Как российские радары разрушили миф о истребителях-невидимках

Идея человека-невидимки хороша для того, чтобы быть незаметным в качестве художественной или развлекательной истории. Но действительна ли технология «стелс» в реальности?

Крупные державы уже потратили миллиарды долларов США на исследования и разработки в этой области и производство действующих самолетов. США взяли на себя инициативу, производя F-117, F-22, F-35 и B-2, а также стратегический бомбардировщик B-21.

На данный момент ни у одной из стран нет по-настоящему малозаметного летательного аппарата. Все так называемые летательные аппараты-невидимки попадают в категорию «малой заметности».

Нельзя упускать из виду и достижения в области радиолокационных технологий. Экспериментальный квантовый радар, если и когда он станет реальностью, может навсегда изменить концепцию малозаметности.

Темпы разработки радаров и сенсоров, уже встроенных в ракеты класса «земля-воздух» (ЗРК) и ракеты «воздух-воздух» (ЗВР), возможно, опережают темпы разработки малозаметных конструкций современных истребителей.

Способность к скрытности или качество летательного аппарата можно разделить на физические характеристики скрытности и технологические требования к машине-невидимке.

Физическая скрытность как атрибут или термин отсутствует в случае летательных аппаратов. Физические характеристики скрытности в лучшем случае могут быть сведены к минимуму; они не могут быть устранены.

Шум, создаваемый авиационным двигателем, и трение, вызванное сопротивлением воздуха, не могут быть ни минимизированы, ни устранены. Рев выхлопных газов еще больше дополняет этот шум. Ни один из источников шума не может быть устранен. Присутствие летательного аппарата создаст значительный слышимый шум и укажет на его присутствие и направление приближения к обученному человеку.

Ударные волны: всякий раз, когда летательный аппарат летит в трансзвуковом/сверхзвуковом диапазоне, создание ударных волн приводит к случайному или постоянному звуковому удару в зависимости от числа Маха, указывающего скорость самолета. Присоединение или отделение ударных волн от планера приводит к хлопку, называемому звуковым ударом, который слышен на земле.

Это особенно заметно при торможении самолета со сверхзвукового на дозвуковой режим. Из-за отрыва ударной волны, идущей к земле, слышен громкий хлопок. Звуковые удары на низком уровне могут вызвать разрушение оконных стекол.

Следы конденсации: турбореактивный и реактивный двигатель создают чрезвычайно заметные следы пара, называемые следами конденсации, при полете в определенном диапазоне высот. Водяной пар в выхлопе мгновенно конденсируется, когда самолет с реактивным двигателем летит выше минимального уровня следа и ниже максимального уровня следа, оставляя толстый белый след. Тропа не может быть скрыта от глаз в условиях ясного неба.

Следы дыма: несгоревшее или частично сгоревшее топливо приводит к тому, что реактивный двигатель оставляет хорошо заметный след дыма серого цвета, видимый с расстояния в несколько миль, в зависимости от условий освещения.

Тепловая подпись

С тех пор, как реактивные двигатели были созданы, были предприняты и попытки контролировать температуру выхлопных газов. Это стало оперативной необходимостью, когда на место происшествия прибыли ракеты класса «воздух-воздух» с тепловым наведением.

Однако, несмотря на приложенные усилия, самой большой угрозой для себя остается тепловая сигнатура реактивного самолета. Тепловая сигнатура может быть минимизирована, но не устранена. Были введены удлиненные струйные трубы, смешивающие окружающий воздух с выхлопными газами, чтобы уменьшить тепловую сигнатуру.

Меры, принятые для снижения температуры отработавших газов, действительно обеспечивают незначительное изменение. Однако удлиненная реактивная труба приводит к снижению характеристик малозаметности. Точно так же всасывание окружающего воздуха и смешивание его с выхлопом приводит к расширению струйной трубы для создания дополнительных воздуховодов. Опять же, более широкая реактивная труба приводит к снижению незаметности.

Все самолеты, не являющиеся малозаметными, со светло-серой или светло-голубой поверхностью по своей сути сливаются с голубым небом, и их чрезвычайно трудно обнаружить, несмотря на отчетливо слышимый шум двигателя. Все нынешние самолеты-невидимки черного цвета сверху и снизу хорошо видны, таким образом увеличивая свою уязвимость против ракет, запускаемых с плеча.

Все летающие объекты отражают падающие волны радара обратно к излучателю, в результате чего радар «видит» летательный аппарат во всех трех измерениях. Интенсивность отраженного сигнала напрямую зависит от площади и конструкции отражающей поверхности. Скрытность летательного аппарата зависит от коэффициента отражения.

Чем выше значение коэффициента отражательной способности, тем легче радару «видеть». Стелс-дизайн был сосредоточен на снижении коэффициента отражательной способности за счет наклонных поверхностей, слияния крыла и фюзеляжа, внутреннего отсека вооружения, встроенных воздухозаборников и реактивных труб, и составные поверхности управления.

Неудивительно, что, начиная с F-117, большинство самолетов ВВС США напоминают летучих мышей-переростков. В случае F-117 утверждалось, что летательный аппарат с плоской поверхностью аналогичного размера будет иметь почти в сто раз большую радиолокационную видимость, чем F-117.

Сторонники малозаметности вскоре обнаружили, что малозаметность конструкции недостаточно хороша, чтобы обеспечить степень скрытности, необходимую для почти надежной защиты от обнаружения радаром. Было разработано множество технологий или методов, таких как окрашивание радиопоглощающим материалом.

