Концепт боевого самолёта 2050 года и оружие на новых физических принципах

В первом материале мы рассмотрели возможность противодействия самолётам, оснащённым лазерным оружием, с использованием тактики массированных пусков ракет воздух-воздух (В-В) большой и средней дальности, для того чтобы перенасытить возможности лазерного оружия и противоракет по отражению удара. Также мы выяснили, что пилоты должны стараться уклоняться от ближнего воздушного боя с самолётом, оснащённым лазерным оружием. Однако с ростом мощности лазерного оружия этот сценарий ведения боевых действий может оказаться неэффективен, что потребует переосмысления облика боевых самолётов для завоевания господства в воздухе.




Какое влияние на облик боевых самолётов окажет серийное внедрение лазерного оружия? Одним из заявленных требования к самолётам шестого поколения является опциональная пилотируемость, то есть возможность эксплуатации самолёта как с пилотом, так и без него. Возможность создания искусственного интеллекта, способного принимать сложные решения в бою, вызывает гораздо больше вопросов, чем перспективы создания лазерного оружия, рельсовых пушек и гиперзвуковых летательных аппаратов вместе взятых, но что касается кабины пилота, то она скорее всего претерпит кардинальные изменения.

1. Кабина пилота


Наличие у противника лазерного оружия потребует спрятать пилота внутрь корпуса самолёта, без применения прозрачных конструкций. Пилотирование будет осуществляться с использованием технологии «прозрачная броня».

С реализацией данной технологии не должно возникнуть каких-то проблем, с учётом того, что фактически она уже применяется на истребителях семейства F-35 и судя по всему будет активно развиваться в дальнейшем. Помимо США работы по созданию «прозрачной брони» ведутся в Великобритании, Израиле, России и других странах.


Шлем пилота F-35


2. Средства разведки и наведения


Из-за отсутствия прозрачной кабины и высокой вероятности поражения оптических средств разведки лазерным оружием потребуются их многократное резервирование, с разнесением в разные точки корпуса и обеспечением защиты в виде высокоскоростных шторок, мгновенно закрывающихся при попадании лазерного излучения, или иных способов физической защиты чувствительных элементов оптики.

Основу средств разведки к 2050 году, скорее всего, составит радиооптическая фазированная антенная решетка (РОФАР). Пока неизвестны подробности о всех возможностях этой технологии, но возможно, что потенциально появление РОФАР поставит крест на всех существующих технологиях снижения заметности. В случае, если с РОФАР возникнут сложности, то на перспективных самолётах будут использоваться продвинутые модели радиолокационных станций с активными фазированными антенными решётками (РЛС с АФАР).

3. Размещение вооружения


Необходимость достижения крейсерской сверхзвуковой скорости, снижения заметности и защиты вооружения от поражения лазерным оружием потребуют его размещения во внутренних отсеках.

Современные самолёты имеют исключительно плотную компоновку. Это отрицательно влияет на удобство их последующей модернизации и ограничивает боекомплект. Особенно это заметно на примере истребителей, выполненных с внутренними отсеками вооружений. На другом конце «шкалы» можно поставить американский бомбардировщик B-52, который за счёт избыточной прочности и объёмов конструкции успешно модернизируется уже более полувека, и скорее всего значительно переживёт своих сверхдорогих малозаметных собратьев. В ситуации с лазерным оружием сверхплотная компоновка может стать дополнительным источником проблем, что потребует увеличения размеров перспективного боевого самолёта.


Внутренние отсеки вооружения современных многофункциональных истребителей


4. Противолазерная защита



Вопреки мнению о том, что защититься от лазерного излучения можно обычной «серебрянкой», для защиты от мощного излучения потребуется применение специальной обшивки, включающей несколько слоёв.

Например, это может быть внешний слой с высокой теплопроводностью, способный «размазать» тепловое воздействие лазера по корпусу, при этом сохраняющий свои свойства при высокотемпературном нагреве, и внутренний слой, обеспечивающий теплоизоляцию внутренних объёмов.

