Самолеты-невидимки

редактировать

F-117 Nighthawk, первый боевой самолет, специально разработанный с использованием технологий невидимости.

Самолеты-невидимки являются разработан, чтобы избежать обнаружения с использованием различных технологий, которые уменьшают отражение / излучение радара, инфракрасного, видимого света, радиочастотного (RF) спектра и звука, все вместе известные как стелс-технология. F-117 Nighthawk был первым боевым самолетом, специально разработанным с использованием стелс-технологий. Другие примеры самолетов-невидимок включают B-2 Spirit, F-22 Raptor, F-35 Lightning II, Chengdu J- 20 и Су-57.

Хотя ни один самолет не является полностью невидимым для радара, самолет-невидимка затрудняет обычным радаром эффективное обнаружение или отслеживание самолета, что увеличивает шансы на успех самолета. уклонение от обнаружения вражеским радаром и / или уклонение от попадания в цель управляемым радиолокационным оружием. Стелс - это сочетание пассивных функций малозаметности (LO) и активных излучателей, таких как радары с малой вероятностью перехвата, радиостанции и лазерные целеуказатели. Обычно они сочетаются с активными мерами, такими как тщательное планирование всех маневров миссии, чтобы минимизировать поперечное сечение радара самолета, поскольку обычные действия, такие как резкие повороты или открытие бомбоотсеков дверей, могут более чем вдвое больше, чем возврат радара незаметного самолета. Это достигается за счет использования комплексной философии проектирования, позволяющей снизить способность сенсоров противника обнаруживать, отслеживать или атаковать самолет-невидимку. Эта философия также учитывает тепловые, звуковые и другие выбросы летательного аппарата, поскольку они также могут использоваться для его определения. Существуют или были предложены датчики, предназначенные для уменьшения воздействия современных малозаметных технологий, такие как системы IRST (инфракрасный поиск и отслеживание) для обнаружения даже уменьшенного теплового излучения, длинноволновые радары для противодействия формированию невидимости и RAM, ориентированные на радар с более короткой длиной волны или радарные установки с несколькими излучателями для противодействия формированию невидимости. Однако у них есть недостатки по сравнению с традиционными радарами против незаметных самолетов.

Полноразмерные демонстраторы боевых самолетов-невидимок летали в США (в 1977 г.), России (в 2000 г.) и Китае (в 2011 г.). По состоянию на январь 2020 года на вооружении находятся только боеспособные малозаметные самолеты: Northrop Grumman B-2 Spirit (1997 г.), Lockheed Martin F-22 Raptor (2005 г.); Lockheed Martin F-35 Lightning II (2015 г.); и Chengdu J-20 (2017), а также ряд других стран, разрабатывающих собственные конструкции. Существуют также различные самолеты с пониженной заметностью либо непреднамеренно, либо в качестве второстепенной особенности.

Содержание

  • 1 Предпосылки
    • 1.1 Первая мировая война и Вторая мировая война
    • 1.2 Современная эпоха
  • 2 Общий дизайн
  • 3 Ограничения
    • 3.1 Неустойчивость конструкции
    • 3.2 Аэродинамические ограничения
    • 3.3 Электромагнитное излучение
    • 3.4 Уязвимые режимы полета
    • 3.5 Уменьшение полезной нагрузки
    • 3.6 Чувствительная кожа
    • 3.7 Стоимость операций
  • 4 Контрмеры
    • 4.1 Отраженные волны
    • 4.2 Инфракрасное ( heat)
    • 4.3 РЛС с большей длиной волны
    • 4.4 РЛС OTH (загоризонтный радар)
  • 5 Эксплуатационное использование самолетов-невидимок
  • 6 Список самолетов-невидимок
    • 6.1 Пилот
      • 6.1. 1 Специальные конструкции с уменьшенным поперечным сечением
      • 6.1.2 Конструкции с уменьшенным поперечным сечением со случайной или вторичной функцией
    • 6.2 Безлюдные конструкции с уменьшенным поперечным сечением
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки

Предпосылки

Мир Первая и Вторая мировые войны

Прототип Линке-Хофманна Р.И.. Экспериментальный немецкий бомбардировщик времен Первой мировой войны, покрытый прозрачным укрывным материалом (1917–1918)

