Проблемы истребителя F-22 Raptor. Часть II: Техника и вооружение
В первой части нашей статьи мы рассмотрели причины высочайшей стоимости новейшего американского истребителя Lockheed Martin F-22 Raptor. Как оказалось, программа создания этого самолета, в свое время выглядевшая не такой уж и сложной, со временем обросла массой проблем, которые в конечном итоге сказались на стоимости научно-исследовательских и конструкторских работ, а также на цене строительства любого отдельно взятого самолета. Вполне очевидно, что сложности экономического характера связаны с техническими проблемами. Освоение новых технологий, а также исправление, на первый взгляд, небольших недочетов в результате может ощутимо увеличить стоимость всей программы. Рассмотрим техническую сторону проекта F-22 и разберемся, что удалось сделать, а что нет. Кроме того, внимания стоят некоторые особенности самолета, которые сохранились вплоть до последних партий серийного производства.
В очередной раз необходимо напомнить: основная масса технической информации об истребителе Raptor до сих пор является закрытой и доступна только некоторым военнослужащим США, имеющим соответствующие разрешения. По этой причине вся приведенная ниже информация была взята только из открытых источников и, возможно, не имеет стопроцентного соответствия реальной современной ситуации. Кроме того, ряд технических проблем или сложностей самолета F-22 напрямую связан с финансовой стороной проекта, поэтому вторая часть статьи может пересекаться с первой и дополнять ее.
Философия равновесия
Начиная с середины восьмидесятых годов, программа ATF (Advanced Tactical Fighter – «Прогрессивный тактический истребитель») осуществлялась в соответствии с обновленной финансовой идеологией. Военные стали требовать не любые характеристики любой ценой, но максимально возможные летные и боевые показатели, какие можно достичь при цене одного самолета в 35-40 миллионов долларов. В свое время такой подход получил массу положительных отзывов, но на практике все вышло гораздо сложнее. В свете нового решения технический облик будущего самолета F-22 стали называть уравновешенным. В первую очередь, это равновесие касалось общей совокупности характеристик и стоимости. В более конкретных случая концепция равновесия требовала без особого ущерба «подружить» сразу несколько параметров и технических нюансов. Так, хорошую маневренность нужно было соединить с малой заметностью, малую заметность и соответствующие ей обводы самолета с хорошим запасом топлива и вооружения, и так далее. В целом, с виду неплохая и интересная идеология уравновешенности различных характеристик грозила массой проблем для инженеров. Пентагон по-прежнему требовал максимально возможные характеристики, обеспечить которые порой было очень трудно.
И все же конструкторам фирмы «Локхид-Мартин» удалось частично удовлетворить требования военных, а также дать самолету максимум возможностей, которые можно было обеспечить в заданных массогабаритных и финансовых рамках. Для начала стоит остановиться на малозаметности. По имеющимся данным, истребитель F-22 имеет эффективную площадь рассеяния на уровне 0,3-0,4 квадратного метра. В отличие от откровенно неудачного F-117A, истребитель F-22 изначально делался как боевая машина с хорошими летными данными. Малозаметность получила меньший приоритет, из-за чего готовый самолет получил специфические обводы фюзеляжа и крыла, которые, в то же время, не имеют значительных отличий от большинства истребителей. Во всяком случае, по своему общему виду «Раптор» действительно похож на самолет, а не на какой-то странный утюг, как это было с F-117A. Малозаметность, в свою очередь, достигалась второстепенными средствами, как то одинаковое ориентирование кромок, находящихся под углом к продольной оси самолета или разваленные наружу кили. При выработке такого облика сотрудникам аэродинамических отделений Lockheed и NASA пришлось серьезно столкнуться с тем самым «равновесием». Тем не менее, у них получилось совместить сравнительно небольшую ЭПР и неплохие летные данные.
Малозаметность самолета также пришлось уравновешивать и с высокой маневренностью. Согласно общепринятому мнению, истребитель пятого поколения должен быть сверхманевренным, что обычно достигается применением двигателей с управляемым вектором тяги. На F-22 применены оригинальные прямоугольные сопла с отклоняемыми створками. Одновременно с изменением вектора тяги такие сопла обеспечивают эффективное снижение температуры выбрасываемых газов. Как следствие, получилось добиться оптимального баланса между маневренностью и заметностью в инфракрасном диапазоне. Работники компаний Lockheed Martin и Pratt & Whitney сумели сделать силовую установку, полностью удовлетворяющую требованиям военных. В то же время, оригинальное прямоугольное сопло получилось достаточно сложным в инженерном отношении.
В целом, необходимость обеспечения малой заметности в радиолокационных диапазонах серьезно сказалась на ходе всей первой стадии проекта, связанной с определением общих черт будущего самолета. Необходимость баланса между летными данными и малозаметностью привела к применению ряда неоднозначных технических решений. К примеру, первоначально предполагалось делать силовой набор крыла только из композитных деталей на основе углепластиков. Такой подход мог дополнительно уменьшить заметность. Однако в дальнейшем, по результатам испытаний, пришлось заменить немалую часть этих деталей металлическими. Как оказалось, углепластиковые лонжероны имеют меньший запас прочности, нежели титановые, а также гораздо более сложны в производстве и почти не пригодны для быстрой замены в условиях войсковой мастерской. Само собой, изменение материала деталей силового набора повлекло за собой серьезную переделку всех сопутствующих узлов и агрегатов, а также ощутимо усложнило производство каркаса самолета.
Все свое ношу… в себе
Характерной чертой самолета F-22 стало отсутствие постоянных внешних подвесок, предназначенных для использования в бою. Под крылом истребителя при необходимости можно установить четыре пилона для подвесных топливных баков или для ракет. Однако в таком случае показатели ЭПР самолета значительно увеличиваются, и на экране радаров он выглядит примерно так же, как более старые F-15 или F-16. Из-за этого в реальной боевой обстановке рекомендуется использовать исключительно внутреннюю подвеску.
