О непобедимых стелсах (F-22, F-35)
Ф-22 на фото практически незаметен, не так ли?Общеизвестно, что американские Ф-22 невидимые, непобедимые и вообще самые-самые. Что там наши сушки против них могут? Так эт, не самолёт, а пшик все эти наши сушки. Давайте же разберём, какие преимущества даёт стелс-технология самолёту по сравнению с теми экземплярами, которые ей не обладают. Для этого нам понадобятся лишь школьные знания да ещё немного эрудиции, почерпнутой из детских познавательных книжек.
Перво-наперво следует в очередной раз напомнить: стелс - не невидимость для радаров, стелс - лишь "малая" заметность. Стелс прекрасно виден в оптическом диапазоне, ближнем ИК, дальнем ИК, а также в радиоволнах длиннее одного метра. В радиоволнах менее одного метра он не невидим, он лишь менее заметен.
Насколько менее? Вспоминаем школьные познания в геометрии. Мощность излучения меняется расстоянием от источника излучения в корень квадратный раз. Если на расстоянии в 40км мы измеряем сигнал мощностью X, то на расстоянии в 400км мощность сигнала от этого источника будет уже X*0.01, то есть в сто раз меньше. Обычный самолёт, облучённый радаром, рассеивает этот сигнал грубо говоря равномерно во всех направлениях. Поэтому мощность отражённого сигнала падает ровно по такому же принципу. То есть, радиолокационное эхо самолёта с изменением расстояния в 10 раз изменяется в 10000 раз.
Таким образом, чтобы быть обнаруженным неким гипотетическим радаром не на расстоянии 400км, а лишь на 40км, самолёт должен рассеивать отражённый сигнал в 10000 раз меньше.
Что делает стелс-технология с радиосигналом? Вместо того, чтобы рассеивать падающее излучение она его частью поглощает, а частью отражает, не рассеивая, в максимально ограниченном количестве направлений, чтобы минимизировать шанс попадания отраженного луча в приёмник радара. Именно поэтому стелсы имеют такие рубленые формы и множество параллельных кромок и рёбер. Полного поглощения или отражения добиться невозможно, часть всегда рассеивается, поэтому используется показатель ЭПР - эффективная поверхность рассеивания.
ЭПР обычных истребителей оценивают величиной порядка 10 квадратных метров. По оценкам наших специалистов, ЭПР Ф-22 должна быть на уровне 0.3 кв.м., то есть лишь в 300 раз меньше, а никак не в 10000. По утверждениям американцев, во фронтальной проекции его ЭПР составляет 0.0001 кв.м., то есть, как у стального шарика в 1 см диаметром. Как говорится - ну-ну. Что будет с ЭПР Ф-22 при боковой или вовсе многоракурсной подсветке, что там у него вообще с ЭПР в проекциях, отличных от фронтальной - то великая государственная тайна США.
Что ж, поверим американцам и заглянем в характеристики какого-нибудь радара. Например, Н035 "Ирбис", радар Су-35С. Цель с ЭПР 0.01 кв.м. он обнаруживает на расстоянии 90 км. Таким образом, при самом благоприятном раскладе и предположении, что американцы не приукрашивают, Су-35С обнаружит Ф-22, соблюдающий строжайший режим маскировки, радаром на расстоянии около 30км. На таком расстоянии самолёт может быть обнаружен уже в ИК диапазоне бортовой ОЛС. Именно в передней полусфере она обнаруживает цель за 30км, ну а если видно горячие сопла самолёта - и все 80км. Ну а при отклонениях от благоприятного расклада и поправке утверждений американцев на мнение наших специалистов (ну, то есть, в реальной жизни) дальность обнаружения даже радаром истребителя может перевалить за 100 км. Даже обычное воздушное патрулирование с применением лишь радаров самих истребителей, облучающих заданный район со многих ракурсов, многократно повышает риск обнаружения.
