Кто не спрятался – я не виноват (история скрытности в авиации). Часть 1/2
Не моё, пост с Хабра.
Из-за ограничения на количество картинок, пост разбит на две части. Вторая часть.
В описаниях современных боевых самолётов «малозаметный» — чуть ли не самая значимая характеристика. Важная и интересная. Под катом попытка описать историю и разные аспекты малозаметности. Картинок будет довольно много, но не жалуйтесь, авиация — это красиво.
Итак, пройдёмся от
до
Рыцари без страха и упрёка
Первоначально пилоты так гордились своей исключительностью, что скрывать своё присутствие в воздухе им и в голову не приходило. Наоборот, как в истории с Рихтгофеном, старались поярче себя обозначить.
Но, как только авиация стала настоящей угрозой и их начали регулярно сбивать, выжившие герои озаботились скрытностью. С тех пор малозаметность всех видов: акустическая, оптическая, тепловая, радио, – непрерывно совершенствовалась.
Я попробую, примерно следуя истории вопроса, кратко изложить основы и виды скрытности. Благо они, основы на удивление просты. В отличие от реализации.
Не ходи подслушивать песенки заветные
Самолёт можно услышать издалека по звуку двигателя и, конечно, это использовали, и вполне всерьёз. Чтобы лучше улавливать звук и особенно направление на него, использовали специальные устройства-концентраторы. От небольших и мобильных:
До огромных стационарных в Британии:
В том или ином виде акустические пеленгаторы были во всех армиях, а потом – исчезли. Самолёты стали намного шумнее и… намного скрытнее. Причина — скорость полёта.
Сверхзвуковой самолёт вообще не слышно, пока он мимо не пролетит и, если он летит высоко и быстро, звук дойдёт до нас, когда будет уже поздно. Даже дозвуковой, но быстрый, самолёт станет слышно, когда он уже слишком близко. Кроме того, звуковая пеленгация не давала достаточной точности, особенно, если самолёт был не один.
Куда чаще самолёт в небе ищут, конечно, в оптическом, инфракрасном и радио-диапазонах. Рентген и гамма-излучение не рассматриваем, они слишком быстро поглощаются воздухом и дальность слишком мала (очевидно, но вдруг кто спросит).
Вы лежите на газоне, и Вас не видно
Скрытность оптическая, в видимом диапазоне, применяется с давних пор, и не только людьми.
Подобно рыбам, самолёты обзавелись светлым брюшком и тёмной спинкой, как этот Як-3:
То, что низ делали именно голубым, а верх чаще зелёным – на самом деле не так важно. Для машин, летающих низко (штурмовики, вертолёты) такой подход сохранился и развился до деформирующих изображение пятен. Но для тех, кто летает повыше, камуфляжная окраска не так важна, так что большинство боевых самолётов просто серые.
Что-либо более серьёзное сделать на современном техническом уровне нереально. Способы сделать предмет принципиально невидимым в оптике, как ни странно, существуют. Но, по множеству причин, они вряд ли доберутся до авиационной реализации, так что перейдём к методам обнаружения и, конечно, скрытности, вне видимого света.
Ей тотчас показалось, что она чует, слышит этот мягкий, теплый дух
Двигатель не только шумен, но и горяч, нужно только уметь увидеть. И нужно уметь скрывать его горячность.
Проблемы заметности раскалённых частей двигателя появились рано, в эпоху поршневых двигателей и начала ночных боевых вылетов. Выхлопные патрубки раскаляются до яркого красного свечения, да и выхлопные газы светятся ночью синевой. Довольно часто вражеский ночной бомбардировщик обнаруживался по свечению выхлопа и выпускных патрубков. Потому у самолётов, специально предназначенных для ночной работы, изменяли выхлопные коллекторы, ставили теплозащитные щитки.
Но всерьёз вопросом экранирования горячих частей и выхлопа занялись, конечно, после распространения ракет с ИК (тепловыми) головками самонаведения.
Для вертолётов, например, обычным стало смешивание выхлопа с наружным воздухом. Так и сопло становится невидимым, и струя уже не такая горячая. Такими экранно-выхлопными устройствами снабжены Ми-24:
Для самолётов ЭВУ вертолётного типа не пригодны, ведь именно горячая струя даёт тягу. У первых реактивных самолётов с этим вообще ничего нельзя было поделать — не хватало запаса тяги.
Со временем двигатели стали ещё мощнее, зато стали и двухконтурными, где выхлопные газы смешиваются с потоком относительно холодного воздуха внешнего контура.
Но проблема не исчезла: на степень двухконтурности и, соответственно, на степень охлаждения накладывает ограничение скорость полёта. Чем планируемая скорость полёта выше – тем меньше эффективная степень двухконтурности. При работе двигателя на форсаже говорить об охлаждении струи и вовсе смысла нет.
