Фавориты неба

Истребители пятого поколения, созданные в США и в России, уже мало отличаются друг от друга по своим техническим характеристикам и боевым возможностям. По некоторым параметрам мы смогли не только догнать американцев, но кое-где и превзойти их. Правда, в ряде случаев отставание все еще есть, хотя оно стремительно сокращается. Как итог, у Су-57 на короткой дистанции есть хорошие шансы на победу над F-22, а на дальней — на ничью c F-35
Фавориты неба
Поднялся в воздух последний предсерийный прототип самолета Су-57, оснащенный новым двигателем второго этапа
Фотография: vpk.name

Многолетняя программа создания российского истребителя пятого поколения наконец-то вышла на финишную прямую. Еще в конце прошлого года после многочисленных доработок впервые поднялся в воздух последний предсерийный прототип самолета Су-57, оснащенный новым двигателем второго этапа. Полет длился 17 минут и прошел в штатном режиме. «Это доказательство высокого потенциала российского авиастроения, способного создавать высокоинтеллектуальные передовые системы», — заявил глава Минпромторга Денис Мантуров.

Новая силовая установка с рабочим названием «изделие 30» способна развивать максимальную тягу на форсаже до 19 тонн. Это примерно на 15–20% больше, чем у двигателя первого этапа — АЛ-41Ф1С. По словам гендиректора ОКБ имени А. М. Люльки Евгения Марчукова, таких характеристик удалось добиться за счет резкого улучшения параметров рабочего цикла, КПД агрегатов и применения новых конструкционных материалов. Как уверяют разработчики, им удалось уменьшить количество деталей в компрессоре высокого давления нового двигателя практически вдвое по сравнению с АЛ-41Ф1C и обеспечить значительное увеличение работы на одну ступень. При этом стоимость такого компрессора останется практически такой же, как у его предшественника.

magnifier.png В целом в «изделии 30» внедрен целый ряд инновационных решений, и у некоторых из них нет мировых аналогов

В целом в «изделии 30» внедрен целый ряд инновационных решений, и у некоторых из них нет мировых аналогов. Прежде всего это композитные металлокерамические лопатки турбины из особо жаропрочных сплавов — они имеют крайне сложную конструкцию. Секрет здесь не только в составе этих материалов, который, в общем-то, не так уж и сложно определить, но и в технологии их изготовления. Еще одно новшество — плазменная форсажная камера, обеспечивающая бескислородный запуск двигателя на больших высотах, что повышает выживаемость истребителя в ближнем бою. Для этого же сопла двигателей могут отклоняться сразу в двух плоскостях — вверх–вниз и влево–вправо, а не только в одной, как у всех остальных самолетов такого класса.


Крейсерский сверхзвук

Но самое важное, что благодаря новым двигателям Су-57 теперь может летать на значительное расстояние на сверхзвуковой крейсерской скорости, то есть без использования форсажа. Это одна из трех важнейших характеристик, отличающих пятое поколение истребителей от четвертого. Две другие — исключительно малая заметность для радаров противника и оснащенность системой бортовых РЛС с активной фазированной антенной решеткой (АФАР), которая позволяет на большой дальности засекать все воздушные цели и выдавать команду на их уничтожение. Заметим, что сверхзвуковой крейсерский режим полета очень сильно экономит топливо, а значит, резко повышает боевой радиус самолета. На сегодня во всем мире на вооружении есть только один истребитель, полностью отвечающий всем критериям пятого поколения, — это тяжелый американский F-22 Raptor. Он уже не производится, но стоит на боевом дежурстве в ВВС США и активно применяется в боевых операциях. А вот более легкий американский истребитель F-35, который сами США также причисляют к пятому поколению, соответствует ему лишь частично. Из-за особенностей конструкции этот самолет может пролететь на сверхзвуке без включения форсажной камеры всего около 150 км, или менее десяти минут.

