dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Ракетное вооружение истребители используют очень давно. О применении в Первую Мировую ракет против воздухоплавательной техники я писал ранее.

Повсеместное внедрение ракет в качестве основного вооружения истребителя задержалось на долгие годы только потому, что требовалось разработать управляемые, а лучше – ещё и самонаводящиеся ракеты. Дело в том, что неуправляемые ракетные снаряды особой эффективностью, в качестве вооружения истребителя (“воздух-воздух”), не отличались.

(Европейская ракета с воздушно-реактивным двигателем “Метеор”.)

Между прочим, именно отсутствие серийного “истребительного” управляемого ракетного оружия у Германии во Вторую Мировую сыграло одну из ключевых ролей в том, что немецкие реактивные истребители (Ме 262) оказались бесполезны в качестве сил ПВО.

Надо сказать, что самонаводящиеся ракеты “воздух-воздух” в течение довольно длительного периода своего развития (первое, второе, третье поколение) вообще не демонстрировали особого “интеллекта”. Например, ракеты с ИК-сенсорами наводились по элементарному “алгоритму” “погони”, то есть довольно тупо преследовали яркое тепловое пятно сопла вражеского истребителя при стрельбе вдогон.

Такое положение вещей с “ракетным интеллектом” в первую очередь определялось возможностями бортового оборудования: использовалась аналоговая радиоэлектроника, не отличавшаяся алгоритмической гибкостью. В редукцию “ракетного интеллекта” вносило немалую лепту и требовавшееся в расчётах и мат. моделировании сохранение понимания алгоритмов наведения и принципов работы аналоговой “начинки” ракеты (ведь и на стороне конструкторских работ мощные компьютеры стали доступны далеко не сразу). Ракеты сильно поумнели только тогда, когда цифровая вычислительная техника прочно укоренилась по обе стороны от сборочной линии: и на борту ракеты, и на столах разработчиков. И продолжают умнеть.

Какие ракеты нас ждут в ближайшем будущем? Прежде всего – более маневренные и более “интеллектуальные” (в рост “интеллектуальности”, кстати, внесёт свой вклад и широкое использование комбинированных, по принципу действия, сенсоров: например, известный тандем ИК-видео+РЛС). “Интеллекта” добавит то, что современная микроэлектронная элементная база наконец-то позволяет разместить на борту несколько очень мощных вычислителей, с огромной памятью (и для данных, и для команд). Маневренность возрастёт благодаря новым двигателям и большим возможностям по управлению полётом ракеты (тут опять “виновата” микроэлектроника).

Маневренные перспективные ракеты (ждать предсерийных образцов осталось год-два, что-то уже появилось) будут делать несколько заходов на цель, самостоятельно (или с помощью истребителя) обнаруживая эту цель снова, если она вдруг “потерялась”. Истребитель сможет перенацеливать ракету, уже находящуюся в полёте (уже кое-где реализовано), – весьма важный аспект при обстреле несколькими ракетами группы целей на большой дальности. Понятно, конечно, что ракеты смогут атаковать цель, расположенную практически в любой конфигурации относительно истребителя (обязательно будет “закрыто” 360^o по азимуту).

(Израильская ракета Python 5)

Изменятся алгоритмы наведения: суперсовременная ракета сможет наводиться по сложной траектории, заранее рассчитывая не только все возможные “точки встречи”, но и планируя собственный расход энергии. Тут нужно отметить, что очень помогут новые двигатели, в том числе и воздушно-реактивные. Они не только увеличат время полёта при наличии тяги двигателя (а это очень важный параметр для ракеты), но и позволят головке наведения управлять этой тягой в зависимости от тактической обстановки. Например, можно уменьшить тягу с целью снижения скорости полёта на определённом отрезке траектории. (Да, вовсе не обязательно ракете “воздух-воздух” лететь с максимальной скоростью: иногда торопиться уже некуда.)

Появятся ракеты сверхбольшой дальности (сильно больше ста километров). При этом у всех ракет “воздух-воздух” расширится диапазон дальностей, на которых их можно применять. Есть тенденция движения от строгого деления на ракеты “ближнего боя” и “дальнего боя” к универсальности.

В общем, подождём пару лет – будет много нового.

Довольно часто можно услышать, что, якобы, надёжная стратегическая ПРО (противоракетная, то бишь, оборона) неосуществима потому, что подобную систему, дескать, невозможно отладить. Понятно, что организовать “отладочный” массированный ракетный удар, для того чтобы испытать развёрнутую ПРО, действительно нереально. Есть, конечно, и другие проблемы с отладкой столь сложных систем. Однако эти проблемы не мешают системы отлаживать.

