Отставка невидимки

Начинается заключительный этап снятия с вооружения американского самолета F−117 - первой боевой машины, созданной по технологии Stealth. Устроим же F−117 "проводы", а заодно поговорим о его жизни и предках.

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.

В 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 Военно−воздушной академии РККА под руководством профессора С. Г. Козлова построила "невидимый" самолет ПС¹. 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 жить².

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 Физико−техническом 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 научно−исследовательском радиотехническом институте (ЦНИРТИ). Изучая дифракцию электромагнитных волн на телах сложной формы - то есть имеющих отношение к реальным формам³ 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 перевели⁴. 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 зенитчиками⁵), 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.

1. Вероятно, "Прозрачный Самолет". [вернуться]

2. Шавров В. Б., История конструкций самолетов в СССР до 1938 г. - М., 1986. [вернуться]

3. 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! [вернуться]

4. 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. [вернуться]

5. 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. [вернуться]