Самолеты-невидимки разработаны для избежания обнаружения с помощью различных технологий, которые уменьшают отражение/излучение радара , инфракрасного излучения , [1] видимого света, радиочастотного (РЧ) спектра и звука, все вместе известные как технология стелс . [2] F -117 Nighthawk был первым эксплуатационным самолетом, специально разработанным с использованием технологии стелс. Другие примеры самолетов-невидимок включают B-2 Spirit , B-21 Raider , F-22 Raptor , [3] F -35 Lightning II , [4] [5] Chengdu J-20 , [6] и Sukhoi Su-57 .
Хотя ни один самолет не является полностью невидимым для радаров, самолеты-невидимки затрудняют эффективное обнаружение или отслеживание самолета обычным радаром, [7] увеличивая шансы самолета избежать обнаружения радаром противника и/или избежать успешного нацеливания на него управляемого оружия с помощью радара . [8] Скрытность представляет собой комбинацию пассивных малозаметных (LO) функций и активных излучателей, таких как радары с низкой вероятностью перехвата , радиостанции и лазерные целеуказатели. Они обычно сочетаются с оперативными мерами, такими как тщательное планирование маневров миссии для минимизации эффективной площади отражения самолета , поскольку обычные крутые повороты или открытие створок бомболюка могут более чем вдвое увеличить ответный сигнал радара самолета, который в противном случае был бы скрытным. [9] Скрытность достигается за счет использования сложной философии проектирования для снижения способности датчиков противника обнаруживать, отслеживать или атаковать самолет-невидимку. [10] Эта философия учитывает тепло, звук и другие излучения самолета, которые также могут быть использованы для его обнаружения. Датчики созданы для снижения воздействия малозаметных технологий, а также были предложены другие, такие как системы IRST (инфракрасный поиск и слежение) для обнаружения даже уменьшенного количества тепловых выбросов, [11] длинноволновые радары для противодействия формированию скрытности и RAM, ориентированные на радары с более короткими длинами волн, [12] или радиолокационные установки с несколькими излучателями для противодействия формированию скрытности. [13] Однако они имеют недостатки по сравнению с традиционными радарами для борьбы с не-скрытными самолетами.
Полноразмерные демонстраторы боевых самолетов-невидимок были запущены в эксплуатацию Соединенными Штатами (в 1977 году), Россией (в 2000 году) и Китаем (в 2011 году). [14] По состоянию на декабрь 2020 года [update]единственными боеспособными самолетами-невидимками, находящимися на вооружении, являются Northrop Grumman B-2 Spirit (1997), Lockheed Martin F-22 Raptor (2005), Lockheed Martin F-35 Lightning II (2015), [15] [16] Chengdu J-20 (2017), [17] и Sukhoi Su-57 (2020), [18] а также ряд других стран, разрабатывающих собственные проекты. Существуют также различные самолеты с пониженной обнаруживаемостью, либо непреднамеренно, либо в качестве вторичной характеристики.
В 1999 году в ходе бомбардировок Югославии силами НАТО США использовали два самолета-невидимки: ветеран F-117 Nighthawk и недавно представленный стратегический бомбардировщик-невидимка B-2 Spirit . F-117 выполнил свою обычную роль — нанес точные удары по ценным целям и показал себя хорошо, хотя один F-117 был сбит сербской ракетной бригадой С-125 «Нева-М» Исаева под командованием полковника Золтана Дани .
Помимо всех обычных требований к полету, конструкция самолета-невидимки или малозаметного самолета направлена на снижение радиолокационного и инфракрасного (теплового) обнаружения, в том числе:
Расстояние, на котором может быть обнаружена цель для данной конфигурации радара, зависит от корня четвертой степени его ЭПР. [19] Поэтому, чтобы сократить расстояние обнаружения до одной десятой, ЭПР следует уменьшить в 10 000 раз.