Более или менее простой пример: огромные небоскрёбы строят с учётом сейсмической опасности района, где этот небоскрёб находится. При этом вряд ли можно обратиться в небесную канцелярию и заказать “тестовое землетрясение” для безопасного испытания уже построенного небоскрёба. Сложные спутниковые системы, типа GPS, также довольно сложно испытать целиком, “в натуре”, и при этом на Земле, до запуска группировки. При этом GPS работает, а небоскрёбы выдерживают расчётные землятресения. Как же так?

Хитрость тут в нескольких моментах: в математическом моделировании, в архитектуре системы и в алгоритме этой системы развёртывания. Например, поведение небоскрёба (а высочайшие из них – уникальны, что важно) во время землятресения моделируют с помощью компьютеров. При этом отдельные, достаточно простые, составляющие небоскрёба (балки, опоры, стекло, всякие “силовые короба” и т.п.) могут быть тщательно испытаны на практике. Собственно, результаты таких испытаний и позволяют построить точную модель. (Конечно, можно ещё строить уменьшенные реальные модели целого небоскрёба и т.д.) Архитектура небоскрёба такова, что позволяет собрать его из проверенных элементов в систему с хорошо предсказуемыми свойствами. Строительство же здания производится таким образом, чтобы не испортить, так сказать, архитектурных задумок, не в смысле “внешнего вида”, а в том смысле, чтобы во время возведения северной стены она не рухнула на южную, так как стены вовремя не связали перекрытиями.

Равно таким же образом строятся и системы типа GPS: сперва достигается понимание элементарных составляющих систему элементов, потом моделируется поведение системы в целом (занимательно, что на этом этапе, GPS, в отличие от небоскрёбостроительства, требует активного привлечения специальной теории относительности), далее разрабатывается план развёртывания системы в целом (порядок изготовления спутников, приёмников, выведения спутников на орбиту и т.д.).

Что же мешает использовать подобный подход при создании ПРО? Ничего не мешает. ПРО именно так и будет создаваться: сперва отлаживаются и испытываются отдельные комплексы (провести реальные тесты по перехвату самых разнообразных мишеней – возможно), потом разрабатывается архитектура, которая позволит построить всю систему из большого количества элементарных составляющих с сохранением понимания устройства системы в целом. Далее – моделирование и тщательное развёртывание по согласованному с архитектурой алгоритму.

В чём главная особенность? В том, что в результате получается вполне отлаженная система, способная с очень высокой вероятностью успешно выполнить сразу первую задачу, без прогона по сотне тестовых.

Но – да, задача сложная, сложнее небоскрёба.

Развитием “Стелс” является большее приближение к полной невидимости. Сейчас то, что можно очень близко подобраться к технологии создания невидимости для сенсоров, использующих электромагнитные поля, показано только теоретически. Попутно изучается и другой весьма актуальный вопрос – невидимость акустическая. То есть методы прикрытия материальных объектов от обнаружения с помощью различных звуковых колебаний. Важно для подводных лодок, о чём я уже как-то писал.

(Рисунок: Edward L. Cooper)

Так вот, у технологий акустической “невидимости” есть фундаментальные отличия от “невидимости” электромагнитной, одно из самых важных – скорость звука. Дело в том, что даже в воде звук распространяется очень медленно, если сравнивать со скоростью света. Так, скорость звука в воде – около 1500 м/сек (в воздухе – около 330 м/сек), что, понятно, на много порядков меньше скорости света. Почему это так важно? Потому, что позволяет использовать активные методы создания акустической невидимости для крупных подводных объектов.

Хитрость в том, что за время, пока звук распространяется на расстояния порядка десятков метров (миллисекунды), с помощью современной быстрой микроэлектроники можно многое посчитать и вычислить. Вычисления потребуются для того, чтобы на основе данных, полученных сенсорами, сгенерировать данные для акустических излучателей, которые и будут активным образом маскировать наш объект. Другими словами, цель состоит в том, чтобы, приняв отражённые “от ландшафта” зондирующие импульсы противника сенсорами “на одном борту”, быстро вычислить параметры “дополнительного звука”, генерация которого “передатчиками” на другом борту даст акустическую картину, аналогичную “пустому пространству” – будто тут и не плавает никто.

При этом если для акустики подобная вычислительная задача выглядит разрешимой хотя бы в теории, то в случае электромагнитного излучения ничего не выйдет: понятно, что времени на вычисления не хватит так или иначе.

F-22 – первый истребитель пятого поколения, массово поступивший на вооружение (ну, если отбросить неясности вокруг определения пятого поколения).

