Проблемы истребителя F-22 Raptor. Часть I: Экономика
Вряд ли найдется какой-нибудь проект авиационной промышленности США, который мог бы сравниться с самолетом Lockheed Martin F-22 Raptor по количеству споров вокруг себя. Еще до начала строительства первого экземпляра истребителя F-22 начались обсуждения его облика, характеристик и боевого потенциала. Кроме того, немаловажной темой разговоров стала принадлежность нового самолета к тому или иному поколению истребителей. Заказчик в лице Пентагона хотел получить истребитель пятого поколения, однако и через два с половиной десятилетия после начала программы далеко не все специалисты и любители военной техники согласны с тем, что фирме «Локхид-Мартин» удалось выполнить это требование. Наряду со спорами о поколении истребителя F-22 заметной темой обсуждения является экономическая сторона проекта. Дело в том, что в начале девяностых годов в планах американского военного ведомства значилась покупка 750-800 новых истребителей. Еще 500-550 бортов могли купить военно-морские силы. Однако в ходе серийного производства было собрано всего 187 машин, причем сокращение планов происходило постепенно и каждый раз заказчик, по-видимому, полагал, что нынешнее урезание расходов будет последним. Попробуем разобраться, почему самый известный современный самолет США получился настолько дорогим, что даже щедрый Пентагон не смог оплатить изначально планировавшуюся серию.
Сразу необходимо сделать важную оговорку: подавляющее большинство технической и финансовой информации по самолету F-22 засекречено, поэтому приходится оперировать только сведениями из открытых источников. Кроме того, ввиду общей атмосферы вокруг «Раптора» любой из выводов, сделанных в этой статье, может не совпасть с мнением того или иного читателя и, как следствие, стать причиной очередного спора.
История, концепция и проектирование
Для правильного понимания проблемы необходимо начать ее рассмотрение с событий тридцатилетней давности, когда соответствующее управление министерства обороны США занималось определением технических требований к самолету ATF (Advanced Tactical Fighter – «Прогрессивный тактический истребитель»). Итоговое техническое задание оказалось достаточно сложным для того времени. По-видимому, аналитики Пентагона посчитали, что недавно принятый на вооружение самолета F-15 сможет обеспечить должную ударную мощь ВВС США до появления нового ATF, на создание которого уйдет много времени. Среди прочего требования к перспективному самолету подразумевали создание совершенно нового бортового вычислительного комплекса с производительностью не менее 10,5 гигафлопс и общим объемом памяти в 300 мегабайт. Кроме того, первоначальные требования подразумевали возможность расширения памяти почти до гигабайта. Для тех времен такие показатели были достаточно высокими, но не невозможными. Главная проблема была в финансировании, на которое американские военные традиционно не скупились.
Тем не менее, к 1985-86 годам ответственные лица Пентагона поняли простую вещь, которую до них уже несколько лет пытался донести аналитик Ф. Спинней. Все развитие проекта ATF, а точнее его экономическая часть, медленно, но верно, двигалось по тому пути, который Спинней предсказал для всех перспективных оборонных программ: большие желания военных приводили к росту стоимости, что в конечном итоге могло сказаться и на обороноспособности, и на экономическом состоянии страны. По этой причине в 1986 году военное ведомство выбрало новый путь развития программы ATF: каждый экземпляр истребителя должен был стоить не более 35-40 миллионов долларов. От конструкторов, в свою очередь, требовалось за эти деньги «наполнить» его максимальными возможностями. Именно в таком ключе далее разрабатывались самолеты F-22 и F-23.
Казалось бы, найдена оптимальная схема достижения необходимого соотношения стоимости и эффективности. Однако, согласно открытым данным, каждый серийный экземпляр истребителя F-22 обошелся американской казне в 140-145 миллионов, что в три-четыре раза превысило изначальную смету. Конечно, свою лепту в увеличение стоимости внесла инфляция, однако за двадцать лет она не могла дать такой сумасшедший рост. Собственно говоря, инфляция и другие общеэкономические процессы почти не оказали влияния на ход работ. Куда большие проблемы возникли с разработкой нового оборудования и технологий.
Прежде всего необходимо остановиться на особенностях разработки нового самолета. Поскольку в программе ATF/F-22 было занято более восьмидесяти различных организаций, пришлось применить кардинально новый подход к проектированию и взаимодействию между соучастниками программы. Для этих целей была создана компьютерная система проектирования CATIA, а также электронный испытательный комплекс COMOC. Кроме того, для удобства совместного проектирования большинство организаций-участников проекта провело унификацию электронных вычислительных систем, благодаря чему, к примеру, TBP и Boeing могли свободно обмениваться наработками и не тратить время на их адаптацию к своему аппаратному и программному обеспечению. Положительной стороной такого подхода оказались упрощение документооборота (на бумаге фактически остались только приказы, уведомления и прочие бюрократические нюансы), а также облегчение окончательной сборки первых прототипов. Благодаря постоянному обмену данными, сборочные агрегаты опытных образцов истребителя F-22 не потребовали дополнительной подготовки и были собраны воедино в течение нескольких часов. Как видим, все плюсы интеграции систем проектных систем налицо. Однако на практике это вылилось в необходимость переоснащения новой компьютерной техникой последних поколений и единого стандарта. Также потребовалось купить далеко не дешевые системы проектирования. Таким образом, облегчение работы инженеров и администраторов обошлось подрядчикам, а в конечном итоге и заказчику, в некоторую сумму. К сожалению, точные данные по этому вопросу пока не стали достоянием общественности, да и вряд ли когда-нибудь станут.