Во время Первой мировой войны немцы экспериментировали с использованием Cellon (ацетат целлюлозы ), прозрачный укрывной материал, в попытке уменьшить заметность военных самолетов. Единичные примеры истребителя Fokker E.III Eindecker моноплан, двухместного наблюдательного самолета Albatros CI биплана и Linke-Hofmann RI прототип тяжелый бомбардировщик были засыпаны целлоном. Однако это оказалось неэффективным и даже контрпродуктивным, поскольку солнечный свет, падающий из-под покрытия, делал самолет еще более заметным. Также было обнаружено, что материал быстро разлагается как под действием солнечного света, так и при изменении температуры в полете, поэтому попытки сделать самолет прозрачным не были продолжены.

В 1916 году британцы модифицировали небольшой дирижабль класса SS. для ночной воздушной разведки над Германской Империей рубежами на Западном фронте. Оснащенный двигателем с глушителем и черным газовым баллоном, корабль был невидим и неслышен с земли, но несколько ночных полетов над территорией, удерживаемой немцами, не дали полезной информации, и от этой идеи отказались.

Спустя почти три десятилетия была предпринята более серьезная попытка радиолокационной «невидимости» с помощью Horten Ho 229 летающего крыла истребителя-бомбардировщика, разработанного в Нацистская Германия в последние годы Второй мировой войны. В дополнение к форме самолета большая часть деревянной обшивки Ho 229 была склеена с использованием пропитанной углеродом древесной смолы , разработанной с намерением поглощать радар. волны. Испытания, проведенные в начале 2009 года корпорацией Northrop-Grumman, показали, что это соединение, наряду с формой самолета, делало Ho 229 практически невидимым для верхнего HF -диапазона., Первичные сигналы 20–30 МГц британского радара раннего предупреждения Chain Home при условии, что самолет двигался с высокой скоростью (примерно 550 миль в час (890 км / ч)) на очень малой высоте. - 50–100 футов (15–30 м).>

Современная эра

Современные малозаметные самолеты впервые стали возможны, когда Денис Оверхолзер, математик, работавший в Lockheed Aircraft в 1970-х годах, принял математическую модель, разработанную Петр Уфимцев, советский ученый, разработал компьютерную программу под названием "Эхо-1". Эхо позволило предсказать радиолокационную сигнатуру самолета, сделанного из плоских панелей, называемых фасетками. В 1975 году инженеры Lockheed Skunk Works обнаружили, что самолет, сделанный с гранеными поверхностями, может иметь очень низкую радиолокационную заметность, потому что поверхности будут излучать почти всю радиолокационную энергию вдали от приемника. Lockheed построил модель под названием «Бриллиант безнадежности», отсылку к знаменитому Бриллианту надежды и предсказанной нестабильности конструкции. Поскольку современные компьютеры были доступны для управления полетом даже безнадежного алмаза, конструкторы впервые поняли, что можно создать самолет, который был бы практически невидимым для радаров.

Уменьшенное сечение радара - только одно Из пяти факторов, которые дизайнеры учли, чтобы создать действительно скрытный дизайн, такой как F-22. F-22 также был разработан для маскировки инфракрасного излучения, чтобы его было труднее обнаружить с помощью инфракрасных самонаводящихся («тепловых») ракет класса «земля-воздух» или «воздух-воздух». Конструкторы также позаботились о том, чтобы сделать самолет менее заметным невооруженным глазом, контролировать радиопередачу и снизить уровень шума.

Первое боевое применение специально разработанного самолета-невидимки произошло в декабре 1989 года во время операции Just Cause в Панаме. 20 декабря 1989 года два самолета ВВС США F-117 бомбили казармы Панамских сил обороны в Рио-Хато, Панама. В 1991 году F-117 получили задание атаковать наиболее сильно укрепленные цели в Ираке на начальном этапе операции «Буря в пустыне» и были единственными реактивными самолетами, которым разрешалось работать в пределах города Багдада.

