Главная  Новости  Гостевая  Комментарий  Ссылки   Дневник  English  Deutsch  Français  El español

ТЕХНИКА STEALTH И МЕТОДЫ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ (ОБЗОР)

Авиастроение, экспресс-информация, 23/1991 год.

По мнению зарубежных военных специалистов, тактический истребитель фирмы Lockheed F-117А и стратегический бомбардировщик фирмы Northrop В-2  являются первыми серийными боевыми самолетами, при создании которых широко использовалась технология малозаметных летательных аппаратов (ЛА) - стелс-технология. Эта технология применялась и ранее, при создании самолетов-разведчиков фирмы Lockheed TR-I/ U-2 и  SR-71,   стратегического бомбардировщика фирмы Rockwell В-1B, а также беспилотных ЛА Lockheed D-21 и Ryan AQM-91.  При этом, использование стелc-технологии заключалось в основном в применении покрытий из радиопоглощаюших материалов (РПМ)  и незначительных изменениях аэродинамики ЛА. В отличие от ЛА предыдущего поколения, при создании которых применялись элементы стелc-технологии, F-117А и В-2 проектировались главным образом с учетом высоких требований техники, предъявляемых к малозаметным ЛА, и последних достижений стелc-технологии. Все это особенно наглядно воплотилось в   F-117А, у которого  характеристики малой заметности превалируют над аэродинамикой. При создании В-2 были учтены  недостатки аэродинамики F-117А, поэтому аэродинамические характеристики и требования малой заметности оказались более сбалансированными.

Малая заметность тактического истребителя F-117A в основном обеспечивается  его конфигурацией, которая   близка к схеме "летающее крыло", имеющее удлинение 1,9, что отрицательно сказывается на аэродинамическом качестве самолета, но способствует уменьшению эффективной отражающей поверхности (ЭОП)  при определенных ракурсах облучения РЛС.  На выпуклом фюзеляже, состоящем из большого количества плоских панелей, образующих так называемую фасетную (граненную)  по­верхность, нет криволинейных поверхностей и изогнутых кромок. Каждая панель имеет РПМ-покрытие и расположена под углом к наиболее вероятному направлению распространения зондирующих сигналов РЛС. Это обеспечивает эффективное рассеяние электро­магнитной энергии радиолокационных  (РЛ)  сигналов и предотвращает их отражение в направлении приемной антенны РЛС. По оценкам специалис­тов фирмы Lockheed, за счет использования РПМ-покрытий можно уменьшить ЭОП самолета F-15 в 10 раз, но, так как интенсивность сигнала РЛС, является функцией величины расстояния до цели в четвер­той степени, это приведет к относительно небольшому (на 60%) уменьшению дальности обнаружения.

Снижение   РЛ-заметности F-117А  обеспечивается тремя факторами: первый заключается в применении РПМ-покрытий для снижения общего уровня отраженных РЛ-сигналов;  второй -  установке панелей обшивки фюзеляжа под некоторыми углами относительно вертикали таким образом, чтобы большинство РЛ-сигналов отражалось вверх или вниз относительно направления излучения  электромагнитных импульсов РЛС; третий - в концентрации отраженных  и неподавленных РЛ-сигналов в нескольких уз­ких пространственных секторах.

При создании  F-117A  были также учтены требования по снижению ИК- заметности. На самолете установлены два  бесфорсажных ТРДД фирмы General Electric F404. Воздухозаборники  (ВЗ)  двигателей,  экранированные крылом,  имеют продольные перегородки из РПМ. На входе в ВЗ происходит отделение части потока холодного воздуха,  который минуя двигатели,  попадает прямо в широкие  и плоские сопла. Смешиваясь в соплах с горячими газами,  он частично охлаждает их ещё до того, как они пройдут сквозь систему решетчатых дефлекторов, также способствующих снижению температуры  истекающих газов и уменьшающих инфракрасную (ИК)  сигнатуру самолета. Экранирование двигателей, которые являются сильными источниками ИК-излучения и в значительной степени способствуют повышению РЛ-сигнатуры ЛА,  является   одной  из главных проблем по снижению РЛ и ИК-заметности ЛА.  На входе  ВЗ F-117A установлены специальные решетки,  которые  экранируют лопатки компрессора и пре­дотвращают формирование непрерывного,  устойчивого эхо-сигнала. У бомбардировщика В-2  первые ступени компрессора  экранированы изогнутыми S-образными трактами ВЗ,  внутренние поверхности которых покрыты РПМ.