Использование только внутренних объемов в сочетании с требуемыми габаритами и массами перспективного самолета стало одной из самых сложных целей при его разработке. Если с внутренними баками все было более-менее просто и под них отдали почти все доступные объемы, то с транспортировкой и применением вооружения пришлось повозиться. Во-первых, было необходимо выделить объемы под грузоотсеки. Основной объем для вооружений расположен в средней части фюзеляжа, сразу за воздухозаборниками. Размеры и оборудование этого грузоотсека позволяют разместить в нем до шести ракет AIM-120. Еще два объема меньшего размера расположены по бокам от основного. В каждом из них имеется место лишь для одной ракеты AIM-9. Второй проблемой при создании грузоотсеков было обеспечение возможности использования вооружения в любых условиях. Было необходимо некое устройство, способное вытолкнуть ракету за пределы внутреннего объема самолета при полете на больших скоростях и при любой перегрузке.
В свете технических данных ракет различных типов пришлось делать сразу два пусковых устройства. Для более тяжелых и крупных AIM-120 разработали выталкивающее устройство, способное выбросить ракету из самолета на сверхзвуковых скоростях и во всем диапазоне допустимых перегрузок. Это устройство представляет собой систему из пневматического и гидравлического цилиндров. Первый со скоростью около восьми метров в секунду выводит ракету за пределы грузоотсека, «пробивая» пограничный слой воздуха. Второй, в свою очередь, обеспечивает отцепку боеприпаса и его увод в сторону от самолета. И без того непростая система выталкивания оружия была усложнена тем, что в боевой обстановке требуется минимальное время, проходящее от нажатия кнопки пуска до начала самостоятельного полета ракеты. После нескольких месяцев сложных исследований в аэродинамических трубах и больших затрат удалось довести время работы выталкивателя до уровня 0,8-0,9 секунды. Военные поначалу хотели получить более быстрое устройство, но дальнейшие работы в этом направлении были остановлены ввиду прочностных характеристик ракет. AIM-120 выходит из грузоотсека с перегрузкой порядка сорока единиц. Большее ускорение при выбросе может привести к повреждениям боеприпаса, вплоть до полной его неработоспособности.
Вторая система выброса ракет предназначена для более легких AIM-9 и построена по другому принципу. Перед пуском ракета опускается из грузоотсека, причем передняя ее часть выдвигается сильнее, чем задняя. Трапециевидный агрегат, на котором располагаются удерживающие устройства, не имеет каких-либо средств для отстрела ракеты – после включения двигателя она самостоятельно сходит с направляющей. Внутренние агрегаты самолета защищаются специальным газоотбойным щитком. Вполне понятно, что оба варианта пусковых устройств гораздо сложнее, чем привычные подкрыльевые пилоны с балочными держателями. Причем эта сложность касается и конструкции, и обслуживания. От старых конструкций выталкиватель и трапеция фактически не отличаются лишь «отношением» к пилоту. Ему по-прежнему достаточно просто нажать соответствующую кнопку. Характерной чертой новых сложных агрегатов оказалась невозможность отказа от них. Требования по малозаметности попросту не дают упростить конструкцию и обслуживание самолета за счет использования менее сложных пусковых устройств.
Стоит отметить, истребитель F-22 все же может нести вооружение на внешней подвеске. Однако, как уже говорилось, при этом сильно ухудшается ЭПР самолета, а также возможны некоторые проблемы с аэродинамикой. В конце девяностых пилоны для ПТБ или вооружений уже подверглись серьезной переработке. В ходе испытаний выяснилось, что первый вариант этих агрегатов увеличивал вероятность флаттера. По имеющимся данным, во время переделки была изменена не только форма пилонов, но и их конструкция. При разработке новых подвесных устройств инженеры «Локхид-Мартин» старались обеспечить минимальную заметность самолета даже при использовании пилонов. Для этого, согласно некоторым источникам, они выполнены в виде монолитной углепластиковой детали. С учетом того факта, что пилоны могут сбрасываться для обеспечения полноценных возможностей пилотирования и малозаметности, такая конструкция не смотрится особо удачной, в первую очередь, в финансовом плане. В ходе последующих модернизаций планировалось вернуться к этому вопросу и снова усовершенствовать пилоны для внешней подвески.
Трудно быть самостоятельным
Одним из основных требований к новому самолету было упрощение технического обслуживания и подготовки к вылету. Для этого, с целью ускорения запуска бортовых систем, F-22 оснастили вспомогательной силовой установкой. Этот агрегат обеспечивает самолет электроэнергией до запуска двигателей, приводящих в действие основные генераторы, гидро- и пневмонасосы. Стоит отметить, ВСУ истребителя оказалась одним из самых надежных узлов. Последние крупные неприятности со вспомогательной силовой установкой закончились еще в конце девяностых годов, когда несколько раз пришлось переносить очередной испытательный полет. Тогда маломощный газотурбинный агрегат был значительно улучшен и впредь больших неприятностей не доставлял.
Вторым способом облегчения обслуживания должна была стать система жизнеобеспечения пилота, а именно ее часть, отвечающая за подачу воздуха и кислорода. На всех американских самолетах до F-22 пилот получал кислород для дыхания из соответствующих баллонов. Однако такая система требует постоянной дозаправки или замены внутренних емкостей для газа. Поскольку F-22 должен был иметь возможность длительного патрулирования и максимально быстрой подготовки к полету, заказчик и разработчик в итоге пришли к выводу о необходимости применения системы регенерации кислорода. С этой целью фирме Normalair Garrett был заказан комплекс OBOGS (On-board oxygen generating system – Бортовая система генерации кислорода). Как понятно из названия, OBOGS предназначена для переработки выдыхаемых летчиком газов и восстановления нормального количества кислорода. Таким образом, все обслуживание кислородной системы сводится к своевременной замене регенерирующих кассет и чистке фильтров. В качестве запасной дыхательной системы на F-22 установили дополнительные агрегаты комплекса EOS «классического» образца: кислородный баллон и сопутствующее оборудование.