Однако бортовые РЛС истребителей работают в сантиметровом диапазоне длин волн и излучают мощность единиц, максимум - десятков киловатт. Большего от шайбы диаметром около 1 метра добиться невозможно. Длину волн ограничивает геометрия, излучаемую мощность - охлаждение антенны. Именно этим диапазоном и ограничиваются возможности стелс-технологии. И тоже по причинам простой геометрии - Ф-22 недостаточно велик для того, чтобы эффективно отражать или поглощать метровые волны, он может их только рассеивать. В детстве наверное читали о том, что зеркало - это поверхность, неровности которой меньше, чем длина отражаемых волн? Наземные РЛС не ограничены жёстко ни размерами, ни количеством антенн, ни мощностью, ни, как следствие, сантиметровым диапазоном длин волн. Для волн метрового диапазона что стелс, что не стелс - всё едино. Замысловатый многогранный Ф-22 с точки зрения метровых волн такой же круглый, как носовой обтекатель Су-27. То есть, для развитой эшелонированной наземной системы ПВО, охватывающей обороняемый район излучением радаров в нескольких диапазонах длин волн со многих ракурсов, Ф-22 представляет угрозу не больше, чем любой другой самолёт без стелс.
Именно поэтому поставка С-300 в какую-нибудь Сирию, Иран или любую другую страну - больной вопрос для американцев. Уже полувековой давности С-300 достаточно, чтобы крайне осложнить применение малозаметных вооружений - Ф-22 или крылатых ракет. Более того, Ф-22 даже просто так не летают близко с районами действия С-300 и более совершенных систем, чтобы ненароком не дать практический опыт отслеживания, на основании которого можно было бы понять реальные, а не рекламные характеристики такой цели.
Далее, одна из фундаментальны проблем стелс-технологий была рассмотрена в книге "Занимательная физика" Якова Перельмана, впервые изданной более 100 лет назад. Состоит она в том, что настоящий невидимка сам ничего не видит. В самом деле, чтобы Ф-22 мог обнаруживать цели хотя бы вращая своим радаром в пассивном режиме, нужно этот самый радар, 1-метровую шайбу, подставить всем радиоволнам, чтобы он мог с ними взаимодействовать. Носовой обтекатель Ф-22 в скрытом режиме не должен быть радиопрозрачным, чтобы не нарушать геометрию отражающих поверхностей самолёта. Но если хочется хотя бы пассивно подглядеть радаром окружающий эфир, придётся сделать обтекатель радиопрозрачным, иначе радар если и сможет излучить через него сигнал, то принять обратно точно ничего не сможет. О каком ЭПР в 0.0001 кв. м. спереди можно говорить, когда прямо вперёд смотрит антенна радара метр диаметром? Может быть эта антенна полностью поглощает падающий на неё сигнал? Ладно, тогда как быть с частью корпуса самолёта, не прикрытой радаром, которая обнажается для радиоволн в момент, когда носовой обтекатель становится "прозрачным"? Беда...
Ф-22 в скрытом режиме ради уменьшенной заметности должен сам становиться практически слепым и глухим. Режим полного радиомолчания, радар - отключен и спрятан, даже радиосигнал нельзя просто так принять, потому что для этого надо выставить хоть какие-то антенны, которые тут же начнут рассеивать сигнал. Единственный вариант - какой-нибудь односторонний спутниковый канал связи, когда принимающие устройства смотрят вверх, в космос, и не подставлены под облучение радаров вокруг. Но как же тогда он будет видеть воздушные цели? Очевидно, чтобы обнаруживать самолёты папуасов, не обладающих нормальной ПВО, где-то в 300 километрах должен ещё кружить самолёт дальней разведки, который и будет передавать целеуказание. Есть ещё всё та же ОЛС, видящая на 30-80км, да вот проблема - ОЛС противника тоже будут видеть на 30-80км. Но нас самолётах папуасов таких продвинутых систем может и не быть. Видимо, на то и расчёт.
Нечего и говорить о том, чтобы включить радар - это фонарь мощностью несколько киловатт, сигнал которого уловит даже пилот самолёта своими металлическими коронками на зубах. Разговоры о том, что можно по быстрому включить, пальнуть и выключить - чистая теория. Единственная дальнобойная ракета в вооружении Ф-22 - AIM-120C. Её дальность 50-70 км (уже опасное расстояние даже в стелс-режиме), в новых модификациях заявляют около 100 км. Её головка самонаведения захватывает цель только на расстоянии 15-20 км. До цели она летит "по памяти", с помощью инерциальной системы наведения. Если не осуществлять радиокоррекцию, то самолёту, обстреливаемому такой ракетой, в момент обнаружения облучения радаром (значит, кто-то навёлся и, возможно, отстрелялся) достаточно резко изменить направление полёта, чтобы ракета "по памяти" прилетела совсем не туда, где через 40-60 секунд (подлётное время AIM-120 с максимальной дальности) окажется её цель. Да и сама процедура обнаружения цели, её выбора и пуска ракеты займёт у Ф-22 не одну секунду нарушения режима малой заметности.
