dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Как-то в блоге уже появлялась заметка про адаптивное будущее летательных аппаратов, касающееся и беспилотных систем. У перспективных военных беспилотников, которые заменят современные истребители и бомбардировщики, есть и другие особенности.

Например, в гипотетической схватке, где с одной стороны выступает человек, управляющий истребителем, а с другой – вооружённый беспилотник, у беспилотника есть целый ряд преимуществ.

Скажем, из-за того, что на борту беспилотника не нужно размещать средства обеспечения деятельности пилота (а это очень не маленький и по объёму, и по весу набор аппаратуры и механизмов – как минимум полтора кубических метра объёма и полтонны веса), при сравнимых размерах беспилотник можно лучше вооружить и сделать более тяговооружённым. (Электроника сейчас становится всё более компактной, так что гипотетический супермощный компьютер, обеспечивающий “думание” для беспилотника и, вроде бы, не нужный на борту истребителя, вовсе не займет много места.)

(Boeing Photo)

Летающий робот гораздо менее восприимчив к перегрузкам, а значит получает преимущество по маневрированию, так как может выполнять маневры с большей перегрузкой. При этом маневренные возможности беспилотника могут быть сопоставимы с такими же возможностями ракеты воздух-воздух (вот уж кто сумеет хорошо выполнить противоракетный маневр – так это беспилотник). То есть у истребителя, сколь бы хитрый и расторопный пилот им не управлял, будут проблемы со “средствами поражения”: рядовая ракета просто не сумеет “достать” маневрирующий беспилотник, а для поражения роботов потребуются специальные ракеты.

Казалось бы, беспилотный истребитель не сумеет применить какую-нибудь хитрость, по причине тупости компьютерных мозгов – это очень распространённый аргумент в пользу живого пилота на борту. Действительно, способность импровизировать в нестандартной ситуации навсегда останется привилегией человека. Но хитрость в том, что воздушный бой строго определяется физическими законами. Имея подробную модель и мощный вычислитель, можно просчитать допускаемые законами физики “позиции”, начиная с любого момента времени и на вполне определённую “глубину” вперёд.

Имея информацию о характеристиках летательного аппарата противника, о его положении в пространстве и о векторе скорости, не так сложно предсказать, что он может сделать в следующий момент. Грубо говоря, ведение боя становится подобным шахматной партии. А в шахматах тупой, но очень быстрый компьютер уже умеет преодолевать все хитрости и “неожиданные” ходы человека.

Вопрос: как же бороться с беспилотниками? Ответ: такими же беспилотниками, при условии, что генеральную линию их действий задаёт человек (из пункта управления), имеющий подробную информацию о текущем состоянии “схватки”.

Тем временем, штатовские ударные беспилотники всё чаще упоминаются в сводках о боевых действиях ВВС США. Скажем, 10-го декабря в Афганистане MQ-1B Predator атаковал противников ракетой Hellfire, а MQ-9A успешно сбросил бомбу (GBU-12, как пишут) на строение, в котором находилась какая-то вражеская артиллерия (при этом уничтожив то ли артиллерию, то ли строение). Это только за один день.

Пара фото на тему покидания самолёта:

(Defence Industry Daily)

(Martin Baker)

F-22 испытывали на предмет эксплуатации в условиях низкой температуры. На картинке – истребитель на обледенелой полосе:

(US Air Force Photo)

Известно, что военные самолёты, в особенности сверхзвуковые реактивные, расходуют много топлива. Поэтому постоянно ведущие множество операций ВВС США оказываются одним из ощутимых на государственном уровне потребителей продуктов переработки нефти – ведь современное реактивное топливо по большей части делают из нефти.

То есть если удачно лишить Штаты нефтяных вливаний, то может так оказаться (в теории, понятно), что тем Штатам будет не на чем отвоёвывать трубопровод обратно – оставшаяся без топлива авиация не сможет обеспечить переброску войск.

Понятно, что проблемой с зависимостью от внешних поставок нефти в Штатах давно озаботились. Сперва на словах, потом на деле, а теперь вот – опять на деле – испытывают синтетические топлива для реактивной авиации.