Общая конструкция

Общая конструкция самолета-невидимки всегда направлена ​​на уменьшение радиолокационного и теплового обнаружения. Первоочередной задачей разработчика является выполнение следующих условий, которые в конечном итоге определяют успех самолета: -

  • Уменьшение теплового излучения от тяги
  • Уменьшение радиолокационного обнаружения путем изменения некоторой общей конфигурации (например, введение раздельного руля направления)
  • Уменьшение радиолокационного обнаружения, когда самолет открывает свой оружейный отсек
  • Уменьшение инфракрасного и радарного обнаружения в неблагоприятных погодных условиях

Ограничения

B-2 Spirit невидимый бомбардировщик из США ВВС

Неустойчивость конструкции

Ранние малозаметные самолеты проектировались с акцентом на минимальное поперечное сечение радара (RCS), а не на аэродинамические характеристики. Самолеты с высокой степенью малозаметности, такие как F-117 Nighthawk, аэродинамически нестабильны по всем трем осям и требуют постоянных корректировок полета от системы полета по проводам (FBW) для поддержания управляемого полета. Что касается B-2 Spirit, который был основан на разработке самолета с летающим крылом Джеком Нортропом в 1940 году, эта конструкция позволила создать устойчивый самолет с достаточным контролем рыскания даже без вертикальных поверхностей, таких как рули направления..

Аэродинамические ограничения

Более ранние малозаметные самолеты (такие как F-117 и B-2) не имели форсажных камер, потому что горячий выхлоп увеличивал бы их инфракрасный след, и полет превышение скорости звука привело бы к очевидному звуковому взрыву, а также к нагреву поверхности обшивки самолета, что также увеличило бы зону действия инфракрасного излучения. В результате их характеристики в маневрировании в воздухе, необходимом в воздушном бою, никогда не будут соответствовать характеристикам специализированного истребителя. В случае этих двух самолетов это было неважно, поскольку оба проектировались как бомбардировщики. Более современные методы проектирования позволяют создавать скрытые конструкции, такие как F-22, без ущерба для аэродинамических характеристик. Новые малозаметные самолеты, такие как F-22, F-35 и Су-57, имеют летно-технические характеристики, которые соответствуют характеристикам современных фронтовых истребителей или превосходят их благодаря достижениям в других технологиях, таких как управление полетом. системы, двигатели, конструкция планера и материалы.

Электромагнитное излучение

Часто утверждается, что высокий уровень компьютеризации и большое количество электронного оборудования внутри малозаметных самолетов делают их уязвимыми для пассивного обнаружения. Это маловероятно, и, конечно же, такие системы, как Тамара и Кольчуга, которые часто описываются как противостелс-радары, не предназначены для обнаружения паразитных электромагнитных полей этого типа. Такие системы предназначены для обнаружения преднамеренных излучений с более высокой мощностью, таких как сигналы радара и связи. Самолеты-невидимки преднамеренно используются для предотвращения или уменьшения таких выбросов.

Текущие Приемники предупреждения о радарах следят за регулярными импульсами энергии от радаров с механическим свечением, в то время как в реактивных истребителях пятого поколения используется низкая вероятность радаров перехвата без регулярного повторения.

Уязвимые режимы полета

Самолеты-невидимки все еще уязвимы для обнаружения во время и сразу после использования их вооружения. Поскольку скрытая полезная нагрузка (уменьшенные RCS-бомбы и крылатые ракеты ) еще не доступна, а боеприпасы точки крепления создают значительную обратную связь с радарами, самолеты-невидимки несут все внутреннее вооружение. Как только двери отсека для оружия будут открыты, количество RCS самолета будет увеличено, и даже радарные системы старого поколения смогут определять местонахождение самолета-невидимки. В то время как самолет снова обретет невидимость, как только двери отсека закроются, система оборонительного оружия быстрого реагирования имеет короткую возможность поразить самолет.

Эта уязвимость устраняется путем снижения риска и последствий временного приобретения. Эксплуатационная высота B-2 требует времени полета для оборонительного вооружения, что делает практически невозможным поражение самолета во время развертывания вооружения. Новые конструкции самолетов-невидимок, такие как F-22 и F-35, могут открывать свои отсеки, выпускать боеприпасы и возвращаться в скрытный полет менее чем за секунду.

Для некоторых видов оружия требуется, чтобы система наведения оружия захватывала цель, пока оружие все еще прикреплено к самолету. Это вынуждает относительно длительные операции с открытыми дверями отсека.