При этом надо учитывать, что такое покрытие должно быть стойким к многолетней эксплуатации в различных климатических условиях, выдерживать возникающие в полёте перегрузки, цикличные тепловые и вибрационные нагрузки. Создание такой защиты – это сложная научно-техническая задача, которая будет актуализироваться по мере роста мощности лазерного оружия. Можно предположить, что её толщина составит порядка или более сантиметра, что с учётом размеров самолёта и необходимости её крепления добавит массы всей конструкции планера.


Некачественное покрытие может создать массу проблем при эксплуатации самолёта


5. Лазерное оружие


Исходя из темпов развития ЛО, можно предположить, что в зависимости от размерности самолёта к 2050 году на нём может быть установлено 1-2 лазера мощностью 300-500 кВт, с возможностью вывода излучения в нижней и в верхней плоскости самолёта, что позволит реализовать практически круговую зону поражения.

Скорее всего, это будут волоконные лазеры инфракрасного диапазона, с совмещением мощности от нескольких излучателей. Осуществление наведения будет включать прицеливание взглядом пилота и автоматизированные алгоритмы выбора уязвимых точек цели.

6. Источники электроэнергии для лазерного оружия и других бортовых систем


Обеспечение лазеров электроэнергией скорее всего будет обеспечиваться отводом энергии от валов вращения газотурбинных двигателей.

Сама по себе технология отвода части мощности реализована в истребителе вертикального взлёта и посадки F-35B для обеспечения работы подъёмного вентилятора. Как уже упоминалось в предыдущей статье, именно по такой схеме может быть построен вариант F-35 с лазерным оружием. Снижение радиуса действия и грузоподъёмности в данном случае компенсируется исключительными возможностями, обеспечиваемыми наличием на борту лазерного оружия.


Двигатель F-35B с отбором мощности на подъёмный вентилятор


В рамках программы ASuMED в Германии создан прототип полностью сверхпроводящего синхронного авиационного двигателя, мощностью 1 мегаватт с плотностью мощности 20 киловатт на килограмм. Учитывая обратимость синхронных электрических машин, на базе данной технологии могут быть созданы компактные электрогенераторы для питания лазерного оружия с минимальными габаритами и высоким КПД.


Прототип сверхпроводящего синхронного авиационного двигателя


7. Массогабаритные характеристики


Необходимость установки лазерного оружия, электрогенераторов для него, наличие крупногабаритных отсеков вооружения и массивное противолазерное покрытие приведут в росту размеров и взлётной массы перспективных боевых самолётов.

В целом нельзя не заметить существующую тенденцию увеличения размеров и массы боевых самолётов. Например, масса F-35 в полтора раза превышает массу его предшественника F-16, аналогичная ситуация складывается с истребителями F-15 и F-22. Можно предположить, что взлётная масса перспективного многофункционального истребителя 2050 года может составить от 50 до 100 тонн, что сравнимо с таковой у барражирующего перехватчика Ту-128, не реализованного проекта многофункционального дальнего перехватчика МиГ-7.01 или бомбардировщика-ракетоносца Ту-22М3. Увеличение массы и размеров перспективных боевых самолётов приведёт к снижению их манёвренности. Однако, с учётом наличия лазерного оружия и высокоманевренных противоракет, собственная маневренность перспективных боевых самолётов уже не будет иметь существенного значения.

Концепт боевого самолёта 2050 года и оружие на новых физических принципах

Барражирующий перехватчик Ту-128, проект многофункционального дальнего перехватчика МиГ-7.01, бомбардировщика-ракетоносца Ту-22М3


8. Двигатели


С высокой вероятностью можно утверждать, что перспективный самолёт будет двухдвигательным. Суммарная тяга двигателей должна обеспечивать полёт на сверхзвуковой скорости без использования форсажа.

В режиме отбора мощности для питания лазерного оружия лётные характеристики самолёта будут снижаться. К 2050 году возможно будут решены технические проблемы и на самолёты начтут ставить пульсирующие воздушно-реактивные двигатели (ПуВРД) или ротационные детонационные двигатели. Возможно, что на некоторых типах перспективных авиадвигателей не удастся реализовать прямой отбор мощности для питания лазерного оружия, что потребует установки для этой цели отдельного генератора с компактным газотурбинным двигателем.



