Содержание
Введение..........................................................................................................2
Наука. Визуально невидимый самолет.........................................................3
Дорого и некрасиво........................................................................................5
Демонстрация технологий.............................................................................7
Когда появятся первые невидимки...............................................................7
Заключение......................................................................................................9
Список литературы........................................................................................10
Введение
Почему этот летательный аппарат называют невидимым? А вы представьте вращающийся пропеллер вертолёта. Он ведь почти прозрачен, верно? Так и здесь: аппарат сам по себе как раз и есть работающий ротор о трёх лопастях. Только одна из них — крыло, а на двух других установлены пропеллеры: ротор на роторе сидит и ротором погоняет. Запутались?
Над проектом такого необычного самолёта американский изобретатель Майкл Даммар (Michael Dammar) раздумывал с 1991 года. И вот на днях, 28 сентября, получил на свою идею патент. Теперь Даммар вместе с маленькой компанией VeraTehc Aero из Миннеаполиса надеется заинтересовать своим "невидимым бумерангом" армию США. Аппарат, якобы, очень хорош для "городского поля битвы".
Наука. Визуально невидимый самолет
Для малых беспилотных аппаратов, предназначенных для полета на малых высотах и на небольшие расстояния, аспект снижения их визуальной и акустической заметности начинает преобладать над радиолокационной невидимостью, важной для более крупных, высотных и скоростных летательных аппаратов.
Акустическую «шумность» уже удалось существенно снизить за счет использования электродвигателей, однако со снижением визуальной видимости дела вплоть до последнего времени обстояли намного хуже. Малые беспилотные аппараты хорошо различимы в воздухе, что не только упрощает борьбу с ними, но и сводит на нет фактор внезапности.
Важный шаг в создании неразличимых в воздухе летательных аппаратов сделали американские конструкторы из компании VeraTech Aero. В основе предложенного ими и, по всей видимости, перспективного подхода — использование физиологических особенностей зрения, упрощающих идентификацию объектов одного типа, и наоборот.
Для создания «невидимки» конструкторы использовали эффект выноса центра масс летательного аппарата, движущегося по сложной траектории и вращающегося вокруг своей оси, за пределы его корпуса. Это резко снижает узнаваемость за счет использования физиологических особенностей зрения. Использование малошумных электродвигателей и способность совершать длительный безмоторный полет довершают эффект.
Разработанная VeraTech Aero платформа Phantom Sentinel предназначена для создания масштабируемого в широких пределах семейства легких разведывательных беспилотных летательных аппаратов. Phantom Sentinel представляет собой «бумеранг» — трехлопастный летающий ротор с двумя винтами. Аппарат весом менее 2 кг складывается и легко может переноситься в заплечном ранце, запуск возможен разнообразными способами — с рук, с борта самолета, из стартового контейнера, с земли (дистанционный).
Фактически аппарат представляет собой один винт и обладает большой инерцией вращения, которая не только позволяет ему длительное время совершать безмоторный полет, но и резко снижает его зависимость от метеоусловий, превращая Phantom Sentinel фактически в первый всепогодный БПЛА малого класса, а также повышает стабильность полета. По мнению конструкторов, платформа Phantom Sentinel может легко масштабироваться — на ее основе можно создавать аппараты широкого диапазона размерностей. Управление аппаратом возможно как по сигналам GPS, так и с помощью дистанционного управления.
По данным конструкторов уникальной платформы, Phantom Sentinel практически невозможно визуально или акустически обнаружить при высоте полета около 20 м и выше. Установленная на аппарате высокоскоростная камера позволяет, благодаря вращению самолета, передавать панорамные изображения.