Так как F-22 – массовый и, возможно, сами Штаты их закупят несколько сотен, то всё чаще слышно о “противостоянии F-22”. Обычно в виде хорошо заученных журналистских штампов: “Этот новый истребитель, по мнению специалистов, даже сможет противостоять F-22…”. Что реально имели в виду журналисты, выдавшие штамп, не понятно, потому что сам штамп – ни о чём.

Что тут нужно сказать? Вот был такой германский реактивный истребитель Второй Мировой – Me 262. Очевидно, что реактивный истребитель, на фоне поршневых, – действительно новое поколение. Сыграл ли Me 262 (серийно выпускавшийся многими сотнями и воевавший в небе над Германией) сколь-нибудь ключевую роль в развитии боевых действий в воздухе? Нет. Так, удивлял пилотов – не более того.

Кто противостоял Me 262? Добротные, можно сказать доведённые до совершенства, поршневые истребители (советские, штатовские, британские) и сами поршневые же бомбардировщики, на которые Me 262 пытались нападать (иногда успешно, надо сказать). При этом тактика применения поршневых истребителей для уничтожения самолётов противника была очень хорошо отработана, а соответствующей тактики для реактивных машин – не было (“поршневая”, как быстро выяснилось, не подходила).

Современная ситуация такова, что истребители не воюют по одиночке. И важна тактика групп истребителей, дающая существенные преимущества, достичь которых хоть бы каким усовершенствованием отдельной машины – просто невозможно (см. “обосновывающую” заметку с пояснениями по теме группы истребителей). Принципиально ли нужен какой-то новый истребитель “для противостояния F-22”? Вовсе нет. (Точно так же для борьбы с Me 262 советской армии не требовались немедленно и принципиально реактивные самолёты.) F-22, хоть и “пятого поколения”, но противостоять ему могут и, скажем, МиГ-21.

Странно? Нет. Просто вопрос в том, в выполнении каких задач будет заключаться “противостояние”, в тактике, в количестве самолётов, в выучке пилотов. Но, конечно, ключевую роль играют бортовое радиоэлектронное оборудование и вооружение. Старые, в смысле “аэродинамики”, истребители должны иметь современные радары и системы связи (а подобные апгрейды вполне доступны), а вооружить их потребуется современными ракетами.

Да, F-22 – малозаметный (в радиолокационном, понятно, смысле) самолёт. Но именно “Стелс” требует, чтобы этот истребитель нёс вооружение во внутреннем контейнере, тем самым существенно ограничивая число (и тип) ракет, которые может использовать F-22. (Понятно, что там есть и возможность внешней подвески, но в таком случае главное преимущество – “Стелс” – исчезает.) То есть F-22 должен атаковать наверняка, так как для “повторных стрельб” просто не хватит ракет. Таким образом, как ни странно, опять же частично нивелируется преимущество малой заметности: нужно подходить к цели ближе и быстрее, а при этом растёт вероятность, что противник таки обнаружит “невидимку”.

В вероятном сценарии “противостояния” одна из сторон, та, которая со старыми истребителями, обороняет собственное воздушное пространство. При этом обнаруживать вражеские “Стелс” пятого поколения и наводить на них группы истребителей помогают различные наземные системы ПВО. В свою очередь, эти группы истребителей, оснащённые современными бортовыми ЭВМ, используют согласованные действия, улучшающие точность целеуказания – тут поможет и разнесённая (бистатическая) радиолокация, и пассивные методы. Главное – чтобы численность истребителей ПВО превосходила численность атакующих сил “пятого поколения”.

Современные сверхскоростные ракеты “воздух-воздух” большой дальности (а такие уже есть) вынудят атакующие силы F-22 оперативно поворачивать “на отступление” сразу же после того, как пуск ракеты будет обнаружен (потому что в “единоборство с ракетой” истребители вступают только в кино; на практике, при бое на дальних дистанциях, куда полезнее просто быстро выйти из “дальности действия”). При этом ракете, вообще-то, не так уж и важно, стартует ли она с суперсовременного истребителя или со столь же быстрого, но старого.

А для того, чтобы ещё больше ухудшить ситуацию F-22, ракеты лучше сразу выпускать большим числом, при этом одновременно используя ракеты с разными головками самонаведения (драпающий истребитель, кстати, очень хорошо “светит” реактивным соплом, даже если это сопло двигателя пятого поколения). Да, ракеты должны быть современными, и они должны быть в достатке. Но ракета – не новый истребитель. (Новый ведь со старыми ракетами вообще – просто бесполезен.)

