию бомбардировщика-невидимки B-2 Spirit. Экипаж этой машине не нужен - ею управляет цифровая электроника.

Экспериментальный самолет X-47B здорово смахивает на уменьшенную копию бомбардировщика-невидимки B-2 Spirit. Только там, где у "Духа" пилотская кабина, у X-47B зияет жерло воздухозаборника. Экипаж этой машине не нужен - ею управляет цифровая электроника.

Первоклассный аэродром военной авиации - это гигантское и невероятно дорогое сооружение. Километры тщательно выровненного и уложенного на толстую подушку бетона взлетных полос. Блиндированные укрытия для самолетов. Бункера для хранения боеприпасов. Склады горюче-смазочных материалов. Трубопроводы. Энергетическое хозяйство, включая неимоверной толщины низковольтные кабели, которые необходимы, чтобы привести в действие стартеры боевых машин. Антенны локаторов, маяков, станций связи. Различные виды освещения. Бытовки. Технические средства и инженерные сооружения наземной охраны. Позиции средств ПВО...

На авианосце все это вписывается в габариты корабля. А корабли - даже водоизмещением около ста тысяч тонн, как у современных атомных авианосцев, - имеют длину лишь три сотни метров, а отнюдь не километры. Поэтому машины в воздух выбрасываются катапультами, а садятся при помощи так называемых аэрофинишёров; и поэтому компоновка всего того, что есть на обычном аэродроме, в габаритах корабля представляет собой невероятно сложную инженерную задачу. А это же еще и корабль как таковой, долженствующий сквозь шторма и туманы доставить свой бортовой аэродром в нужную точку мирового океана, да еще и обеспечить хороший ход, необходимый для выполнения взлетно-посадочных операций, при которых скорость самолета относительно воздуха суммируется со скоростью корабля. В силу своей сложности и дороговизны авианосцы немногочисленны (десяток их могут позволить себе только США) и весьма консервативны. В принципе, если не считать ядерные котлы да электронику, это те же самые корабли, которые сражались во Вторую мировую. Даже катапульты на них архаичны - они паровые, попробуйте найти нечто подобное в гражданской технике! - и только на строящихся кораблях будут заменены электромагнитными.

И вот сейчас к посадке на палубы авианосцев готовится принципиально новая машина. Полномасштабный, в габаритах истребителя, боевой самолет, пилотируемый не человеком, а программным обеспечением. И к тому же способный заправляться в воздухе, что позволяет находиться в полете десятки и десятки часов. Бортовая электроника берет на себя пару самых трудных задач, существующих в авиации: 1) сесть на небольшую (по понятиям реактивной авиации, конечно) палубу, движущуюся по бурным волнам со скоростью более 50 км/час; 2) находясь в гуще турбулентностей, срывающихся с крыльев заправщика, состыковаться с конусом системы подачи топлива на вдесятеро большей скорости. А еще робот, управляющий самолетом, безропотно переносит скуку многочасовых перелетов, не теряя быстроты реакции и не снижая остроты восприятия, да и кремниевые гейты свои на алтарь Отечества положит безропотно. Нет риска, что он откажется, как несколько лет назад захваченные иранцами британские морпехи, стрелять в персов, испугавшись, "что нас могут убить". И, попав в руки противника, он заведомо не станет давать показаний, закладывая всех и вся, как "пел" когда-то на процессе в Москве Гарри Пауэрс, пилот сбитого над Свердловском в 1960-м разведывательного U-2. Короче, сплошные плюсы!

Но плюсы, требующие для своей реализации высочайшего уровня технологий. Начнем с внешнего облика аэроплана. Это бесхвостка, лишенная вертикального оперения. С такими схемами летательных аппаратов еще в 1920-е годы экспериментировал Джон Нортроп (1895–1981). И не удивительно, что фирма Northrop-Grumman выбрала ее для своего палубного робота, создаваемого в рамках программы J-UCAS (Joint Unmanned Combat Air Systems - Объединенные [в смысле объединения ресурсов всех родов вооруженных сил] боевые дроны) начиная с лета 2000 года, когда флот США выделил 2 млн. долларов на предварительное проектирование.