Интересно отметить, что созданный американскими конструкторами визуальный самолет-"невидимка" — не первая удачная попытка создания аппарата подобного класса. Пилотируемый самолет, невидимый для глаз посторонних наблюдателей, успешно прошел испытания в СССР накануне Второй Мировой войны, а информация о нем приводится в классических трудах по истории советской авиации. По данным историка отечественного авиастроения Вадима Борисовича Шаврова, «невидимый самолет» ПС строился бригадой ВВА под руководством профессора С. Г. Козлова в 1935 г. на основе самолета АИР-4. Все поверхности самолета были обшиты родоидом — органическим стеклом французского производства, а все непрозрачные элементы — лонжероны крыла, стойки шасси, капот и т.д. — оклеены родоидом, покрытым изнутри слоем амальгамы, либо покрашены белой краской с алюминиевым порошком и отлакированы. Заклепки делались из алюминия.
Результат работ, утверждает историк, был значителен — самолет в воздухе быстро исчезал с глаз наземных наблюдателей. При съемке с другого самолета сколь-нибудь узнаваемое изображение отсутствовало даже на малых дистанциях, а на больших не было даже смутных пятен.
Несмотря на очевидные перспективы применения подобного самолета, пишет проф. Шавров, по окончании испытаний самолет был разобран, а работы по нему — прекращены. Одной из причин этого указывается быстрое потускнение родоида, снижавшее эффект невидимости.
Вместе с тем, даже единичное применение подобного аппарата могло бы иметь чрезвычайно важный боевой и пропагандистский эффект. Почему СССР отказался от создания «невидимок» и почему на них сделали ставку США, а также перспективы применения визуально невидимых БПЛА в войнах будущего поможет прояснить платформа Phantom Sentinel.
Винтокрыл "Страж-фантом" (Phantom Sentinel) внимания военных пока не привлёк, и никаких заказов ещё не поступало, что, однако, вовсе не говорит о его абсолютной бесперспективности — опытный образец построен и действительно неплохо летает. Так что, даже если Пентагон наотрез откажется от проекта, применение аппарату найдётся и в мирной жизни. Не уверены? Судите сами. Конструкция "Фантома" имеет форму буквы Y. Ножка немного длиннее и является крылом. На двух других концах расположено по пропеллеру.
Вес всех компонентов тщательно уравновешен с тем, чтобы центр тяжести находился в точке пересечения трёх "палочек". Таким образом, при работе питающихся от аккумуляторов электродвигателей весь винтокрыл вращается вокруг центра тяжести, а более длинное крыло обеспечивает подъёмную силу.
В том же самом центре, по словам Даммара, можно смонтировать крошечную видеокамеру и использовать её для получения панорамных изображений земли.
VeraTech Aero утверждает, что винтокрыл с дистанционным управлением или ориентацией по спутнику, летающий на высотах до 23 метров, "остаётся фактически невидимым для человеческого глаза" — из-за инертности зрительного восприятия. Это, конечно, некоторое преувеличение, аппарат виден, но действительно плохо — вспомните, как "размазывается" при быстром вращении вентилятор.
Невидимость — не единственное преимущество Phantom Sentinel. Так, габариты позволяют ему летать даже в самых неблагоприятных погодных условиях. Например, тонкий и лёгкий "Фантом", благодаря возникающей в полёте инерции вращения, не испугается сильного ветра, который оставит на земле любой "обычный" беспилотник.
Кстати, о габаритах. Длина аппарата, в зависимости от модели, может варьироваться в пределах от 60 сантиметров до 3 метров, а высота — от 5 до 15 см.
"Среднестатистическая" версия винтокрыла весит меньше 2 килограммов. А благодаря разборному крылу самолётик можно сложить в сумку размерами 30 х 15 х 10 сантиметров.
Стоит отметить и разные варианты запуска Phantom Sentinel. Наряду с броском вручную, который делает аппарат уникальным и похожим на бумеранг, возможны дистанционно управляемый взлёт с земли, сброс с самолёта и выстрел из контейнера вертикального пуска.
В заключение добавим, что VeraTech Aero разрабатывает и модель винтокрыла, у которого лопастей и роторов по четыре штуки. но воплощение этой идеи мы уже наблюдали два года назад. А вот невидимого бумеранга, извините за каламбур, не видели.