Топливо для сверхзвукового реактивного самолёта – это далеко не то же самое, что рапсовое масло, которое перегоняют в “биотопливо” для автомобильных дизелей (хотя самолётное топливо из рапсового масла возможно). Так что за горючим веществом кроется какая-то сложная химия, обеспечивающая нужные параметры горения. Одна из хитростей, кстати, в том, что нужно топливо, подходящее для двигателей, которые уже находятся в эксплуатации, ведь переоснащение всего воздушного флота на оптимизированный для “альтернативного топлива” двигатель – задача слишком дорогостоящая.

На днях, как пишет пресс-служба ВВС США, успешно провели наземные испытания реактивного двигателя F101 на смеси “альтернативных” синтетических топлив. F101 (двигатель с форсажной камерой) используется на стратегическом бомбардировщике B-1B Lancer, а это большой и жадный до “горючки” сверхзвуковой самолёт:

Теперь остаётся провести лётные испытания на новом топливе. Ранее “нефтенезависимое” топливо сертифицировали для B-52 Stratofortress.

Что бы это значило? Фото:

Летательные аппараты (ЛА) будущего, в том числе военные беспилотники, будут адаптивными. Не только в смысле алгоритмической начинки. Адаптивными будут аэродинамические элементы. Точнее, весь аппарат будет менять форму, в зависимости от режима полёта. И речь тут вовсе не о простом “механическом” изменении угла стреловидности крыла или о выпуске каких-нибудь щитков (как в существующих сейчас схемах). Нет.

В перспективных системах будет плавно, в разных масштабах, меняться множество составляющих формы ЛА, от профиля крыла до длины аппарата. Работы в этом направлении ведутся уже давно. Началось всё с разработки крыльев с адаптивным профилем. Например, NASA облетало экспериментальный F-111 с таким крылом ещё в начале 80-х годов прошлого века:

(Фото: NASA)

Эффективный полёт в атмосфере требует разной аэродинамики от аппарата в зависимости от скорости полёта, в зависимости от режима полёта. При относительно нешироком диапазоне скоростей полёта можно отыскать какую-то одну форму, которая будет приемлемой “в среднем” на нужных режимах полёта. Да и то уже при пересечении границы скорости звука потребовались весьма серьёзные научно-технические ухищрения, чтобы найти подходящую “статическую” схему, пригодную для хорошего дозвукового полёта и для удовлетворительного сверхзвукового. Хороший пример: современные сверхзвуковые истребители. Показательно, что в случае с этими истребителями определяющую роль в расширении допустимых “режимов эксплуатации” всё равно играет механизация крыла и прочие, – по сути, “адаптивные” – механизмы, изменяющие аэродинамические характеристики в процессе полёта:

(F/A-18 Super Hornet; Фото: US Navy Photo)

Если же требуется расширить диапазон скоростей до гиперзвуковых, то ограничиться “статичной формой” с механизацией не получится. Да и на рядовых скоростях действительно адаптивные системы окажутся лучше.

Одна из хитростей тут в том, что, например, гиперзвуковой аппарат с воздушно-реактивным двигателем должен иметь аэродинамическую схему, где все элементы плотно интегрированы с двигателем (тому есть множество причин). С другой стороны, гиперзвуковой воздушно-реактивный двигатель не сможет работать при небольших скоростях полёта. Если, конечно, воздухозаборник этого двигателя не подвергнется “трансформации”, а сам двигатель одновременно не получит работающий компрессор.

Понятно, что плотно интегрированный с таким двигателем планер должен будет и сам существенно измениться – адаптироваться к новому режиму полёта. Никаким примитивным “выпуском закрылков” и перемещением консолей крыла необходимой адаптации не добиться.

Поэтому перспективные аппараты будут использовать эластичную внешнюю обшивку, а “силовые каркасы” внутри этой обшивки будут приспособлены для плавного изменения собственной геометрии (изменения будут сложными и в широком диапазоне, но развитие компьютерной техники и математики позволяет конструкцию посчитать уже сейчас).

Первые шаги (минимальные, но зато – практические) в этом направлении уже сделаны. Например, сейчас предлагают адаптивные профили для крыльев. На видео (ссылка под картинкой ниже) можно наблюдать работу такого крыла. Это 2003-й год, вполне реальная разработка FlexSys Inc (развитие её, вроде бы, планируют использовать на истребителях; возможно на F-16).