Основным внешним отличием  В-2 от  F-117А являются плавные заливы в местах сопряжения крыла и двигателей, крыла и кабины экипажа, обтекаемая форма гондол двигателей  и отсутствие резких, ломанных переходов на поверхности крыльев и фюзеляжа. Это объясняется тем, что при создании  В-2 были использованы последние достижения в области РПМ  и радиопоглошающих конструкций (РПК), применение которых и позволило конструкторам фирмы Northrop обойтись без фасетного фюзеляжа,  как у истребителя  F-117А.  У бомбардировщика В-2 верхние кромки ВЗ и входных отверстий   для отвода пограничного слоя имеют зубчатый профиль, углы которого соответствуют углу, образованному передними кромками крыльев.

Кроме того,  зубчатый профиль имеют передние и задние кромки створок отсека вооружения, а также кромки створок основного и переднего шасси. Следует отметить,  что открытые створки   шасси улуч­шают курсовую устойчивость при  полетах на небольших скоростях. По мнению официальных представителей ВВС США, стратегический бомбардировщик   В-2, несмотря на существующие   средства обнаружения и противодействия, обладает большой эффективностью. При этом, В-2 смогут обеспечить доставку на большие расстояния на 21% большего количества вооружения  и с меньшими на  31% затратами, чем новый палубный бомбардировщик А-12 Avenger-2,  разработанный специалистами фирм McDonnell Douglas и General Dynamics, который, как и В-2, по аэродинамической схеме представляет собой "летающее крыло". Согласно оценке экспертов ВВС США, для доставки в район Ливии боевой нагрузки массой 120 т потребовалось бы: 30 бомбардировщиков FB-l11А, 57 самолетов-заправщиков, 14 самолетов поддержки и обеспечения,  и соответственно 302  человека летного состава;  или 10 бомбардировщиков В-52Н, 32 самолета-заправщика, 14 самолетов поддержки  и обеспечения, и соответственно  202 человека летного состава;  или шесть бомбардировщиков В-2,   шесть самолетов-заправщиков и соответственно 36  человек летного состава. Следует отметить, что подобная задача также может  быть выполнена двумя авианосными ударными группами  (примерно  12000 военнослужащих).  По оценке западных военных специалистов, бомбардировщики В-2, действуя с авиабаз континентальной части США и островов Гуам или Диего-Гарсия, смогут доставить боевую нагрузку массой 21750 кг, с одной дозаправкой в воздухе, в любую точку земного шара и вернуться обратно. Как и у F-117А, топливоприемник системы дозаправки топливом в полете В-2 расположен за кабиной экипажа. Дозаправка осуществляется с помощью управляемой телескопической заправочной штанги самолета-заправщика КС-135 или КС-10А.

Учитывая опыт по созданию малозаметных ЛА, фирмы Lockheed и Northrop  были выбраны ВВС США в качестве главных разработчиков истребителей YF-22A и YF-23A. созданных по программе ATF и прохо­дящих в настоящее время летные испытания. В отличие от   F -117А и В-2, при создании которых учитывались прежде всего требования по снижению РЛ и ИК-заметности, проектирование YF-22A  и YF-23A велось с учетом высоких требований по маневренности, устойчивости, дальности полета и другим характеристикам. В ходе проведения стендовых и летных испытаний были выявлены некоторые особенности этих истребителей. Так YF-22A обладает лучшей маневренностью и устойчивостью, a YF- 23А большей крейсерской скоростью, скороподъемностью и дальностью полета. Как отмечают зарубежные эксперты, в облике YF-23А   в большей степени прослеживается влияние стелc-технологии, что вероятно и послужило причиной снижения маневренности по сравнению c YF-22A.   В настоящий момент, кроме  F-117A,B-2, YF-22A и YF-23A, известен только один пилотируемый малозаметный ЛА, создаваемый по программе АТА  (перспективный тактический самолет) для ВМС США. Им является палубный бомбардировщик А-12 Avenger-2,  разработанный фирмами General Dynamics и McDonnell Douglas для замены палубного бомбардировщика фирмы Grumman A-6 Intruder. Двухместный, двухдвигательный А-12 выполнен по аэродинамической схеме  "летающее крыло"  и является многоцелевым самолетом, в котором стелс-технология гармонично сочетается с маневренными и скоростными характеристиками. Это является главным  отличием А-12 от малозаметных боевых самолетов предыдущего поколения. Насколько эффективно соединение этих качеств в А-12, покажут летные и стендовые  испытания.