Кроме непосредственного обеспечения пилота кислородом, система OBOGS отвечает за защиту летчика от перегрузок. В состав систем жизнеобеспечения входит комбинированный костюм Combat Eagle, объединяющий в себе противоперегрузочные, высотно-компенсирующие и теплозащитные свойства. Достаточно сложная конструкция костюма, среди прочего, привела к невозможности проведения его починки в условиях строевой части. Поэтому при определенных повреждениях костюм Combat Eagle попросту списывается, а летчик получает новый. Однако, как оказалось, малая ремонтопригодность противоперегрузочного костюма и сложность регенерационной системы были далеко не самыми большими проблемами нового истребителя. Несколько месяцев назад стало известно, что массу проблем в сфере жизнеобеспечения летчика доставила одна небольшая деталь, которую поначалу никто и не думал в чем-то обвинять.
Удушающая перегрузка
В середине ноября 2010 года на Аляске разбился строевой истребитель F-22, летчик Дж. Хэни погиб. Причиной происшествия признали отказ системы OBOGS, вызвавший гипоксию, из-за которой пилот потерял сознание и не успел включить запасную EOS. Из-за этого всем самолетам обновили программное обеспечение – теперь включение резервной дыхательной системы производится автоматически. Однако эти переделки не гарантировали стопроцентного избавления от проблем. В дальнейшем летчики строевых частей неоднократно жаловались на серьезные проблемы в полете: в ряде случаев они чувствовали удушение. После очередных разбирательств комиссия ВВС США и Lockheed Martin выяснила, что причиной удушения является несинхронная работа дыхательного модуля системы OBOGS, отвечающего за давление подаваемого летчику кислорода, и агрегатов, следящих за компенсацией перегрузок. Из-за рассинхронизации работы этих элементов комплекса жизнеобеспечения грудь и живот летчика сдавливались костюмом снаружи, а изнутри это давление не компенсировалось достаточным давлением подаваемого кислорода. Всего несколько секунд таких проблем в определенных обстоятельствах приводили к ателектазу – спадению альвеол. Это явление в подавляющем большинстве случаев не приводит к серьезным проблемам со здоровьем, но требует предоставить летчику пару дней дополнительного отдыха. Кроме того, несколько летчиков, подвергнувшись кратковременным удушениям, подали рапорты с просьбой отстранить их от полетов на F-22 до исправления всех неполадок.
В июле 2012 года официальный представитель Пентагона рассказал о результатах расследования. Оказалось, что в проблемах с удушением был виноват модуль системы OBOGS, отвечавший за правильное функционирование противоперегрузочной части костюма Combat Eagle. Вернее, не сам модуль, а одна из его деталей. Один из клапанов системы накачки костюма оказался непригодным для эксплуатации. Он свободно пропускал воздух внутрь костюма, но не обеспечивал должной скорости стравливания. Как результат, на выходе из маневра с перегрузкой дыхательный модуль OBOGS снижал давление подаваемого кислорода до необходимого значения, а костюм продолжал оставаться надутым до тех пор, пока воздух не стравливался из него с таким темпом, какой мог обеспечить тот самый злополучный клапан. Еще до объявления результатов расследования система подачи воздуха в противоперегрузочную систему была заметно доработана и еще раз проверена на предмет правильной работы. К концу лета этого года был создан комплект новых деталей, предназначенный для переоснащения строевых самолетов F-22. К началу 2013 года все имеющиеся в ВВС США истребители будут переоснащены новыми комплектующими.
Все эти проблемы с противоперегрузочной частью комплекса OBOGS повлекли за собой не только неприятности со здоровьем летчиков. Начиная с самой катастрофы 2010 года, истребители F-22 регулярно «обзаводились» новыми ограничениями по режимам полета. В последние месяцы перед установкой новых клапанов пилоты самолетов Raptor были обязаны летать на малых высотах и без костюмов Combat Eagle. Кроме того, командование приказало прокладывать маршрут полета с таким расчетом, чтобы от любой его точки можно было добраться до ближайшего аэродрома не более чем за полчаса. Нетрудно догадаться, насколько упал боевой потенциал новейшего американского истребителя. А ведь виновником всех этих технических неприятностей, катастрофы и проблем со здоровьем летчиков был небольшой клапан, который в свое время как-то смог пройти все проверки и испытания.
Ударная мощь и ударная немощь
Программа ATF на стадии первоначальной проработки концепции подразумевала создание перспективного истребителя-бомбардировщика. Самолет должен был с одинаковой эффективностью уничтожать как воздушные, так и наземные цели. Однако в ходе проработки технических особенностей будущего самолета возник ряд проблем. Прежде всего, неприятностей добавила та самая концепция равновесия. Требования малозаметности привели к размещению всего вооружения внутри фюзеляжа, что, в свою очередь, вынудило конструкторов максимально ужать грузоотсеки. В результате этого немалая часть американского управляемого вооружения «воздух-земля» просто не может поместиться внутри объема, отведенного на F-22 под вооружение. К примеру, противорадиолокационная ракета AGM-88 HARM примерно на полметра длиннее ракеты AIM-120 и имеет почти в три раза больший размах крыла. Кроме того, HARM на 200 килограмм тяжелее ракеты AMRAAM. Таким образом, масса и габариты основной современной противорадиолокационной ракеты США не позволяют запускать ее с самолета F-22. Конечно, «Раптор» может нести ракету и на внешней подвеске, но в таком случае из незаметного охотника за радарами он превращается в еще одну особо опасную цель, которая привлечет к себе повышенное внимание ПВО противника. Что касается бомб, то с ними дело обстоит примерно так же, как и с ракетами. Грузоподъемность внутренних подвесок самолета не позволяет брать на борт крупные и тяжелые боеприпасы. Калибр применяемых бомб ограничен тысячей фунтов (454 кг).
Примечательной чертой бортового радиоэлектронного оборудования истребителя F-22 является полное отсутствие какой-либо специализированной аппаратуры, предназначенной только для работы по наземным целям. Требование вписать стоимость самолета в определенную Пентагоном сумму, пусть даже и в ущерб характеристикам, повлекло за собой выведение из его облика характерного бомбардировочного оборудования. При этом инженеры фирмы «Локхид-Мартин» постарались сохранить хотя бы ограниченные возможности по бомбометанию. В программном обеспечении бортовых компьютеров предусмотрительно оставили алгоритмы, необходимые для обнаружения и опознавания наземных целей. Поражение этих целей, в свою очередь, с самого начала предполагалось осуществлять управляемыми бомбами с наведением по сигналу навигационной системы GPS. После принятия на вооружение комплекта JDAM, предназначенного для переоборудования свободнопадающих бомб в управляемую конфигурацию, именно подобные «умные» боеприпасы стали основным оружием F-22 для атаки наземных целей.
