Экспериментальный малозаметный самолет «Have Blue» - предтеча F-117
Радиолокатор (РЛС) появился в конце первой половины 20 века и стал главным средством поиска и обнаружения военной техники противника. Это в полной мере относится и к самолетам. Им не было равного по дальности обнаружения и условиям применения. Как повелось, после создания «меча», быстро создали защиту от него - «щит». Щитом против РЛС у самолетов становятся средства РЭП. Основной принцип работы – создание помех, которые мешают работе РЛС. Другим щитом борьбы против обнаружения РЛС противника становится снижения собственной РЛ-заметности путем покрытия верхних поверхностей корпуса объекта материалами, поглощающими радиоволны (РПМ).
Первыми, кто разработал и стал применять РПМ – нацистская Германия в последние годы войны:
- 1944 год - корпуса дизелей и перископы подлодок впервые покрывают РПМ;
- 1945 год – предполагалось покрыть РПМ истребитель «Но.IX». Серийные истребители получили бы обшивку, пропитанную РПМ.
После окончания ВОВ авиационная техника стала стремительно развиваться (в основном благодаря немецким наработкам). Создаются скоростные ракетные и реактивные двигатели. На РЛ-заметность особо не обращают внимания, вследствие преобладания высоких скоростей. Разработки, конечно, ведутся, но, в основном, в дополнение существующих возможностей самолетов.
Здесь можно отметить работы американского конструктора «Clarencel (Kelly) Jonson» при создании разведывательного высотного самолета «Lockheed U-2», советских конструкторов из конструкторского бюро В.Мясищева при создании бомбардировщика стратегического назначения 3М.
В начале второй половины 21 века, с развитием ЗРК в Советском Союзе и Соединенных Штатах, обеспеченных современными РЛС и ракетами, поражающими цели на больших высотах, уменьшение и снижение РЛ-заметности выходит в приоритетные задачи и требования при создании самолетов.
Основным способом борьбы с радарами противника для самолетов было снижение на малые высоты. Это сразу же снижало боеготовность самолета – быстрый перерасход топлива, усталость экипажа, воздействие лишних нагрузок на оборудование, агрегаты и вооружение.
Основная идея – осуществлять полеты на заданной высоте (большие и средние высоты) над территорией противника прикрытой средствами ПВО. Кроме этого, выполняя полеты, оборудование и вооружение самолета, рассчитано работать именно на заданных высотах. Именно поэтому снижение РЛ-заметности становится приоритетным направлением в развитие военной авиации.
Первыми существенно снизить РЛ-заметность попытались американские конструкторы при создании «Lockheed SR-71» - сверхзвукового высотного разведчика. Сама компоновка самолета уже приводила к снижению РЛ-заметности. Кроме этого, в компании разработали радиопоглощающую конструкцию, заполняемую сотовым пластиковым наполнителем, которую устанавливали в разных внутренних концах корпуса. РП-конструкция была испытана на опытном образце самолета (А-12). В небо первый SR-71 поднялся 22.12.1964 года. РПМ был установлен в носках крыла и в элевонах. Снаружи всю конструкцию самолета покрывают спецкраской, которая снижала температурные характеристики обшивки при полетах на крейсерской высоте. Краска, созданная на основе ферритовых смесей, снижала общую радиолокационную заметность самолета-разведчика, равномерно отражая электромагнитные волны. Отметим, что по сравнению с первыми наработками в самолете «Lockheed U-2»,самолет-разведчик уже обладал почти вдвое меньшей РЛ-заметностью.
Следующие работы в Соединенных Штатах проходили под «давлением» советских зенитных ракетных комплексов С-75/125. Их применение в ряде стран Ближнего Востока и в военном конфликте во Вьетнаме оказалось для военного ведомства Соединенных Штатов неприятным сюрпризом. Средства РЭП, установленные на американских самолетах, против них оказались малодейственными, сама аппаратура РЭП, «забирала на себя» хорошую часть полезной нагрузки. Развитие снижения РЛ-заметности приходится на начало 1970-х годов. В Соединенных Штатах создали сначала гражданскую версию «Игл», а чуть после, военную версию самолета YE-5A (опытный образец), с обшивкой из стеклопластика и широким применением РПМ во внутренней конструкции.