Полезная и не очень БРЛС
Стоит признать, что электроника на протяжении последних десятилетий является одной из самых дорогих частей любого летательного аппарата, вне зависимости от его класса и назначения. Само собой, F-22 не стал исключением из этого правила, а в ряде случаев и полностью подтвердил его. Основой этих проблем стала революционно новая идея, предложенная сотрудниками «Локхид-Мартин». Поскольку одним из главных требований к новому самолету была малая заметность, они предложили добавить к соответствующим обводам самолета новую архитектуру бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО). Все боевые самолеты современности, за редким исключением, ведут наблюдение за окружающим пространством при помощи бортовой радиолокационной станции (БРЛС) и, нередко, оптико-локационной системы. Если вторая работает исключительно на прием сигнала в соответствующем диапазоне, то БРЛС во время работы излучает электромагнитные волны, за счет которых и производит обнаружение различных объектов. В то же время, на всех военных самолетах уже несколько десятилетий устанавливаются станции предупреждения об облучении. Таким образом, самолет, использующий для обзора бортовую РЛС, одновременно с обнаружением противника выдает свое примерное положение в пространстве.
Дабы избежать этого явления и дать истребителю F-22 большие шансы на раннее обнаружение цели и быструю атаку, конструкторы Lockheed Martin предложили применить методику, используемую подводниками: самолет должен как можно меньше излучать, но при этом внимательно «слушать» эфир во всех доступных диапазонах. Для этого предлагалось «усеять» почти всю поверхность самолета датчиками радиоизлучения, а также предусмотреть несколько оптико-локационных приемников. Предполагалось, что такой подход позволит собирать большое количество информации, не включая излучающие устройства, такие как передатчики БРЛС. Правда, в дальнейшем, когда военные затребовали снова пересмотреть облик самолета и понизить его стоимость, от оптических систем для фиксации теплового излучения техники противника отказались. Тем не менее, часть работ в этом направления уже была произведена. Естественно, не бесплатно. Нельзя не отметить, что расходы на оптико-локационные станции были гораздо меньше общей стоимости новой РЛС с активной фазированной антенной решеткой (АФАР). По различным данным, производство одной РЛС AN/APG-77 обходится в сумму не менее 4,5-5 миллионов долларов. Для сравнения, последние российские авиационные РЛС с АФАР стоят примерно в полтора раза меньше. В то же время, разработчики AN/APG-77 из Northrop Grumman выдают очень и очень интересные цифры. Утверждается, что крупная воздушная цель при максимальной мощности излучения (порядка 12 киловатт) может быть обнаружена на дальности порядка 300 километров. Крылатые ракеты в таких условиях заметны на дистанции до 150 км. Также заявлено автоматическое взятие на сопровождение всех объектов, не отвечающих на запросы системы «свой-чужой». По различным данным, РЛС «Раптора» может сопровождать до 25-28 целей.
Как видим, заявленные характеристики РЛС AN/APG-77, как минимум, не ниже параметров российских РЛС с АФАР, например, «Жук-А». При этом важно вспомнить концепцию применения этих электронных систем. Несмотря на отказ от оптико-локационных станций, разработчики F-22 не забыли про идею радиомолчания в полете. Поэтому в реальной боевой обстановке истребители, скорее всего, будут пользоваться не столько собственными БРЛС, сколько данными с самолетов дальнего обнаружения и управления. При определенных обстоятельствах такой подход может привести к интересному последствию: БРЛС истребителя будет не его «глазами и ушами», а лишь дополнительным средством для корректировки данных по местоположению атакуемой цели. Основное оружие «Раптора» – ракеты AIM-120 AMRAAM – имеют активную радиолокационную головку самонаведения и не нуждаются в подсвете цели с борта истребителя. Выходит, все детали облика истребителя F-22, связанные с БРЛС, по отдельности смотрятся весьма и весьма неплохо, но объединенный комплекс БРЭО вызывает некоторые вопросы. К примеру, вызывает сомнения необходимость установки сверхсовременной радиолокационной станции, которая не является основным средством обнаружения целей в боевой обстановке. Ну и конечно, сразу в глаза бросается экономическая эффективность такого решения. Возможно, именно из этих соображений, как стало известно, вне боевой обстановки пилотам рекомендуется использовать БРЛС на т.н. активном режиме, при котором используются все возможности полутора тысяч приемопередающих элементов антенны.
«Умный» самолет
Еще одним интересным, но вызывающим вопросы, элементом концепции БРЭО является система обработки и вывода информации. К примеру, управляя работой станции AN/APG-77, пилот может выбрать один из трех основных режимов, исходя из требований обстановки. В активном режиме БРЛС работает по «традиционной схеме»: излучает и принимает сигналы, не скрывая своего местоположения. Режим малой заметности подразумевает излучение меньшей мощности с постоянной сменой рабочей частоты и другими приемами уменьшения вероятности обнаружения. Наконец, в пассивном режиме АФАР радиолокационной станции работает только на прием. Как сказано выше, пилот только выбирает режим работы БРЛС. Все прочие нюансы функционирования, такие как алгоритм смены рабочей частоты или взятие целей на сопровождение, являются обязанностью вычислительного комплекса самолета. Он же обрабатывает всю поступающую информацию и предлагает летчику только самое важное, причем в интуитивно понятном виде. На стадии проектирования приводилось такое образное описание боевой работы: «пилот включил нужный режим, самолет сам нашел цель, опознал, выбрал оптимальное оружие для ее поражения и спрашивает у человека, стоит ли атаковать именно так или нужно искать другой способ?». Естественно, летчик имеет возможность корректировать решения и действия бортового вычислительного комплекса, но ему рекомендуется перекладывать всю «рутину» на автоматику. Для повышения отказоустойчивости один истребитель имеет сразу два одинаковых бортовых компьютера, которые либо распределяют обязанности между собой, либо дублируют друг друга в случае повреждения одного из них.