Дорого и некрасиво
Идея сделать самолет незаметным для наблюдателя на земле и в воздухе появилась еще до рождения боевой авиации. Еще накануне Первой мировой войны германские фирмы Albatros и AEG экспериментировали с прозрачным материалом Zellon. Однако целлон оказался менее прочным, чем обычное авиационное полотно, и после катастрофы нескольких «прозрачных» аэропланов об идее надолго забыли.
Велись такие опыты и в СССР на легких самолетах конструкции Яковлева. В ходе экспериментов выяснилось, что грамотно подобранная камуфляжная окраска дает гораздо лучший маскирующий эффект. Вопрос снижения заметности летательных аппаратов вновь стал актуальным в конце 50-х – начале 60-х годов прошлого века, когда «глазами» зенитчиков и, позднее, пилотов-истребителей стали радиолокаторы. От эквивалентной площади рассеивания радиоволн (ЭРП) теперь зависела дальность обнаружения самолета противником.
Здесь можно привести простую аналогию: зеркало большей площади отбросит «зайчик» на большее расстояние, чем зеркало маленькое. ЭРП – это как раз и есть площадь зеркала.
Как раз на этом принципе и основана технология создания самолета-невидимки, в предельном виде воплощенная в американском «Найтхоке». Не секрет, что идея «граненого» самолета, не дающего радиолокационных бликов в направлении радара (по западной терминологии – концепция «Стэлс»), принадлежит советскому ученому Александру Уфимцеву, в годы перестройки эмигрировавшему в США.
В результате появился очень уродливый самолет, напоминающий не то утюг, не то египетскую пирамиду с крылышками. Летает эта штуковина только благодаря компьютерной системе искусственной устойчивости, и при ее отказе F-117 продолжать полет не может – по этой причине американцы потеряли как минимум пять «Найтхоков» в небоевой обстановке.
Кроме того, необычная аэродинамика наложила жесткие ограничения на летные данные истребителя. В результате появился очень дорогой (40 млн. долларов в начале серийной постройки) и фактически одноцелевой истребитель с небольшой боевой нагрузкой и ограниченным составом вооружения (только то, что помещается во внутренний отсек фюзеляжа). Его основная функция – применение корректируемых авиабомб ночью (днем этот уродец станет легкой добычей любого древнего МиГа) с малых высот.
Попытки оснастить F-117 ракетами класса «воздух-воздух» были скоро оставлены ввиду полной неприспособленности самолета для воздушного боя. Кроме того, довольно скоро выяснилось, что машина, малозаметная для радаров К- и Х-диапазонов, на некоторых режимах полета обнаруживается некоторыми старыми советскими РЛС (например П-40), что позволило югославским зенитчикам сбить один такой самолет ракетами комплекса С-125 «Куб» и повредить как минимум еще два.
Едва ли о таком самолете говорил главком Михайлов. Осознали провал концепции «невидимость ради невидимости» и американцы, ограничив заказ на новейший истребитель завоевания господства в воздухе F-22A Raptor всего 40 экземплярами. Выяснилось, что «Хищник» не имеет решающих преимуществ перед новым поколением российских истребителей семейства Су-30, но стоит при этом в четыре раза дороже.
Демонстрация технологий
Между тем малая заметность для средств ПВО в возможно широком диапазоне электромагнитного спектра является неотъемлемой характеристикой самолета пятого поколения. Именно это и имел в виду Владимир Михайлов, говоря о перспективном самолете. Однако решаться эта проблема должна с минимальным ущербом для летных данных. Например, известно, что лопатки турбин двигателей, видимые через воздухозаборник, дают устойчивую «засветку» на экранах РЛС.
Чтобы спрятать «бликующий» элемент от радара, канал воздухозаборника делают S-образным, а неизбежное при этом снижение тяги мотора компенсируют увеличением его мощности. Плоские сопла двигателей способствуют лучшему перемешиванию горячего выхлопа двигателя с окружающим воздухом, что снижает заметность самолета в ИК-диапазоне. Положительный эффект дает применение схемы с обратной стреловидностью крыла, уборка внутрь фюзеляжа разного рода антенн и сенсоров, применение радиопоглощающих покрытий и материалов в конструкции планера.