Наличие GPS-корректируемых бомб в арсенале самолета F-22 ощутимо расширило его боевые возможности. Однако далеко не так, как хотелось бы заказчику. На практике один Raptor может нести в главном грузоотсеке лишь две бомбы GBU-32 JDAM калибром по тысяче фунтов. Одновременно с двумя бомбами самолету приходится брать на борт по две ракеты AMRAAM (в главном грузоотсеке) и две Sidewinder в боковых. Применение переоборудованных бомб вынуждает самолет подходить к цели достаточно близко, из-за чего приходится нести оружие для самообороны. Осенью 2006 года на вооружение ВВС США была принята на вооружение корректируемая бомба GBU-39 SDB (Small Diameter Bomb – Бомба малого диаметра). Этот 250-фунтовый боеприпас имеет систему наведения, аналогичную бомбам JDAM. Благодаря меньшим размерам и меньшей массе, в главном грузоотсеке F-22 может поместиться до шестнадцати таких бомб. Однако на практике получится загрузить не более восьми – крайние держатели главного грузоотсека и дополнительные «бомболюки» снова отводятся под управляемые ракеты для самообороны. Таким образом, один самолет может нести до четырех бомб GBU-39 с радиусом действия до 110 километров. Тем не менее, количество и дальность нивелируются могуществом, ведь GBU-39 несет всего 17 килограмм взрывчатого вещества против 202 кг у GBU-32.
В общем, F-22 имеет хорошие возможности ведения воздушного боя, для которого он изначально предназначался, но при этом не может полноценно проводить атаки наземных целей. Из-за этого ударной силой американских ВВС в случаях, когда необходимо атаковать объекты или технику противника, продолжают оставаться уже достаточно старые самолеты F-15 и F-16 поздних модификаций. Собственно говоря, проблемы с вооружением «воздух-земля» являются одной из основных причин того, что «Рапторы» не принимали участия в конфликтах последнего времени. Атаки наземных целей затруднены из-за слишком малой номенклатуры соответствующего вооружения. Что касается завоевания превосходства в воздухе, то в современных конфликтах некоторые возможности F-22 могут быть даже излишними. Так, во время войны в Ираке американские истребители-бомбардировщики F/A-18 в ходе воздушных боев уничтожили около сорока иракских самолетов. При этом во время подобных столкновений был потерян только один американский истребитель. Вполне очевидно, что для борьбы с военно-воздушными силами стран третьего мира F-22 оказывается не слишком эффективным в экономическом плане: боевая работа этого истребителя обходится заметно дороже, чем вылеты других типов. Боевая эффективность при этом, с учетом характера целей, получается примерно равной.
Неоднозначный результат
Стоит отметить, что истребитель Lockheed Martin F-22 Raptor имеет гораздо меньше проблем технических, нежели экономических. Как уже говорилось, техническая и финансовая стороны проекта очень сильно связаны друг с другом и постоянно пересекаются. В плане соотношения технических преимуществ и стоимости авторам проекта F-22 так и не удалось соблюсти требуемое равновесие. Удовлетворение требований заказчика привело к постоянной необходимости дополнительных исследований и конструкторских работ. Как следствие, в составе проекта появлялись новые интересные технические решения, которые, однако, оказывали самое прямое влияние на общую стоимость всей программы. В результате хорошими характеристиками самолет обязан своей высокой стоимости.
Однако, несмотря на все ноу-хау, «Раптор» в итоге получил недостаточные возможности по атаке наземных целей. Здесь сказался второй момент общего облика, в котором так и не удалось соблюсти желаемый баланс. Малая заметность для радиолокационных станций привела к требованию уместить всю полезную нагрузку внутри фюзеляжа, что напрямую повлияло на максимально допустимые габариты боеприпасов и, как следствие, на номенклатуру вооружений. При этом бортовое радиоэлектронное оборудование самолета вполне способно работать не только с бомбами, наводящимися по сигналу системы GPS. Однако ввиду экономических и технических неурядиц самолет так и не удалось оснастить аппаратурой для, к примеру, наведения бомб или ракет по лазеру. Что касается боеприпасов «воздух-земля» с радиолокационным наведением, то здесь свое слово сказал целый ряд факторов. Подходящие бомбы или ракеты с активной радиолокационной ГСН оказались либо слишком большими и тяжелыми, либо обладающими недостаточным могуществом. Использование пассивной радиолокационной головки, в свою очередь, связано с необходимостью подсвета цели, а это почти полностью ликвидирует все преимущества от малозаметной конструкции. Так что бомбы JDAM и SDB фактически являются компромиссом между малозаметностью и хотя бы удовлетворительными ударными возможностями.
Подводя итог, можно сказать, что техническая сторона проекта F-22 в некоторой мере является оправданием за уникально высокую стоимость работ и строительства самолета. Тем не менее, некоторые удачные и перспективные решения продолжают оставаться сомнительными для массового использования. К счастью для американских военных, все имеющиеся проблемы истребителя постепенно исправляются, хотя это и приводит к дополнительным тратам или к необходимости введения ограничений на режимы полета. Однако проект Raptor получился настолько сложным, что трудно предугадать, как скоро появятся новые сообщения о технических проблемах, и какого именно нюанса конструкции они будут касаться. 15 ноября недалеко от авиабазы Тиндалл (США, штат Флорида) разбился еще один строевой F-22. Расследованием происшествия занимается специальная комиссия, и какие-либо сведения пока не разглашались. В настоящее время никто не может исключить вероятность того, что недавняя авария станет началом для целой череды событий, как это было с катастрофой двухлетней давности. Если это действительно будет так, то истребитель F-22 рискует закрепить за собой репутацию не только самого дорогого и спорного самолета в истории американской авиации, но также самого сложного и непредсказуемого в эксплуатации.