Отсутствие киля весьма удобно с точки зрения снижения радиолокационной заметности дрона, получившего обозначение X-47 Pegasus. Но за это приходится платить тем, что для обеспечения устойчивости и управляемости цифровая система непрерывно синтезирует сигналы, подающиеся шести органам управления: паре элевонов - подвижных поверхностей, расположенных вдоль задней кромки крыла самолета; и четырем плоскостям, закрепленным с верхней и нижней сторон крыльев перед их законцовками. Ни вертикальных, ни горизонтальных рулей у X-47 нет. Поэтому при посадке на авианосец требования к безукоризненному функционированию системы управления особенно высоки - дрон надо разворачивать на малых скоростях так, чтобы сравнительно плавно "свести" его с палубой и не создать излишней угрозы кораблю, стоящему миллиарды долларов. Для этого бортовые компьютеры постоянно и с высокой частотой решают сложнейшие нелинейные уравнения, делая прецизионно управляемым аппарат с принципиально неустойчивым планером.

Изготовлен планер X-47 из композитных материалов, что обеспечило ему малый вес (пустой дрон опытной модификации X-47A при размахе крыльев и длине аппарата по 8,5 м весит всего 1740 кг!), а также внесло лепту в снижение радиолокационной сигнатуры. Двигатель на опытный дрон установили Pratt & Whitney JT15D, такой же, как на учебных самолетах. На модификации X-47B устанавливается Pratt & Whitney F100 с тягой 14,2 кН, сообщающий аппарату высокую дозвуковую скорость. При опытных полетах дрона X-47A, проходивших с 2003 года, его бомбовый отсек принимал нагрузку в 225 кг. Бомбы размещаются в закрытом отсеке, а не на внешней подвеске не только по соображениям аэродинамики, очень важным для максимальной дальности полета, но и для минимизации РЛС-сигнатуры1. Вес боезапаса столь мал, поскольку дрон - прежде всего разведчик.

В эпоху кавалерии мальчонки скакали на палочках, на деревянных лошадках, на пони, готовясь к кавалерийской службе. Летные операции с X-47B удивительно напоминают современные высокотехнологические игры. С подъемника, доставляющего аппарат из недр ангара на взлетную палубу, он съезжает и направляется к катапульте, повинуясь сигналам ручного джойстика и передавая информацию на дисплей, находящийся на запястье "желтой рубашки"2, - в каждом парке крупного города вы найдете папу, отнявшего у сына подобную игрушку и балующегося с машинкой или вертолетиком.

В полете дрон управляется с поста, расположенного на авианосце. То, что делает оператор, очень похоже на флайт-симулятор, стрелялку. В отличие от пилота на борту, оператору можно расслабиться во время многочасового перелета к району выполнения боевой миссии, передав функции или напарнику, или автоматике, попить кофейку... Это сберегает нервы для боевых операций и для дозаправок в воздухе.

Посадка на авианосец при завершении задания особенно сложна и ответственна - ведь ошибка может уподобить возвращающийся дрон камикадзе. Поэтому в ней задействуется весь арсенал современного хайтека. За 300 километров до финиша дрон начинает обмениваться информацией о своем положении со станцией на борту авианосца. На последних 80 километрах положение дрона отображается в кабинах всех машин, выполняющих летные операции. За километр управление роботом принимает начальник летных операций корабля. Для обеспечения посадки используется СВЧ-техника (и локаторы, и маяки), инерциальные системы и GPS-приемники авианосца и дрона (это тот случай, когда нужна дюймовая точность GPS, о которой рассказывалось в теме номера "КТ" #739). И главная новизна, которую X-47 где-то с 2020 года внесет в операции американского флота, это способность действовать в едином строю с кораблями и аэропланами - то, что превращает бойца в полноценного солдата.


1. Художественное описание эффекта содержится в сцене бомбардировки позиций японских ракет американскими B-2 в романе "соловья Пентагона" Тома Клэнси "Долг чести". [вернуться]

2. "Yellow shirt" - прозвище члена команды авианосца, выполняющего палубные операции с самолетами. Одна из самых рискованных служб в американских вооруженных силах. [вернуться]

Поделиться
Поделиться
Tweet
Google
 
© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2017
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.