Стелс-технологии Су-57 — приоритет передней полусфере

Видимость современного истребителя в радиолокационном поле характеризуется величиной эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) - одной из характеристик, которая относит боевой самолёт к пятому поколению. На различных авиационных форумах, в социальных сетях и средствах массовой информации как российских, так и зарубежных, особенно китайских, этому параметру истребителя Су-57 уделяется повышенное внимание. Обсуждение ведётся, как правило, вокруг якобы несоответствия стелс-технологиям величины ЭПР российской машины, и поэтому её нельзя отнести к истребителям пятого поколения.

В данной статье, подготовленной на основе патентов RU 2502643 C2 - "Многофункциональный самолёт с пониженной радиолокационной заметностью" и RU 2623031 - "Воздухозаборник самолёта", а также с использованием общедоступных и легко проверяемых источников, рассмотрим, насколько объективна критика в адрес Су-57.

 

При создании F-22 инженеры Lockheed Martin отдали приоритет всеракурсному снижению его радиолокационной сигнатуры. В свою очередь, чтобы обеспечить возможность скрытного сближения с авиацией противника и первым нанести удар ракетным вооружением, «ОКБ Сухого» при разработке концепции будущего Су-57 сосредоточило усилия на снижении ЭПР в передней проекции истребителя. В ближнем бою ценность низкой ЭПР уже не имеет большого значения, а на первый план выходит манёвренность машины.

По заявлениям российских разработчиков, Су-57 обладает параметрами, сравнимыми с американским F-22. Единственным официальным сообщением на эту тему является фраза главного конструктора ОАО «ОКБ Сухого» по проекту ПАК ФА Александра Давиденко, которое приводит агентство Рейтер в материале от 1 марта 2010 года, где его попросили сравнить два истребителя - ПАК ФА и F-22. Главный конструктор российского самолёта заявил тогда журналистам: "основные характеристики те же, но мы постарались сделать это лучше".

В работе Лагарькова А.Н. и Погосяна М.А "Фундаментальные и прикладные проблемы стелс-технологий" ЭПР истребителя пятого поколения F-22 оценивается в величину 0,3 м². В статье "Обоснование конструктивных решений самолета-истребителя на основе иерархии радиолокационной заметности" авторы оценивают ЭПР "Раптора" в величину 0,5 м².

В отчётах ВВС США за ноябрь 2005 года отмечается, что F-22 имеет самую низкую ЭПР из всех пилотируемых американских самолётов со значением в лобовой проекции ~0,0001-0,0002 м². Такое значение ЭПР характерно для пули калибром 7,62 мм автомата Калашникова, а, например, у стелс-бомбардировщика F-117 фронтальная ЭПР по некоторым данным составляет 0,025 м² (Википедия). При этом F-117 считается наиболее полно отвечающим всем требованиям скрытности и воплотившим в себя все теоретические знания в области стелс-технологий по состоянию на 1970-е годы.

Дизайн F-117 абсолютно противоречил законам аэродинамики и делал полёт такого самолёта неустойчивым, а его управление сложным, но концепция невидимости стала для конструкторов идеей фикс. Аэродинамическое качество F-117 равно 4 (для сравнения: у Су-27 - 11,6, у F-15С - 10), в результате полёт на сверхзвуковой скорости для него невозможен, ограничивается радиус действия, уменьшается боевая нагрузка и манёвренность. Его максимальная скорость составляла 993 км/час, боевой радиус 860 км, в двух отсеках вооружения размещалось по одной корректируемой бомбе или ракете, боевая нагрузка 2300 кг. Самолёт не имел БРЛС и средств РЭБ, т.к. их работа перечёркивала все достигнутые параметры скрытности. Для наведения на цель использовалась инфракрасная система с лазерным дальномером-указателем, который вычислял дальность до цели для бомб с лазерным наведением, т.е. самолёт не мог с высокой точностью атаковать цели в облачную погоду. Для навигации использовалась инерциальная система и приёмник спутниковой навигации.

Учитывая все эти минусы, в дальнейшем при работе над F-22, инженеры пошли на компромисс между скрытностью и тактико-техническими качествами "Раптора", последние взяли верх. Поэтому очевидно, что ЭПР истребителя F-22 никак не может быть меньше, чем у бомбардировщика F-117.



Кроме того, к информации, приводимой в различных американских источниках, нужно относиться с осторожностью. Истинные значения ЭПР истребителей пятого поколения США, России и Китая являются секретными, точные данные этого параметра для современных боевых самолётов никогда, нигде и никем не разглашались, все цифры - оценочные или рекламные. Поэтому для российского Су-57, как правило, приводятся эмпирические значения эффективной поверхности рассеяния - 0,3-0,4 м². При этом некоторые западные аналитики высказывают более оптимистичные оценки в отношении нашего самолёта: для Су-57 они называют ЭПР в три раза меньше — 0,1 м², для сравнения, ЭПР истребителя Су-27 составляет более 10 м².