По материалам:
http://lockheedmartin.com/
http://northropgrumman.com/
http://airwar.ru/
http://vpk.name/
http://warandpeace.ru/
http://globalsecurity.org/
http://intel.com/
http://oborona.ru/
http://ausairpower.net/
http://lenta.ru/
http://bbc.co.uk/
Кудишин И.В. F-22 «Рэптор» и JSF. Американские истребители пятого поколения. – М.: Астрель/АСТ, 2002
В очередной раз необходимо напомнить: основная масса технической информации об истребителе Raptor до сих пор является закрытой и доступна только некоторым военнослужащим США, имеющим соответствующие разрешения. По этой причине вся приведенная ниже информация была взята только из открытых источников и, возможно, не имеет стопроцентного соответствия реальной современной ситуации. Кроме того, ряд технических проблем или сложностей самолета F-22 напрямую связан с финансовой стороной проекта, поэтому вторая часть статьи может пересекаться с первой и дополнять ее.
Философия равновесия
Начиная с середины восьмидесятых годов, программа ATF (Advanced Tactical Fighter – «Прогрессивный тактический истребитель») осуществлялась в соответствии с обновленной финансовой идеологией. Военные стали требовать не любые характеристики любой ценой, но максимально возможные летные и боевые показатели, какие можно достичь при цене одного самолета в 35-40 миллионов долларов. В свое время такой подход получил массу положительных отзывов, но на практике все вышло гораздо сложнее. В свете нового решения технический облик будущего самолета F-22 стали называть уравновешенным. В первую очередь, это равновесие касалось общей совокупности характеристик и стоимости. В более конкретных случая концепция равновесия требовала без особого ущерба «подружить» сразу несколько параметров и технических нюансов. Так, хорошую маневренность нужно было соединить с малой заметностью, малую заметность и соответствующие ей обводы самолета с хорошим запасом топлива и вооружения, и так далее. В целом, с виду неплохая и интересная идеология уравновешенности различных характеристик грозила массой проблем для инженеров. Пентагон по-прежнему требовал максимально возможные характеристики, обеспечить которые порой было очень трудно.
И все же конструкторам фирмы «Локхид-Мартин» удалось частично удовлетворить требования военных, а также дать самолету максимум возможностей, которые можно было обеспечить в заданных массогабаритных и финансовых рамках. Для начала стоит остановиться на малозаметности. По имеющимся данным, истребитель F-22 имеет эффективную площадь рассеяния на уровне 0,3-0,4 квадратного метра. В отличие от откровенно неудачного F-117A, истребитель F-22 изначально делался как боевая машина с хорошими летными данными. Малозаметность получила меньший приоритет, из-за чего готовый самолет получил специфические обводы фюзеляжа и крыла, которые, в то же время, не имеют значительных отличий от большинства истребителей. Во всяком случае, по своему общему виду «Раптор» действительно похож на самолет, а не на какой-то странный утюг, как это было с F-117A. Малозаметность, в свою очередь, достигалась второстепенными средствами, как то одинаковое ориентирование кромок, находящихся под углом к продольной оси самолета или разваленные наружу кили. При выработке такого облика сотрудникам аэродинамических отделений Lockheed и NASA пришлось серьезно столкнуться с тем самым «равновесием». Тем не менее, у них получилось совместить сравнительно небольшую ЭПР и неплохие летные данные.
Малозаметность самолета также пришлось уравновешивать и с высокой маневренностью. Согласно общепринятому мнению, истребитель пятого поколения должен быть сверхманевренным, что обычно достигается применением двигателей с управляемым вектором тяги. На F-22 применены оригинальные прямоугольные сопла с отклоняемыми створками. Одновременно с изменением вектора тяги такие сопла обеспечивают эффективное снижение температуры выбрасываемых газов. Как следствие, получилось добиться оптимального баланса между маневренностью и заметностью в инфракрасном диапазоне. Работники компаний Lockheed Martin и Pratt & Whitney сумели сделать силовую установку, полностью удовлетворяющую требованиям военных. В то же время, оригинальное прямоугольное сопло получилось достаточно сложным в инженерном отношении.
В целом, необходимость обеспечения малой заметности в радиолокационных диапазонах серьезно сказалась на ходе всей первой стадии проекта, связанной с определением общих черт будущего самолета. Необходимость баланса между летными данными и малозаметностью привела к применению ряда неоднозначных технических решений. К примеру, первоначально предполагалось делать силовой набор крыла только из композитных деталей на основе углепластиков. Такой подход мог дополнительно уменьшить заметность. Однако в дальнейшем, по результатам испытаний, пришлось заменить немалую часть этих деталей металлическими. Как оказалось, углепластиковые лонжероны имеют меньший запас прочности, нежели титановые, а также гораздо более сложны в производстве и почти не пригодны для быстрой замены в условиях войсковой мастерской. Само собой, изменение материала деталей силового набора повлекло за собой серьезную переделку всех сопутствующих узлов и агрегатов, а также ощутимо усложнило производство каркаса самолета.
Все свое ношу… в себе
Характерной чертой самолета F-22 стало отсутствие постоянных внешних подвесок, предназначенных для использования в бою. Под крылом истребителя при необходимости можно установить четыре пилона для подвесных топливных баков или для ракет. Однако в таком случае показатели ЭПР самолета значительно увеличиваются, и на экране радаров он выглядит примерно так же, как более старые F-15 или F-16. Из-за этого в реальной боевой обстановке рекомендуется использовать исключительно внутреннюю подвеску.
Использование только внутренних объемов в сочетании с требуемыми габаритами и массами перспективного самолета стало одной из самых сложных целей при его разработке. Если с внутренними баками все было более-менее просто и под них отдали почти все доступные объемы, то с транспортировкой и применением вооружения пришлось повозиться. Во-первых, было необходимо выделить объемы под грузоотсеки. Основной объем для вооружений расположен в средней части фюзеляжа, сразу за воздухозаборниками. Размеры и оборудование этого грузоотсека позволяют разместить в нем до шести ракет AIM-120. Еще два объема меньшего размера расположены по бокам от основного. В каждом из них имеется место лишь для одной ракеты AIM-9. Второй проблемой при создании грузоотсеков было обеспечение возможности использования вооружения в любых условиях. Было необходимо некое устройство, способное вытолкнуть ракету за пределы внутреннего объема самолета при полете на больших скоростях и при любой перегрузке.