Время от времени возникает информация о реализации на самолётах шестого поколения возможности полёта на гиперзвуковой скорости. Безусловно, на рубеже 2050 года гиперзвуковые летательные аппараты могут быть реализованы, но в настоящее время все проекты перспективных бомбардировщиков выполнены в дозвуковом варианте, не всем странам удаётся реализовать даже устойчивый крейсерский полёт самолётов типа «истребитель» на сверхзвуковой скорости, а все проекты гиперзвуковых летательных аппаратов преследуют значительные технические трудности. Таким образом, пока гиперзвуковые летательные аппараты толком не отработаны даже в виде одноразовых ракет и боевых блоков, сложно говорить о гиперзвуковой скорости полёта для перспективных пилотируемых боевых самолётов.

9. Аэродинамическая схема


Компоновка перспективного боевого самолёта будет оптимизирована исходя из необходимости установки противолазерной защиты и поддержания высокой крейсерской сверхзвуковой скорости. В случае, если на рубеже 2050 годов будут достигнуты успехи по созданию гиперзвуковых летательных аппаратов, то это будет определяющим фактором при выборе компоновки самолёта.



Исходя из существующих тенденций можно предположить отказ от вертикального оперения, отсутствие переднего горизонтального оперения (ПГО). В настоящий момент это в первую очередь связано с реализацией технологий малозаметности, но в перспективе определяющим фактором может стать защита от тепловых нагрузок, возникающих в результате высокой скорости полёта и облучения лазерным оружием.

10. Вооружение


Подобно вооружению боевых кораблей, вооружение перспективных авиационных комплексов будет включать в себя оборонительные и наступательные системы. В качестве наступательного вооружения, для поражения самолётов противника на большой и средней дальности, будут использоваться гиперзвуковые ракеты В-В, оснащённые противолазерной защитой. Если не удастся обеспечить защиту РЛС ракеты от поражающих факторов лазерного излучения, то наведение ракет будет осуществляться носителем по защищённому радиоканалу или по «лазерной тропе».

В качестве оборонительного вооружения будут применяться малогабаритные высокоманевренные противоракеты. Также они могут применяться в ближнем воздушном бою против самолётов противника. Аналогичным образом будет применяться лазерное оружие – приоритетно для поражения атакующих ракет противника, или для поражения самолётов противника на ближней дистанции.

На рубеже 2050 годов может встать вопрос об оснащении авиационных комплексов ещё одним типом оружия на новых физических принципах – рельсовой пушкой (РП). В настоящий момент рельсовые пушки рассматриваются как элемент вооружения надводных кораблей. Изначально планировалось, что ими будут вооружены новейшие американские эсминцы типа Zumwalt, но возникшие технические сложности отложили внедрение этого вооружения. Тем не менее, испытания рельсовых пушек активно ведутся во многих странах мира, в том числе в США, Турции и Китае. В июне 2019 года прошли успешные испытания рельсовой пушки EMRG, разрабатываемой в интересах ВМС США. В ближайшее время планируется проведение испытаний непосредственно на кораблях ВМС США.


Рельсовая пушка EMRG


В отличие от кораблей, которым требуется крупный калибр 155 мм и дальность стрельбы порядка 400-500 километров, на боевых самолётах калибр рельсовой пушки может быть значительно уменьшен и составить порядка 30-40 мм. Стрельба должна вестись снарядами, управляемыми по технологии «лазерная тропа» на дальность порядка 100-200 км. Такое оружие позволит поражать самолёты противника, защищённые лазерным оружием, поскольку высокая скорость и малые размеры снаряда рельсовой пушки затруднят его обнаружение и уничтожение. Наличие системы управления в снаряде для РП обусловлено не необходимостью поражения высокоманёвренных целей, а необходимостью компенсации отклонения оси РП при выстреле, компенсации атмосферных условий и возможностью изменения курса цели в пределах порядка 5-15 градусов.

Рельсовая пушка может быть размещена вдоль оси самолёта, для получения максимальной длины разгонного участка ствола. Отдельный вопрос возникает по накопителям энергии для такого оружия, поскольку даже мощности генераторов 1-2 МВт, обеспечивающих питание лазерного оружия, скорее всего будет недостаточно для питания рельсовой пушки. Необходимо понимать, что рельсовая пушка является технологически более сложной, даже по сравнению с лазерным оружием. Если появление РП на кораблях практически не вызывает сомнений, то её адаптация для авиационных носителей может быть достаточно сложной.