Именно испытания этого образца с установленным поршневым двигателем, дают начало программе по созданию малозаметного истребителя с реактивным двигателем. В 1973 году «DARPA» и ВВС Соединенных Штатов выдают задание на проект малозаметного истребителя. На него откликнулись практически все «тяжелые» авиакомпании Америки. Компания «Lockheed» не получила задания, так как больше десятилетия не занималась созданием истребителей. Но свой проект для рассмотрения «DARPA» был ею отправлен. В 1975 году она и компания «Нортроп» были выбраны для работ по проекту «XST» - экспериментальная техника малой заметности. В «Lockheed» разработками данной технологии поручают отделу по перспективным разработкам, который, собственно, и создавал самолеты U-2 и SR-71.
Основные требования по созданию самолета с «XST»:
- использование новых решений в применении малоотражающих форм;
- создание конструкции самолета, в первую очередь исходя из снижения РЛ-заметности, а уже после аэродинамические характеристики;
- максимальное снижение РЛ-заметности;
На то время, благодаря быстрому росту технологий, уже было известно о наиболее сильных отражателях радиоволн. Их назвали зеркальными точками, с точным отражением радиоволны в обратном направлении. Были изучены стыки поверхностей, ряд которых действовал как отражатель. Требуемый малоотражаемый планер самолета должен был иметь интегральную компоновку с минимально возможным числом выступающих и острых деталей конструкции.
Теоретически, самым подходящим планером для данного самолета должен был быть планер, построенный по схеме «летающее крыло». Он изначально имеет минимальное число острых и выступающих поверхностей и плавные обводы. «Живые» примеры – американский бомбардировщик «Northrop YB-49» и английский бомбардировщик «Vulcan».
Но конструкторы обоих компаний, просчитав величину ЭПР, приходят к мнению, что лучше всего для малозаметного самолета подойдет схема типа «бесхвостка» с фасеточной формой. И хотя при использовании данной схемы, корпус имел бы блестящие точки, но при правильно подборе плоских поверхностей их число сводилось бы к минимуму, а использование фасеточной формы, уменьшало бы уровень отраженного сигнала, и самолет становился бы практически не заметным на РЛС противника.
Оба представленных проекта были очень похожи между собой:
- корпус фасеточной формы;
- крыло с большой стреловидностью;
- оперение двухкилевое;
- экранирование сопел используемых двигателей.
Основным отличием стало расположение воздухозаборников. Конструкторы из «Northrop» установили один воздухозаборник над фюзеляжем, конструкторы из «Lockheed» - два воздухозаборника по бокам.
Первый этап программы «XST» требовал создания масштабных моделей для общей оценки ЭПР. Масштаб моделей – 1:3. Испытания начинаются в 1976 году и окончились победой модели от «Lockheed». Она получает контракт на создание двух экспериментальных образцов. Они создаются по программе под названием «Have Blue».
Самым неожиданным становится признание одного из инженеров компании «Lockheed», что успех их проекта в большой степени был связан с использованием работ советского теоретика П.Уфимцева, который предложил использовать для расчетов ЭПР математический аппарат в опубликованной статье. Данный математический аппарат использовали в американской компании для расчетов ЭПР различных тел. Он помог сократить все затраты на создание самолета по программе «Хэв Блю» минимум на 30 процентов (в дальнейшем расчеты были использованы при создании Ф-117). Модели нового самолета налетали около 2000 часов, прежде чем была выбрана оптимальная конфигурация. Ее использовали при создании полномасштабной РЛ-модели, на которой отработали все детали самолета. Все это помогло конструкторам в короткие сроки создать два опытных образца.