(FlexSys Inc)

Итак, перспективный аппарат сможет не просто “сложить крыло”, переломив консоли по разрезам в двух местах. Напротив, в рамках плавного и гладкого (можно так сказать?) изменения собственной формы, летательный аппарат сможет перепрофилировать воздухозаборники, “вытянуть” сопло двигателя, выставить в набегающий поток турбину компрессора и продолжить полёт уже на дозвуковой скорости, “сбросив 6-7 Махов”. Правда, придётся подождать лет тридцать.

Между прочим, штатовские ударные беспилотники MQ-9 Reaper, которые приспособили для нанесения ударов с воздуха в Афганистане, управляются с военной базы в Неваде (США). То есть, беспилотники базируются и обслуживаются на аэродромах в Афганистане, там же, в Афганистане, они осуществляют боевые вылеты и уничтожают цели. А вот операторы, “воюющие” этими аппаратами, сидят со своими джойстиками, компьютерными мышами и мониторами в Неваде, за тысячи километров.

(US Air Force Photo)

При этом, уже несколько месяцев боевого использования беспилотников MQ-9 Reaper в Афганистане показали, что они вполне могут заменить пилотируемые живыми летчиками штурмовики A-10 и истребители F-15 при выполнении наиболее распространённых заданий (это патрулирование, воздушная разведка, поддержка операций наземных сил).

АРМС-ТАСС пишет:

В ноябре будут объявлены результаты первого этапа повторно проводимого конкурса Минобороны РФ на создание двигателя пятого поколения для российского перспективного авиационного комплекса фронтовой авиации (ПАК ФА), также известного как истребитель 5-го поколения. Об этом на 10-м Международном аэрокосмическом салоне Дубай 2007 корр. АРМС-ТАСС сообщил генеральный директор Московского машиностроительного производственного предприятия (ММПП) “Салют” Юрий Елисеев.

На картинке ниже – кокпит F-35 (по крайней мере, что-то очень близко похожее на вариант кокпита). Что за особенность бросается в глаза на этой картинке? Особенность такая: там нет ИЛС (устройство, обеспечивающее индикацию на фоне лобового стекла). А нет ИЛС потому, что у F-35 эта индикация обеспечивается с помощью шлема, прямо, так сказать, в “глаза лётчику”. Обещают, что шлем будет отображать не только всякие “линии-окружности”, но и вообще синтезированную картинку, формируемую на основе данных с сенсоров самолёта, при этом сам кокпит становится “невидимым”. То есть, например, пилот сможет видеть то, что находится под самолётом, просто повернув голову (изображение для такого вида обеспечит оптико-электронная система, расположенная под фюзеляжем).

(Картинка отсюда.)

Часто гражданские самолёты-транспортники (особенно большие) – это всего лишь переоборудованные в грузовики пассажирские авиалайнеры. Есть даже фирмы, специализирующиеся на таком переоборудовании. Берут, к примеру, не новый какой-нибудь пассажирский боинг, внутри выкидывают лишнее (кресла, полы “пешеходные” и тому подобное) и делают транспортник. (Можно даже “отпилить” нос, сделав его открывающимся и приделать рампу для погрузки контейнеров.) Получается транспортный самолёт, который вместо пассажиров возит коробки с товарами, а в остальном – такой же лайнер остался.

Можно ли так же поступить с военно-транспортным самолётом? Даже переделать не старый пассажирский, а взять новый лайнер, но выпустить его в качестве военно-транспортного. В принципе, можно, конечно (и есть такие самолёты). Но зачем тогда военные транспортники проектируют именно как специальные транспортные самолёты? Оказывается, потому, что самолёт, имеющий замашки пассажирского лайнера, при переброске военных грузов в реальных условиях плох. (Реальные условия, это не когда из одного европейского аэропорта в другой, а когда “где-нибудь в Африке”.) Например, хороший военный транспортник должен работать с очень коротких грунтовых полос и уметь самостоятельно разворачиваться на тесном лётном поле, так сказать, среди камней. Как гражданский лайнер не переделывай, а этому его не научить – нужно проектировать новый самолёт.

Вот и проектируют. Например, A400M от EADS, который обещает всем специфическим требованиям соответствовать (на картинке – компьютерный рисунок с A400M):

(Иллюстрация: EADS)

А на следующей картинке – реальный снимок C-17 Globemaster III, тоже “на песке”:

(Фото: US Air Force)