Часть этих мер, например реализованная на новейших модификациях истребителей F-18 E/F Super Hornet, позволила снизить их заметность на 50-80% по сравнению с более старыми модификациями тех же самолетов F-18 без снижения летных данных. А ведь они относятся лишь к четвертому поколению. Перечисленные конструкторские решения прослеживаются и в облике российских самолетов МиГ 1.42 и Су-47, которые считаются технологическими демонстраторами возможностей машин пятого поколения. Однако, как сообщается в открытой печати, новый истребитель не будет похож ни на один из них.
Когда появятся первые невидимки
Когда же появится новый российский самолет? Как оказалось, в этом вопросе существуют разночтения. На государственном уровне задача создания «перспективного авиационного комплекса фронтовой авиации» была сформулирована в 2001 году. Машина такого класса проектируется как минимум 10-12 лет. Так что заявления Владимира Михайлова представляются излишне оптимистическими. Ближе к реальности высказывается его заместитель, командующий фронтовой авиацией генерал-полковник Александр Зелин. «Задача поставлена: в 2012 году машина должна летать. Ну а первые шаги и результаты, я думаю, будут уже в 2008 году», – сказал Зелин в интервью информационным агентствам в феврале сего года.
Вероятно, оба генерала имеют в виду разные этапы одного и того же процесса. Михайлов имеет в виду срок полета первого прототипа нового истребителя, а его зам – дату полета первого серийного самолета. Действительно, при достаточном финансировании такие сроки кажутся разумными. Если верить Михайлову, деньги под программу выделяются своевременно, однако «проблемы с финансированием возникают из-за того, что часть средств уходит на разработку нового гражданского самолета (RJR. – Ред.), которым конструкторское бюро «Сухого» занимается параллельно». Отсюда и разночтения в сроках полета прототипа – 2007-2008 годы.
До завершения всех работ по новому комплексу оценить затраты на его создание достаточно сложно. В 2005 году, отвечая корреспонденту британского журнала Flight International, главный конструктор КБ «Сухого» Александр Кнышев заявил, что не стал бы возражать против бюджета в 10 млрд. долларов, выделенных американцами под аналогичную программу F-35 (JFS), но реально рассчитывает на 3 млрд. Таким образом, при планируемой рыночной стоимости российского самолета в 30-35 млн. долларов (на 5-10 млн. ниже, чем у F-35) вложения в программу окупятся при производстве серии не менее чем из 100 машин, что вполне реально, учитывая высокую конкурентоспособность истребителей марки «Су».
Заключение
Конечно, живейший интерес к такого рода исследованиям проявляют военные. Ведь для них получить невидимое оружие — означает получить неоспоримое преимущество. Поэтому за работами физиков в этом направлении пристально следят военные министерства и ведомства и по возможности стараются простимулировать процесс материально.
Особая мечта военных — это невидимые самолеты. Кстати, самый старый и самый первый самолет-невидимка только недавно был отправлен на пенсию. Легендарный бомбардировщик F-117 был первым боевым самолетом, который оставался незаметным для радаров противника. Он находился на вооружении двадцать семь лет. Всего их было выпущено пятьдесят девять штук. Пилоты называли эту машину «летающий утюг». Но сегодня этих ветеранов сменил многоцелевой истребитель F-22 Raptor.
Но теперь военные надеются, что ученые сумеют разработать такие покрытия из метаматериалов для самолетов, что не только радары, но и оптические приборы, включая человеческий глаз, не смогут их увидеть. Метаматериалы — это смесь металла и таких материалов, как фарфор, тефлон или волокнистые композиты. Они умеют изгибать волны света так, как не могут обычные материалы. Ученые надеются их усовершенствовать, чтобы они не давали даже отсветов и тени. Так что, плащ Гарри Поттера вовсе не фантастика.
Список литературы
http://rnd.cnews.ru/news/top/index.shtml?2006/10/03/212668
http://www.soverkon.ru/2007/48/21.php
http://www.vz.ru/society/2006/3/31/28095.html
http://vlasti.net/news/78614