Тепловая заметность как «ахиллесова пята» самолета

В ходе разработки истребителей пятого поколения (ИПП) была предложена следующая схема боя: истребитель, не включая радара, пользуясь целеуказанием от спутников и внешних РЛС, в режиме радиомолчания на сверхзвуковой скорости выходит на рубеж атаки. Там он сбрасывает скорость до околозвуковой (трансзвуковой), включает свой радар, открывает створки контейнера вооружения и запускает ракеты. После чего разворачивается, включает форсаж, разгоняется до максимальной скорости и уходит от ответного удара.
Так было «на бумаге», пока не провели учения, в которых китайские J-11 победили «несравненные невидимки» F-22 и F-35. Это заставило задуматься и конструкторов, и стратегов.
Дело в том, что включенный радар превращает самолет в обычную радиоконтрастную цель, а при развороте «невидимка» становится очень даже видимым в инфракрасном (ИК) или тепловом диапазоне волн из-за форсажного факела, вырывающегося из сопла. Запуск ракет, разворот, разгон — все это требует времени, и неконтактный дальний воздушный бой быстро превращается в ближний, в котором даже обычная авиапушка становится иногда достаточно эффективной.
Напомним, что признаками истребителей пятого поколения является малая заметность в радиолокационном и ИК-диапазонах. Первая достигается специально подобранными профилями крыла, формой плоскостей и фюзеляжа, размещением оружия в фюзеляже, отсутствием больших вертикальных поверхностей, смещенными двигателями (относительно воздухозаборников, чтобы спрятать радиозаметные лопатки компрессора), специальным покрытием фонаря кабины и поверхностей.
Нельзя не отметить, что достижение малозаметности за счет изменения конфигурации самолета ведет к ухудшению его аэродинамики. Между тем хорошая аэродинамика – тоже заявленный признак самолета пятого поколения.
Малая заметность в ИК-диапазоне (аналогично как и малая радиолокационная) достигается специальным покрытием летательного аппарата (ЛА), экранированием нагретых частей двигателя, конструкцией сопла (например, на F-35 оно имеет прямоугольную форму, что, кстати, делает его ограниченно поворотным и потому снижающим сверхманевренность самолета, которая опять же – признак пятого поколения).
Назовем еще один, едва ли не самый важный, признак истребителей пятого поколения – возможность продолжительного полета на сверхзвуковой скорости («крейсерский сверхзвук»). Но этот сверхзвук, по мнению специалистов, отнюдь не для боя, а для реализации возможности быстрого перебазирования самолета на удаленный театр военных действий.
Из вышеизложенного можно сделать вывод, что признаки пятого поколения противоречат друг другу. Действительно, все «хорошо» в одном быть не может.
Наиболее труднодостижимыми качествами ЛА является тепловая малозаметность и ее противоположность – инфракрасная чувствительность головок самонаведения (ГСН) ракет на самолете. На истребителе пятого поколения они представлены, с одной стороны, как средство защиты, а с другой – как средство нападения.
Для того чтобы видеть противника и прицеливаться по нему в условиях радиомолчания, на ИПП имеются трехканальные оптико-электронные пеленгаторы. Первый – телевизионный канал – для прицеливания днем. Второй – тепловой пеленгатор – тепловизионный канал круглосуточного действия
ИК-диапазона. Третий канал представляет собой лазерный целеуказатель.
Считается, что современные оптико-электронные пеленгаторы могут обнаруживать воздушные цели на дальностях 100 км и больше, но эта дальность зависит от состояния окружающей среды, особенно от влажности воздуха. Например, в облаках вообще бесполезно запускать тепловую ракету, как и пытаться увидеть самолет в тепловом диапазоне.
Оптико-электронные пеленгаторы сканируют пространство вокруг самолетa. Сигналы идут от специальных датчиков.
ИК-датчик фиксирует пуск ракет, определяет их координаты и выдает всю информацию в бортовой комплекс обороны (БКО). По сигналу от БКО пилот выполняет противоракетный маневр, а автоматика начинает отстрел ложных тепловых целей (ЛТЦ). При отстреле ЛТЦ вражеская ракета перенацеливается на их более мощный сигнал, чем тепловой сигнал, исходящий от ЛА.