Строевые летчики неоднократно комментировали такую концепцию взаимодействия самолета и летчика в положительном ключе. А вот экономисты Пентагона, в свою очередь, чуть ли не хватались за голову. Разработка настолько «умной» системы сама по себе не дешева, но в 1996 году чуть не случился скандал электронно-финансового характера. За несколько лет до того полтора десятка фирм начали работы по созданию вычислительного комплекса для истребителя F-22. Требования военных и предложения головного подрядчика в лице Lockheed Martin были достаточно сложными для воплощения, в результате чего полный проект бортовой ЭВМ закончили только в 1996 году. За несколько дней до окончания этих работ компания Intel объявила о прекращении производства нескольких процессоров семейства i486. Как назло, несколько особо важных элементов бортового компьютера истребителя были созданы именно на базе этих процессоров. Имеется информация о попытке Пентагона и «Локхида» договориться о продолжении производства нужных комплектующих небольшими партиями, но Intel быстро убил все надежды. После недолгих разбирательств с поиском виноватых военные и конструкторы начали заново разрабатывать необходимые блоки бортовой ЭВМ на базе процессора Intel i960. Инцидент с процессорами повлек за собой практически полную переделку нескольких важных аппаратных модулей. Также потребовалось переписать программное обеспечение для использования с новым «железом», протестировать совместимость с другими элементами ЭВМ и так далее. Точных финансовых данных по этим работам нет, но размер перерасхода средств на создание бортового вычислительного комплекса может быть сравним с самой стоимостью всех НИОКР по этой теме. По различным оценкам, создание одного только вычислительного комплекса для F-22 обошлось в сумму от 200 до 500 миллионов долларов. Примерно половина из нее, соответственно, лежит на совести тех ответственных лиц, которые вовремя не поинтересовались прогрессом в области процессоров.
Технология затрат
Мало сконструировать новый самолет. Его необходимо построить в металле и пластике, а затем довести до ума. Поскольку от истребителя ATF требовались высокие летные и боевые характеристики, было решено применить в нем сразу несколько оригинальных решений, а также использовать большое количество композитных материалов. На серийных «Рапторах» массовая доля последних составляет 24% от сухой массы. Кроме того, в ходе производства новых истребителей впервые в американской практике были применены детали из титанового сплава Ti6-4, изготовленные горячей изостатической штамповкой. Такие детали применялись в некоторых частях планера, где требовались высокая прочность, малый вес и небольшая толщина. Тот же сплав применялся в изготовлении деталей каркаса хвостовой части самолетов-прототипов. Для упрочнения эти детали в специальной вакуумной камере обрабатывались электронным пучком со специально подобранными параметрами. Новая технология дала ощутимый прирост жесткости и прочности конструкции, но в условиях серийного производства грозила особо большими расходами. В результате серийные истребители обзавелись композитными деталями хвостовой части.
На пути от опытных образцов до серийного производства выросли массовые доли композитов и титана. Использование алюминия, в свою очередь, сократилось. Доля титана увеличилась с 27 до 39%. Дело в том, что несколько деталей силового набора изначально планировалось делать из композитов и алюминия. Однако пожарные испытания показали, что такие детали не смогут выдержать попадания боеприпасов, предусмотренные техническим заданием. Из-за этого пришлось заменить несколько крупных композитных деталей титановыми. Пожалуй, не стоит лишний раз напоминать, что такая замена обернулась новыми проектными работами, новыми расчетами и – куда без них? – новыми расходами «Врожденной» частью расходов на технологии производства стал алюминиевый лонжерон длиной в 5,5 метра. Эта силовая деталь соединяла носовую и среднюю части планера, принимая на себя значительные нагрузки. При подготовке производства таких лонжеронов нескольким металлургическим компаниям пришлось довести до ума и внедрить ряд новых технологий, связанных с обработкой металла и его упрочнением.
Часть новых технологических процессов, применявшихся при сборке прототипов и серийных F-22, к моменту начала сборочных работ уже существовала. Другая часть находилась на стадии испытаний, проверок и отладок. Наконец, еще несколько технологий пришлось разрабатывать почти с нуля и выводить их из состояния первоначальных задумок. В итоге подготовка производства обошлась в солидные суммы, часть которых взяли на себя сами производители. Такой шаг вполне понятен: заказчик, узнав о стоимости освоения новой технологии, может отказаться от нее и затребовать переработать весь проект. Компания-субподрядчик, занятая в производстве готовых деталей, вряд ли будет заинтересована в изменении проекта с целью его удешевления: ввиду ее статуса изменение технологической части проекта может привести к прекращению ее участия во всей программе, а это недополученные прибыли, отсутствие крупных государственных заказов и т.д. Поэтому некоторые фирмы предпочли вложить свои деньги и получить отдачу в виде выплат по текущим контрактам и новых технологий, которые могут быть «монетизированы» в будущем.