Фотография: WistaNews.ru // Благодаря новым двигателям Су-57 теперь может летать на значительное расстояние на сверхзвуковой крейсерской скорости, то есть без использования форсажа
Благодаря новым двигателям Су-57 теперь может летать на значительное расстояние на сверхзвуковой крейсерской скорости, то есть без использования форсажа
Фотография: WistaNews.ru

Таким образом, наш Су-57 станет вторым полноценным истребителем пятого поколения, принятым на вооружение. Произойдет это, как ожидается, к концу следующего года. Сейчас новый российский самолет уже завершил программу государственных испытаний первого этапа и находится в опытно-боевой эксплуатации. В середине февраля две такие машины даже совершили двухдневный вояж на авиабазу Хмеймим в Сирии — там они отрабатывали алгоритмы действий, в том числе по применению в боевых условиях специально разработанных авиационных средств поражения нового поколения. Уже создано 14 различных их типов, включая ракеты «воздух — воздух» и «воздух — поверхность», а также корректируемые авиабомбы. Правда, во внутренних отсеках фюзеляжа Су-57 вряд ли поместится более восьми ракет. То есть столько же, сколько у F-22 Raptor. «В ходе испытаний уже согласованы протоколы информационного взаимодействия почти со всеми типами оружия. Работа идет напряженно. Не за горами пуски. Это касается изделий и “Радуги”, и “Вымпела”, и головной компании в Королеве», — сообщил глава корпорации «Тактическое ракетное вооружение» (КТРВ) Борис Обносов. Все эти предприятия еще с советских времен занимаются разработкой гиперзвуковых ракет воздушного базирования. Одна из них в составе комплекса «Кинжал» уже прошла испытания с МиГ-31 и несколько месяцев стоит на вооружении в Южном военном округе. А значит, в отличие от американского истребителя наш самолет первым в мире получит уникальные средства поражения класса «воздух — поверхность», способные уничтожать цели на скорости около 10 Махов на расстоянии более двух тысяч километров. Единственный недостаток такой ракеты — она может размещаться только на внешней подвеске истребителя, что резко повышает его заметность для радаров противника.

magnifier.png В отличие от американского истребителя наш самолет первым в мире получит уникальные средства поражения класса «воздух — поверхность», способные уничтожать цели на скорости около 10 Махов на расстоянии более двух тысяч километров

Как заявил замминистра обороны Юрий Борисов, до конца текущего года его ведомство подпишет контракт на поставку установочной партии из 12 истребителей Су-57. Впрочем, после обучения летного состава в Липецком авиационном центре количество приобретаемых истребителей резко возрастет — как минимум до 60 самолетов в следующие пять-семь лет. А в более отдаленной перспективе Су-57 станет главным ударным комплексом нашей фронтовой авиации. Но будет ли он лучше своих иностранных конкурентов? И сможет ли выиграть у них технологическую дуэль в воздушном противостоянии?


Боевой функционал vs малая заметность

Не секрет, что все истребители пятого поколения в США, в России и в Китае выполнены по технологии stealth, которая обеспечивает снижение заметности самолета для радаров и позволяет, насколько это возможно, реализовать принцип First Look — First Kill(«первый увидел — первый убил»). Это касается и самой конструкции планера, и его обшивки, и используемых материалов. Кстати, именно поэтому вооружение таких самолетов размещается, как правило, только во внутренних отсеках фюзеляжа, хотя для дополнительных ракет предусмотрены и внешние подвески на крыльях. Но в последнем случае заметность истребителя для радаров, прежде всего для наземных комплексов ПВО дальнего действия с мощными РЛС, резко возрастает. А дальность обнаружения увеличивается до максимальной. По сути, это означает, что перегруженный ракетами самолет просто превращается в мишень, которую сравнительно легко сбить.