Су-57 — рождён невидимкой

Величина ЭПР самолёта и его силовой установки определяется тремя факторами:

  • геометрией и компоновочной схемой планера, включая воздухозаборники и воздушные каналы;
  • конструкцией агрегатов, технологических и эксплуатационных стыков обшивки, створок, люков и стыков между подвижными и неподвижными частями планера;
  • использованием радиопоглощающих материалов и покрытий.

Добиться снижения заметности Су-57 удалось благодаря особой геометрии планера самолёта, которая в различных ракурсах отражает электромагнитные волны в минимальное число направлений и в наименее опасные сектора. Ракетно-бомбовое вооружение размещается во внутренних отсеках, внутренние и внешние поверхности покрываются радиопоглощающими и композиционными материалами, стыки и щели заполняются токопроводящими герметиками.

Су-57 рисунок
Су-57 (эскиз)

Борты фюзеляжа в поперечном сечении и вертикальные аэродинамические поверхности имеют наклоны в одном направлении от вертикальной оси самолёта, что позволяет уменьшить ЭПР в боковой полусфере за счёт переотражения волн, попадающих на наклонную поверхность планера, в сторону от облучающего сигнала.

В Су-57, как первоначально в F-117 и позже в F-22, на практике использованы методы снижения радиолокационной заметности, обоснованные советским физиком-теоретиком Петром Уфимцевым в работе «Метод краевых волн в физической теории дифракции», опубликованной в 1962 году, где автор описал теорию отражения радиоволн от плоских поверхностей.

Отражение электромагнитных волн РЛС в передней полусфере в основном происходит от элементов входного направляющего аппарата (ВНА), и составляет до 60% в ЭПР самолёта. S-образный канал воздухозаборника в сочетании с радиопоглощающими покрытиями обеспечивает снижение ЭПР в приосевых направлениях передней полусферы, в других - за счёт экранирования ВНА, например, специальной коаксиально-радиальной решёткой, которая может быть установлена в канал любой формы, но преимущественно находит применение в «прямых» каналах.

Решётка помимо экранирования разделяет канал перед ВНА на ряд отдельных полостей, образованных цилиндрическими или плоскими поверхностями. Плоские поверхности могут быть как параллельными, так и пересекающимися. Такое сегментирование канала воздухозаборника с одновременным покрытием стенок сегментов радиопоглощающими материалами позволяет уменьшить величину отражённых от ВНА и переотражённых на стенки полостей электромагнитных волн, снижая тем самым общий уровень ЭПР самолёта.

Ещё один патент RU 2623031 описывает противорадиолокационную решётку, которая устанавливается под углом от 30 до 90° относительно продольной оси канала воздухозаборника. Длина решётки, в направлении, параллельном продольной оси воздушного канала, зависит от его диаметра в месте установки решётки и находится в пределах от 0,3 до 0,6 диаметра канала. Различные участки канала воздушного потока покрыты радиопоглощающим материалом.

Схема установки коаксиально-радиальной решётки в канале воздухозаборника
1 - Воздушный канал воздухозаборника
2,3 - Подвижные панели
4 - Вход воздухозаборника
5 - Входной направляющий аппарат
6 - Противорадиолокационная решетка

Решётка может быть выполнена в виде соединённых между собой кольцом радиальных рёбер, на кромках которых закреплено множество отрезков проволоки. Поверхность решётки представляет собой плоские или параболические ячеистые конструкции с размером ячейки ~¼ длины волны.

На входе воздухозаборника (4) снижение РЛ заметности обеспечивается за счёт параллелограммной формы входа при виде спереди и сбоку, а также наличия стреловидности всех кромок входа. Элементы, образующие вход, позволяют ориентировать их конструкцию, по отношению к направлению облучения, таким образом, чтобы отклонить от этого направления отражённую от конструкции электромагнитную волну. На внутренних стенках воздушного канала (1), покрытых радиопоглощающим материалом, происходит частичное поглощение волн. Попадая на противорадиолокационную решётку (6), которая разделяет геометрическое сечение воздушного канала воздухозаборника на ряд отдельных сегментов, волны многократно переотражаются, частично поглощаются покрытием решётки и затухают. Прошедшая через решётку оставшаяся часть волны попадает на ВНА, от которого затем отражается и вновь попадает в сегментированную часть воздушного канала, где уже окончательно затухает.