Опытный образец «Have Blue»
Сам самолет получился небольшим, полная длина 14.4 метра. На него установили два двигателя «J85-GE-4A» от компании Дженерал Электрик. Такими двигателями оснащали палубный учебный самолет «North American Т-2В». Закрылок и воздушного тормоза на опытном образце не было, так как они сразу же повысили ЭПР. Управление осуществлялось с помощью простых элевонов и двух цельноповоротных килей. Вся конструкция самолета, была собрана из алюминия с использованием титана и стали в самых теплонапряженных точках. Пилотирование осуществлял один пилот при помощи ручки и педалей. Сигналы от них поступали на электродистанционную систему управления. При создании самолета отказались от механического дублирования системы управления. Максимальный вес опытной машины не превышал 5.7 тонны, из которых 1.6 тонны было топливо.
Сначала на самолете начали отрабатывать двигательную систему на земле. Самолет был сильно засекречен, основные испытания двигателей проходили в ночное время с 4.11.1977 года. После их окончания самолет был разобран и доставлен на секретную авиабазу в Грум Лэйк.
1.12.1977 года первый из экспериментальных самолетов «Have Blue» (номер 1001) поднимается в небо под управлением летчика-испытателя K.Dysonа. На нем стали отрабатывать управляемость самолета и изучать характеристики устойчивости. Он успел совершить 36 вылетов, когда 4.04.1978 года у самолета заклинило правую опору. Летчик безуспешно пытался «расклинить» опору, совершая различные попытки. Однако ничего не выходило. K.Dyson принимает решение – набрав высоту около 3 километров и отработав все топливо, катапультируется.
Второй опытный образец (номер 1002), впервые поднялся в небо 20.07.1978 года. Использовался для изучения характеристик РЛ-заметности самолета. За год эксплуатации совершил 52 вылета и успешно завершил испытания.
В конце испытаний была проверена реальная РЛ-заметность самолета. Самолет пытались обнаружить действующие средства ПВО и РЛС. В итоге, комиссия отметила успешную малую РЛ-заметность самолета во всех сканируемых диапазонах. Он стал предтечей будущих малозаметных боевых самолетов. Общая стоимость создания двух самолетов – 37 миллионов долларов.
Основные характеристики:
- длина – 14.4 метра;
- высота – 2.3 метра;
- крыло – 6.86 метра;
- вес пустой/макс 4/5.7 тонны;
- характеристики тяги одного двигателя – 1338 кгс;
- скорость крейсер/норма – 456/966 км/ч;
- время полета около часа;
- высотный потолок 10.2 километра;
- экипаж – 1 пилот.
Источники информации:
http://lib.rus.ec/b/201985/read
http://www.airwar.ru/enc/xplane/haveblue.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Have_Blue
Первыми, кто разработал и стал применять РПМ – нацистская Германия в последние годы войны:
- 1944 год - корпуса дизелей и перископы подлодок впервые покрывают РПМ;
- 1945 год – предполагалось покрыть РПМ истребитель «Но.IX». Серийные истребители получили бы обшивку, пропитанную РПМ.
После окончания ВОВ авиационная техника стала стремительно развиваться (в основном благодаря немецким наработкам). Создаются скоростные ракетные и реактивные двигатели. На РЛ-заметность особо не обращают внимания, вследствие преобладания высоких скоростей. Разработки, конечно, ведутся, но, в основном, в дополнение существующих возможностей самолетов.
Здесь можно отметить работы американского конструктора «Clarencel (Kelly) Jonson» при создании разведывательного высотного самолета «Lockheed U-2», советских конструкторов из конструкторского бюро В.Мясищева при создании бомбардировщика стратегического назначения 3М.
В начале второй половины 21 века, с развитием ЗРК в Советском Союзе и Соединенных Штатах, обеспеченных современными РЛС и ракетами, поражающими цели на больших высотах, уменьшение и снижение РЛ-заметности выходит в приоритетные задачи и требования при создании самолетов.
Основным способом борьбы с радарами противника для самолетов было снижение на малые высоты. Это сразу же снижало боеготовность самолета – быстрый перерасход топлива, усталость экипажа, воздействие лишних нагрузок на оборудование, агрегаты и вооружение.
Основная идея – осуществлять полеты на заданной высоте (большие и средние высоты) над территорией противника прикрытой средствами ПВО. Кроме этого, выполняя полеты, оборудование и вооружение самолета, рассчитано работать именно на заданных высотах. Именно поэтому снижение РЛ-заметности становится приоритетным направлением в развитие военной авиации.