Винтокрылые машины представляют собой особую проблему проектирования, обусловленную не только их многочисленными поверхностями крыла и шарнирными соединениями, но и постоянно меняющимся соотношением их с основными поверхностями планера. Boeing–Sikorsky RAH-66 Comanche был одной из первых попыток создания вертолета-невидимки .
.jpg/1280px-Northrop_B-2A_Spirit_(cropped).jpg)
Ранние самолеты-невидимки проектировались с упором на минимальную эффективную площадь рассеяния (ЭПР), а не на аэродинамические характеристики. Высокозаметные самолеты, такие как F-117 Nighthawk, аэродинамически нестабильны по всем трем осям и требуют постоянной коррекции полета с помощью системы управления по проводам (FBW) для поддержания управляемого полета. [20] Что касается B-2 Spirit , который был основан на разработке самолета с летающим крылом [21] Джеком Нортропом в 1940 году, эта конструкция позволяла создать устойчивый самолет с достаточным контролем рыскания, даже без вертикальных поверхностей, таких как рули направления.
Более ранние самолеты-невидимки (такие как F-117 и B-2) не имеют форсажных камер , поскольку горячий выхлоп увеличит их инфракрасный след, а полет со скоростью, превышающей скорость звука, вызовет очевидный звуковой удар , а также нагрев поверхности обшивки самолета , что также увеличит инфракрасный след. В результате их характеристики в маневрировании в воздушном бою, требуемом в воздушном бою , никогда не сравнятся с характеристиками специализированного истребителя. Это было неважно в случае этих двух самолетов, поскольку оба были разработаны как бомбардировщики. Более поздние методы проектирования позволяют создавать малозаметные конструкции, такие как F-22, без ущерба для аэродинамических характеристик. Более новые самолеты-невидимки, такие как F-22, F-35 и Су-57 , имеют эксплуатационные характеристики, которые соответствуют или превосходят характеристики современных фронтовых реактивных истребителей из-за достижений в других технологиях, таких как системы управления полетом, двигатели, конструкция планера и материалы. [3] [4]
Высокий уровень компьютеризации и большое количество электронного оборудования, обнаруженного внутри самолетов-невидимок, часто заявляют, что делают их уязвимыми для пассивного обнаружения. Это крайне маловероятно, и, безусловно, такие системы, как Тамара и Кольчуга , которые часто описываются как радары противодействия стелс, не предназначены для обнаружения паразитных электромагнитных полей этого типа. Такие системы предназначены для обнаружения преднамеренных, более мощных излучений, таких как сигналы радаров и связи. Самолеты-невидимки намеренно эксплуатируются, чтобы избежать или уменьшить такие излучения. [ необходима цитата ]
Современные приемники радиолокационного оповещения отслеживают регулярные импульсы энергии от механических радаров, в то время как реактивные истребители пятого поколения используют радары с низкой вероятностью перехвата без регулярной схемы повторения. [22]
Самолеты-невидимки по-прежнему уязвимы для обнаружения во время и сразу после использования своего вооружения. Поскольку полезная нагрузка-невидимка (бомбы и крылатые ракеты с уменьшенной ЭПР ) пока еще не является общедоступной, а точки крепления боеприпасов создают значительный радиолокационный отскок, самолеты-невидимки несут все вооружение внутри. Как только двери отсека вооружения открываются, ЭПР самолета будет умножена, и даже радиолокационные системы старого поколения смогут обнаружить самолет-невидимку. В то время как самолет снова обретет свою скрытность, как только двери отсека будут закрыты, быстродействующая оборонительная система вооружения имеет короткую возможность поразить самолет.
Эта уязвимость устраняется путем эксплуатации таким образом, чтобы снизить риск и последствия временного захвата. Рабочая высота B-2 накладывает время полета на оборонительное оружие, что делает практически невозможным поражение самолета во время его развертывания оружия. [ необходима цитата ] Новые конструкции самолетов-невидимок, такие как F-22 и F-35, могут открывать свои отсеки, сбрасывать боеприпасы и возвращаться в режим скрытного полета менее чем за секунду. [ необходима цитата ]
Некоторые виды оружия [ указать ] требуют, чтобы система наведения оружия захватила цель, пока оружие все еще прикреплено к самолету. Это вынуждает проводить относительно продолжительные операции с открытыми дверями отсека.