Ближайшее будущее


Говоря о боевых самолётах будущего нельзя не упомянуть о двух перспективных проектах. В первую очередь это перспективный американский стратегический бомбардировщик B-21 Raider. Его предшественник – бомбардировщик B-2, разрабатывающийся в абсолютной секретности, принёс в мир авиации рекордно низкую для такой огромной машины эффективную площадь рассеивания (ЭПР). Возможно, что разрабатывающийся ему на замену B-21 также будет содержать в себе какие-либо прорывные решения. Например, он может быть оснащён оборонительным лазерным вооружением и возможностью поражения самолётов противника с использованием мощной бортовой РЛС с АФАР и дальнобойных ракет В-В. В случае реализации этих возможностей B-21 Raider концептуально будет близок к облику перспективного боевого самолёта, рассмотренного в настоящей статье (оборонительное ЛО, большой боекомплект).


B-21 Raider


В России периодически обсуждается разработка идеологического наследника МиГ-31 – перспективного авиационного комплекса дальнего перехвата (ПАК ДП). Несуществующая пока машина в сети Интернет получила название МиГ-41. В настоящий момент облик ПАК ДП окончательно не сформирован. Предполагается что это будет тяжёлая машина со скоростью полёта свыше 3500 км/ч и дальностью полёта порядка 7000 км. По другим данным максимальная скорость может составить 4-4,5 М, то есть 5000-5500 км/ч. Вполне возможно, что с учётом прогнозируемых сроков разработки ПАК ДП – 2025-2030 годы, в его конструкции будут учтены потенциальные угрозы, исходящие от лазерного оружия, размещённого на самолётах противника.


Один из многочисленных концептов ПАК ДА


Выводы


Прогнозирование облика боевого авиационного комплекса на столь отдалённый срок достаточно затруднительно. Можно ли в 1920 году достоверно спрогнозировать облик МиГ-15 или МиГ-17 отталкиваясь от облика деревянных бипланов? Какие реактивные двигатели, радары, управляемое вооружение? Только винт, пулемёт, бинокль! Или спрогнозировать в 1945 году облик появившихся примерно через 30 лет машин типа МиГ-25 / F-15?

Сложность прогнозирования связана как с высокими техническими рисками, которые сопровождают разработку принципиально новых технологий, таких, как лазерное оружие, рельсовая пушка или детонационный двигатель, так и с непредсказуемым появлением абсолютно новых технологий, которые могут радикально изменить облик перспективных авиационных комплексов.

Предполагаемый облик боевого авиационного комплекса 2050 года сформирован исходя из экстраполяции возможностей существующих технологий, находящихся в настоящий момент на начальном этапе своего развития.

Фактором, во многом определяющим облик перспективного авиационного комплекса 2050 года является развитие лазерного оружия. Логическая цепочка при формировании облика перспективного авиационного комплекса получается примерно следующая:
— появление лазеров 100-300 кВт на существующих истребителях пятого поколения, в сочетании с малогабаритными противоракетами типа CUDA (2025-2035 годы);
— учебные и/или реальные воздушные бои самолётов, оснащённых ЛО;
— неизбежность БВБ как следствие малого боезапаса самолётов пятого поколения в сочетании с эффективным перехватом ракет В-В ЛО и противоракетами;
— высокая вероятность взаимного поражение самолётов ЛО в БВБ;
— необходимость укрытия пилота в закрытой кабине и резервирования датчиков;
— необходимость противолазерной защиты самолёта и вооружения;
— необходимость увеличения боекомплекта;
— рост габаритов и массы самолёта.

Как и в любом противостоянии «меча и щита», облик перспективных боевых самолётов будет определяться опережающим развитием или лазерного оружия, или средств защиты от него. В случае, если возможности лазерного оружия будут опережать возможности средств защиты от него (покрытий, обшивки), облик перспективных боевых самолётов будет сдвигаться к рассмотренному в настоящей статье. В обратном варианте облик перспективных боевых самолётов будет более приближен к существующим концептам относительно компактных и маневренных летательных аппаратов.
Ctrl Enter

Заметили ошЫбку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

81 комментарий
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.

Уже зарегистрированы? Войти