Есть и другие решения. Можно изменить сечение струи, сделать её плоской. Из-за большей поверхности такая струя быстрее охлаждается и быстрее рассеивается. Вот, например, сопла F-22:
Решение сложное и весьма невыгодное с точки зрения тяги двигателя, так что применяется редко, на, можно сказать, экстремальных аппаратах. Экстремальнее F-117, наверно, уже некуда:
Не забыт, конечно, и старый добрый способ загородить чем-нибудь самые горячие части. Например, у В-2 видно и стремление сделать струю плоской, и уменьшить её видимость снизу:
Аналогичное решение планировалось и для YF-23 (конкурента F-22):
Одновременно двигатель экранируется от радиоволн, так что пора перейти и к незаметности для радиолокаторов? Нет, погодите ещё немного, есть же ещё УФ-диапазон.
Солнце, прищурившись, смотрит лукаво
Обнаружение в ультрафиолетовом диапазоне отличается от прочих — цель не освещают и ловят отражение, а наблюдают как тень на фоне светящегося ультрафиолетом неба. Таким свойством, обладали, например, головки самонаведения у FIM-92 «Stinger»
Ещё больше прятаться — некуда, самолёт и так выглядит чёрным пятном. Приходится поступать наоборот, светить УФ-фонарями, отстреливать ловушки. В общем, непросто. Как самостоятельный способ прицеливания УФ-наведение не годится, но в сумме с другим методами — очень неприятная штука.
Глаза не прячь, я вижу всю тебя насквозь
Как ни перечисляй методы обнаружения и скрытности, ничто не сравнится по дальности действия и независимости от погодных условий с радиолокатором. Отсюда и значение, которое придают радиолокационной малозаметности.
Сразу скажу: есть локаторы, против которых мелкие уловки не срабатывают. Волны [много]метровой длины отражаются от самолёта как целого, и, какие там подробности у его формы – не слишком важно. Даже за горизонтом засекут, что «где-то там что-то летит». К сожалению для зенитчиков и к счастью для самолётчиков, эти локаторы только для обнаружения и годятся, прицеливание с их помощью производить не получится, точность не та.
Аналогия из автозвука: пищалки, динамики высоких частот, нужно направлять точно в сторону слушающего, иначе толку не будет. Среднечастотные динамики уже можно разместить просто в салоне. А вот низкочастотный сабвуфер хоть в багажник клади, всё равно человек «бум-бум» услышит, а направление определить не сможет.
Бороться с локаторами начали почти сразу с началом их применения, выставляя «щит» из нарезанной фольги. За войну только американцы сбросили над Германией больше сорока тысяч тонн фольги. В одном налёте сбрасывалось до 2,5 млн. пачек по 2000 лент в каждой. Пять миллиардов! Длина одной полоски доходила до 120 м соответственно длине волны, используемой локатором. Были и специальные самолёты постановщики активных радиопомех. Действия, более, чем масштабные, но очень общие, «загородить всё». Потому хорошо прятать так одиночный самолёт сложно и дорого.
Для точного прицеливания по конкретному самолёту подходят локаторы с длиной волны поменьше. И начинает играть роль размер, форма и свойства поверхностей самолёта. Короче говоря, мы добрались до главного.
Предшественники
Несколько десятилетий перед конструкторами реактивных самолётов стояли задачи и поважнее радиоскрытности: скорость, высота, маневренность… Неожиданность появления пытались обеспечить высокой скоростью полёта. Например, «сотка» Т-4 должна была выдавать свыше 3000км/час:
как и XB-70 Valkyrie:
Или малой высотой, полётом в режиме огибания поверхности, как В-1В:
Обратите внимание, передние «крылышки» у В-1В малы, потому это не стабилизатор для всего самолёта, а гасители тряски пилотской кабины при полёте вблизи земли.
Самолёты, сами по себе малозаметные для локаторов, существовали, что с удовольствием отмечалось, но специального развития их свойства до поры до времени не получали.
Наиболее ярко незаметность была заметна (паrдон за каламбур) у самолётов со схемой «летающее крыло», например, вот как выглядит Avro «Vulcan» в сравнении с В-52:
Для радиолокаторов Vulcan был не более заметен, чем небольшой истребитель. Один истребитель, любой.
Но вот другое «летающее крыло», B-35, таким чудным свойством не обладало, хотя было даже более прилизанным на вид:
Почему? Разберём чуть дальше. А пока ещё один предшественник, который уже обладал многими чертами настоящих невидимок, ведь разведчику необходимо быть скрытным. Любуйтесь, самый быстрый из бывших в серии самолётов, SR-71:
Отличие современных «настоящих стелсов» от него в том, что в годы его разработки (1960-е) невозможно было выполнить расчёты современного уровня, и радиопоглощающих покрытий не было. Впрочем, на таких скоростях мало какое покрытие уцелеет.
Итак, самое время разобраться в составляющих скрытности. В самых общих, конечно, чертах.