В свете технических данных ракет различных типов пришлось делать сразу два пусковых устройства. Для более тяжелых и крупных AIM-120 разработали выталкивающее устройство, способное выбросить ракету из самолета на сверхзвуковых скоростях и во всем диапазоне допустимых перегрузок. Это устройство представляет собой систему из пневматического и гидравлического цилиндров. Первый со скоростью около восьми метров в секунду выводит ракету за пределы грузоотсека, «пробивая» пограничный слой воздуха. Второй, в свою очередь, обеспечивает отцепку боеприпаса и его увод в сторону от самолета. И без того непростая система выталкивания оружия была усложнена тем, что в боевой обстановке требуется минимальное время, проходящее от нажатия кнопки пуска до начала самостоятельного полета ракеты. После нескольких месяцев сложных исследований в аэродинамических трубах и больших затрат удалось довести время работы выталкивателя до уровня 0,8-0,9 секунды. Военные поначалу хотели получить более быстрое устройство, но дальнейшие работы в этом направлении были остановлены ввиду прочностных характеристик ракет. AIM-120 выходит из грузоотсека с перегрузкой порядка сорока единиц. Большее ускорение при выбросе может привести к повреждениям боеприпаса, вплоть до полной его неработоспособности.
Вторая система выброса ракет предназначена для более легких AIM-9 и построена по другому принципу. Перед пуском ракета опускается из грузоотсека, причем передняя ее часть выдвигается сильнее, чем задняя. Трапециевидный агрегат, на котором располагаются удерживающие устройства, не имеет каких-либо средств для отстрела ракеты – после включения двигателя она самостоятельно сходит с направляющей. Внутренние агрегаты самолета защищаются специальным газоотбойным щитком. Вполне понятно, что оба варианта пусковых устройств гораздо сложнее, чем привычные подкрыльевые пилоны с балочными держателями. Причем эта сложность касается и конструкции, и обслуживания. От старых конструкций выталкиватель и трапеция фактически не отличаются лишь «отношением» к пилоту. Ему по-прежнему достаточно просто нажать соответствующую кнопку. Характерной чертой новых сложных агрегатов оказалась невозможность отказа от них. Требования по малозаметности попросту не дают упростить конструкцию и обслуживание самолета за счет использования менее сложных пусковых устройств.
Стоит отметить, истребитель F-22 все же может нести вооружение на внешней подвеске. Однако, как уже говорилось, при этом сильно ухудшается ЭПР самолета, а также возможны некоторые проблемы с аэродинамикой. В конце девяностых пилоны для ПТБ или вооружений уже подверглись серьезной переработке. В ходе испытаний выяснилось, что первый вариант этих агрегатов увеличивал вероятность флаттера. По имеющимся данным, во время переделки была изменена не только форма пилонов, но и их конструкция. При разработке новых подвесных устройств инженеры «Локхид-Мартин» старались обеспечить минимальную заметность самолета даже при использовании пилонов. Для этого, согласно некоторым источникам, они выполнены в виде монолитной углепластиковой детали. С учетом того факта, что пилоны могут сбрасываться для обеспечения полноценных возможностей пилотирования и малозаметности, такая конструкция не смотрится особо удачной, в первую очередь, в финансовом плане. В ходе последующих модернизаций планировалось вернуться к этому вопросу и снова усовершенствовать пилоны для внешней подвески.
Трудно быть самостоятельным
Одним из основных требований к новому самолету было упрощение технического обслуживания и подготовки к вылету. Для этого, с целью ускорения запуска бортовых систем, F-22 оснастили вспомогательной силовой установкой. Этот агрегат обеспечивает самолет электроэнергией до запуска двигателей, приводящих в действие основные генераторы, гидро- и пневмонасосы. Стоит отметить, ВСУ истребителя оказалась одним из самых надежных узлов. Последние крупные неприятности со вспомогательной силовой установкой закончились еще в конце девяностых годов, когда несколько раз пришлось переносить очередной испытательный полет. Тогда маломощный газотурбинный агрегат был значительно улучшен и впредь больших неприятностей не доставлял.
Вторым способом облегчения обслуживания должна была стать система жизнеобеспечения пилота, а именно ее часть, отвечающая за подачу воздуха и кислорода. На всех американских самолетах до F-22 пилот получал кислород для дыхания из соответствующих баллонов. Однако такая система требует постоянной дозаправки или замены внутренних емкостей для газа. Поскольку F-22 должен был иметь возможность длительного патрулирования и максимально быстрой подготовки к полету, заказчик и разработчик в итоге пришли к выводу о необходимости применения системы регенерации кислорода. С этой целью фирме Normalair Garrett был заказан комплекс OBOGS (On-board oxygen generating system – Бортовая система генерации кислорода). Как понятно из названия, OBOGS предназначена для переработки выдыхаемых летчиком газов и восстановления нормального количества кислорода. Таким образом, все обслуживание кислородной системы сводится к своевременной замене регенерирующих кассет и чистке фильтров. В качестве запасной дыхательной системы на F-22 установили дополнительные агрегаты комплекса EOS «классического» образца: кислородный баллон и сопутствующее оборудование.
Кроме непосредственного обеспечения пилота кислородом, система OBOGS отвечает за защиту летчика от перегрузок. В состав систем жизнеобеспечения входит комбинированный костюм Combat Eagle, объединяющий в себе противоперегрузочные, высотно-компенсирующие и теплозащитные свойства. Достаточно сложная конструкция костюма, среди прочего, привела к невозможности проведения его починки в условиях строевой части. Поэтому при определенных повреждениях костюм Combat Eagle попросту списывается, а летчик получает новый. Однако, как оказалось, малая ремонтопригодность противоперегрузочного костюма и сложность регенерационной системы были далеко не самыми большими проблемами нового истребителя. Несколько месяцев назад стало известно, что массу проблем в сфере жизнеобеспечения летчика доставила одна небольшая деталь, которую поначалу никто и не думал в чем-то обвинять.