В декабре 2020 года в одном из Телеграм-каналов было показано изображение воздухозаборника опытного самолёта Су-57, полученное копированием экрана во время одной из передач Первого канала ТВ. При обработке снимка из этого видео средствами графического редактора Photoshop, становится отчётлива видна коаксиально-радиальная решётка, которая очень схожа с описанием в патенте RU 2623031.

Коаксиально-радиальная решетка Су-57
Коаксиально-радиальная решётка Су-57

Учитывая, что патент RU 2623031 опубликован 21 июня 2017 года, можно предположить, что попавшее в кадр решение найдёт воплощение уже на серийных Су-57, сборка которых идёт в Комсомольске-на-Амуре.

Малозаметность в электромагнитном диапазоне волн зависит не только от геометрии планера и экранирования ВНА. Есть ещё и собственные излучения самолёта, здесь наибольший вклад вносит его РЛС. Но у Су-57 есть возможность обнаруживать противника вообще без включения бортовой РЛС, для этого истребитель оснащён оптико-электронной локационной станцией (ОЛС). Станция работает в пассивном режиме, а обратная сторона её оптических датчиков изготовлена из радиопоглощающих материалов, когда датчики неактивны, они обращены тыльной стороной к падающему радиолокационному излучению.

Однако есть ещё одно "узкое" место, которое существенно влияет на видимость самолёта в задней полусфере - сопла двигателей. В 2003 году патент RU 2215670 на изобретение, снижающее заметность силовой установки в радиолокационном, инфракрасном и акустическом диапазонах волн, получило ОКБ им. Яковлева - подразделение корпорации "Иркут".

В своей работе "яковлевцы" предложили устанавливать в потоке газа экранирующее приспособление, выполненное в виде противорадиолокационной и противоинфракрасной решёток, уменьшающих также и акустическую заметность самолёта. Особенность предложенного решения заключается и в том, что для изменения вектора тяги силовой установки решётки выполнены поворотными, а поверхность сопла может быть покрыта радиопоглощающим материалом.

Радиопоглощающее покрытие наносится и на фонарь кабины самолёта. В одном из выпусков передачи "Военная приёмка" телеканала "Звезда" академик РАН, научный руководитель программы разработки спецхарактеристик Су-57 Андрей Лагарьков рассказал, что в некоторых случаях на остекление фонаря приходится наносить 10-12 слоёв разных покрытий, чтобы обеспечить требуемые характеристики ЭПР и при этом стекло остаётся абсолютно прозрачным.

Широко в конструкции планера применяются композиционные материалы, которые значительно хуже отражают падающие радиоволны по сравнению с металлами. Четверть сухого веса самолёта Су-57 составляют композиционные материалы, а обшивка планера на 70% выполнена из различных углепластиков. Большая часть верхней поверхности фюзеляжа, вся его носовая часть, а также передние кромки крыла и горизонтального оперения, большая часть механизации крыла, воздушные каналы и капоты двигателей, створки отсеков вооружения и шасси - всё это выполнено из композитов.

Но и углепластики имеют недостатки - серьёзную опасность для самолёта может представлять удар молнии. Композиционные материалы, имеющие в своём составе углерод, проводят электрический ток, но их сопротивление значительно больше, чем у металлов, из-за этого физического свойства композитная деталь под действием разряда молнии может оплавиться или разрушиться. Для эффективного «стекания» электричества по корпусу самолёта в атмосферу необходимо уменьшить сопротивление применяемых композиционных материалов, чтобы оно было сравнимо с сопротивлением металлов.

Специально для Су-57 во Всероссийском институте авиационных материалов (ВИАМ) был разработан новый вид углепластика, который имеет в своем составе компоненты, увеличивающие электро- и теплопроводность детали. Новая технология кроме защиты самолёта от разрядов атмосферного электричества даёт и экономию в весе, т.к. отпадает необходимость использовать металлическую сетку для противодействия молниям, а это - уменьшение веса на 300-500 граммов на квадратный метр поверхности. И самое важное - новый электропроводящий композиционный материал не увеличивает радиолокационную видимость самолёта.

Таким образом, говорить о том, что Су-57 уступает F-22 в области применения стелс-технологий, по меньшей мере - неконструктивно. Сомневаться в компетентности российских учёных, специалистов и инженеров никаких оснований нет - компетентность отечественных авиаконструкторов многократно доказана более чем вековой историей российской и советской авиации.

Андрей Величко,
для сайта "Авиация России"



Отвратительно!ПлохоНовость ни о чёмХорошоОтличная новость! (15 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...