Кроме того, такие самолеты, как F-22 Raptor и F-35 Lightning II Joint Strike Fighter, также могут нести дополнительное вооружение и топливо на точках подвески ниже их крыльев. При работе в этом режиме самолеты не будут такими незаметными, поскольку узлы подвески и оружие, установленное на этих узлах подвески, будут отображаться в радиолокационных системах. Таким образом, этот вариант представляет собой компромисс между скрытностью или дальностью действия и полезной нагрузкой. Внешние запасы позволяют этим самолетам атаковать больше целей, находящихся дальше, но не обеспечат скрытность во время этой миссии по сравнению с полетом на меньшую дальность полета только на внутреннем топливе и с использованием только более ограниченного пространства внутренних отсеков оружия для вооружения.

Уменьшенная полезная нагрузка

В ходе учений с боевой стрельбой в 1994 году около Пойнт Мугу, Калифорния, сброшен самолет ВВС США B-2 Spirit. сорок семь 500 фунтов (230 кг) класса бомб Mark 82, что составляет примерно половину от общей боевой нагрузки B-2 в конфигурации Block 30

Самолеты-невидимки несут все топливо и внутреннее вооружение, которые ограничивает полезную нагрузку. Для сравнения: F-117 несет только две бомбы с лазерным или GPS-наведением, тогда как штурмовик без малозаметности может нести в несколько раз больше. Это требует развертывания дополнительных самолетов для поражения целей, для которых обычно требуется один штурмовик без малозаметности. Этот очевидный недостаток, однако, компенсируется сокращением количества поддерживающих самолетов, которые требуются для обеспечения воздушного прикрытия, подавления ПВО и электронных средств противодействия, что делает самолеты-невидимки "множителями ".

Чувствительная кожа

Самолеты-невидимки часто имеют обшивку, сделанную из радиопоглощающих материалов или RAM. Некоторые из них содержат частицы технического углерода, некоторые содержат крошечные железные шарики. В RAM используется много материалов, и некоторые из них классифицируются, особенно материалы, которые используются в конкретных самолетах.

Стоимость эксплуатации

Самолеты-невидимки обычно более дороги в разработке и производстве. Примером может служить B-2 Spirit, который во много раз дороже в производстве и обслуживании, чем обычные бомбардировщики. Программа B-2 обошлась ВВС США почти в 45 миллиардов долларов.

Контрмеры

Отраженные волны

Пассивный (мультистатический) радар, бистатический радар и особенно системы мультистатических радаров обнаруживают некоторые самолеты-невидимки лучше, чем обычные моностатические радары, поскольку невидимые технологии первого поколения (такие как F117) отражают энергию вдали от линии обзора передатчика, эффективно увеличивая сечение радара (RCS) в других направлениях, которые контролируются пассивными радарами. Такая система обычно использует либо низкочастотные широковещательные телевизионные сигналы, либо радиосигналы FM (на частотах, контролирующих сигнатуру самолета, труднее).

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн при поддержке DARPA показали, что можно построить радар с синтезированной апертурой изображение авиационной цели, полученное с помощью пассивного мультистатического радара, возможно, достаточно подробное, чтобы обеспечить автоматическое распознавание цели.

В декабре 2007 года исследователи SAAB раскрыли детали системы, названной радаром ассоциативного синтеза апертуры (AASR) при этом будет использоваться большой массив недорогих и избыточных передатчиков и приемников, которые могут обнаруживать цели, когда они проходят напрямую между приемниками / передатчиками и создают тень. Изначально система была разработана для обнаружения малозаметных крылатых ракет и должна быть столь же эффективной против низколетящих самолетов-невидимок. То, что этот массив может содержать большое количество недорогого оборудования, потенциально может обеспечить некоторую «защиту» от атак дорогостоящими противорадиолокационными (или противорадиационными) ракетами.

