dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

В комментариях напомнили про испытания стай миниатюрных беспилотников, которые сбрасывают с самолёта в непосредственной близости от района применения. Стаю нужно называть mesh-сетью, потому что беспилотники-участники обмениваются между собой данными. Связь достаточно устойчивая: протоколы позволяют динамически подстраивать её параметры под изменяющиеся условия – например, если часть беспилотников потеряна. Управление стаей может осуществляться дистанционно, но она с не меньшим успехом способна выполнять и заранее загруженную в память задачу.

Если беспилотники действительно небольшие, то они, даже в значительном количестве, не годятся на роль эффективного ударного средства. Естественно, можно оснастить каждый из аппаратов каким-то маломощным оружием, но из-за того, что дополнительные ресурсы, необходимые для транспортировки этого оружия, оказываются размазаны по десяткам и сотням составляющих аппаратов, суммарный ударный выход “по стае” окажется мал. (Что, конечно, не исключает возможности использования стаи для нанесения удара, скажем, даже по танку, но составляющие такую стаю беспилотники должны быть большими.) А вот для разведки, для задач активной РЭБ и проведения диверсий – стаи мелких летающих роботов очень хороши.

Интересно, как с ними можно бороться. Первое, что обычно упоминают, это электромагнитные импульсы (ЭМИ), которые могут вывести из строя микроэлектронную начинку. Тут нужно учитывать несколько моментов. Да, импульс с достаточной энергией может сжечь что угодно (даже монолитный шар из радиопрозрачного пластика). Но такой “мазер” получится большим, сложным в эксплуатации (не испортить бы свои устройства), потребляющим кучу энергии. А если он есть, то выводить из строя можно сразу самолёты-носители. А системы малой энергии неэффективны: для уничтожения стаи – нужно достаточно долго светить на каждый из беспилотников, если стая разбежалась, то придётся перемещать луч. Кроме того, от излучений с малой энергией отдельный аппарат, даже небольшой, можно хорошо защитить, использовав, например, экраны и специальные комплектующие. А основная проблема возникнет с наведением импульсов: стая распределена по большому сектору пространства и маневрирует, беспилотники видны плохо.

Стая полезна только тогда, когда аппараты действуют сообща. Для координации действий беспилотникам нужно поддерживать связь. Поэтому следующий за ЭМИ вариант – постановка помехи, которая затруднит связь. Но аппаратам, составляющим стаю, не обязательно передавать друг другу большие потоки информации. А низкоскоростная радиосвязь может быть не только чрезвычайно устойчивой к помехам (например, за счёт использования широкого спектра частот и защищённого кодирования), но и скрытной – обнаружить сигналы и раскрыть их кодирование, для постановки активной помехи, непросто. Более того, связь между аппаратами может быть оптической, например, с использованием лазерного излучения (это сложно, но вполне возможно).

Именно упоминание оптических каналов связи наводит на следующую мысль: для борьбы со стаей можно использовать некоторое облако пыли, которое распыляется непосредственно на саму стаю. Пыль, во-первых, нарушает коммуникации (не только оптические, понятно); во-вторых, пыль будет забивать механизмы и выводить их из строя. Конечно, механизмы можно защитить, но в случае с вращающимися винтами это существенно увеличивает сложность конструкции и её вес. Например, даже если исключить из рассмотрения приводы лопастей, быстро вращающийся в пыли винт может начать накаливать поверхностный электрический заряд, заряжая, тем самым весь корпус аппарата. Вроде бы, заряд не так страшен, но он может мешать работе электронных устройств не меньше направленных ЭМИ. А главное, через облако пыли сложно собирать данные.

Вариантом, сходным с облаком, является механическая заградительная сеть (использовалась в воздухе ещё в прошлом веке). Возможно создание огромной по площади сети из лёгкого, но достаточно прочного волокна. Такая сеть будет длительное время оставаться в воздухе сама по себе. Сеть сбрасывается с самолёта, либо выстреливается из специальной пушки, внутри снаряда, который раскрывается в нужной точке пространства. Беспилотники вряд ли смогут обнаружить сеть, а вот залететь в неё, намотав составляющие ячейки на лопасти винтов – это запросто. Несколько сетей – стая поймана и падает вниз.