Итак, диапазон практического применения малой радиолокационной заметности всё сужается и сужается. Фактически, в свете перечисленного он ограничивается районом, где у противника нет ни завалящей ПВО, ни современных самолётов, ни воздушных патрулей, а есть лишь единичные устаревшие типы самолётов. Потому что если самолёты не устаревшие, то уже сегодня есть средства, осложняющие жизнь стелсу даже при столкновении с малым количеством нестелсовых противников.
Да, в габариты основного радара истребителя невозможно вписать способность работы с длинными волнами. Но сам-то самолёт достаточно большой. Последние несколько лет на авиасалонах наши конструкторы регулярно демонстрируют некие радары L-диапазона, устанавливаемые в переднюю кромку крыла самолёта. Из них можно сформировать линейный массив приёмо-передающих модулей порядка 10 метров и более в ширину. Такая антенна вполне сможет работать эдаким пеленгатором в длинноволновом диапазоне, формируя достаточно узкий сектор направленного излучения. Да, поскольку массив вытянут в горизонтальную линию, невозможно управлять направленностью передачи и приёма по вертикали (значит - по высоте обнаруживаемой цели). А вот по горизонтали, по азимуту, вполне можно обнаруживать даже малозаметную для коротких волн цель с достаточной, как минимум до нескольких километров, точностью. А значит, пилот самолёта будет предупреждён о том, что действует стелс, и будет весьма точно знать, в какой районе он находится. Предупреждён - значит, вооружён.
В теории, несколько самолётов, оснащённых такими антеннами, разнесённые на сотни метров друг от друга, смогли бы вычислять положение и параметры движения стелс-цели с точностью, достаточной для выведения на неё ракеты с ИК-наведением на расстояние, где уже надёжно сработает ИК-головка. Ну а когда Ф-22 начнёт фигурять в воздухе, отстреливать тепловые ловушки и всячески кружиться, пытаясь сбить захват такой ракеты, в его направлении полетит и всё остальное... Но то теория. На практике же даже знание о присутствии стелса и его примерной позиции позволят квалифицированному пилоту вынудить стелс ради уверенного поражения цели подойти на расстояние, где малая заметность для радара потеряет своё значение и уступит место ИК-диапазону, а строго выдерживать выгодные ракурсы с точки зрения собственной ЭПР для стелса станет невозможным.
Борух Немцов озаглавил бы заключение заметки так:
Стелс. Итоги.
Стелс-возможности самолёта ограничиваются:
1. Радиоволнами (для ОЛС виден на общих основаниях);
2. Причём лишь узким диапазоном оных (для длинноволновых радаров - на общих основаниях);
3. В районе применения не должно быть ПВО построенной по технологиям полувековой давности и новее;
4. Узкими ракурсами облучения, где стелс работает максимально эффективно (иначе даже по рекламным характеристикам всё становится очень тяжело);
5. Стелс ограничен в возможностях обнаружения целей (либо он нарушает режим малой заметности, либо его обеспечивают целеуказанием извне)
6. Современные самолёты имеют эффективные средства как с точки зрения раскрытия стелса, так и с точки зрения противодействия его уже не самому новому оружию.
Фактически, эффективно использовать стелс можно лишь в условиях полного технического превосходства, когда на вооружении противника находятся лишь устаревшие самолёты и крайне слабая ПВО, а Ф-22 действует не самостоятельно, а при поддержке дальних средств разведки. Если эти условия нарушаются, лавиной растёт число факторов, ограничивающих возможную тактику, основанную на малой заметности.
Малая заметность имеет значение лишь как один из факторов, когда в жертву ей не приносятся иные характеристики самолёта. Это косвенно подтверждается тем, что только американцы носятся со "стелсами", тогда как остальной мир к практической работе в этой области перешёл лишь тогда, когда стала возможна разработка стелс-самолётов без жертвования иными характеристиками.
Источник:
http://cheytobot.livejournal.com/186107.html
Художник