Снижение заметности ЛА  может осуществляться в различных участках электромагнитного спектра:  радиолокационном, оптическом, ИК и акустическом.  Большое  внимание зарубежных специалистов занимают проблемы уменьшения РЛ-заметности, так как в настоящий момент основным средством обнаружения ЛА в системах ПВО являются РЛС. РЛС могут функционировать при любых погодных условиях  и обеспечивают зенитно-ракетный  комплекс (ЗРК) ПВО  информацией о цели по  дальности, скорости и азимуту,  в отличие от ИК-систем обнаружения ЛА,  характеристики которых ухудшаются при плохих погодных  условиях и повышенной влажности. Кроме того,  ИК-системы обнаружения не могут обеспечить получение  информации по дальности и скорости цели.

К известным в настоящее  время техническим решениям,  направленным на снижение  РЛ-заметности ЛА относятся: совершенствование аэродинамических форм,  применение новых конструкционных материалов и РПМ-покрытий, уменьшение количества выступающих антенн и т.д.    По сообщениям зарубежной прессы, применение стелс-технологии позволяет уменьшить ЭОП летательных аппаратов почти вдвое, по сравнению с ЛА традиционных схем и технологий. При этом дальность обнаружения та­кого малозаметного ЛА сократится более чем на треть, так как дальность обнаружения пропорциональна корню четвертой степени из величины ЭОП. Проблема обнаружения малозаметных ЛА связана с ЭОП, величина которой зависит от многих факторов:  размеров, формы, пространственного положения ЛА, материала, из которого он изготовлен, а так­же от частоты, поляризации и формы облучающего сигнала. Причем, даже незначительное изменение любого из названных факторов может привести к существенному (на порядок и более)  изменению величины ЭОП.

Традиционные способы увеличения дальности обнаружения малозаметных ЛА базируются на увеличении энергетического потенциала РЛС и повышении качества обработки отраженных от цели сигналов. Энергетический потенциал РЛС можно увеличить путем повышения мощности передающего устройства и коэффициента направленного действия антенны РЛС. По сообщениям зарубежной прессы, в ближайшем будущем ожидается появление генераторов которые позволят увеличить мощность РЛ-передатчиков: в 2-3 раза. Повышение коэффициента направленного действия, как правило, связывают с увеличением геометрических размеров антенн. В связи с  этим, зарубежные специалисты в области радиолокации обращают внимание на то, что вновь возрастает роль наземных РЛС, антенны которых практически не имеют ограничений по габаритным размерам. Повышение качества работы приемных устройств РЛС планируется достичь прежде всего за счет тщательного анализа структуры отраженных сигналов на основе реализации алгоритмов цифровой фильтрации на ЭВМ. Для выполнения отдельных операций по обработке эхо-сигналов создаются приборы с зарядовой связью, а также приборы, использующие поверхностные акустические волны.

Известным способом повышения дальности обнаружения   малозаметных ЛА является увеличение времени когерентного накопления эхо-сигналов. На его основе разработан метод инверсного синтезирования апертуры. Отличительной чертой этого метода является то, что накопление сигнала происходит за счет движения цели, а не антенны РЛС, как при обычном синтезировании апертуры. Недостатком метода считается необходимость наличия  информации по дальности и скорости полета цели. Ошибки в определении этих параметров приводят к ухудшению точностных характеристик РЛС при использовании метода инверсного синтезирования апертуры. К традиционным способам повышения дальности обнаружения малозаметных ЛА относятся методы, основанные на выборе оптимального диапазона рабочих частот РЛС.