Сеть выглядит весьма неплохо. Так как беспилотники небольшие, можно сделать сеть безопасной для людей и прочей техники – её будет несложно разорвать. Можно заранее спроектировать волокна так, что они будут разрушаться через несколько часов, скажем, под воздействием атмосферного кислорода. Сеть, вместе со средствами доставки, стоит заметно дешевле стаи беспилотников и дешевле продвинутого источника ЭМИ. Однако и в случае с облаком пыли, и в случае с сетью – остаётся проблема своевременного обнаружения стаи беспилотников и наведения средств доставки. Впрочем, сети можно заранее развешивать в воздухе при появлении каких-то подозрений.

Избранный Президент США, оказывается, предложил заменить F-35 на “сравнимые” F/A-18 Super Hornet. Ссылка на Twitter (похоже, это теперь официальный инструмент информирования):

Based on the tremendous cost and cost overruns of the Lockheed Martin F-35, I have asked Boeing to price-out a comparable F-18 Super Hornet!
(На основании громадных затрат и перерасхода средств на Lockheed Martin F-35, я запросил у Boeing расценки на сравнимый F-18 Super Hornet!)

Занимательное развитие супердорогой программы F-35. При этом принципиальных проблем с тем, чтобы установить на F-18 бортовое оборудование, сравнимое по характеристикам с F-35, нет. Самолёт, в качестве платформы, позволяет. Естественно, подобный проект обновления уже есть – он называется Advanced Super Hornet. В него, помимо общего уменьшения радиолокационной заметности, входит даже закрытый подвесной “отсек” для вооружения, который предлагалось размещать вдоль фюзеляжа. (Решение, конечно, несколько странное.) Однако более дешёвая платформа может нести больше ракет “за те же деньги”. При этом два самолёта, вообще говоря, оказываются более гибким решением, чем один, пусть и существенно менее заметный в некоторых конфигурациях, зато капризный и требующий немалых затрат на повседневное обслуживание.

В Штатах официально представили обозначение перспективного бомбардировщика – B-21. Хотя, пишут, что представили сам бомбардировщик, но это преувеличение: прототипа нет, а показали только (несколько наивную) картинку, которая отражает представление художника о развитии B-2.

Если обсуждать картинку, то это дозвуковой самолёт, схема “Летающее крыло”, чуть более “зализанная”, чем B-2 (исчезли некоторые углы), сохранившая те же черты “малозаметного” летательного аппарата. Самолёт обитаемый, судя по “окнам” в носовой части. Далеко не факт, что эта картинка окажется как-то близко похожа на реальный самолёт, если он вообще будет сдан в серию. Картинка же больше всего напоминает классический Go 229, к которому, по очертаниям, B-21 получается ближе, чем B-2.

Типичный способ сравнения возможностей бортовых РЛС истребителей – сопоставление по таким характеристикам, как дальность обнаружения цели и количество одновременно обстреливаемых или сопровождаемых целей. Результаты сравнения переносятся на сам истребитель. (Конечно, речь тут идёт не только об РЛС, а о системе управления вооружением в целом.) Оба параметра (и “дальность”, и “число целей”) – довольно размыты и лукавы.

Обстреливать две цели параллельно умели старые советские системы (70-х годов). С двумя целями есть интересное техническое решение, в случае, если РЛС имеет электронное сканирование луча только в одной плоскости и поворотную (по крену) антенну: антенна поворачивается так, чтобы обе цели оказались в этой самой плоскости, дальше луч бегает между ними электронно.

Понятно, что трудности с обстрелом множества целей происходят из инертности РЛС. Обычно, существует режим обзора, в котором РЛС лишь сообщает, что там-то и там-то есть некая цель (этот момент прямо связан со вторым параметром – с максимальной дальностью). Если требуется цели обнаруживать в режиме обзора, то каждую можно подсвечивать относительно редко. В результате, получаем направление, текущую дальность (плюс/минус – погрешность велика), некотрую информацию о скорости (из доплеровского сдвига в сигнале). Если решили обстреливать цель, то для эффективного наведения оружия потребуется траектория: вектор скорости, с высокой точностью, соответственно, подсвечивать цель лучом нужно с более высокой частотой. Однако каждый цикл работы радара включает в себя несколько этапов: требуется сформировать сигнал, повернуть луч, излучить сигнал, принять сигнал, обработать принятое. Каждый этап требует времени. Отсюда и возникает инертность станции, накладывающая ограничения на число сопровождаемых целей. Некоторые из этих ограничений – физические, другие – требуют большой вычислительной мощности.

Можно прийти к следующему обобщённому правилу: приёмник должен получить достаточно энергии, отражённой от цели, чтобы что-то детально про эту цель померить (это, примерно, как в цифровой фотографии). Энергию можно накапливать – это будет называться синтезированием апертуры. Можно частично компенсировать потери вычислениями. Но в реальности ограничения остаются весьма существенными. Прежде всего, свою роль играют средства РЭБ (со стороны цели), также важны характеристики отражающей способности цели, текущая траектория её полёта (относительная скорость), расположение в пространстве (на фоне земли, скажем), и т.д., и т.п. Обсуждаемые в прессе характеристики при этом измеряются относительно условного уголкового отражателя, висящего где-то там в воздухе.

Превосходство конкретной РЛС в числе одновременно обстреливаемых целей – очень условная характеристика. В том числе, и по соображениям эффективности. Пусть условный F-22 может взять с собой шесть ракет “воздух-воздух” большой дальности. Скорее всего, для поражения одной цели на большой дальности ему потребуется не менее двух ракет. Почему? Реальной статистики нет, но мало кто сомневается, что едва ли какая-нибудь ракета имеет вероятность поражения хотя бы близкую к 100%, потому что даже по мишеням такого не наблюдается. Тем более, если речь идёт о больших дальностях: чем дальше, тем вероятность меньше. Поэтому, примем, что вероятность 0.6 (это очень неплохо). То есть, чтобы иметь заметные шансы уничтожения цели – хотя бы две ракеты нужно в её направлении отстрелить (кстати, вероятность поражения при обстреле двумя ракетами, в наилучшем случае, составит 0.84 – это если события независимы, что, вообще говоря, не так). Шесть ракет – три цели. Но F-22 теперь остался безоружным (пушку – оставим за скобками: как вариант неподходящий, особенно для данного самолёта). Таким образом, смысл режима обстрела десятка целей возникает только в случае, если действует группа самолётов: один видит – другие обстреливают общую цель (оставаясь в пассивном режиме). В этом режиме нет ничего концептуально нового – реализовано в советской системе “Заслон” (МиГ-31), ещё в 80-е годы прошлого века. Соответственно в такой тактике, кроме характеристик по количеству целей конкретной РЛС, важно как применяется группа истребителей.

Что касается второго показателя – дальности обнаружения. Благодаря тому, что сейчас доступны большие вычислительные мощности, можно на одной и той же РЛС средней мощности сделать дальность и 400, и 1400 км. Дело за цифровой обработкой сигнала. Пусть, опять же, для условного истребителя заявлено 500 км в качестве характеристики “дальность обнаружения цели”. Что такое 500 км? Это около половины боевого радиуса (по типичным современным типам самолётов). Требуется ли истребителю видеть цели, расположенные так далеко (относительно лётных способностей)? Ведь существуют системы AWACS, которые всё равно видят дальше. Более того, засветив цель с 500 км – истребитель её скорее всего спугнёт, а догнать не сможет, потому что боевой радиус не позволяет.

Можно вспомнить, что большая дальность обнаружения коррелирует с общими характеристиками наблюдения РЛС. Например, что у РЛС, имеющей большую заявленную дальность обнаружения, выше “чувствительность” и станция может увидеть малозаметную цель на большем расстоянии. Проблема в том, что это довольно наивная оценка. Современные РЛС устроены сложнее, чем базовая схема “передатчик-отражение-приёмник”. Чувствительность можно поднимать очень высоко, используя обработку сигнала, но из-за того, что такая чувствительная станция начинает видеть скопления мух, отдельных птиц и всё прочее, что оказалось ближе чем 500 км к приёмнику, в том числе и искусственные помехи, возникает новая проблема: попробовать разобраться во всём этом сонме потенциальных целей.

(Чтобы самолёт мог не обнаруживать себя в процессе обнаружения целей – требуется использовать сложный для детектирования внешним наблюдателем зондирующий сигнал. Здесь есть отдельная наука, направление называется LPI – Low Probability of Intercept. Однако реализация LPI требует больше времени на обработку сигнала, при прочих равных, а также снижает полезную мощность, которую можно использовать для измерения характеристик цели.)

Другой важный вопрос – ракеты сверхбольшой дальности. Для системы управления вооружением, обнаруживающей цели на (условной) дальности 500 км, требуются соответствующие ракеты. Идея, что дальновидящий истребитель, оставаясь незамеченным, поражает воздушную цель с огромной дистанции – очень старая. Но с подобными ракетами, подходящими для истребителя, – до сих пор проблемы (хотя некоторые образцы создавались). Во-первых, такая ракета обязательно будет большой, во всех измерениях, читай: длинной и тяжёлой. Если платформой служит малозаметный истребитель с размещением вооружения во внутреннем отсеке, то этот отсек должен быть огромным. У F-22, например, здесь есть проблема. Во-вторых, 500 км со средней скоростью M=3 (очень быстро) лететь более восьми минут: многие цели успеют развернуться и уйти за боевой радиус. А истребитель останется без ракеты (которую, правда, можно перенацелить).