Первыми существенно снизить РЛ-заметность попытались американские конструкторы при создании «Lockheed SR-71» - сверхзвукового высотного разведчика. Сама компоновка самолета уже приводила к снижению РЛ-заметности. Кроме этого, в компании разработали радиопоглощающую конструкцию, заполняемую сотовым пластиковым наполнителем, которую устанавливали в разных внутренних концах корпуса. РП-конструкция была испытана на опытном образце самолета (А-12). В небо первый SR-71 поднялся 22.12.1964 года. РПМ был установлен в носках крыла и в элевонах. Снаружи всю конструкцию самолета покрывают спецкраской, которая снижала температурные характеристики обшивки при полетах на крейсерской высоте. Краска, созданная на основе ферритовых смесей, снижала общую радиолокационную заметность самолета-разведчика, равномерно отражая электромагнитные волны. Отметим, что по сравнению с первыми наработками в самолете «Lockheed U-2»,самолет-разведчик уже обладал почти вдвое меньшей РЛ-заметностью.
Следующие работы в Соединенных Штатах проходили под «давлением» советских зенитных ракетных комплексов С-75/125. Их применение в ряде стран Ближнего Востока и в военном конфликте во Вьетнаме оказалось для военного ведомства Соединенных Штатов неприятным сюрпризом. Средства РЭП, установленные на американских самолетах, против них оказались малодейственными, сама аппаратура РЭП, «забирала на себя» хорошую часть полезной нагрузки. Развитие снижения РЛ-заметности приходится на начало 1970-х годов. В Соединенных Штатах создали сначала гражданскую версию «Игл», а чуть после, военную версию самолета YE-5A (опытный образец), с обшивкой из стеклопластика и широким применением РПМ во внутренней конструкции.
Именно испытания этого образца с установленным поршневым двигателем, дают начало программе по созданию малозаметного истребителя с реактивным двигателем. В 1973 году «DARPA» и ВВС Соединенных Штатов выдают задание на проект малозаметного истребителя. На него откликнулись практически все «тяжелые» авиакомпании Америки. Компания «Lockheed» не получила задания, так как больше десятилетия не занималась созданием истребителей. Но свой проект для рассмотрения «DARPA» был ею отправлен. В 1975 году она и компания «Нортроп» были выбраны для работ по проекту «XST» - экспериментальная техника малой заметности. В «Lockheed» разработками данной технологии поручают отделу по перспективным разработкам, который, собственно, и создавал самолеты U-2 и SR-71.
Основные требования по созданию самолета с «XST»:
- использование новых решений в применении малоотражающих форм;
- создание конструкции самолета, в первую очередь исходя из снижения РЛ-заметности, а уже после аэродинамические характеристики;
- максимальное снижение РЛ-заметности;
На то время, благодаря быстрому росту технологий, уже было известно о наиболее сильных отражателях радиоволн. Их назвали зеркальными точками, с точным отражением радиоволны в обратном направлении. Были изучены стыки поверхностей, ряд которых действовал как отражатель. Требуемый малоотражаемый планер самолета должен был иметь интегральную компоновку с минимально возможным числом выступающих и острых деталей конструкции.
Теоретически, самым подходящим планером для данного самолета должен был быть планер, построенный по схеме «летающее крыло». Он изначально имеет минимальное число острых и выступающих поверхностей и плавные обводы. «Живые» примеры – американский бомбардировщик «Northrop YB-49» и английский бомбардировщик «Vulcan».
Но конструкторы обоих компаний, просчитав величину ЭПР, приходят к мнению, что лучше всего для малозаметного самолета подойдет схема типа «бесхвостка» с фасеточной формой. И хотя при использовании данной схемы, корпус имел бы блестящие точки, но при правильно подборе плоских поверхностей их число сводилось бы к минимуму, а использование фасеточной формы, уменьшало бы уровень отраженного сигнала, и самолет становился бы практически не заметным на РЛС противника.