Кроме того, в составе БКО имеются лазерные станции оптико-электронного подавления тепловых ракет противника. При воздействии лазерного луча на ракету происходит засветка инфракрасной полоски самонаведения и в ней формируется ложный сигнал, приводящий к несанкционированному отклонению ракеты от направления на самолет. Для обеспечения защиты в зоне 360° по азимуту и ± 90° вверх-вниз на воздушное судно устанавливаются две лазерные станции. При этом каждая станция обеспечивает последовательное подавление двух одновременно атакующих ракет.
Говоря о тепловых ракетах, нельзя не остановиться на необходимости соответствующей защиты гражданских воздушных судов (ВС). Возрастание угрозы террористических актов обусловливает опасность для ВС переносных зенитных ракетных комплексов (ПЗРК), стреляющих ракетами с ИК ГСН. Так, за последние 25 лет около 35 гражданских самолетов обстреливались из ПЗРК. В результате было сбито 24 ВС и погибло около 500 человек. Использование ЛТЦ для защиты гражданских ВС может быть ограничено из-за опасности возникновения пожара (при применении ЛТЦ на высоте менее 300 м), а также из-за недостаточной их эффективности против современных ПЗРК.
В качестве автономных средств защиты ВС распространение получили генераторы инфракрасных помех (ГИКП), но они не могут быть достаточно результативными из-за слабого сигнала, идущего от факела небольшой ракеты, запущенной с ПЗРК. Вероятность срыва атаки ПЗРК с помощью ГИКП – от 0,5 до 0,7 – 0,8.
Применяемые на ЛА (но только на военных) специальные противоинфракрасные снаряды (ПИКС), выстреливаемые из авиационных пушек, тоже являются средством защиты от тепловых ракет.
Но если на гражданских ВС уязвимые для тепловых ракет места представлены лишь двигателями, то сверхзвуковые самолеты на больших скоростях нагреваются до сотен градусов и вся их поверхность становится источником излучения. При этом тепло от двигателей самолета дает сигнал лишь в узком конусе, хотя и достаточно мощный. Заметим, что у ракет двигатель вообще работает только при их разгоне. Это затрудняет определение момента и места их пуска.
В паспортных данных ракеты указывают ту максимальную дальность полета, которая была получена при испытаниях в идеальных условиях. Между тем эффективная дальность полета ракеты зависит от многих факторов: высоты пуска и высоты цели, скорости самолета и скорости цели, ракурса пуска и др. Так, при пуске ракеты на небольшой высоте эффективная дальность может составить только 20 – 25 % от максимальной, так как ракета быстро тормозится в плотной атмосфере. Если же цель активно маневрирует или ракета пущена вслед уходящей сверхскоростной цели, то эффективная дальность пуска может уменьшиться еще больше.
Мастерство летчиков также имеет значение. Так, по данным из горячих точек планеты, неподготовленные пилоты, как правило, пускают ракеты на максимальной дальности. На разборе полетов пилот докладывает примерно так: «Я пустил вашу ракету на заявленной дальности, а она врага не догнала!» Например, во время эфиопо-эритрейской войны пилоты с обеих сторон выпустили немало ракет с большой дистанции друг по другу, но… с нулевым результатом. Впрочем, эфиопские летчики, получив соответствующий инструктаж от советников и, соответственно, уменьшив дистанции пуска, стали раз за разом добиваться побед.
В заключение обратим внимание на то, что в настоящее время совершенствование тепловых ракет идет быстро. Уже разработаны ракеты, имеющие ГСН, которые формируют цифровые инфракрасные изображения целей. В результате ЛТЦ тепловые «ловушки» могут скоро стать бесполезными. Повышается чувствительность ГСН, и, как следствие, растет эффективная дальность тепловых ракет. Возрастает также вероятность поражения тепловыми ракетами с небольших беспилотных ЛА, что становится все более актуальным в настоящее время.
Сергей Елисеев.