Стелт самолетите и радарите от близкото минало до наши дни – втора част

В първата част се спряхме на основните положения на стелт технологиите и на техниката за засичане на летателни апарати от близкото минало. Този път ще разгледаме какво точно е ефективната площ на разсейване и какъв е прогресът в областта на радарите и стелт технологиите.

Ефективната площ на разсейването

Тази абревиатура се използва почти винаги при слаба видимост от страна на радиолокаторите. Ефективната площ на разсейване (effective scattering area, ESA) е една от ключовите характеристики на всеки един съвременен самолет. Нейният физически смисъл съвсем опростено може да бъде обяснен по следния начин: ESA на изтребител, за който тя е равна на един квадратен метър означава, че той отразява толкова вълни с точно определена дължина на вълната, колкото и една непрозрачна за тях повърхност с размери метър на метър, намираща се под прав ъгъл спрямо излъчвателя.

По принцип размерът на самолета няма директна връзка с ефективната площ на разсейването. Моментът, когато учените и инженерите са разбрали този факт, може да се счита за рождения ден на стелт концепцията в съвременния смисъл на думата. В продължение на дълги години са създавани необходимите физични модели и с помощта на компютри са правени сложни пресмятания. В резултат от тази дейност става ясно, че теоретично е възможно да се направи самолет, който е на практика невидим за повечето съществуващи радари. Но въвеждането на тази теория в практиката се оказва дълга и сложна задача. Освен това, преди 50 години не е имало достатъчно мощни компютри и използваните днес съвременни материали. Ето защо в миналото се е налагало да се правят огромен брой експерименти.

От теорията към практиката

Въпреки широко разпространеното мнение, легендарният разузнавателен самолет SR-71 не е бил пълен стелт, но той поставя началото на използването на тази технология. Част от повърхността на този може да се каже уникален за времето си самолет е покрита със специални материали, които поглъщат радиовълните. От друга страна всички елементи от неговата конструкция са проектирани по такъв начин, че радиовълните от радарите многократно се отразяват от неговите модули и блокове, като това води до тяхното взаимно погасяне.

В отворените източници за информация няма точни данни доколко това е помагало да се намали разстоянието на откриване но така наречения „Черен дрозд“. Има частична информация от опита на съветската противовъздушна отбрана, според която SR-71 е сложна за проследяване цел, понеже тя се е оказала твърде незабележима. Всички данни са вземани от радарите единствено ръчно, понеже този самолет е носел на борда си мощни средства за радиоелектронна борба, а електрониката на тогавашните съветски радиолокационни станции от 70-те и 80-те години на миналия век не е била в състояние ефективно да филтрира смущенията.

Първият истински стелт самолета е легендарният Lockheed F-117 Nighthawk (нощен ястреб). При създаването на този боен самолет за първи път са използвани всички известни по това време стелт технологии:

• Използвана е аеродинамична схема, която е много близка до летящото крило – самолетът няма опашка и предни крила, но е със значително удебелен фюзелаж. Въпреки неговата дозвукова скорост, предната част на неговите крила е стреловидна и силно изострена
• Всичките външни елементи на тялото на този самолет (фюзелажа) са разположени по точно определени и пресметнати с компютър ъгли, че да отразяват радиоизлъчването в съвсем друга посока спрямо неговия източник
• Перките на компресорите на двигателите, които са едни от най-забележимите за радарите детайли са покрити с мрежа от материал, който поглъща радиовълните. Това намалява ефективността на двигателите, но за сметка на това успешно ги екранира
• С подобни материали са покрити почти всички външни повърхности на Lockheed F-117 Nighthawk
• За да не могат самонасочващите се ракети с инфрачервени глави да откриват самолета, дюзите на неговите двигатели са изведени на горната плоскост на фюзелажа. Освен това, те са имали правоъгълна форма за по-добро смесване на изгорелите газове с околната среда с цел постигане на по-ниски температури. И още, на двигателите е подаван допълнителен въздух, като по този начин също се намалява температурата на изгорелите газове. Това намалява ефективността на двигателите и конструкцията става доста тежка и тромава, но невидима за радарите

За особената конструкция на този самолет са написани навярно милиони страници и ние ще се спрем съвсем накратко върху нея. Получила се е една доста нестабилна машина от аеродинамична гледна точка, поради което се е наложило използването на сложна и скъпа електронна система за управление. И тъй като собственият радар на самолета идеално показва неговото местоположение, F-117 не е имал радар на борда. Ето защо той е можел да използва оръжия само с лазерно насочване или чрез външни указания на целите.