Такие самолеты, как F-22 Raptor и F-35 Lightning II Joint Strike Fighter, также могут нести дополнительное оружие и топливо на узлах подвески под крыльями. При работе в этом режиме самолеты не будут столь же скрытными, поскольку узлы подвески и оружие, установленное на этих узлах подвески, будут видны на радарах. Таким образом, этот вариант представляет собой компромисс между скрытностью или дальностью полета и полезной нагрузкой. Внешние хранилища позволяют этим самолетам атаковать больше целей на большем расстоянии, но не обеспечат скрытности во время этой миссии по сравнению с миссией на более короткой дальности, летящей только на внутреннем топливе и использующей только более ограниченное пространство внутренних отсеков оружия для вооружения.
Полностью невидимые самолеты несут все топливо и вооружение внутри, что ограничивает полезную нагрузку. Для сравнения, F-117 несет только две бомбы с лазерным или GPS-наведением, в то время как не-стелс-штурмовик может нести в несколько раз больше. Это требует развертывания дополнительных самолетов для поражения целей, которые обычно требуют одного не-стелс-штурмовика. Однако этот очевидный недостаток компенсируется сокращением числа вспомогательных самолетов, которые требуются для обеспечения воздушного прикрытия, подавления ПВО и мер электронного противодействия, что делает стелс-самолеты « множителями силы ».
Самолеты-невидимки часто имеют обшивку из материалов, поглощающих радиацию (RAM). Некоторые из них содержат частицы сажи , а некоторые — крошечные железные сферы . В RAM используется много материалов, и некоторые из них засекречены, особенно материалы, используемые в конкретных самолетах. [23]
Самолеты-невидимки обычно дороже в разработке и производстве. Примером может служить B-2 Spirit , производство и поддержка которого во много раз дороже, чем у обычных бомбардировщиков. Программа B-2 обошлась ВВС США почти в 45 миллиардов долларов. [24]
Пассивные (мультистатические) радары , бистатические радары [25] и особенно мультистатические радарные системы обнаруживают некоторые самолеты-невидимки лучше, чем обычные моностатические радары , поскольку технология стелс первого поколения (например, F-117) отражает энергию от линии визирования передатчика , эффективно увеличивая эффективную площадь рассеяния (ЭПР) в других направлениях, которые отслеживают пассивные радары. Такая система обычно использует либо низкочастотные вещательные телевизионные и FM-радиосигналы (на которых частотах контролировать сигнатуру самолета сложнее).
Исследователи из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне при поддержке DARPA показали, что можно построить радиолокационное изображение цели самолета с синтезированной апертурой , используя пассивный мультистатический радар, возможно, достаточно детализированное, чтобы обеспечить автоматическое распознавание цели . [26]
В декабре 2007 года исследователи SAAB раскрыли детали системы под названием Associative Aperture Synthesis Radar (AASR), которая будет использовать большой массив недорогих и избыточных передатчиков и приемников, которые могут обнаруживать цели, когда они напрямую проходят между приемниками/передатчиками и создают тень. [27] Система изначально была разработана для обнаружения малозаметных крылатых ракет и должна быть столь же эффективна против низколетящих малозаметных самолетов. То, что массив может содержать большое количество недорогого оборудования, может потенциально обеспечить некоторую «защиту» от атак дорогостоящих противорадиолокационных ракет (ARM).
Некоторые аналитики утверждают, что инфракрасные поисково-следовые системы (IRST) могут быть развернуты против самолетов-невидимок, поскольку любая поверхность самолета нагревается из-за трения воздуха, а с двухканальным IRST возможно обнаружение CO 2 (максимум поглощения 4,3 мкм) путем сравнения разницы между низким и высоким каналом. [28] [29] Эти аналитики указывают на возрождение таких систем в российских разработках в 1980-х годах, таких как те, которые установлены на МиГ-29 и Су-27 . Последняя версия МиГ-29, МиГ-35 , оснащена новой оптической локационной системой, которая включает в себя более продвинутые возможности IRST. Французский Rafale , британский/немецкий/итальянский/испанский Eurofighter и шведский Gripen также широко используют IRST.