Наверное, самой известной новой технологией, примененной в проекте F-22, является особое радиопоглощающее покрытие. Вдобавок к композитным материалам обшивки оно призвано уменьшить заметность самолета для радиолокационных станций. Помимо затрат на само покрытие перед началом серийного производства пришлось переоборудовать один из цехов завода фирмы «Локхид» в городе Мариетта. В здании с кодовым адресом L-64 было смонтировано специальное оборудование для удержания самолета в неподвижном состоянии, а также подковообразный рельсовый путь для покрасочного робота. Во время покраски по этим рельсам двигалась автоматическая платформа производства компании Mentor Technologies с установленным на ней роботом производство Pratt & Whitney. Еще один робот меньшего размера предназначался для покраски мелких деталей и имел соответствующий размер. Вся эта система обошлась компании Lockheed Martin в 8-10 миллионов долларов. Задачей цеха L-64 являлось автоматическое нанесение покрытия на готовый планер самолета. Истребители первых серий проводили в покрасочном цеху по три недели: именно столько времени требовалось автоматике для правильного нанесения специального покрытия. Одной из причин столь длительного времени проведения процедуры стала необходимость в экономии ценного покрытия. При его нанесении не применялись какие-либо маски или шаблоны. Все поверхности и края сложной формы обрабатывались при помощи изменения ширины конуса распыления.
Стоит напомнить читателю, что «рабочий диапазон» радиопоглощающих красок, несмотря на большой прогресс в области стелс-технологий, напрямую зависит от толщины покрытия. Таким образом, окраска F-22 способна поглощать только миллиметровое излучение. Против РЛС, работающих в других диапазонах, она не эффективна. Помимо такой «избирательности» радиопоглощающее покрытие имеет еще один серьезный недостаток. Самолеты ранних и средних выпусков часто страдали от повреждения слоя краски. Широкую известность получили случаи, когда покрытие отслаивалось или смывалось самым обычным дождем. Со временем специалистам фирм-субподрядчиков удалось достичь приемлемой стойкости покрытия, однако эти работы ощутимо увеличили и без того немалую цену всех изысканий в области перспективного радиопоглощающего покрытия. Что касается самолетов, которым не повезло сразу получить неудачное покрытие, то, по разным источникам, они либо были перекрашены в ходе ремонтных работ, либо ожидают этой процедуры.
Перед взлетом и после посадки
Одной из целей программы ATF было снижение стоимости эксплуатации строевых самолетов. Одним из наиболее удачных способов обеспечения этого посчитали создание систем обслуживания с максимальной автоматизацией. В идеале военные хотели видеть следующую картину: техник на аэродроме подключает к самолету специальный терминал и система самодиагностики истребителя выдает на наземный компьютер всю информацию о состоянии различных узлов и агрегатов, об обнаруженных проблемах и т.д. «Локхид Мартин» выступили со встречным предложением и стали делать систему обслуживания, состоящую из трех частей: бортовой самолетной, портативной аэродромной и полноценной заводской. Возможности аэродромного и заводского комплекса средств отличались задачами, которые должны выполнять те или иные техники. Иными словами, техник авиабазы получает информацию только о тех проблемах, с которыми он может справиться. При более серьезных поломках система самодиагностики рекомендует передать самолет на завод для более тщательного обследования и ремонта.
По имеющимся данным, сперва Пентагон потребовал обеспечить полную совместимость «Раптора» с имеющимися аэродромными средствами. Однако с целью уменьшения и без того росших расходов в конце концов было решено ограничиться только несколькими «точками соприкосновения». Это были системы заправки и аэродромное питание. Более тонкое обслуживание предполагалось осуществлять только через соответствующий терминал. На фоне стоимости самого истребителя цена аэродромного терминала обслуживания вышла не сильно большой. Тем не менее, средства обслуживания тоже умудрились вложить свою «лепту» в общую стоимость всей программы. Дело в том, что на военным в итоге пришлось заказать почти 190 терминалов обслуживания – по одному для каждого самолета. К этому необходимо прибавить расходы на их обслуживание, запчасти и ремонт. Кроме того, заводские терминалы тоже делались за счет заказчика. Итого, не самая сложная часть программы ATF/F-22 «съела» еще полтора-два миллиарда долларов.
Еще несколько миллиардов из кармана военных ушло на тренажеры для подготовки пилотов. Они создавались одновременно с самим самолетом и в соответствии с текущим состоянием основного проекта. Как следствие, тренажеры тоже претерпели массу изменений, пока не приобрели современный вид. В оправдание фирмы Lockheed Martin можно сказать, что основные затраты при разработке и строительстве тренажеров пришлись на их аппаратную часть: панорамные экраны, дополнительные компьютеры и т.д. Программное обеспечение и ряд электронных систем для тренажеров были прямо позаимствованы у самолетов. Примечательно, что для новых истребителей был создан новый курс обучения. Чтобы не покупать большое количество тренажеров, Пентагон предпочел разделить курс обучения на две части. Сперва будущие летчики-истребители учатся на имеющихся тренажерах старых моделей, где осваивают общие приемы пилотирования. Затем их «пересаживают» на основной тренажер F-22. Весь курс подготовки к службе на истребителе Raptor занимает три с половиной месяца. Примерно столько же продолжается учеба техников. Они овладевают навыками обслуживания при помощи стендов, полностью аналогичных терминалам обслуживания и отдельным агрегатам самолета.
Сведение баланса
Как видим, при создании истребителя Lockheed Martin F-22 Raptor преследовались довольно интересные цели. Заказчик в лице ВВС Соединенных Штатов желал получить перспективный боевой самолет с высокими характеристиками и сравнительно низкой ценой. Тем не менее, вся программа ATF/F-22 пошла в соответствии с пословицей про курицу и зернышки. Сначала из финансовых планов выбилась одна часть программы, потом другая. Прошло еще время и вышедшие из начальной сметы работы уже не поддавались подсчету. Как результат, Пентагону пришлось принимать меры самого разного характера. С разницей в несколько месяцев американские военачальники успевали выпрашивать у Конгресса новое финансирование, урезать расходы на ATF/F-22 и менять требования. Результатом всех этих вещей сначала стало уменьшение плана закупок с 750 до 450 машин, а потом и окончание серийного производства на 187-й машине.
Таким образом, всего один проект перспективного самолета, пережив массу «приключений», так и не смог сделать то, для чего он создавался. ВВС США хотели новый истребитель с высокими характеристиками и со сносной стоимостью, дабы можно было провести полноценную замену старых F-15. В результате они стали обладателями сложного самолета со, в целом, неплохими летными и боевыми качествами, но по совершенно неприличной цене. Можно даже сказать, что попытка сэкономить на новых любопытных решениях обернулась дополнительными расходами. Так что старая обидная шутка об истребителе, который стоит как слиток золота аналогичного веса, в некоторой мере остается актуальной.
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
Сразу необходимо сделать важную оговорку: подавляющее большинство технической и финансовой информации по самолету F-22 засекречено, поэтому приходится оперировать только сведениями из открытых источников. Кроме того, ввиду общей атмосферы вокруг «Раптора» любой из выводов, сделанных в этой статье, может не совпасть с мнением того или иного читателя и, как следствие, стать причиной очередного спора.
История, концепция и проектирование
Для правильного понимания проблемы необходимо начать ее рассмотрение с событий тридцатилетней давности, когда соответствующее управление министерства обороны США занималось определением технических требований к самолету ATF (Advanced Tactical Fighter – «Прогрессивный тактический истребитель»). Итоговое техническое задание оказалось достаточно сложным для того времени. По-видимому, аналитики Пентагона посчитали, что недавно принятый на вооружение самолета F-15 сможет обеспечить должную ударную мощь ВВС США до появления нового ATF, на создание которого уйдет много времени. Среди прочего требования к перспективному самолету подразумевали создание совершенно нового бортового вычислительного комплекса с производительностью не менее 10,5 гигафлопс и общим объемом памяти в 300 мегабайт. Кроме того, первоначальные требования подразумевали возможность расширения памяти почти до гигабайта. Для тех времен такие показатели были достаточно высокими, но не невозможными. Главная проблема была в финансировании, на которое американские военные традиционно не скупились.
Тем не менее, к 1985-86 годам ответственные лица Пентагона поняли простую вещь, которую до них уже несколько лет пытался донести аналитик Ф. Спинней. Все развитие проекта ATF, а точнее его экономическая часть, медленно, но верно, двигалось по тому пути, который Спинней предсказал для всех перспективных оборонных программ: большие желания военных приводили к росту стоимости, что в конечном итоге могло сказаться и на обороноспособности, и на экономическом состоянии страны. По этой причине в 1986 году военное ведомство выбрало новый путь развития программы ATF: каждый экземпляр истребителя должен был стоить не более 35-40 миллионов долларов. От конструкторов, в свою очередь, требовалось за эти деньги «наполнить» его максимальными возможностями. Именно в таком ключе далее разрабатывались самолеты F-22 и F-23.
Казалось бы, найдена оптимальная схема достижения необходимого соотношения стоимости и эффективности. Однако, согласно открытым данным, каждый серийный экземпляр истребителя F-22 обошелся американской казне в 140-145 миллионов, что в три-четыре раза превысило изначальную смету. Конечно, свою лепту в увеличение стоимости внесла инфляция, однако за двадцать лет она не могла дать такой сумасшедший рост. Собственно говоря, инфляция и другие общеэкономические процессы почти не оказали влияния на ход работ. Куда большие проблемы возникли с разработкой нового оборудования и технологий.
Прежде всего необходимо остановиться на особенностях разработки нового самолета. Поскольку в программе ATF/F-22 было занято более восьмидесяти различных организаций, пришлось применить кардинально новый подход к проектированию и взаимодействию между соучастниками программы. Для этих целей была создана компьютерная система проектирования CATIA, а также электронный испытательный комплекс COMOC. Кроме того, для удобства совместного проектирования большинство организаций-участников проекта провело унификацию электронных вычислительных систем, благодаря чему, к примеру, TBP и Boeing могли свободно обмениваться наработками и не тратить время на их адаптацию к своему аппаратному и программному обеспечению. Положительной стороной такого подхода оказались упрощение документооборота (на бумаге фактически остались только приказы, уведомления и прочие бюрократические нюансы), а также облегчение окончательной сборки первых прототипов. Благодаря постоянному обмену данными, сборочные агрегаты опытных образцов истребителя F-22 не потребовали дополнительной подготовки и были собраны воедино в течение нескольких часов. Как видим, все плюсы интеграции систем проектных систем налицо. Однако на практике это вылилось в необходимость переоснащения новой компьютерной техникой последних поколений и единого стандарта. Также потребовалось купить далеко не дешевые системы проектирования. Таким образом, облегчение работы инженеров и администраторов обошлось подрядчикам, а в конечном итоге и заказчику, в некоторую сумму. К сожалению, точные данные по этому вопросу пока не стали достоянием общественности, да и вряд ли когда-нибудь станут.
Полезная и не очень БРЛС
Стоит признать, что электроника на протяжении последних десятилетий является одной из самых дорогих частей любого летательного аппарата, вне зависимости от его класса и назначения. Само собой, F-22 не стал исключением из этого правила, а в ряде случаев и полностью подтвердил его. Основой этих проблем стала революционно новая идея, предложенная сотрудниками «Локхид-Мартин». Поскольку одним из главных требований к новому самолету была малая заметность, они предложили добавить к соответствующим обводам самолета новую архитектуру бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО). Все боевые самолеты современности, за редким исключением, ведут наблюдение за окружающим пространством при помощи бортовой радиолокационной станции (БРЛС) и, нередко, оптико-локационной системы. Если вторая работает исключительно на прием сигнала в соответствующем диапазоне, то БРЛС во время работы излучает электромагнитные волны, за счет которых и производит обнаружение различных объектов. В то же время, на всех военных самолетах уже несколько десятилетий устанавливаются станции предупреждения об облучении. Таким образом, самолет, использующий для обзора бортовую РЛС, одновременно с обнаружением противника выдает свое примерное положение в пространстве.
Дабы избежать этого явления и дать истребителю F-22 большие шансы на раннее обнаружение цели и быструю атаку, конструкторы Lockheed Martin предложили применить методику, используемую подводниками: самолет должен как можно меньше излучать, но при этом внимательно «слушать» эфир во всех доступных диапазонах. Для этого предлагалось «усеять» почти всю поверхность самолета датчиками радиоизлучения, а также предусмотреть несколько оптико-локационных приемников. Предполагалось, что такой подход позволит собирать большое количество информации, не включая излучающие устройства, такие как передатчики БРЛС. Правда, в дальнейшем, когда военные затребовали снова пересмотреть облик самолета и понизить его стоимость, от оптических систем для фиксации теплового излучения техники противника отказались. Тем не менее, часть работ в этом направления уже была произведена. Естественно, не бесплатно. Нельзя не отметить, что расходы на оптико-локационные станции были гораздо меньше общей стоимости новой РЛС с активной фазированной антенной решеткой (АФАР). По различным данным, производство одной РЛС AN/APG-77 обходится в сумму не менее 4,5-5 миллионов долларов. Для сравнения, последние российские авиационные РЛС с АФАР стоят примерно в полтора раза меньше. В то же время, разработчики AN/APG-77 из Northrop Grumman выдают очень и очень интересные цифры. Утверждается, что крупная воздушная цель при максимальной мощности излучения (порядка 12 киловатт) может быть обнаружена на дальности порядка 300 километров. Крылатые ракеты в таких условиях заметны на дистанции до 150 км. Также заявлено автоматическое взятие на сопровождение всех объектов, не отвечающих на запросы системы «свой-чужой». По различным данным, РЛС «Раптора» может сопровождать до 25-28 целей.
Как видим, заявленные характеристики РЛС AN/APG-77, как минимум, не ниже параметров российских РЛС с АФАР, например, «Жук-А». При этом важно вспомнить концепцию применения этих электронных систем. Несмотря на отказ от оптико-локационных станций, разработчики F-22 не забыли про идею радиомолчания в полете. Поэтому в реальной боевой обстановке истребители, скорее всего, будут пользоваться не столько собственными БРЛС, сколько данными с самолетов дальнего обнаружения и управления. При определенных обстоятельствах такой подход может привести к интересному последствию: БРЛС истребителя будет не его «глазами и ушами», а лишь дополнительным средством для корректировки данных по местоположению атакуемой цели. Основное оружие «Раптора» – ракеты AIM-120 AMRAAM – имеют активную радиолокационную головку самонаведения и не нуждаются в подсвете цели с борта истребителя. Выходит, все детали облика истребителя F-22, связанные с БРЛС, по отдельности смотрятся весьма и весьма неплохо, но объединенный комплекс БРЭО вызывает некоторые вопросы. К примеру, вызывает сомнения необходимость установки сверхсовременной радиолокационной станции, которая не является основным средством обнаружения целей в боевой обстановке. Ну и конечно, сразу в глаза бросается экономическая эффективность такого решения. Возможно, именно из этих соображений, как стало известно, вне боевой обстановки пилотам рекомендуется использовать БРЛС на т.н. активном режиме, при котором используются все возможности полутора тысяч приемопередающих элементов антенны.
«Умный» самолет
Еще одним интересным, но вызывающим вопросы, элементом концепции БРЭО является система обработки и вывода информации. К примеру, управляя работой станции AN/APG-77, пилот может выбрать один из трех основных режимов, исходя из требований обстановки. В активном режиме БРЛС работает по «традиционной схеме»: излучает и принимает сигналы, не скрывая своего местоположения. Режим малой заметности подразумевает излучение меньшей мощности с постоянной сменой рабочей частоты и другими приемами уменьшения вероятности обнаружения. Наконец, в пассивном режиме АФАР радиолокационной станции работает только на прием. Как сказано выше, пилот только выбирает режим работы БРЛС. Все прочие нюансы функционирования, такие как алгоритм смены рабочей частоты или взятие целей на сопровождение, являются обязанностью вычислительного комплекса самолета. Он же обрабатывает всю поступающую информацию и предлагает летчику только самое важное, причем в интуитивно понятном виде. На стадии проектирования приводилось такое образное описание боевой работы: «пилот включил нужный режим, самолет сам нашел цель, опознал, выбрал оптимальное оружие для ее поражения и спрашивает у человека, стоит ли атаковать именно так или нужно искать другой способ?». Естественно, летчик имеет возможность корректировать решения и действия бортового вычислительного комплекса, но ему рекомендуется перекладывать всю «рутину» на автоматику. Для повышения отказоустойчивости один истребитель имеет сразу два одинаковых бортовых компьютера, которые либо распределяют обязанности между собой, либо дублируют друг друга в случае повреждения одного из них.
Строевые летчики неоднократно комментировали такую концепцию взаимодействия самолета и летчика в положительном ключе. А вот экономисты Пентагона, в свою очередь, чуть ли не хватались за голову. Разработка настолько «умной» системы сама по себе не дешева, но в 1996 году чуть не случился скандал электронно-финансового характера. За несколько лет до того полтора десятка фирм начали работы по созданию вычислительного комплекса для истребителя F-22. Требования военных и предложения головного подрядчика в лице Lockheed Martin были достаточно сложными для воплощения, в результате чего полный проект бортовой ЭВМ закончили только в 1996 году. За несколько дней до окончания этих работ компания Intel объявила о прекращении производства нескольких процессоров семейства i486. Как назло, несколько особо важных элементов бортового компьютера истребителя были созданы именно на базе этих процессоров. Имеется информация о попытке Пентагона и «Локхида» договориться о продолжении производства нужных комплектующих небольшими партиями, но Intel быстро убил все надежды. После недолгих разбирательств с поиском виноватых военные и конструкторы начали заново разрабатывать необходимые блоки бортовой ЭВМ на базе процессора Intel i960. Инцидент с процессорами повлек за собой практически полную переделку нескольких важных аппаратных модулей. Также потребовалось переписать программное обеспечение для использования с новым «железом», протестировать совместимость с другими элементами ЭВМ и так далее. Точных финансовых данных по этим работам нет, но размер перерасхода средств на создание бортового вычислительного комплекса может быть сравним с самой стоимостью всех НИОКР по этой теме. По различным оценкам, создание одного только вычислительного комплекса для F-22 обошлось в сумму от 200 до 500 миллионов долларов. Примерно половина из нее, соответственно, лежит на совести тех ответственных лиц, которые вовремя не поинтересовались прогрессом в области процессоров.
Технология затрат
Мало сконструировать новый самолет. Его необходимо построить в металле и пластике, а затем довести до ума. Поскольку от истребителя ATF требовались высокие летные и боевые характеристики, было решено применить в нем сразу несколько оригинальных решений, а также использовать большое количество композитных материалов. На серийных «Рапторах» массовая доля последних составляет 24% от сухой массы. Кроме того, в ходе производства новых истребителей впервые в американской практике были применены детали из титанового сплава Ti6-4, изготовленные горячей изостатической штамповкой. Такие детали применялись в некоторых частях планера, где требовались высокая прочность, малый вес и небольшая толщина. Тот же сплав применялся в изготовлении деталей каркаса хвостовой части самолетов-прототипов. Для упрочнения эти детали в специальной вакуумной камере обрабатывались электронным пучком со специально подобранными параметрами. Новая технология дала ощутимый прирост жесткости и прочности конструкции, но в условиях серийного производства грозила особо большими расходами. В результате серийные истребители обзавелись композитными деталями хвостовой части.
На пути от опытных образцов до серийного производства выросли массовые доли композитов и титана. Использование алюминия, в свою очередь, сократилось. Доля титана увеличилась с 27 до 39%. Дело в том, что несколько деталей силового набора изначально планировалось делать из композитов и алюминия. Однако пожарные испытания показали, что такие детали не смогут выдержать попадания боеприпасов, предусмотренные техническим заданием. Из-за этого пришлось заменить несколько крупных композитных деталей титановыми. Пожалуй, не стоит лишний раз напоминать, что такая замена обернулась новыми проектными работами, новыми расчетами и – куда без них? – новыми расходами «Врожденной» частью расходов на технологии производства стал алюминиевый лонжерон длиной в 5,5 метра. Эта силовая деталь соединяла носовую и среднюю части планера, принимая на себя значительные нагрузки. При подготовке производства таких лонжеронов нескольким металлургическим компаниям пришлось довести до ума и внедрить ряд новых технологий, связанных с обработкой металла и его упрочнением.
Часть новых технологических процессов, применявшихся при сборке прототипов и серийных F-22, к моменту начала сборочных работ уже существовала. Другая часть находилась на стадии испытаний, проверок и отладок. Наконец, еще несколько технологий пришлось разрабатывать почти с нуля и выводить их из состояния первоначальных задумок. В итоге подготовка производства обошлась в солидные суммы, часть которых взяли на себя сами производители. Такой шаг вполне понятен: заказчик, узнав о стоимости освоения новой технологии, может отказаться от нее и затребовать переработать весь проект. Компания-субподрядчик, занятая в производстве готовых деталей, вряд ли будет заинтересована в изменении проекта с целью его удешевления: ввиду ее статуса изменение технологической части проекта может привести к прекращению ее участия во всей программе, а это недополученные прибыли, отсутствие крупных государственных заказов и т.д. Поэтому некоторые фирмы предпочли вложить свои деньги и получить отдачу в виде выплат по текущим контрактам и новых технологий, которые могут быть «монетизированы» в будущем.
Наверное, самой известной новой технологией, примененной в проекте F-22, является особое радиопоглощающее покрытие. Вдобавок к композитным материалам обшивки оно призвано уменьшить заметность самолета для радиолокационных станций. Помимо затрат на само покрытие перед началом серийного производства пришлось переоборудовать один из цехов завода фирмы «Локхид» в городе Мариетта. В здании с кодовым адресом L-64 было смонтировано специальное оборудование для удержания самолета в неподвижном состоянии, а также подковообразный рельсовый путь для покрасочного робота. Во время покраски по этим рельсам двигалась автоматическая платформа производства компании Mentor Technologies с установленным на ней роботом производство Pratt & Whitney. Еще один робот меньшего размера предназначался для покраски мелких деталей и имел соответствующий размер. Вся эта система обошлась компании Lockheed Martin в 8-10 миллионов долларов. Задачей цеха L-64 являлось автоматическое нанесение покрытия на готовый планер самолета. Истребители первых серий проводили в покрасочном цеху по три недели: именно столько времени требовалось автоматике для правильного нанесения специального покрытия. Одной из причин столь длительного времени проведения процедуры стала необходимость в экономии ценного покрытия. При его нанесении не применялись какие-либо маски или шаблоны. Все поверхности и края сложной формы обрабатывались при помощи изменения ширины конуса распыления.