А если вы думаете, что F-22 будут активно ввязываться в ближний маневренный бой, “скрытно подкрадываясь”, то вы ошибаетесь: наземные радары подскажут находящимся в воздухе истребителям, где крадутся представители “пятого поколения”. Правда, нужна хорошая эшелонированная наземная ПВО и системы связи, это да. Ну а кроме того, ближний бой на F-22 – это, опять же, из кинематографа. Да и “Стелс” в ближнем бою не помогает, а “ракетомест” на борту F-22 маловато, поэтому ещё на аэродроме придётся выбирать между ракетами: брать “для ближнего боя” или нормальные.

Впрочем, для применения F-22, в соответствии с опытом, будет разработана какая-нибудь своя тактика. Наверное, учитывающая и грамотное противостояние “старых истребителей”. Но вот только со штампом про “суперновые” истребители, которые “даже смогут противостоять…” это совсем не связано.

Конечно, всё вышесказанное не означает, что не нужно разрабатывать новые истребители. Речь лишь о том, что “противостояние” – сложная проблема, измерять “по противостоянию” – не верно, а организовать противостояние можно и на базе старых истребителей.

Несколько неожиданное продолжение темы про подводных роботов: оказывается, мало кто знает, каким образом поддерживается дальняя и непрерывная связь с подводными лодками. А ведь такая связь – это очень важная штука, особенно если речь идёт об атомных подводных крейсерах.

Понятно, что если лодка находится в надводном положении – проблем со связью нет: традиционные радиостанции и спутниковая связь обеспечивают связь в обоих направлениях и со многими кораблями. Но проблема в том, что атомные подводные лодки несут службу в глубинах океана, стараясь себя не обнаруживать (скрытность – основное преимущество субмарин). У радиоволн есть большие проблемы с распространением под водой. Как быть?

Например, находясь на перископной глубине, лодка может поднять тот самый перископ и использовать для радиосвязи установленные на нём антенны. Проблема в том, что подобный перископ, увешанный антеннами, будет отлично выдавать лодку, так как может быть обнаружен самыми разными радарами противника. Интересно, что перископы современных лодок в надводной их части стараются делать малозаметными (по технологии, так сказать, “Стелс”). Более того, стараются максимально сократить время присутствия перископа над водой: например, перископ может подниматься, выполнять очень быстрое сканирование горизонта, передавать, используя специальный тип сигналов, короткие сообщения через спутник и тут же прятаться обратно, под воду.

Надо заметить, что находясь на небольшой глубине, лодка может принимать радиоволны не высокой частоты (“короткие волны”, скажем) – они проникают на некоторую глубину под поверхность воды. При этом, в общем случае, радиоволны с более низкими частотами проникают несколько глубже под поверхность воды. Например, именно таким образом возможен приём сообщений с самолётов (есть специальные самолёты, обеспечивающие ретрансляцию сообщений подводным лодкам).

Впрочем, даже если подводный крейсер только поднялся на перископную глубину, то можно считать, что он себя с большой долей вероятности обнаружил, хоть и не поднимал, собственно, перископа. Дело в том, что есть целый набор средств, позволяющих обнаруживать крупные подводные лодки на небольших глубинах: их видно со спутника, их спутный след, если лодка движется, может быть обнаружен специальными радарами и т.п. Так что без особенной необходимости лодка всплывать не станет.

(Иллюстрация: Edward L. Cooper)

Для связи могут использоваться специальные буи, поднимаемые с лодки, находящейся в подводном положении. Такой буй, начинённый радиосистемами, привязанный к лодке и обменивающийся с ней информацией, может всплыть на поверхность, а может и оставаться на небольшой глубине, используя эффект с проникновением радиоволн, описанный абзацем выше. Но и буй – это полумера, не позволяющая реализовать непрерывную связь.

Один из акустических вариантов состоит в размещении под водой ретранслирующих станций, имеющих надводные радиоантенны. Предположим, что такая станция преобразует радиосигналы в акустические колебания и транслирует их под водой, а лодка “принимает звук”, находясь на большой глубине. Акустическая подводная связь, в теории, работает на расстояниях, измеряемых десятками километров. При необходимости можно использовать дуплексный режим, то есть станция принимает сигналы от лодки и ретранслирует их по радио “в центр”. Однако весь океан такими станциями не застроишь, их можно разместить только вдоль традиционных районов патрулирования. (И тут есть ряд других проблем, о которых как-нибудь в другой раз.)

Вот.

Мы уже несколько вариантов рассмотрели, но так и осталось непонятным, каким образом условный “командный пункт” поддерживает связь с находящимися в автономном плавании на большой глубине подводными лодками.

Решение тут несколько неожиданное: таки используется радиосвязь. Но не простая, а на сверхнизких частотах, сверхдлинных волнах. Оказывается, что радиоволны длиной в тысячи километров (частота 70-90 Гц) проникают в самые глубокие океаны. То есть подводная лодка сможет принять сигнал на такой частоте, даже находясь на максимальной глубине. Правда, со столь низкочастотными радиоволнами есть целый ряд проблем.

Во-первых, их чрезвычайно сложно излучать (задача приёма – сильно проще). Действительно, ведь построить столь огромную антенну – нереально. Одним из способов трансляции сверхдлинных электромагнитных волн является использование самой земной коры в качестве излучателя. Правда, этот способ требует огромных затрат энергии и правильного выбора местоположения генерирующей установки, потому что существенную роль играют геологические особенности (электрическая проводимость, в частности) земных пород, расположенных под “генератором”. Зато радиоволны успешно распространяются по всему земному шару.

Во-вторых, низкая частота несущей волны означает, что чрезвычайно сложно создать модуляцию и выбрать систему кодирования, которые позволят сколь-нибудь быстро передавать заметное количество информации. Ведь 90 Гц – это даже и близко не 900 МГц, на которых еле-еле работает GPRS.

В-третьих, сигналы с подобными частотами приходится принимать на фоне сильных помех различной природы, а при этом эффективная мощность передатчика очень мала, несмотря на то, что “генерирующую установку” может питать целая электростанция.

Впрочем, описанные проблемы не мешают использовать сверхдлинные волны для односторонней связи с подводными лодками в океане (а также и для исследования земной коры).

Так вот, при чём же здесь автономные подводные роботы? А при том, что именно сеть из таких роботов может обеспечивать оперативную и по более широкой полосе связь с подводными лодками. Роботы менее заметны, да и их обнаружение не даёт информации о местонахождении субмарины. При этом сеть роботов перемещается, сопровождая лодку, но так как это именно сеть, растянувшаяся на многие тысячи квадратных километров, секретность положения лодки – сохраняется.

Военные роботы наступают. В смысле, их становится всё больше. Кстати, есть такое распространённое и совершенно не верное мнение, что с роботами на поле боя можно будет “волшебным образом” бороться с помощью мощных электромагнитных импульсов. Дескать, можно легко нагенерировать таких импульсов, что они враз выведут из строя электронные “мозги” всех ползущих из-за реки вражеских роботов. Что тут можно сказать?

Да, микроэлектроника подвержена воздействию электромагнитных полей. Действительно, правильно подобрав поле, можно вывести чип из строя. Хитрость тут в том, что об этих “пагубных эффектах” давно знают. В деталях проблему изучают с 50-х годов прошлого века. И за это время, конечно, научились электронику защищать. Используют специально подготовленные микросхемы, правильно выбранные полупроводники, экранирование, резервирование элементов и другие меры.

Это может показаться несколько неожиданным, но передовые достижения в защите электроники от разнообразных жёстких излучений и иже с ними – они на практике опробованы на космических аппаратах, которые в дальнем космосе испытывают достаточно серьёзные электромагнитные воздействия. Заметьте, аппараты при этом летают и работают десятилетиями. Но, конечно, космос – это одно, а наземная военная техника – несколько другое.

Но и тут возникает довольно интересный момент: оружие, эффективно и с достаточно большого расстояния выводящее из строя сложную электронику электромагнитным импульсом, оно очень востребовано уже сейчас, не нужно дожидаться роботов. Автономные роботы строятся на той же элементной базе, которая уже используется в военной технике, например в зенитно-ракетных комплексах, истребителях, вертолётах, танках и т.п. (Развитие роботов происходит в области прикладной математики, а не элементной базы.) Вот.

Очевидно, что если можно было бы легко вывести из строя “импульсом” электронные “мозги” уже только комплексов ПВО, то эти комплексы, видимо, вообще не появились бы на поле боя. Это логично. Потому что никто же не выпускает танки с картонной бронёй только по той причине, что картон из вторсырья – это очень дешёвый материал. Правильно?

Так что методы защиты электроники есть. Военная элементная база давно сертифицируется по “электромагнитной устойчивости”. Роботы будут защищены и устойчивы, не нужно беспокоиться. Более того, необитаемые роботы могут быть сделаны более стойкими к электромагнитным атакам, так как люди “на борту”, к сожалению, также подвержены воздействию “болезнетворных полей” и не смогут долго работать в “условиях СВЧ-печи”.

Вышесказанное, конечно, не отменяет существования и востребованности электромагнитного “импульсного оружия”. Просто, такие системы не являются панацеей от роботов.

Не так давно я уже упоминал, что в ближайшем будущем прорывных, неожиданных и перспективных военно-технологических идей следует ожидать из-под воды. Не в том смысле, что всплывёт-таки великий Ктулху, а в смысле разнообразных подводных аппаратов. Тема акустической невидимости, актуальной под водой, разовьётся в одной из следующих заметок, а в этот раз – про хитрых автономных роботов.

Вот уже с начала года множество “околотехнологических” СМИ рассказывают о разрабатываемых в Штатах (в том числе) беспилотных летательных аппаратах, которые смогут без посадки находиться в воздухе много месяцев или даже лет. Если попытаться перенести “проект” на море, то выяснится, что подводными лодками, совершающими многомесячные автономные переходы, сейчас никого не удивишь. Что, впрочем, нисколько не умаляет значения других устройств: автономных и подвижных подводных роботов, действующих годами.

Такие роботы как раз проектируются. Что-то уже даже построено. В перспективе – малозаметные аппараты водоизмещением в несколько тонн, автономно совершающие патрулирование по заданным маршрутам и при этом покрывающие расстояния в тысячи километров. Такие роботы находятся в толще воды, перемещаются по течениям (подробные навигационные карты давно “оцифрованы”), а также и с помощью собственного двигателя.

Мощный двигатель для крейсерского режима тут не нужен (торопиться некуда), так что и энергии потребляется не так много. (Тем более, что уже давно известны “нырковые” схемы: здесь для горизонтального движения используют крыло, “движущая” сила на котором создаётся во время всплытия и погружения аппарата. Такой аппарат передвигается, то всплывая, то погружаясь. Понятно, что для реализации такого режима на борту имеется система изменения плавучести.)

Предположим, что у перспективного автономного робота пополнение бортовых запасов электроэнергии производится периодически: аппарат всплывает до небольшой глубины и выпускает на поверхность буй с солнечными батареями. Один из вариантов. Есть и другие.

Так или иначе, подъём буя обязательно потребуется для высокоскоростной связи с центром управления (через спутник, например) и для уточнения собственного положения (опять же, спутники GPS и, вероятно, “традиционная”, неспутниковая навигация в автоматическом режиме; как такая навигация реализуется – это предмет для отдельной заметки). Высокоскоростная связь нужна для передачи собранной информации в центр и для обновления заданий робота.

Океан большой и глубокий. Робота, по сравнению с обитаемым аппаратом, проще сконструировать так, что он сможет погружаться на большие глубины и находиться там длительное время. И таких роботов нужно много. Для чего? Например, для наблюдения за подводными лодками и вообще – для разведки.

Центр управления, анализируя совместно данные от нескольких роботов, может узнать много интересного, особенно, если роботы побывали в чужих территориальных водах. (Интересно, что подобный робот, при тщательном проектировании, может даже скрытно заходить из моря в крупные реки.) Ценности материалу добавит то, что робот, конечно, оснащается широким набором разнотипных сенсоров. Более того, робот может доставлять различные разведывательные устройства (понятно, автономные) в заданный район и, позже, забирать их обратно. (Сейчас такие задачи решают хорошо подготовленные пловцы-люди, но возможности робота – существенно шире.)

Интереснее станет, если вспомнить “новую” моду на “барражирующие боеприпасы”, которые сами выбирают цели, прибыв к полю боя. Понятно, что автономный, подвижный и достаточно большой подводный робот может нести мощную боевую часть и, в случае необходимости, атаковать противника. При этом в “район патрулирования” робот приплывает сильно заранее (может, даже за год) и, получая периодические “обновления” по системам связи, ждёт цель.

А есть и другие применения.

Боевые беспилотники с вертикальным взлётом. Как только доведут до ума соответствующие силовые установки, такие беспилотники сразу появятся. В первую очередь – на кораблях. Почему? Потому что перспективные летающие роботы обязательно будут действовать группами (скажем, числом от семи роботов).

Группа роботов действует согласованно, обмениваясь информацией в реальном времени. Такая организация даёт множество преимуществ, которые просто не доступны одиночным беспилотникам. Например, одни “элементы роя” наводят, другие – атакуют. При этом, если используется радиолокационное наведение, то атакующие беспилотники действуют в пассивном режиме, что снижает их заметность. Группа роботов, объединяя информацию от своих сенсоров, может эффективно вычислять координаты целей, работая, опять же, только на приём (я об этом как-то писал, правда, применительно к группам пилотируемых истребителей). При этом, понятно, за беспилотниками остаются и все очевидные известные тактические преимущества действия группой (скажем, несколько беспилотников прикрывают атаку одного и т.п).

Так вот, при чём здесь вертикальный взлёт: дело в том, что только так можно с максимальной эффективностью обеспечить одновременный взлёт группы с тесной палубы авианосца (или с небольшого аэродрома). Понятно, что можно взлетать с катапульты по очереди: взлетевшие раньше – ждут остальных в воздухе. Однако “время на сборы” – это фактор вполне критический, особенно если нужно быстро поднять в воздух несколько ударных групп.

Более того, для обеспечения высокой маневренности в полёте (а она хорошо подходит беспилотникам), всё равно потребуются силовые установки, позволяющие реализовать в дополнение к аэродинамическому газодинамическое управление (например, аппарат может иметь тот или иной набор отклоняемых реактивных сопел: управление вектором тяги). Понятно, что вертикальный взлёт в таком случае можно получить в качестве развития системы газодинамического управления.

Конечно, обитаемым летательным аппаратам тоже лучше действовать группой – это очень давно проверено на практике. Однако теперь на первое место по значению всё равно выходит автоматический оперативный обмен информацией между бортовым компьютерным оборудованием внутри группы, а не только между пилотами. Если прибавить к этому факту всё возрастающую роль беспилотников, становится понятным, что двигателисты подтянут технологии (которые в своё время не позволили создать действительно эффективные истребители вертикального взлёта), и в будущем нас ждут вертикально взлетающие боевые беспилотники. Тем более, что отсутствие кабины пилота добавляет простора и для проектирования силовой установки, а не только для аэродинамики.

Первые образцы подобных беспилотников уже есть. Правда, в основном это вертолёты. А нужны реактивные – их развития придётся подождать несколько лет.

В одной из прошлых заметок обсуждалось то, как взлететь с авианосца. Но взлететь – это лишь одна проблема. Гораздо серьёзнее другая: как приземлиться?

Почему эта проблема серьёзнее? Прежде всего потому, что посадка самолёта вообще сложный элемент, а в случае с авианосцем ситуация ещё усложняется, так как к выполнению посадки предъявляются повышенные требования “по точности”.

Но прежде чем проявить “точность захода”, пилоту палубного истребителя нужно найти авианосец, плывущий где-то в океане. Навигация над водной поверхностью сложнее, чем над землёй: например, на водной глади сложно найти какие-то визуальные ориентиры. При этом нужно учитывать, что авианосец ещё и движется и что возможны посадки в ночное время, да ещё и в сложных метеоусловиях. Впрочем, современные самолёты используют навигационные системы, которые позволяют успешно отыскать плавучий аэродром “по приборам”. Более того, на современных авианосцах (и на палубных истребителях) установлены системы, позволяющие осуществлять и заход на посадку “по приборам”, что как раз весьма актуально ночью.

(Фото: КНААПО)

Для понимания сложности автоматического проведения совершающих посадку самолётов, нужно иметь в виду тот факт, что авианосец не склонен сам себя обнаруживать в радиоэфире. То есть такой корабль нельзя просто увешать обычными радиомаяками и приводами, потому что в таком случае он рискует принять на палубу не медленно снижающийся родной истребитель, а сверхзвуковую противокорабельную крылатую ракету противника.

Если палубный самолёт – это самолёт с вертикальной посадкой, то он может относительно просто приземлиться на отведённый участок палубы. То же самое касается вертолётов и конвертопланов. Впрочем, сильный ветер создаёт большие проблемы и вертикально приземляющимся аппаратам.

Для приёма самолётов горизонтальной посадки используют специальные тормозные устройства – аэрофинишёры. Аэрофинишёр представляет собой систему тросов, размещённых на палубе и связанных с тормозным механизмом. При посадке самолёт специальным тормозным крюком (по-морскому – гаком), обычно расположенным в хвостовой части, под фюзеляжем, цепляет один из (приёмных) тросов и, в результате, при пробеге вытягивает за собой трос из тормозного механизма. При этом тормозной механизм создаёт значительное усилие “на тросе”, это усилие и вносит существенный вклад в торможение самолёта, делая пробег минимальным.

(U.S. Navy photo)

Интересно, что во время посадки с аэрофинишёром, непосредственно перед захватом троса, двигатели палубного истребителя выводятся на взлётный режим (или на режим форсажа). Это делается для того, чтобы в случае, если трос не удалось зацепить, успеть уйти на второй заход.

Некоторые палубные самолёты с коротким (но горизонтальным) взлётом и посадкой могут приземляться на палубу больших авианосцев и без использования аэрофинишёра. Например, для уменьшения пробега у таких самолётов используется реверс тяги и специально подготовленные тормоза в колёсном шасси. В свою очередь, аэрофинишёры могут использоваться и на “сухопутных аэродромах”, имеющих очень короткую посадочную полосу.

Авианосцы вообще-то придумали очень давно, ещё в Первую Мировую, даже раньше. Правда, на первых авианосцах использовали гидросамолёты (с поплавковым шасси). Такой самолёт, например, и взлетал с воды, и посадку совершал тоже на воду (а на палубу его поднимали). Впрочем, гидросамолёт – не лучший вариант на роль, скажем, истребителя. Так что наибольшее значение среди палубных самолётов получили самолёты с колёсным шасси. Они, конечно, с воды взлетать не умеют (ну, в большинстве случаев).