Неверно считать, что число обстреливаемых одновременно целей или дальность обнаружения – неважные характеристики. Однако современные бортовые РЛС тут в любом случае находятся близко к пределу разумной эффективности, поэтому сравнивать показатели нужно с осторожностью.

На F-35 есть немало негативных характеристик. Вот ещё одна, приписываемая неназванному лётчику-испытателю: в статье сообщают, что испытатель, попытавшийся противостоять F-16 в маневренном бою, пришёл к выводу, что F-35A для маневренного боя вообще не подходит. В самом тексте, правда, ничего неожиданного нет: “недостаточная энерговооружённость”, “малые скорости поворота” и другие стандартные при описании маневренного боя недостатки. Сегодня на том же сайте опубликовали исходное сообщение – отчёт пилота, на который ссылались раньше – тоже занимательный документ. Конечно, странно ожидать от F-35 каких-то успехов в маневренном бою с более совершенными, в этом плане, истребителями из 70-х.

На фотографии – F-35, в “не-Cтелс” режиме, с вооружением на внешней подвеске, во время испытаний несимметричной конфигурации.

Фото Lockheed Martin отсюда.

На фото ниже – испытания F-35 в климатической камере, с “намораживанием льда”. На второй фотографии – общий вид.

Фото Lockheed Martin, из альбома на Flickr.com.

На фото – штатовский истребитель F-35C, во время испытаний:

(Фото: Lockheed Martin.)

Это посадка на авианосец, с аэрофинишёром. Хорошо виден тормозной гак, современной конструкции (с гаком, как известно, были проблемы: его пришлось исправлять).

На прошлой неделе в Китае впервые продемонстрировали изумлённой публике новый боевой самолёт – многоцелевой истребитель FС-31. У самолёта есть многие внешние признаки малозаметного истребителя, но как там обстоит дело в реальности, конечно, не ясно.

(Больше фото – в первоисточнике: aviationweek.com.)

Традиционно, сомнения вызывает фонарь кабины: на фото хорошо заметно “ребро” остекления, которого у малозаметного самолёта не должно бы быть. С другой стороны, сохранить конструктивные особенности фонаря, но сконструировать силовую металлическую дугу так, чтобы она не сильно светилась – тоже можно, теоретически. На практике – основные проблемы доставляют устройства, находящиеся в кабине, а не сами элементы, удерживающие остекление фонаря. Кстати, сходную конструкцию фонаря можно обнаружить у F-35.

Форма крыла, расположение килей – конечно, некоторым образом напоминают F-22, а ещё больше – F-35 (там, впрочем, один двигатель), но говорить о копировании нельзя, потому что, с точки зрения аэродинамики, различия тут весьма значительные. Достаточно сравнить вид снизу (масштабы для двух самолётов на картинках разные):

(Китайский истребитель и F-22.)

(Китайский истребитель и F-35.)

Разительно отличаются не только крыло в плане, но и компоновка воздухозаборников, и расположение двигателей. В общем, возможно, это не ультрасовременный самолёт, но он показывает, что технологии в Китае двигаются очень быстро. Хотя, конечно, основная проблема – двигатели.

На фото – момент ночных испытательных полётов F-35C с борта авианосца. Зелёные огни, размещённые на истребителе, это formation lights (“строевые огни”).

(Фото: Lockheed Martin.)

На фото (достаточно старом, впрочем: как минимум, 2012 год) – F-35 в варианте STOVL, с внешними подвесками. Центральный контейнер, под фюзеляжем, содержит пушку. Ну или должен содержать: как там на самом деле – не ясно.

Такой пример стратегического решения, возможно, странного: сконструировать сложный в производстве и обслуживании малозаметный истребитель, очень дорогой, который, тем не менее, позволяет подвесить банальный контейнер с пушкой (предусмотрено для двух из трёх вариантов самолёта). Понятно, что как бы ни старались разработчики, внешний контейнер сильно повышает заметность. Хотя, конкретно про это решение писали, будто пушечный контейнер тоже сделают малозаметным.