Удушающая перегрузка
В середине ноября 2010 года на Аляске разбился строевой истребитель F-22, летчик Дж. Хэни погиб. Причиной происшествия признали отказ системы OBOGS, вызвавший гипоксию, из-за которой пилот потерял сознание и не успел включить запасную EOS. Из-за этого всем самолетам обновили программное обеспечение – теперь включение резервной дыхательной системы производится автоматически. Однако эти переделки не гарантировали стопроцентного избавления от проблем. В дальнейшем летчики строевых частей неоднократно жаловались на серьезные проблемы в полете: в ряде случаев они чувствовали удушение. После очередных разбирательств комиссия ВВС США и Lockheed Martin выяснила, что причиной удушения является несинхронная работа дыхательного модуля системы OBOGS, отвечающего за давление подаваемого летчику кислорода, и агрегатов, следящих за компенсацией перегрузок. Из-за рассинхронизации работы этих элементов комплекса жизнеобеспечения грудь и живот летчика сдавливались костюмом снаружи, а изнутри это давление не компенсировалось достаточным давлением подаваемого кислорода. Всего несколько секунд таких проблем в определенных обстоятельствах приводили к ателектазу – спадению альвеол. Это явление в подавляющем большинстве случаев не приводит к серьезным проблемам со здоровьем, но требует предоставить летчику пару дней дополнительного отдыха. Кроме того, несколько летчиков, подвергнувшись кратковременным удушениям, подали рапорты с просьбой отстранить их от полетов на F-22 до исправления всех неполадок.
В июле 2012 года официальный представитель Пентагона рассказал о результатах расследования. Оказалось, что в проблемах с удушением был виноват модуль системы OBOGS, отвечавший за правильное функционирование противоперегрузочной части костюма Combat Eagle. Вернее, не сам модуль, а одна из его деталей. Один из клапанов системы накачки костюма оказался непригодным для эксплуатации. Он свободно пропускал воздух внутрь костюма, но не обеспечивал должной скорости стравливания. Как результат, на выходе из маневра с перегрузкой дыхательный модуль OBOGS снижал давление подаваемого кислорода до необходимого значения, а костюм продолжал оставаться надутым до тех пор, пока воздух не стравливался из него с таким темпом, какой мог обеспечить тот самый злополучный клапан. Еще до объявления результатов расследования система подачи воздуха в противоперегрузочную систему была заметно доработана и еще раз проверена на предмет правильной работы. К концу лета этого года был создан комплект новых деталей, предназначенный для переоснащения строевых самолетов F-22. К началу 2013 года все имеющиеся в ВВС США истребители будут переоснащены новыми комплектующими.
Все эти проблемы с противоперегрузочной частью комплекса OBOGS повлекли за собой не только неприятности со здоровьем летчиков. Начиная с самой катастрофы 2010 года, истребители F-22 регулярно «обзаводились» новыми ограничениями по режимам полета. В последние месяцы перед установкой новых клапанов пилоты самолетов Raptor были обязаны летать на малых высотах и без костюмов Combat Eagle. Кроме того, командование приказало прокладывать маршрут полета с таким расчетом, чтобы от любой его точки можно было добраться до ближайшего аэродрома не более чем за полчаса. Нетрудно догадаться, насколько упал боевой потенциал новейшего американского истребителя. А ведь виновником всех этих технических неприятностей, катастрофы и проблем со здоровьем летчиков был небольшой клапан, который в свое время как-то смог пройти все проверки и испытания.
Ударная мощь и ударная немощь
Программа ATF на стадии первоначальной проработки концепции подразумевала создание перспективного истребителя-бомбардировщика. Самолет должен был с одинаковой эффективностью уничтожать как воздушные, так и наземные цели. Однако в ходе проработки технических особенностей будущего самолета возник ряд проблем. Прежде всего, неприятностей добавила та самая концепция равновесия. Требования малозаметности привели к размещению всего вооружения внутри фюзеляжа, что, в свою очередь, вынудило конструкторов максимально ужать грузоотсеки. В результате этого немалая часть американского управляемого вооружения «воздух-земля» просто не может поместиться внутри объема, отведенного на F-22 под вооружение. К примеру, противорадиолокационная ракета AGM-88 HARM примерно на полметра длиннее ракеты AIM-120 и имеет почти в три раза больший размах крыла. Кроме того, HARM на 200 килограмм тяжелее ракеты AMRAAM. Таким образом, масса и габариты основной современной противорадиолокационной ракеты США не позволяют запускать ее с самолета F-22. Конечно, «Раптор» может нести ракету и на внешней подвеске, но в таком случае из незаметного охотника за радарами он превращается в еще одну особо опасную цель, которая привлечет к себе повышенное внимание ПВО противника. Что касается бомб, то с ними дело обстоит примерно так же, как и с ракетами. Грузоподъемность внутренних подвесок самолета не позволяет брать на борт крупные и тяжелые боеприпасы. Калибр применяемых бомб ограничен тысячей фунтов (454 кг).
Примечательной чертой бортового радиоэлектронного оборудования истребителя F-22 является полное отсутствие какой-либо специализированной аппаратуры, предназначенной только для работы по наземным целям. Требование вписать стоимость самолета в определенную Пентагоном сумму, пусть даже и в ущерб характеристикам, повлекло за собой выведение из его облика характерного бомбардировочного оборудования. При этом инженеры фирмы «Локхид-Мартин» постарались сохранить хотя бы ограниченные возможности по бомбометанию. В программном обеспечении бортовых компьютеров предусмотрительно оставили алгоритмы, необходимые для обнаружения и опознавания наземных целей. Поражение этих целей, в свою очередь, с самого начала предполагалось осуществлять управляемыми бомбами с наведением по сигналу навигационной системы GPS. После принятия на вооружение комплекта JDAM, предназначенного для переоборудования свободнопадающих бомб в управляемую конфигурацию, именно подобные «умные» боеприпасы стали основным оружием F-22 для атаки наземных целей.