Известные в настоящее время средства снижения РЛ-заметности эффективны в диапазоне частот  1 - 20 ГГц, в котором функционирует большинство существующих РЛС ПВО. Следует отметить, что снижение РЛ-заметности во всем указанном диапазоне может быть достигнуто только благодаря комплексному использованию различных методов и средств. В основе выбора оптимального диапазона рабочих частот РЛС лежит зависимость ЭОП ЛА от частоты зондирующего сигнала. Например, ЭОП истребителей традиционных схем с уменьшением частоты (увеличением длины волны) зондирующего сигнала растет по закону близкому к линейному. Для малозаметных ЛА аналогичная зависимость выражена еще сильнее - величина ЭОП пропорциональна квадрату длины волны зондирующего сигнала. Расчеты показывают, что дальность обнаружения малозаметных ЛА в диапазоне частот 1 - 2 ГГц в 1,75 раза больше, чем в диапазоне 4 - 8 ГГц. В связи с этим зарубежные специалисты отмечают возросший интерес к РЛС метрового и дециметрового диапазонов.

Важным направлением снижения РЛ-заметности ЛА является применение РПМ-покрытий. В то же время зарубежные специалисты полагают, что если в системах ПВО будут использоваться РЛС различных диапазонов, то создать эффективное РПМ-покрытие для ЛА будет практически невозможно. Ферритовые РПМ сравнительно узкополосны. Так материалы, известные под названием эккосорб, при толщине 5 - 8 мм обеспечивают поглощение 99% энергии падающей  волны в полосе частот примерно 300 МГц. Отмечается, что для снижения РЛ-заметности ЛА в более широком диапазоне необходимо наносить многослойные покрытия. Покрытия на основе диэлектриков имеют меньшую массу, однако их толщина находится в прямой зависимости от частоты поглощаемых волн. Использование длинноволновых РЛС с низкочастотными рабочими диапазонами (порядка 30 - 300 кГц), снижает эффективность РПМ и применяется в РЛ-комплексах для обнаружения ЛА с малым значением ЭОП.

Если длина волны зондирующего сигнала соизмерима с размерами цели, то отражение будет носить резонансный характер, который обусловлен взаимодействием прямой отраженной волны и волнами, огибающими ЛА. Это явление способствует формированию сильных эхо-сигналов. Явление резонанса может  возникать и на элементах конструкции ЛА.

Создание загоризонтных  (ЗГ) РЛС в США началось задолго до проведения работ по определению методов противодействия малозаметным ЛА. Функционирование ЗГ РЛС в метровом диапазоне волн дало основание американским специалистам рассматривать их, как одно из важных средств обнаружения малозаметных ЛА. Поэтому дальнейшие разработки и испытания ЗГ РЛС возвратно-наклонного зондирования ведутся с учетом требований по обнаружению малозаметных ЛА. В целях повышения качества функционирования ЗГ РЛС специалисты ВВС США исследуют возможность создания искусственного ионосферного зеркала. По их мнению, оно будет способствовать более сфокусированному отражению зондирующих сигналов, что повысит  разрешающую способность и позволит обнаруживать малозаметные ЛА на дальностях менее 500 км. У ЗГ РЛС имеются серьезные недостатки: дальность обнаружения ЛА не менее 900 км; низкая разрешающая способность и помехоустойчивость;  неус­тойчивое функционирование в полярных районах, вызываемое нестабильностью состояния ионосферы. Вместе с тем, по мнению зарубежных экспертов, ЗГ РЛС являются единственным типом РЛ-систем, которые могут обеспечить в ближайшем будущем обнаружение  малозаметных ЛА, поскольку все другие типы  РЛС находятся на ранних этапах разработки. Ввиду того, что в настоящее время отсутствуют РПМ-покрытия, которые наиболее эффективны в миллиметровом диапазоне, существует и альтернативный путь, заключающийся в возможном применении РЛС миллиметрового диапазона, которые могут стать важным элементом перспективных систем ПВО.