Истребители пятого поколения, принятые на вооружение и находящиеся на этапе испытаний

Модель Су-57 F-22A F-35A J-20
Головной разработчик ОКБ Сухого Lockheed Martin / Boeing Lockheed Martin Chengdu Aircraft
Максимальная скорость (км/ч) 2800 2410 1930 1700
Дальность полета на сверхзвуке (км) 2000 1500 2200 н. д.
Практический потолок (км)
20 20 18,2 20
Масса пустого самолета (тонн)
18,5
19,7
13,3
19,4
Нормальная взлетная масса*
30,6
29,2
24,4
32
Эффективная площадь рассеяния (ЭПР; кв. м)
н. д.
0,005–0,3
0,001–0,2
> 0,5
Боевая нагрузка (тонн)
10
10,3
9,1
н. д.
Максимум ракет для воздушного боя**
8
8
6
8
Максимум ракет «воздух — поверхность»**
4 2 2
Максимум корректируемых авиабомб**
4
2–8
2–8
2
РЛС
Н036 «Белка»
AN/APG-77
AN/APG-81
KLJ-5
Количество приемо-передающих модулей в РЛС
1526
1980
1200
1856
Дальность обнаружения истребителей 4-го поколения (км)
200–280
165–225
190–230
н. д.
Дальность обнаружения истребителей 5-го поколения (км)
80–90
75–90
110–120
н. д.
Дальность обнаружения крылатых ракет (км)
140–170
110–140
120–140
н. д.
Длина разбега (метров)
280
250
200
> 350
Доля композитов в конструкции планера*** (%)
25–70
40–60
40–60
< 20
Цена (млн долл.)
н. д.
206–350
95–117
110
Статус
опытно-боевая эксплуатация
на вооружении
на вооружении
эксплуатационная готовность
Боевой радиус (км)
более 1000
760
1080
н. д.
Максимальная тяга на форсаже (тс)
2 × 19
2 × 15,8
1 × 19,5
2 × 16****
Тяговооруженность на форсаже при нормальной взлетной массе с полными баками
1,2
1,08
0,96
0,94

*С боекомплектом и полным топливным баком. 

**Только во внутренних отсеках в стандартном комплекте на текущий момент (количество ракет и корректируемых авиабомб варьируется в зависимости от задачи, но не может превышать максимальную боевую нагрузку). 

***По массе и по площади поверхности. 

****Для двигателей WS-15. 

Источник: расчеты и оценки автора на основе открытых источников

Иное дело противостояние в воздушном бою с аналогичной по классу машиной. Здесь-то технологии stealth вкупе с бортовыми РЛС играют решающую роль. Хорошо известно, что заметность самолета характеризуется эффективной площадью рассеяния (ЭПР). Это формальный параметр, который измеряется в единицах площади и является количественной мерой свойства объекта отражать электромагнитную волну. Чем меньше эта площадь, тем труднее обнаружить самолет и, соответственно, поразить его ракетой. Во всяком случае, дальность обнаружения резко уменьшается. Так вот, почти у всех истребителей четвертого поколения ЭПР составляет более 1 кв. м, а у машин пятого поколения она в несколько раз меньше. И хотя точные данные держатся в секрете, большинство экспертов склонны считать, что, например, у F-22 и F-35 средний показатель ЭПР составляет примерно 0,2–0,3 кв. м. Правда, разработчик самолета — корпорация Lockheed Martin — уверяет, что ЭПР F-22 при облучении РЛС с определенных углов не превышает 0,0001 кв. м. «На радаре этот самолет отражается как мячик для гольфа», — любят хвастаться американцы. Но если такой показатель на самом деле достигнут, то только при лобовом воздействии радара другого такого же самолета на одинаковой высоте.

Здесь надо сказать, что ЭПР сложных объектов невозможно рассчитать по формулам, так как она измеряется опытным путем специальными приборами в безэховых камерах или на полигонах. Более того, ее величина очень сильно зависит от направления, с которого облучается самолет, и для одной и той же машины она представлена диапазоном показателей, в котором наилучшие значения по площади рассеяния фиксируются при облучении самолета в передней полусфере. Таким образом, точных показателей ЭПР просто не может быть, а обнародованные Lockheed Martin цифры — всего лишь минимальные значения диапазона, его нижняя граница. Несколько лет назад главный конструктор Су-57 Александр Давыденко оценивал среднее значение ЭПР F-22 в 0,3–0,4 кв. м и при этом подчеркивал, что «у нас аналогичные требования к заметности».

Тем не менее нельзя не признать, что американские истребители пятого поколения действительно обладают исключительной малозаметностью. Например, в F-22 это, среди прочего, достигается высокой долей композитных материалов. Их в конструкции планера не менее 40%. Причем почти треть этого количества приходится на термопластичные углепластики и радиопоглощающие материалы. Последние конструктивно оформляют кромки крыльев самолета. Большая часть планера выполнена из композитов на основе бисмалеимидов — термостойких полимеров, выдерживающих температуру до 230 °C. А вот в конструкции сопловых устройств использованы радиопоглощающие материалы на основе керамики, которые также снижают радиолокационную заметность самолета. При этом сами сопла двигателей имеют плоскую форму. Такая особенность их конструкции позволяет снизить заметность в инфракрасном диапазоне, но одновременно может стать губительной в условиях ближнего воздушного боя, так как существенно ограничивает возможности маневра самолета, поскольку двигатели могут отклоняться только вверх или вниз.

magnifier.png «На радаре этот самолет отражается как мячик для гольфа», — любят хвастаться американцы. Но на самом деле, если такой показатель на самом деле достигнут, то только при лобовом воздействии радара другого такого же самолета на одинаковой высоте

Не секрет, что по крайней мере на первых прототипах Су-57 двигатели имели круглые сопла с радиопоглощающим покрытием, но при этом не были защищены керамическими пластинами. С одной стороны, это существенно повышало ЭПР нашего самолета, но с другой — позволяло ему активно маневрировать в ближнем воздушном бою. Самолет мог выполнять фигуры высшего пилотажа фактически любой сложности, которые так нравятся зрителям авиасалонов. На самом деле эти сложнейшие элементы пилотирования имеют важное практическое значение — многие из них предназначены для ухода от выпущенных по самолету ракет противника. Будут ли сохранены эти конструкторские решения на серийных машинах — неизвестно. Последние прототипы Су-57 несколько отличаются от первых моделей. После усиления конструкции планера и некоторых других изменений наш истребитель стал длиннее на несколько десятков сантиметров: у него изменился носовой обтекатель, а с внешней обшивки исчезли классические приемники воздушного давления, место которых заняли сложные системы измерения параметров высоты и скорости.

Но один параметр точно остался неизменным — тяговооруженность. У нашего серийного истребителя пятого поколения она будет самая высокая из всех машин такого класса в мире. Если не брать в расчет оружие (масса боевой нагрузки у тяжелых истребителей примерно одинакова), то российский самолет более чем на тонну легче F-22, а вместе с топливом, бомбами и ракетами у них практически одинаковая взлетная масса. Но при этом два двигателя Су-57 могут выдавать максимальную тягу на форсаже 38 тонн в секунду, тогда как у F-22 только около 32 тонн в секунду. А тяговооруженность однодвигательного F-35 и того меньше — порядка 19,5 тонны в секунду.


Все это не может не отразиться на летных характеристиках самолетов. Если дальность полета Су-57 составляет более 2000 км, а боевой радиус — порядка 1000 км, то у F-22 эти показатели примерно на четверть меньше. Примерно так же обстоят дела и с максимальной скоростью. У Су-57 она более 2800 км/ч против 2400 км/ч у F-22 и 1900 км/ч у F-35. При этом планер нашего самолета, как и его американских конкурентов, выполнен из композитов и радиопоглощающих материалов. По массе они составляют примерно четверть веса пустого Су-57, что несколько меньше, чем у F-22, а по площади поверхности — 70%, это чуть больше, чем у американца.

Иными словами, в условиях дальнего воздушного боя наш истребитель при прочих равных имеет значительно больше шансов успешно выполнить все противоракетные маневры и уйти от выпущенных по нему средств поражения. Но все же главный показатель живучести самолета пятого поколения — его бортовое радиоэлектронное оборудование, включая РЛС и радары.


«Белка» готова к бою

Именно на него изначально делали главную ставку американцы при создании F-22 и F-35. Известно, что на первом из этих самолетов стоит РЛС AN/APG-77, а на втором —AN/APG-81. Обе эти станции имеют АФАР, состоящие из множества приемо-излучающих модулей. В первом случае их насчитывается чуть менее двух тысяч, а во втором — всего 1200. Заметим, что использование РЛС с активными фазированными антенными решетками ознаменовало собой переход от кремниевой электроники к революционным гетероструктурам и монолитным СВЧ-микросхемам на основе арсенида или нитрида галлия.

Основные показатели программ создания истребителей пятого поколения в США, России и Китае

Модель F-22A F-35A/B/C Су-57 J-20
Стоимость программы создания (млрд долл.)*
66,7
55,1
> 5
н. д.
Первый полет
1997 год
2000 год
2010 год
2011 год
Начало серийного производства
2001 год
2006 год
2019 год
2017 год
Всего выпущено**
195
256
10
11
Количество в национальных ВС
186
216
2 2
Количество в ВС других стран
нет
40
нет
нет
Статус программы
не производится
в производстве
в опытно-боевой эксплуатации
в опытном производстве
Текущий планируемый объем закупок для национальных ВС**

2443
12–60
40
Планируемый объем экспорта**
экспорт запрещен
400


Источники: Lockheed Martin, Пентагон, оценки автора 

*Включая НИОКР. 

**По состоянию на март 2018 года.

И понятно почему. Появление АФАР позволяет реализовать идею сетецентрической войны, когда участники боевых действий объединены в единую сеть, а, например, истребитель становится командным пунктом для наземных войск, сил ПВО и группы боевых самолетов. И здесь американцы продвинулись дальше, чем мы. Если в России модули РЛС делают на основе арсенида галлия, то в США — на основе нитрида галлия. Нитрид галлия сохраняет работоспособность при температурах до 200 °C, тогда как арсенид — при вдвое меньших. Соответственно и мощности получаются разные: почти 20 Вт на один канал против 7 Вт. Это дает возможность повысить потенциал сигналов и, как следствие, увеличить дальность действия радара или же уменьшить диаметр антенны. Если верить данным Lockheed Martin, то радары на F-22 и F-35 позволяют обнаруживать цели с ЭПР 1 кв. м в обычном режиме на дальности до 225 км и до 193 км в режиме LPI (низкой вероятности перехвата). А, скажем, крылатые ракеты с ЭПР 0,1 кв. м они смогут засечь на дальности 110–140 км. Учитывая, что на Су-57 установлена РЛС Н036 «Белка» с 1526 приемо-излучающими модулями, которые изготовлены на основе арсенида галлия, мощность нашего БРЭО, по идее, должна быть заметно меньше, чем у американских систем. Но на самом деле это не так. Все дело в том, что «Белка» состоит сразу из пяти антенн с АФАР, три из которых работают в Х-диапазоне, а еще две — в L-диапазоне. Более того, они вместе со средствами радиоэлектронной борьбы рассредоточены по всей поверхности истребителя и составляют так называемую умную обшивку Су-57. Именно она обеспечивает летчику обзор на 360° и позволяет на большом расстоянии обнаруживать малозаметные цели и выдавать команду на их уничтожение.

magnifier.png В условиях дальнего воздушного боя наш истребитель при прочих равных имеет значительно больше шансов успешно выполнить все противоракетные маневры и уйти от выпущенных по нему средств поражения

Но это еще не всё. Перед кабиной Су-57 установлены еще и оптико-локационные станции комплекса «Атолл». Они контролируют все воздушное пространство в оптическом диапазоне по всему периметру самолета и могут обнаруживать по тепловому излучению летательные аппараты на дальности несколько десятков километров и наводить на них ракеты «воздух — воздух», а также защищать сам самолет от атакующих ракет противника. Впрочем, ОЛС вполне эффективно может применяться и по наземным целям — они обеспечивают применение авиационных средств поражения с телевизионными или лазерными головками самонаведения. Есть на Су-57 и несколько датчиков обнаружения ракет в ультрафиолетовом диапазоне, а также системы постановки помех в инфракрасном диапазоне. В целом же с помощью «Белки» наш истребитель может одновременно сопровождать до 60 целей и до 16 из них атаковать. Это меньше, чем способности РЛС F-22 и F-35, которые сопровождают до 100 целей и могут атаковать до 20 одновременно. Но здесь мы имеем дело именно с возможностями радаров, а не самих самолетов. Так, F-22 имеет во внутренних отсеках максимум восемь ракет. То есть столько же, сколько и Су-57. А, например, внутренний боекомплект F-35 составляет всего шесть ракет «воздух — воздух». Так что 20 воздушных целей эти самолеты при всем желании уничтожить не смогут.

Таким образом, решающее значение в воздушном бою на средних дистанциях, скорее всего, будет иметь возможность раннего обнаружения целей. У нашего самолета она несколько лучше, чем у F-22, если брать в расчет крылатые ракеты и истребители четвертого поколения, и лишь на несколько километров уступает возможностям F-35 в части более раннего обнаружения истребителей пятого поколения. Но надо понимать, что все это лишь оценочные данные. Реальные показатели, судя по всему, не знают не только эксперты, но даже военные США и России. И это легко объяснимо. В Сирии F-22 избегают появляться на наших радарах, они крайне редко залетают в активную зону действия российских комплексов ПВО С-400. Поэтому точный радиоэлектронный профиль этих самолетов составить пока невозможно. Правда, генерал-лейтенант ВВС США Вералинн Джеймсон на днях заявила, что «небо над Ираком и Сирией стало для России настоящим кладезем информации о наших действиях». Однако это все же касалось в основном не технических характеристик американских самолетов, а тактики их применения ВВС США. Наконец, есть некоторые основания полагать, что НИИ приборостроения (НИИП) имени В. В. Тихомирова при создании более совершенных версий «Белки» все-таки перешел к использованию нитрида галлия. Во всяком случае, гендиректор НИИП Юрий Белый в интервью «Известиям» заявил, что его институт сумел оценить недостатки предшествующих разработок и начал использовать последние научные достижения, в том числе в части умной обшивки.

magnifier.png Появление АФАР позволяет реализовать идею сетецентрической войны, когда участники боевых действий объединены в единую сеть, а, например, истребитель становится командным пунктом для наземных войск, сил ПВО и группы боевых самолетов

«Характеристики радара подтверждены в основных режимах — при сканировании воздушного пространства и земной поверхности», — уточнил г-н Белый. Более того, Рязанский приборный завод уже выпустил первые образцы нового радара с АФАР. Если они действительно изготовлены на основе нитрида галлия, то возможности «Белки» по дальности обнаружения цели неминуемо возрастут. Но даже если до этого еще далеко, Су-57 и в нынешнем виде как минимум на равных может противостоять американским F-22 и F-35. У нашего истребителя хорошие шансы на победу в ближнем воздушном бою и на ничью — в дальнем.

Еще по теме:
29.03.2024
Исследователи из России, Испании и Германии сделали кремниевый фотодетектор, который в два раза чувствительнее к свету з...
20.03.2024
Ученые создали и протестировали технологию для контроля кровотока в режиме реального времени во время операций на головн...
19.03.2024
Китай строит гигантский рельсотрон для запуска в космос гиперзвуковых космопланов
18.03.2024
Ученые из Сеченовского Университета и НИТУ «МИСИС» добились более качественного сцепления между слоями полимерных и мета...
Наверх