Разработка такого материала десятилетиями. Одно из первых оперативных применений краски было в перископе подводных лодок во время Второй мировой войны.

Однако краски с использованием радиопоглощающих материалов весьма восприимчивы к повреждениям из-за влаги, воздействия соли при работе с прибрежных аэродромов, использования любых абразивных материалов, например, наждачной бумаги, для очистки поверхностей и случайного отслаивания, особенно в случае переменной толщины краски. Они по отдельности и все вместе требуют значительных затрат на техническое обслуживание и штрафов за порчу стелс-имущество.

Используемые в настоящее время стелс-полимеры подвержены разложению при температуре 250 градусов Цельсия и выше. Передняя кромка крыла сверхзвукового самолета может легко нагреваться до температуры более 250 градусов по Цельсию.

Керамика также обладает превосходным качеством поглощения радиолокационного сигнала по сравнению с существующими полимерами. Утверждается, что почти 90% энергии радара, попадающей на керамическую плитку, поглощается. Однако керамика тяжелее красок.

Жидкий керамический раствор равномерно распыляют по поверхности. Для медленной реакции с окружающим воздухом и превращения в твердый керамический материал требуется около 48 часов.

Существующий парк настоящих самолетов-невидимок есть только у ВВС США. Китайский J-20 и российский Су-57 вряд ли можно назвать малозаметными из-за конструкции. Коэффициент отражения значительно снижается за счет следующего:

Во-первых, за счет поглощения почти 70-80% радиолокационных сигналов.

Во-вторых, интенсивность отраженного сигнала дополнительно снижается за счет конструкции руля, крыла и т. д., при этом конечный отраженный сигнал, достигающий РЛС, становится слабым из-за многократных отражений от поверхностей самолета от самого себя.

Любое обсуждение «стелса» будет неполным, если не будет также обсуждаться состояние и прогресс в радарных технологиях.

Событие, лучше всего описывающее существующие возможности РЛС, случились во время горячей войны, которая произошла 22 года назад.

Подполковник Дейл Зелко выполнял ночную миссию в Сербии 27 марта 1999 года. К его крайнему удивлению, в кабине внезапно вспыхнул радар, а затем загорелась сигнальная лампа блокировки ракеты.

Он был в знаменитом, но недоказанном (по малозаметности) F-117. Зелко и его предположительно необнаруживаемый самолет F-117 были жизненно важны для возглавляемой НАТО операции «Allied Force». Задача заключалась в нанесении удара по сербской цели. Предупреждение о ракетной блокировке указывало на то, что F-117, в конце концов, не был невидимым для сербской сети ПВО, оснащенной российским радаром и ЗРК.

Ракета С-125 «Печора/Нева» впервые сбила стелс-машину. И снова, 20 апреля 1999 года, еще один F-117 был поражен ЗРК.

Актуальность вышеуказанного оперативного события заключается в том, что самый «невидимый» самолет все же был виден радару слежения и головной части ракеты.

По понятным причинам доступны крайне отрывочные сведения о возможностях датчиков в отношении отслеживания «так называемых» самолетов-невидимок. Однако «Алмаз-Антей», российский оборонный гигант, заявил, что были произведены наземные датчики, которые могут обнаруживать самолет-невидимка ВВС США.

Считается, что РЛС «Небо-М» способна обнаруживать летательные аппараты-невидимки. Никаких технических подробностей из открытых источников нет. Но считается, что самый слабый из принимаемых отраженных сигналов многократно усиливается и по параметру «скорость» отличает самолет-невидимку от медленно летящих дронов, птиц и т. д.

Радары «Небо-М» поступили на вооружение в России в 2017 году и, как считается, относятся к семейству УКВ-радиолокационных систем.

В настоящее время действующие летательные аппараты-невидимки достигли высокой степени скрытности, когда для отслеживания используются наземные радары, поскольку летательный аппарат представляет собой вид сбоку на довольно небольшую площадь, что приводит к заметному уменьшению отраженного сигнала, достигающего радара.

Однако система ДРЛО сможет или должна более успешно видеть тот же самый самолет. Все потому, что даже самый лучший самолет-невидимка с толстым покрытием представляет собой «плоскую пластину» для бортового радара. Следовательно, коэффициент отражения значительно увеличивается, что позволяет радару идентифицировать самолет.

Однако эксплуатационные данные недоступны из-за чрезвычайно чувствительного характера критических рабочих параметров. Способность ДРЛО лучше видеть самолет-невидимку основана на предположении, что отраженный сигнал будет более интенсивным в случае освещения ДРЛО сверху.

Ракетные технологии с особым упором на дальность поражения и способность автономно отслеживать цель после пуска увеличили угрозу для всех самолетов, независимо от их конструкции.

Полностью активные ракеты несут встроенный радар, который отслеживает и захватывает цель. Этот атрибут дополнительно усиливается за счет того, что головка ракеты становится чувствительной к теплу, что позволяет головке ракеты захватывать цель на основе мощности тепловой сигнатуры.

В настоящее время стелс-дизайн вызвал огромный ажиотаж и интерес. Однако эффективность этой чрезвычайно дорогой технологии еще предстоит доказать в условиях эксплуатации, особенно в условиях высокой плотности ПВО.

Военная платформа