Нетрадиционные методы повышения дальности обнаружения малозаметных ЛА основаны на новых подходах к решению проблемы - частотно-временном и пространственном. В рамках частотно-временного подхода исследуются способы формирования и обработки новых сложных РЛ-сигналов. По сообщениям зарубежной прессы, все методы частотно-временной группы находятся еще на этапах теоретических и экспериментальных исследований, и поэтому их реализация в ближайшем будущем не представляется возможным. В рамках пространственного подхода к увеличению дальности обнаружения малозаметных ЛА разрабатываются средства и методы, основанные на зависимости величины ЭОП ЛА от направления облучения. При изучении концепций нетрадиционных систем ПВО, специалисты ВВС США провели исследования некоторых акустических систем обнаружения ЛА, во время которых были определены акустические сигнатуры ряда самолетов, а также проведены дополнительные исследования по распространению звука и явлению интерференции. При проведении исследований акустические комплексы были объединены в экспериментальную систему обнаружения различных ЛА, летавших на разных скоростях и высотах. Специалисты ВВС США определяли, что дальность обнаружения ЛА акустическими датчиками составляет 8 км. При этом чувствительность этих датчиков в значительной степени зависела от погодных условий (силы ветра, атмосферных  осадков, обледенения и т.д.). Кроме того, зона охвата была неустойчивой из-за неравномерности распространения звука в атмосфере. По этим причинам, появление в ближайшем будущем эффективных акустических средств обнаружения малозамет­ных ЛА не представляется возможным.

Осуществить обнаружение малозаметных ЛА можно также при помощи РЛС ближнего действия, функционирующих в диапазоне частот несколько меньших, чем у обычных микроволновых РЛС. Например, обнаружение целей у ЗРК фирмы British Aerospace (BAe) Rapier осуществляется с помощью РЛС функционирующей в миллиметровом диапазоне и на частоте порядка 80 ГГц, а сопровождение целей обеспечивается лазерной РЛС ближнего действия.

В последнее время возрос интерес специалистов к   многопозиционным РЛС, которые представляют собой совокупность нескольких взаимодействующих РЛ-передатчиков и РЛ-премников, разнесенных в пространстве. Простейшая многопозиционная РЛС, состоящая из одного РЛ-передатчика и одного РЛ-приемника, называется бистатической. Важным параметром бистатических РЛС является бистатический угол между направлениями от цели на передающую и приемную антенны. Особое внимание уделяется разработкам РЛС с бистатическим углом равным 180°, когда обнаруживаемый ЛА находится на прямой, соединяющей РЛ-передатчик и РЛ-приемник. В этом случае, в результате эффекта "переднего рассеяния" ЭОП ЛА сильно возрастает. Поскольку ЭОП переднего рассеяния не зависит от материала, из которого изготовлен ЛА, эффективность применения композиционных материалов и РПМ покрытий в конструкции малозаметного ЛА будет в значительной степени нейтрализована. Величина ЭОП "переднего рассеяния" с уменьшением бистатического угла сокращается, но и при угле  165° она еще значительно больше, чем у обычных РЛС. В настоящее время, в зарубежной прессе  изложены различные варианты построения многопозиционных РЛС,  которые различаются способом организации облучения ЛА. В качестве источников РЛ-изучения могут быть использованы РЛС систем AWACS и разведывательно-ударных комплексов, РЛС космического базирования, телевизионные станции ве­шания и т.д. Рассматривается также возможность введения  многопозиционного режима в существующие РЛС  и создание на их основе РЛ-сетей. По мнению экспертов Пентагона, для создания системы ПВО, эффективной против стратегических бомбардировщиков В-1В и  В-2, необходимо обеспечить высокую плотность РЛС воздушного и наземного базирования.