Инфракрасное (тепловое)

Некоторые аналитики заявляют, что инфракрасные системы поиска и слежения (IRST) могут применяться против самолетов-невидимок, потому что поверхность любого самолета нагревается из-за воздушное трение и с помощью двухканального IRST возможно обнаружение CO2 (максимум поглощения 4,3 мкм) посредством сравнения разницы между нижним и верхним каналами. Эти аналитики указывают на возрождение таких систем в российских разработках в 1980-х годах, таких как те, которые установлены на МиГ-29 и Су-27. Последняя версия МиГ-29, МиГ-35, оснащена новой системой оптического локатора, которая включает более продвинутые возможности IRST. Французский Rafale, британский / немецкий / итальянский / испанский Eurofighter и шведский Gripen также широко используют IRST.

В воздушном бою оптронный комплекс позволяет:

  • обнаруживать цели без форсажного горения на расстоянии 45 км (28 миль) и более;
  • распознавать эти цели на расстоянии 8 к. 10-километровый диапазон (от 5,0 до 6,2 миль); и
  • Оценка дальности полета по воздушной цели на расстоянии до 15 км (9,3 мили).

Для наземных целей набор позволяет:

  • Эффективная дальность обнаружения танков до 15 км (9,3 мили) и обнаружение авианосца на расстоянии от 60 до 80 километров (от 37 до 50 миль);
  • Определение типа танка на расстоянии 8-10 километров (от 5,0 до 6,2 миль) и авианосца от 40 до 60 километров (от 25 до 37 миль); и
  • Оценка дальности до наземных целей до 20 километров (12 миль).

РЛС с большей длиной волны

УКВ радиолокационные системы имеют длины волн, сопоставимые с размерами деталей самолета и должен демонстрировать рассеяние в области резонанса, а не в оптической области, что позволяет обнаруживать большинство самолетов-невидимок. Это побудило Нижегородский научно-исследовательский радиотехнический институт (ННИИРТ) разработать УКВ AESA, например NEBO SVU, который способен выполнять захват цели для Зенитные ракетные батареи. Несмотря на преимущества, предлагаемые радарами VHF, их более длинные волны приводят к плохому разрешению по сравнению с антенной решеткой радара X-диапазона аналогичного размера. В результате эти системы должны быть очень большими, прежде чем они смогут иметь разрешение, сопоставимое с радаром поражения. Примером наземного УКВ-радара с возможностью противодействия скрытности является РЛС P-18.

Голландская компания Thales Nederland, ранее известная как, разработала военно-морскую фазированную станцию. Радар с массивом называется SMART-L, который работает в диапазоне L и имеет противозаметность. Все корабли Королевского голландского флота класса De Zeven Provinciën несут, среди прочего, радар SMART-L.

Радар OTH (загоризонтный радар)

Загоризонтный радар - это концепция, увеличивающая эффективную дальность действия радара по сравнению с обычным радаром. Австралийская оперативная радиолокационная сеть JORN Jindalee может преодолеть определенные характеристики скрытности. Утверждается, что используемая ВЧ частота и метод отражения радара от ионосферы превосходят характеристики малозаметности F-117A. Другими словами, самолеты-невидимки оптимизированы для поражения высокочастотных радаров спереди, а не низкочастотных радаров сверху.

Оперативное использование самолетов-невидимок

ВВС США истребителей-невидимок F-117 Nighthawk. ВВС США B-2 Spirit стратегических стелс-бомбардировщик ВВС США F-35 Lightning II малозаметный многоцелевой истребитель пятого поколения ВВС США F-22 Raptor невидимое превосходство в воздухе пятого поколения истребитель A ВВС НОАК Chengdu J-20 малозаметный боевой самолет дальнего действия пятого поколения A ВВС России Сухой ПАК ФА пятого поколения Стелс-многоцелевой истребитель ВВС НОАК Shenyang FC-31 малозаметный многоцелевой истребитель пятого поколения

США и Израиль - единственные страны, которые использовали малозаметные самолеты в бою. Эти развертывания включают вторжение Соединенных Штатов в Панаму, первую войну в Персидском заливе, конфликт в Косово, войну в Афганистане, Война в Ираке и военная интервенция 2011 года в Ливию. Первое использование самолетов-невидимок произошло во время вторжения США в Панаму, где истребитель-невидимка F-117 Nighthawk использовался для сброса бомб на аэродромы и позиции противника, уклоняясь от радаров противника.