Стоит напомнить читателю, что «рабочий диапазон» радиопоглощающих красок, несмотря на большой прогресс в области стелс-технологий, напрямую зависит от толщины покрытия. Таким образом, окраска F-22 способна поглощать только миллиметровое излучение. Против РЛС, работающих в других диапазонах, она не эффективна. Помимо такой «избирательности» радиопоглощающее покрытие имеет еще один серьезный недостаток. Самолеты ранних и средних выпусков часто страдали от повреждения слоя краски. Широкую известность получили случаи, когда покрытие отслаивалось или смывалось самым обычным дождем. Со временем специалистам фирм-субподрядчиков удалось достичь приемлемой стойкости покрытия, однако эти работы ощутимо увеличили и без того немалую цену всех изысканий в области перспективного радиопоглощающего покрытия. Что касается самолетов, которым не повезло сразу получить неудачное покрытие, то, по разным источникам, они либо были перекрашены в ходе ремонтных работ, либо ожидают этой процедуры.
Перед взлетом и после посадки
Одной из целей программы ATF было снижение стоимости эксплуатации строевых самолетов. Одним из наиболее удачных способов обеспечения этого посчитали создание систем обслуживания с максимальной автоматизацией. В идеале военные хотели видеть следующую картину: техник на аэродроме подключает к самолету специальный терминал и система самодиагностики истребителя выдает на наземный компьютер всю информацию о состоянии различных узлов и агрегатов, об обнаруженных проблемах и т.д. «Локхид Мартин» выступили со встречным предложением и стали делать систему обслуживания, состоящую из трех частей: бортовой самолетной, портативной аэродромной и полноценной заводской. Возможности аэродромного и заводского комплекса средств отличались задачами, которые должны выполнять те или иные техники. Иными словами, техник авиабазы получает информацию только о тех проблемах, с которыми он может справиться. При более серьезных поломках система самодиагностики рекомендует передать самолет на завод для более тщательного обследования и ремонта.
По имеющимся данным, сперва Пентагон потребовал обеспечить полную совместимость «Раптора» с имеющимися аэродромными средствами. Однако с целью уменьшения и без того росших расходов в конце концов было решено ограничиться только несколькими «точками соприкосновения». Это были системы заправки и аэродромное питание. Более тонкое обслуживание предполагалось осуществлять только через соответствующий терминал. На фоне стоимости самого истребителя цена аэродромного терминала обслуживания вышла не сильно большой. Тем не менее, средства обслуживания тоже умудрились вложить свою «лепту» в общую стоимость всей программы. Дело в том, что на военным в итоге пришлось заказать почти 190 терминалов обслуживания – по одному для каждого самолета. К этому необходимо прибавить расходы на их обслуживание, запчасти и ремонт. Кроме того, заводские терминалы тоже делались за счет заказчика. Итого, не самая сложная часть программы ATF/F-22 «съела» еще полтора-два миллиарда долларов.
Еще несколько миллиардов из кармана военных ушло на тренажеры для подготовки пилотов. Они создавались одновременно с самим самолетом и в соответствии с текущим состоянием основного проекта. Как следствие, тренажеры тоже претерпели массу изменений, пока не приобрели современный вид. В оправдание фирмы Lockheed Martin можно сказать, что основные затраты при разработке и строительстве тренажеров пришлись на их аппаратную часть: панорамные экраны, дополнительные компьютеры и т.д. Программное обеспечение и ряд электронных систем для тренажеров были прямо позаимствованы у самолетов. Примечательно, что для новых истребителей был создан новый курс обучения. Чтобы не покупать большое количество тренажеров, Пентагон предпочел разделить курс обучения на две части. Сперва будущие летчики-истребители учатся на имеющихся тренажерах старых моделей, где осваивают общие приемы пилотирования. Затем их «пересаживают» на основной тренажер F-22. Весь курс подготовки к службе на истребителе Raptor занимает три с половиной месяца. Примерно столько же продолжается учеба техников. Они овладевают навыками обслуживания при помощи стендов, полностью аналогичных терминалам обслуживания и отдельным агрегатам самолета.
Сведение баланса
Как видим, при создании истребителя Lockheed Martin F-22 Raptor преследовались довольно интересные цели. Заказчик в лице ВВС Соединенных Штатов желал получить перспективный боевой самолет с высокими характеристиками и сравнительно низкой ценой. Тем не менее, вся программа ATF/F-22 пошла в соответствии с пословицей про курицу и зернышки. Сначала из финансовых планов выбилась одна часть программы, потом другая. Прошло еще время и вышедшие из начальной сметы работы уже не поддавались подсчету. Как результат, Пентагону пришлось принимать меры самого разного характера. С разницей в несколько месяцев американские военачальники успевали выпрашивать у Конгресса новое финансирование, урезать расходы на ATF/F-22 и менять требования. Результатом всех этих вещей сначала стало уменьшение плана закупок с 750 до 450 машин, а потом и окончание серийного производства на 187-й машине.
Таким образом, всего один проект перспективного самолета, пережив массу «приключений», так и не смог сделать то, для чего он создавался. ВВС США хотели новый истребитель с высокими характеристиками и со сносной стоимостью, дабы можно было провести полноценную замену старых F-15. В результате они стали обладателями сложного самолета со, в целом, неплохими летными и боевыми качествами, но по совершенно неприличной цене. Можно даже сказать, что попытка сэкономить на новых любопытных решениях обернулась дополнительными расходами. Так что старая обидная шутка об истребителе, который стоит как слиток золота аналогичного веса, в некоторой мере остается актуальной.
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