Наличие GPS-корректируемых бомб в арсенале самолета F-22 ощутимо расширило его боевые возможности. Однако далеко не так, как хотелось бы заказчику. На практике один Raptor может нести в главном грузоотсеке лишь две бомбы GBU-32 JDAM калибром по тысяче фунтов. Одновременно с двумя бомбами самолету приходится брать на борт по две ракеты AMRAAM (в главном грузоотсеке) и две Sidewinder в боковых. Применение переоборудованных бомб вынуждает самолет подходить к цели достаточно близко, из-за чего приходится нести оружие для самообороны. Осенью 2006 года на вооружение ВВС США была принята на вооружение корректируемая бомба GBU-39 SDB (Small Diameter Bomb – Бомба малого диаметра). Этот 250-фунтовый боеприпас имеет систему наведения, аналогичную бомбам JDAM. Благодаря меньшим размерам и меньшей массе, в главном грузоотсеке F-22 может поместиться до шестнадцати таких бомб. Однако на практике получится загрузить не более восьми – крайние держатели главного грузоотсека и дополнительные «бомболюки» снова отводятся под управляемые ракеты для самообороны. Таким образом, один самолет может нести до четырех бомб GBU-39 с радиусом действия до 110 километров. Тем не менее, количество и дальность нивелируются могуществом, ведь GBU-39 несет всего 17 килограмм взрывчатого вещества против 202 кг у GBU-32.
В общем, F-22 имеет хорошие возможности ведения воздушного боя, для которого он изначально предназначался, но при этом не может полноценно проводить атаки наземных целей. Из-за этого ударной силой американских ВВС в случаях, когда необходимо атаковать объекты или технику противника, продолжают оставаться уже достаточно старые самолеты F-15 и F-16 поздних модификаций. Собственно говоря, проблемы с вооружением «воздух-земля» являются одной из основных причин того, что «Рапторы» не принимали участия в конфликтах последнего времени. Атаки наземных целей затруднены из-за слишком малой номенклатуры соответствующего вооружения. Что касается завоевания превосходства в воздухе, то в современных конфликтах некоторые возможности F-22 могут быть даже излишними. Так, во время войны в Ираке американские истребители-бомбардировщики F/A-18 в ходе воздушных боев уничтожили около сорока иракских самолетов. При этом во время подобных столкновений был потерян только один американский истребитель. Вполне очевидно, что для борьбы с военно-воздушными силами стран третьего мира F-22 оказывается не слишком эффективным в экономическом плане: боевая работа этого истребителя обходится заметно дороже, чем вылеты других типов. Боевая эффективность при этом, с учетом характера целей, получается примерно равной.
Неоднозначный результат
Стоит отметить, что истребитель Lockheed Martin F-22 Raptor имеет гораздо меньше проблем технических, нежели экономических. Как уже говорилось, техническая и финансовая стороны проекта очень сильно связаны друг с другом и постоянно пересекаются. В плане соотношения технических преимуществ и стоимости авторам проекта F-22 так и не удалось соблюсти требуемое равновесие. Удовлетворение требований заказчика привело к постоянной необходимости дополнительных исследований и конструкторских работ. Как следствие, в составе проекта появлялись новые интересные технические решения, которые, однако, оказывали самое прямое влияние на общую стоимость всей программы. В результате хорошими характеристиками самолет обязан своей высокой стоимости.
Однако, несмотря на все ноу-хау, «Раптор» в итоге получил недостаточные возможности по атаке наземных целей. Здесь сказался второй момент общего облика, в котором так и не удалось соблюсти желаемый баланс. Малая заметность для радиолокационных станций привела к требованию уместить всю полезную нагрузку внутри фюзеляжа, что напрямую повлияло на максимально допустимые габариты боеприпасов и, как следствие, на номенклатуру вооружений. При этом бортовое радиоэлектронное оборудование самолета вполне способно работать не только с бомбами, наводящимися по сигналу системы GPS. Однако ввиду экономических и технических неурядиц самолет так и не удалось оснастить аппаратурой для, к примеру, наведения бомб или ракет по лазеру. Что касается боеприпасов «воздух-земля» с радиолокационным наведением, то здесь свое слово сказал целый ряд факторов. Подходящие бомбы или ракеты с активной радиолокационной ГСН оказались либо слишком большими и тяжелыми, либо обладающими недостаточным могуществом. Использование пассивной радиолокационной головки, в свою очередь, связано с необходимостью подсвета цели, а это почти полностью ликвидирует все преимущества от малозаметной конструкции. Так что бомбы JDAM и SDB фактически являются компромиссом между малозаметностью и хотя бы удовлетворительными ударными возможностями.
Подводя итог, можно сказать, что техническая сторона проекта F-22 в некоторой мере является оправданием за уникально высокую стоимость работ и строительства самолета. Тем не менее, некоторые удачные и перспективные решения продолжают оставаться сомнительными для массового использования. К счастью для американских военных, все имеющиеся проблемы истребителя постепенно исправляются, хотя это и приводит к дополнительным тратам или к необходимости введения ограничений на режимы полета. Однако проект Raptor получился настолько сложным, что трудно предугадать, как скоро появятся новые сообщения о технических проблемах, и какого именно нюанса конструкции они будут касаться. 15 ноября недалеко от авиабазы Тиндалл (США, штат Флорида) разбился еще один строевой F-22. Расследованием происшествия занимается специальная комиссия, и какие-либо сведения пока не разглашались. В настоящее время никто не может исключить вероятность того, что недавняя авария станет началом для целой череды событий, как это было с катастрофой двухлетней давности. Если это действительно будет так, то истребитель F-22 рискует закрепить за собой репутацию не только самого дорогого и спорного самолета в истории американской авиации, но также самого сложного и непредсказуемого в эксплуатации.
По материалам:
http://lockheedmartin.com/
http://northropgrumman.com/
http://airwar.ru/
http://vpk.name/
http://warandpeace.ru/
http://globalsecurity.org/
http://intel.com/
http://oborona.ru/
http://ausairpower.net/
http://lenta.ru/
http://bbc.co.uk/
Кудишин И.В. F-22 «Рэптор» и JSF. Американские истребители пятого поколения. – М.: Астрель/АСТ, 2002
Информация