Оба представленных проекта были очень похожи между собой:
- корпус фасеточной формы;
- крыло с большой стреловидностью;
- оперение двухкилевое;
- экранирование сопел используемых двигателей.
Основным отличием стало расположение воздухозаборников. Конструкторы из «Northrop» установили один воздухозаборник над фюзеляжем, конструкторы из «Lockheed» - два воздухозаборника по бокам.
Первый этап программы «XST» требовал создания масштабных моделей для общей оценки ЭПР. Масштаб моделей – 1:3. Испытания начинаются в 1976 году и окончились победой модели от «Lockheed». Она получает контракт на создание двух экспериментальных образцов. Они создаются по программе под названием «Have Blue».
Самым неожиданным становится признание одного из инженеров компании «Lockheed», что успех их проекта в большой степени был связан с использованием работ советского теоретика П.Уфимцева, который предложил использовать для расчетов ЭПР математический аппарат в опубликованной статье. Данный математический аппарат использовали в американской компании для расчетов ЭПР различных тел. Он помог сократить все затраты на создание самолета по программе «Хэв Блю» минимум на 30 процентов (в дальнейшем расчеты были использованы при создании Ф-117). Модели нового самолета налетали около 2000 часов, прежде чем была выбрана оптимальная конфигурация. Ее использовали при создании полномасштабной РЛ-модели, на которой отработали все детали самолета. Все это помогло конструкторам в короткие сроки создать два опытных образца.
Опытный образец «Have Blue»
Сам самолет получился небольшим, полная длина 14.4 метра. На него установили два двигателя «J85-GE-4A» от компании Дженерал Электрик. Такими двигателями оснащали палубный учебный самолет «North American Т-2В». Закрылок и воздушного тормоза на опытном образце не было, так как они сразу же повысили ЭПР. Управление осуществлялось с помощью простых элевонов и двух цельноповоротных килей. Вся конструкция самолета, была собрана из алюминия с использованием титана и стали в самых теплонапряженных точках. Пилотирование осуществлял один пилот при помощи ручки и педалей. Сигналы от них поступали на электродистанционную систему управления. При создании самолета отказались от механического дублирования системы управления. Максимальный вес опытной машины не превышал 5.7 тонны, из которых 1.6 тонны было топливо.
Сначала на самолете начали отрабатывать двигательную систему на земле. Самолет был сильно засекречен, основные испытания двигателей проходили в ночное время с 4.11.1977 года. После их окончания самолет был разобран и доставлен на секретную авиабазу в Грум Лэйк.
1.12.1977 года первый из экспериментальных самолетов «Have Blue» (номер 1001) поднимается в небо под управлением летчика-испытателя K.Dysonа. На нем стали отрабатывать управляемость самолета и изучать характеристики устойчивости. Он успел совершить 36 вылетов, когда 4.04.1978 года у самолета заклинило правую опору. Летчик безуспешно пытался «расклинить» опору, совершая различные попытки. Однако ничего не выходило. K.Dyson принимает решение – набрав высоту около 3 километров и отработав все топливо, катапультируется.
Второй опытный образец (номер 1002), впервые поднялся в небо 20.07.1978 года. Использовался для изучения характеристик РЛ-заметности самолета. За год эксплуатации совершил 52 вылета и успешно завершил испытания.
В конце испытаний была проверена реальная РЛ-заметность самолета. Самолет пытались обнаружить действующие средства ПВО и РЛС. В итоге, комиссия отметила успешную малую РЛ-заметность самолета во всех сканируемых диапазонах. Он стал предтечей будущих малозаметных боевых самолетов. Общая стоимость создания двух самолетов – 37 миллионов долларов.
Основные характеристики:
- длина – 14.4 метра;
- высота – 2.3 метра;
- крыло – 6.86 метра;
- вес пустой/макс 4/5.7 тонны;
- характеристики тяги одного двигателя – 1338 кгс;
- скорость крейсер/норма – 456/966 км/ч;
- время полета около часа;
- высотный потолок 10.2 километра;
- экипаж – 1 пилот.
Источники информации:
http://lib.rus.ec/b/201985/read
http://www.airwar.ru/enc/xplane/haveblue.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Have_Blue
Информация