Как же взлететь с тесной, по самолётным меркам, палубы авианосца? Ведь для пробега и разгона длины палубы может не хватить.

Распространение получили несколько способов. Первый – взлёт с помощью катапульты. Это основной способ, применяемый сейчас на флоте США. Катапульта, действуя вместе с двигателями, разгоняет самолёт по палубе с большой перегрузкой, позволяя быстро достичь взлётной скорости. Используют паровые катапульты, в проекте есть катапульты электрические. То есть катапульта выстреливает самолёт с палубы, позволяя сократить разгонную дистанцию.

Может показаться, что катапультой реально запустить всякий самолёт, если только его масса соответствует мощности катапульты. Но это не так. Например, самолёт придётся оборудовать подходящей “сцепкой”, за которую его будет разгонять челнок катапульты (скажем, это может быть штанга на усиленной носовой стойке шасси). Более того, катапульты обычно довольно серьёзно ограничены по перегрузке и по длине разгона, поэтому палубный самолёт катапультного взлёта всё равно должен иметь небольшую (по авиационным меркам) взлётную скорость.

Можно взлетать и без катапульты. Например – вертикально. Правда, для этого потребуется самолёт особой конструкции или, скажем, вертолёт, а может – конвертоплан типа V-22 Osprey. Вертолёты, понятно, не годятся на роль истребителей (как и конвертопланы). А настоящие истребители с вертикальным взлётом – это довольно проблемные летательные аппараты, среди которых пока нет ни одного, который по боевым возможностям блистал бы на фоне горизонтально взлетающих собратьев.

Но оказывается, и без катапульты можно взлетать горизонтально с палубы авианосца. Для этого самолёт должен иметь большую тяговооружённость, а конструкция его планера должна обеспечивать короткий взлёт (собственно, эти самолёты так и называют: “самолёты с коротким взлётом и посадкой“). Для того чтобы сократить потребный для взлёта пробег, используют разные аэродинамические хитрости, улучшающие несущие свойства крыла (например, применяют специальную механизацию крыла или даже обдув крыла струями двигателей). Горизонтальный взлёт без катапульты происходит с помощью трамплина, который располагается в конце палубы авианосца. Взлёт с трамплина использовался на советских тяжёлых авианесущих крейсерах.

(На фото: Су-33, взлетающий с трамплина. КНААПО.)

(Верхнее фото – U.S. Navy)

Многие с нетерпением ждут, когда же появятся в большом количестве пассажирские сверхзвуковые или даже гиперзвуковые лайнеры, которые сократят время в пути. Между тем, ждать подобных лайнеров не нужно – в ближайшей перспективе их не будет.

Дело в том, что сейчас авиаперевозчиков интересует увеличение числа потенциальных пассажиров. Перевозчиков заботит собственная прибыль. А “на круг” можно гораздо больше заработать, перевозя 100 пассажиров по условной цене билета в 300 рублей (но десять часов в полёте), чем перевозя одного пассажира по 3000 рублей (но три часа лететь). Понятно, что тех, кто готов летать по 300 – очень много, это основа массовых перевозок.

Чтобы летали многие пассажиры и летали они много – нужно прежде всего решать две задачи: во-первых, повышение доступности плётов, а для этого лайнеры должны быть экономичными (в пересчёте на перевозку одного пассажира); во-вторых – повышение надёжности и безопасности: растёт интенсивность перевозок, а каждая катастрофа – отпугивает потенциальных покупателей билетов, поэтому лайнеры должны быть ещё более надежными (это, вообще говоря, очень сложная задача, так как современные лайнеры и так являются супернадёжными машинами) и сама организация полётов должна быть безопасной (а человеческий фактор – это тоже деньги и расходы).

Собственно, эти две задачи – дешевизна и надёжность – сейчас и решают. А дальнейшее увеличение скорости полёта не так уж и важно: на большинстве линий время в полёте более или менее устраивает тех, кто хочет билет подешевле.

Сверхзвуковые лайнеры тут неотвратимо и сильно проигрывают по обоим направлениям: это дорогие машины (обязательно больше топлива, другие технологии и тп.) и это машины ненадёжные (не отработана конструкция, другие нагрузки на агрегаты и тд.)

Вот и выходит, что сверхзвуковые пассажирские лайнеры появятся, конечно, но это прежде всего будут “бизнес-самолёты”, перевозящие несколько пассажиров за очень большие деньги (ну, возят тех, кому реально нужно быстро – таких мало).

На рисунке – проект Ту-444 (ОКБ Туполева).