Прогресът

С развитието на изчислителната техника, материалознанието и на фона на всеобщия прогрес в авиацията, стелт концепцията е приложена на практика при всички военни самолети. След доста успешния „Нощен ястреб“ започват да се появяват самолети, които приличат на излезли от фантастични романи. Може и да е безумно скъп, но Northrop Grumman B-2 Spirit успява да покаже, че стратегическият бомбардировач с огромен обсег на действие също може да бъде на практика невидим за радарите и в същото време да запази пълната си функционалност, съответстваща на неговото предназначение.

А появата на Lockheed/Boeing F-22 Raptor става нагледна демонстрация на възможността за използването на стелт технологията при изтребителите. Без съмнение, по-съвременните днешни стелт самолети се създават с използването на още по-впечатляващи технологии. В соплата на двигателите започват да се вграждат специални блокери на излъчваните от радарите радиовълни. По този начин забележимостта на самолета отзад значително се намалява, което е важно за военната техника.

През 21-ви век е трудно да си представим разработването на нов военен самолет без използването на стелт технология. Но въпреки широко разпространеното мнение, тази технология не осигурява пълна невидимост. От друга страна, за изтребителите това не е толкова важно – военните прекрасно разбират цената на всеки допълнителен километър, който самолетът ще успее да измине, преди да бъде засечен. Освен това всяка нова технология дава възможност за измислянето на нова военна тактика и за усъвършенстването на вече съществуващите подходи.

По принцип стелт технологията не е панацея и не е асо в ръкава, а един отличен инструмент в ръцете на военните. По време на военни действия нито един самолет не лети самотно, а действа съвместно с другите видове военна техника. Така например, отдавна се прилага тактиката при атака изтребителите да бъдат прикривани от самолети за радиоелектронна борба. Информацията за техните цели се подава от мощен разузнавателен самолет, който лети далеч извън обхвата на противовъздушната отбрана на врага. Стелт изтребителят в подобни условия получава значително по-големи възможности, а за неговото прикриване са необходими значително по-малко ресурси в сравнение със стандартния изтребител.

Друг положителен момент при стелт самолетите с малка площ на разсейване е, че те са лесни за имитиране. За объркване на противника са създадени специални дронове и ракети, които играят ролята на лъжливи цели. За скриването на ESA с размер от 2 квадратни метра на изтребител от четвърто поколение е необходимо много повече енергия и много повече усилия в сравнение с имитирането на някой от моделите F-35 от пето поколение с ESA няколко квадратни сантиметра. Възможно е изстрелването на многобройни примамки, които могат да имитират най-различни стелт самолети и работят достатъчно дълго време.

Легендата за съветския гений

Когато става дума за стелт технологии, почти винаги се споменава съветския учен Пьотър Яковлевич Уфимцев известен на запад като Pyotr Yakovlevich Ufimtsev, а в СССР като Петр Яковлевич Уфимцев. 

Според слуховете, които вече се считат за легенди, неговата публикация „Теория на дифракцията в електромагнетизма“ (Theory of Edge Diffraction in Electromagnetics) не представлява интерес за тогавашното партийно ръководство от гледна точка на селското стопанство. Ето защо през 1962 година тази научна работа е публикувана и в чужбина. По това време американските специалисти усилено са работели върху проблема за намаляване отраженията на радиовълните от различните обекти. Но задачата е била твърде сложна и нейното решаване е ставало бавно. А тази непризната от СССР научна статия неимоверно много им помага да създадат първия стелт. Като потвърждение на тази история се посочва фактът, че през 1990-та година Уфимцев се премества в Съединените щати и започва да работи в компанията Northrop Grumman върху стелт самолета B-2 Spirit.

Може би има нещо вярно в тази история, но тя едва ли е толкова романтична. По това време и САЩ и Съветският съюз активно работят върху развитието на стелт технологиите. Работата върви с променлив успех и двете страни се сблъскват с неимоверни трудности. Появата на тази научна статия не води до мигновен прогрес в тази област, а се използва като метод за привличане на финансиране от страна на правителството на САЩ.

Заключение

Технологията стелт е нещо като пушка закачена на стената. И в пиесите на Чехов, и във филмите на Гай Ричи това е една много важна подробност. Само че в първия случай това е само една от много ефективните художествени техники, а в другата виждаме грандиозен сюжетен двигател, без който историята може да тръгне в съвсем друга посока.

При наземната техника бронята отдавна изгуби войната срещу снаряда. Сега тя само защитава бойната техника от вече остарелите оръжия и съпътстващите заплахи, като само ви дава възможност да се приближите до целта на разстояние за атака. Същото започна да се случва и в авиацията. Силно намалената видимост във всички честотни диапазони не защитава напълно самолета. Но му дава възможност първи да нанесе удара.

Не е толкова важно дали радарът вижда приближаващия се изтребител. Вероятно ще го види. Но най-важното е на какво разстояние ще го види, за да могат да се предприемат необходимите действия.