В воздушном бою оптико-электронный комплекс позволяет:
Для наземных целей комплекс позволяет:
Системы УКВ-радиолокации имеют длины волн, сопоставимые с размерами элементов самолета, и должны демонстрировать рассеяние в резонансной области, а не в оптической области, что позволяет обнаруживать большинство самолетов-невидимок. Это побудило Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники (ННИИРТ) разработать УКВ- АФАР, такие как НЕБО СВУ, которые способны выполнять захват целей для батарей ракет класса «земля-воздух» . Несмотря на преимущества, предлагаемые УКВ-радиолокаторами, их более длинные волны приводят к плохому разрешению по сравнению с сопоставимой по размеру решеткой радаров X-диапазона . В результате эти системы должны быть очень большими, прежде чем они смогут иметь разрешение для радара поражения . Примером наземного УКВ-радара с возможностью противодействия скрытности является радар П-18 .
Голландская компания Thales Nederland , ранее известная как Holland Signaal, разработала морской радар с фазированной решеткой под названием SMART-L , который работает в диапазоне L и имеет функцию противостелс. Все корабли класса De Zeven Provinciën Королевского флота Нидерландов , среди прочего, оснащены радаром SMART-L .
Загоризонтный радар — это концепция, увеличивающая эффективную дальность радара по сравнению с обычным радаром. Австралийская оперативная радиолокационная сеть JORN Jindalee может преодолеть определенные характеристики скрытности. [30] Утверждается, что используемая частота HF и метод отражения радара от ионосферы превосходят характеристики скрытности F-117A. Другими словами, самолеты-невидимки оптимизированы для поражения гораздо более высокочастотных радаров спереди, а не низкочастотных радаров сверху.
Во время Первой мировой войны немцы экспериментировали с использованием целлона ( ацетата целлюлозы ), прозрачного материала для покрытия, в попытке уменьшить видимость военных самолетов . Отдельные образцы истребителя- моноплана Fokker E.III Eindecker , двухместного наблюдательного биплана Albatros CI и прототипа тяжелого бомбардировщика Linke-Hofmann RI были покрыты целлоном . Однако это оказалось неэффективным и даже контрпродуктивным, поскольку солнечный свет, отражающийся от покрытия, делал самолет еще более заметным. Было также обнаружено, что материал быстро разрушается как под воздействием солнечного света, так и при изменении температуры в полете, поэтому попытка сделать самолет прозрачным не была продолжена. [31]
В 1916 году британцы модифицировали небольшой дирижабль класса SS для целей ночной воздушной разведки над немецкими линиями на Западном фронте . Оснащенный бесшумным двигателем и черным газовым мешком, аппарат был как невидимым, так и неслышимым с земли, но несколько ночных полетов над немецкой территорией дали мало полезной информации, и от этой идеи отказались. [32]
Почти три десятилетия спустя, в нацистской Германии в последние годы Второй мировой войны был разработан истребитель-бомбардировщик Horten Ho 229 с летающим крылом . В 1983 году его конструктор Реймар Хортен заявил, что он планировал добавить древесный уголь в клеевые слои фанерной обшивки серийной модели, чтобы сделать ее невидимой для радаров. [33] Это утверждение было расследовано, поскольку отсутствие вертикальных поверхностей у Ho 229, неотъемлемая черта всех самолетов с летающим крылом, также является ключевой характеристикой всех самолетов-невидимок. Испытания были проведены в 2008 году корпорацией Northrop Grumman , чтобы установить, позволила бы форма самолета избежать обнаружения первичными сигналами британского радара раннего предупреждения Chain Home в верхнем диапазоне КВ , 20–30 МГц , если бы самолет летел на высокой скорости (приблизительно 550 миль в час (890 км/ч)) на чрезвычайно малой высоте – 50–100 футов (15–30 м). [34] Испытания не обнаружили никаких доказательств использования древесного угля и подтвердили, что он был бы плохим поглотителем, если бы использовался, сделав вывод, что Ho 229 не обладал характеристиками малозаметности и никогда не предназначался для использования в качестве самолета-невидимки. [35]
Современные самолеты-невидимки впервые стали возможны, когда Денис Оверхолсер, математик, работавший в Lockheed Aircraft в 1970-х годах, принял математическую модель, разработанную Петром Уфимцевым , советским ученым, для разработки компьютерной программы под названием Echo 1. Echo позволяла предсказывать радиолокационную сигнатуру самолета, сделанного из плоских панелей, называемых гранями. В 1975 году инженеры Lockheed Skunk Works обнаружили, что самолет, сделанный из граненых поверхностей, может иметь очень низкую радиолокационную сигнатуру, потому что поверхности будут излучать почти всю энергию радара от приемника. По контракту 1977 года с DARPA, Lockheed построила демонстрационный самолет для проверки концепции, Lockheed Have Blue , прозванный «Безнадежным бриллиантом», отсылая к знаменитому бриллианту Надежды и форме конструкции и прогнозируемой нестабильности. Поскольку для управления полетом самолета, спроектированного с учетом малозаметности, но аэродинамически нестабильного, такого как Have Blue, были доступны передовые компьютеры, конструкторы впервые осознали, что возможно создать самолет, который будет практически невидим для радаров. [36] [37] Вскоре Lockheed переработал Have Blue в F-117. [36]
Уменьшенная эффективная площадь рассеяния — это лишь один из пяти факторов, которые конструкторы учитывали при создании по-настоящему малозаметного самолета, такого как F-22. F-22 также был разработан с целью маскировки своего инфракрасного излучения, чтобы его было сложнее обнаружить с помощью инфракрасных самонаводящихся («тепловых») ракет класса «земля-воздух» или «воздух-воздух». [ требуется цитата ] F-22 делает акцент на превосходстве в воздухе с помощью сверхзвукового крейсера , высокой тяговооруженности, интегрированной авионики и, конечно же, малозаметности. [3]
Первое боевое применение специально разработанных самолетов-невидимок произошло в декабре 1989 года во время операции Just Cause в Панаме . 20 декабря 1989 года два самолета ВВС США F-117 бомбили казармы Панамских сил обороны в Рио-Ато, Панама. В 1991 году F-117 получили задание атаковать наиболее укрепленные цели в Ираке на начальном этапе операции Desert Storm и были единственными самолетами коалиции, которым было разрешено действовать в пределах городской черты Багдада и над его воздушным пространством. [38] F-117, обладая достаточной скрытностью, также имел низкую визуальную заметность. Даже если F-117 был визуально обнаружен, он, как и все самолеты, подвергался визуальному перехвату «воздух-воздух». Этого можно было легко избежать, летая ночью. [39]
США, Великобритания и Израиль — единственные страны, которые использовали самолеты-невидимки в бою. [40] [41] Эти развертывания включают вторжение США в Панаму , первую войну в Персидском заливе , конфликт в Косово , войну в Афганистане , войну в Ираке и военную интервенцию 2011 года в Ливию . Первое использование самолетов-невидимок произошло во время вторжения США в Панаму, где самолеты-невидимки F-117 Nighthawk использовались для сброса бомб на вражеские аэродромы и позиции, избегая при этом вражеских радаров. [42]
В 1990 году F-117 Nighthawk использовался в войне в Персидском заливе, где 42 F-117 совершили 1299 боевых вылетов и нанесли 1664 прямых удара бомбами с лазерным наведением, не получив боевых повреждений, при этом поразив 1600 важных целей в Ираке. [43] F-117 совершили около 168 ударов по целям, связанным со Scud [44] , набрав 6905 летных часов. Только 2,5% американских самолетов в Ираке были F-117, тем не менее, они поразили 40% стратегических целей, сбросив 2000 тонн высокоточных боеприпасов и поразив свои цели с 80%-ным показателем успеха. [45] [46] Однако у F-117 все еще были недостатки: он должен был дозаправляться и был беззащитен при атаке противника. Все вылеты F-117 должны были дозаправляться. [44]
В 1999 году в ходе бомбардировок Югославии силами НАТО США использовали два самолета-невидимки: ветеран F-117 Nighthawk и недавно представленный стратегический бомбардировщик-невидимка B-2 Spirit . F-117 выполнил свою обычную роль — нанес точные удары по ценным целям и показал себя хорошо, хотя один F-117 был сбит сербской ракетой Исаева С-125 «Нева-М» под командованием полковника Золтана Дани . Тогда еще новый B-2 Spirit был очень успешным, уничтожив 33% всех сербских целей бомбардировки за первые восемь недель участия США в войне. Во время этой войны B-2 совершали беспосадочные перелеты в Косово со своей домашней базы в Миссури и обратно. [47]
Во время вторжения в Ирак в 2003 году использовались F-117 Nighthawks и B-2 Spirit, и это был последний раз, когда F-117 участвовал в боевых действиях. F-117 сбрасывали управляемые со спутника ударные боеприпасы по выбранным целям с большим успехом. B-2 Spirit совершили 49 боевых вылетов во время вторжения, сбросив более 1,5 миллиона фунтов боеприпасов. [47]
Во время операции по уничтожению Усамы бен Ладена в мае 2011 года один из вертолетов, использовавшихся для тайной переброски американских войск в Пакистан, потерпел крушение в комплексе бен Ладена. Из обломков выяснилось, что этот вертолет обладал характеристиками скрытности, что сделало это первым публично известным оперативным применением вертолета -невидимки . [ требуется цитата ]
Самолеты-невидимки использовались в ходе военной интервенции в Ливии в 2011 году , когда B-2 Spirit сбросили 40 бомб на ливийский аэродром с сосредоточенной системой ПВО в поддержку бесполетной зоны ООН. [48]
Самолеты-невидимки продолжат играть важную роль в воздушном бою с Соединенными Штатами, используя F-22 Raptor , B-2 Spirit и F-35 Lightning II для выполнения различных операций. F-22 дебютировал в бою над Сирией в сентябре 2014 года в составе возглавляемой США коалиции по разгрому ИГИЛ . [49]
С февраля 2018 года Су-57 выполнили первый международный полет, так как были замечены приземляющимися на российской авиабазе Хмеймим в Сирии. Эти Су-57 были развернуты вместе с четырьмя истребителями Су-35, четырьмя Су-25 и одним самолетом ДРЛОиУ Бериев А-50. [50] Считается, что в Сирии развернуто по крайней мере 4 Су-57 [51] и что они, вероятно, были вооружены крылатыми ракетами в бою. [52]
В 2018 году появился отчет, в котором отмечалось, что израильские истребители-невидимки F-35I провели ряд миссий в Сирии и даже проникли в воздушное пространство Ирана незамеченными. [40] В мае 2018 года генерал-майор ВВС Израиля Амикам Норкин сообщил, что истребители-невидимки F-35I израильских ВВС нанесли первый в истории удар по F-35 в ходе боевых действий над Сирией. [41]
Китайская Народная Республика начала летные испытания своего многоцелевого истребителя-невидимки Chengdu J-20 примерно в 2011 году и впервые появилась на публике на авиашоу Airshow China 2016. Самолет поступил на вооружение Военно-воздушных сил Народно-освободительной армии (НОАК) в марте 2017 года. [53] [54] [55] Еще один многоцелевой истребитель-невидимка пятого поколения из Китая, Shenyang FC-31 , также проходит летные испытания. [56]
{{cite web}}: CS1 maint: postscript (link)