В США проведены исследования импульсных РЛС, которые продемонстрировали их неэффективность как средства  обнаружения В-2. Однако эксперты ВВС США по оценке уязвимости В-2  считают, что РЛС останутся, по крайней мере до конца нынешнего столетия, основным средством обнаружения малозаметных ЛА. Многие "нерадиолокационные" концепции ПВО приводят к заградительным системам типа "частокол", которые могут  оказаться неприемлемо сложными и дорогими при массовом применении в крупных странах. По мнению представителей ВВС США, в настоящий момент нет реальных концепций эффективных "антистелсовых" систем, которые могут свести на нет все ухищрения стелс-технологии и могут быть реализованы в ближайшем будущем. Это утверждение основано на результатах исследований по оценке уязвимости   В-2 и других современных и перспективных малозаметных ЛА,  проводимых с 1981 г. группой независимых экспертов "Red Team" (Красная команда)Импульсные РЛС генерируют очень короткие по продолжительности сигналы в широкочастотном диапазоне при  максимальном    уровне  мощности. Поскольку техника таких  систем постоянно совершенствуется, сторонники импульсных РЛС периодически   получают некоторые контраргументы в дебатах с представителями правительственных и промышленных кругов США, настаивающих на увеличении дополнительных ассигнований на расширение работ по программе STEALTH. Тем не  менее, основываясь на результатах исследований группой "Red Team",  специалисты ВВС США скептически относятся к возможной эффективности импульсных РЛС в обнаружении малозаметных ЛА. Как утверждают представители ВВС США, снижение ЭОП у В-2 достигается десятью факторами. Увеличение мощности РЛ-передатчика и размеров его антенны не может нейтрализовать все эти факторы, которые в значительной степени ослабляют эхо-сигналы. Технология импульсных РЛС основана на генерировании сигналов в широкочастотном диапазоне, усилении эхо-сигналов и уменьшении "шумов", вызванных функционированием РЛ-передатчика, а также тщательной обработке множества отдельных эхо-сиг­налов. По заявлению специалистов ВВС  США,  в настоящий момент вопросы генерирования таких импульсов  и тщательная обработка их эхо-сигналов остаются открытыми, а исследования по разработке техники импульсных РЛС находятся в стадии лабораторных экспериментов. Поэтому, даже если РЛС этого типа и привлекут внимание специалистов своей эффективностью, до их реального воплощения пройдет немало времени.

Согласно концепции "частокол",  средства обнаружения и поражения малозаметных ЛА должны располагаться достаточно  близко друг к другу, чтобы полностью "закрыть" воздушное пространство и исключить возможность прорыва ударных самолетов и крылатых ракет в прикрываемую зону. Эта концепция учитывает ИК-эмиссию нагретых элементов конструкции ЛА,  отражение РЛ-импульсов и другие явления, не контролируемые стелс - техникой. Некоторые концепции "частокол" предусматривают наличие акустических датчиков, которые могли бы обнаруживать пролетающие над ними В-2 по их акустической сигнатуре, или же сеть чувствительных датчиков, которые могли бы обнаружить В-2 по прерыванию космического излучения. Однако и в том и в другом случае потребовалось бы развернуть 25 000 - 30000 позиций с такими датчиками, чтобы обеспечить глубину сопровождения В-2 не менее 240 км.

В концепции "минное  заграждение" датчики наземного базирования могли бы вырабатывать командный сигнал на запуск осколочно-фугасных поражающих элементов для уничтожения или повреждения пролетающих над ними бомбардировщиков В-2. Применение другой концепции - "аэростатное заграждение", основанной на массовом применении аэростатов заграждения,  вероятно будет ограничено большой эксплуатационной стоимостью, однако эта концепция позволила бы сделать решительный шаг вперед по созданию эффективных средств противодействия малоразмерным, сверхзвуковым ЛА с малой ЭОП, например, таких, как SRAM   (управляемая ракета  воздух-земля ближнего действия). Согласно РЛ-концепции  "частокол", для создания эффективной системы обнаружения В-2, надо расположить позиции РЛ-приемников как можно ближе. Вместе с тем, как отмечают специалисты ВВС США,  в ряде случаев целесообразнее  использовать мощные моностатические РЛС,  чем развертывать    большое количество РЛ-приемников и передатчиков для создания необходимой плотности бистатических РЛ-систем.

Судя по сообщениям зарубежной прессы, проблема борьбы с малозаметными ЛА мало беспокоит западных военных специалистов. Считается, что при надежном обнаружении и сопровождении они могут быть уничтожены без особых проблем современными и перспективными ЗРК.

Ф.О. Степанов

11 января 2006 года