В В 1990 году F-117 Nighthawk использовался в Первой войне в Персидском заливе, где F-117 совершили 1300 боевых вылетов и нанесли прямые удары по 1600 важным целям в Ираке, накопив при этом 6 905 летных часов. Лишь 2,5% американских самолетов в Ираке составляли F-117, однако они поразили 40% стратегических целей, сбросив 2000 тонн высокоточных боеприпасов и поразив цели с вероятностью успеха 80%.

В бомбардировка Югославии в 1999 году. два самолета-невидимки использовались Соединенными Штатами, ветеран F-117 Nighthawk и недавно представленный стратегический бомбардировщик-невидимка B-2 Spirit. F-117 выполнял свою обычную роль по поражению высокоточных высокоточных целей и показал себя хорошо, хотя один F-117 был сбит сербским Исаевым S-125 'Нева-М «Ракетой командует полковник Золтан Дани. Тогда новый B-2 Spirit оказался весьма успешным, уничтожив 33% выбранных сербских целей бомбардировок за первые восемь недель участия США в войне. Во время этой войны B-2 безостановочно летали в Косово со своей базы в Миссури и обратно.

Во время вторжения в Ирак в 2003 году использовались F-117 Nighthawks и B-2 Spirits, и это было последний раз, когда F-117 виделся в бою. F-117 с большим успехом сбрасывали ударные боеприпасы со спутниковым наведением на выбранные цели. B-2 Spirits совершили 49 боевых вылетов во время вторжения, выпустив 1,5 миллиона фунтов боеприпасов.

Во время операции в мае 2011 года по уничтожению Усамы бен Ладена, один из вертолетов, использовавшихся для тайной доставки США Войска в Пакистане потерпели крушение в резиденции бен Ладена. Из обломков выяснилось, что этот вертолет обладал характеристиками малозаметности, что сделало его первым общеизвестным боевым применением вертолета-невидимки..

Самолеты-невидимки использовались в 2011 военном вмешательстве в Ливию, где B. -2 Spirits сбросили 40 бомб на ливийский аэродром с сосредоточенными средствами ПВО в поддержку бесполетной зоны ООН.

Самолеты-невидимки будут продолжать играть важную роль в воздушном бою с США, используя F-22 Raptor, B-2 Spirit и F-35 Lightning II для выполнения различных операций. F-22 дебютировал в боевых условиях над Сирией в сентябре 2014 г. в составе возглавляемой США коалиции по разгрому ИГИЛ.

С февраля 2018 г. Су-57 выполнили первый международный полет, когда были замечены приземляющимися на территории России. Авиабаза Хмеймим в Сирии. Эти Су-57 были развернуты вместе с четырьмя истребителями Сухой Су-35, четырьмя Су-25 и одним самолетом ДРЛО «Бериев А-50». Считается, что в Сирии дислоцируются как минимум 4 Су-57. и что они, вероятно, были вооружены крылатыми ракетами в бою

В 2018 году появился отчет, в котором отмечалось, что израильские истребители-невидимки F-35I выполнили ряд вылетов в Сирии и даже незаметно проникли в воздушное пространство Ирана. В мае 2018 года генерал-майор Амикам Норкин из ВВС сообщил, что истребители-невидимки ВВС Израиля F-35I нанесли первый в истории удар F-35 в бою над Сирией.

The Китайская Народная Республика начала летные испытания своего многоцелевого истребителя-невидимки Chengdu J-20 в 2011 году и впервые публично выступила на выставке Airshow China 2016. Самолет поступил на вооружение авиалайнера People's Liberation. Армейские ВВС (НОАК) в марте 2017 года. Еще один малозаметный многоцелевой истребитель пятого поколения из Китая, Shenyang FC-31, также проходит летные испытания.

Список самолетов-невидимок

Пилотируемый

Специальные конструкции с уменьшенным поперечным сечением

В эксплуатации
На пенсии
На этапе испытаний
В проекте
Отменено
Демонстраторы технологий

Конструкции с уменьшенным поперечным сечением, вызванные случайной или вторичной функцией

Беспилотный сокращенные конструкции RCS

See also

  • Aviation portal

References

References
Bibliography
  • Clancy, Tom. Fighter Wing. London: HarperCollins, 1995. ISBN 0-00-255527-1.
Последняя правка сделана 2021-06-09 10:23:40
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте