К этому же времени относится и первое применение средств уменьшения собственной радиолокационной заметности военной техники. В 1944 г., пытаясь скрыть подводные лодки от радиолокационного обнаружения, немцы стали покрывать шнорхели (устройства для работы дизелей под водой) и перископы радиопоглощающими материалами (РПМ). По некоторым сообщениям, одним из первых самолетов, на котором предполагалось применить РПМ, стало «летающее крыло» Хортен Ho.IX (Гота Go.229) – реактивный двухдвигательный истребитель, разработанный в Германии в 1945 г. На серийном образце планировалось использовать фанерную обшивку, пропитанную специальным клеевым составом, содержащим древесный уголь и опилки. Центроплан должен был иметь сварную конструкцию из стальных труб, консоли крыла – деревянную конструкцию. Радиолокационная заметность машины предполагалась очень малой. Было срочно заказано 20 самолетов, производство которых включили в чрезвычайную оборонную программу Германии, однако катастрофа единственного опытного образца и близившийся финал фашистской Германии прервали эти работы.
В первые послевоенные годы радиолокационная техника не могла угнаться за бурными темпами совершенствования авиации. Освоение реактивных двигателей, резкий рост скоростей и высот полета отодвинули задачу снижения РЛ заметности самолетов на дальний план. Лишь к концу 1950-х годов с появлением ЗРК, оснащенных мощными РЛС и высотными зенитными ракетами, этот вопрос встал вновь. Первой крупной попыткой снижения ЭПР стала программа высотного сверхзвукового разведчика Локхид SR-71, разработанного под руководством выдающегося американского авиаконструктора К.Джонсона и дополнившего в арсенале ЦРУ известный дозвуковой самолет U-2 (созданный также Джонсоном).
Уменьшение ЭПР было основным требованием при разработке конфигурации и конструкции SR-71, выполненного по схеме «бесхвостка», оно также оказало влияние на состав авионики. Компоновка определялась, главным образом, аэродинамическими требованиями, но ее особенности (удлиненный боковой профиль фюзеляжа и гондол двигателей, плавное сопряжение крыла и боковых фюзеляжных наплывов с фюзеляжем, небольшие отклоненные внутрь кили) уменьшали одновременно и ЭПР самолета. Размеры вертикального оперения выбирались в основном из условия получения требуемой управляемости, а не устойчивости, которая обеспечивалась аналоговой системой (самолет обладает собственной неустойчивостью при больших числах М). Фирма также разработала радиопоглощающую шиповидную конструкцию с пластиковым сотовым заполнителем, которая использована при изготовлении боковых наплывов, носков крыла и элевонов исходного варианта самолета, имевшего обозначение А-12 (первый полет 26 апреля 1962 г.). Около 20% крыла (по площади) выполнено с применением такой конструкции, которая выдерживает нагрев до температуры 275°С. На SR-71 (первый полет 22 декабря 1964 г.), созданном впоследствии на основе А-12, радиопоглощаюхций материал сохранен в конструкции носков крыла и элевонов.
Натурный деревянный макет самолета F-117 (1979 г.)
Транспортировка первого F-117 осуществлялась в условиях секретности. Крылья отстыковали, самолет закрыли чехлом, а для искажения формы самолета на его носу была установлена деревянная рама
Опытный образец F-117 выкачен из ангара для первого полета
Первый образец F-117 в сборочном цехе
Разведчик SR-71 имеет иссиня-черную окраску с высокой теплоизлучательной способностью, что снижает температуру обшивки в крейсерском высотном полете. Краска, изготовленная на ферритовой основе, уменьшает также радиолокационную заметность самолета за счет более равномерного распределения интенсивности отражения электромагнитных волн. ЭПР самолетов A-12/SR-71 в момент их появления была существенно меньше ЭПР самолета U-2, а разработанный позднее ДПЛА D-21 (запускавшийся с SR-71 и бомбардировщика В-52) обладал еще меньшей заметностью. В дальнейшем и U-2 в варианте U-2R/TR-1 был покрыт черной ферритовой радиопоглощающей краской.
Первый самолет F-117. Отличается симметричным расположением штанг ПВД в носу
Модель самолета F-117 для измерения ЭПР
До публичного официального признания о существовании F-117 полеты этих самолетов происходили на полигоне Тонопа только ночью и ворота ангаров открывались не ранее чем через час после захода солнца
SR-71 и U-2 обычно относят к первому поколению малозаметных самолетов. Созданию F-117 – малозаметного самолета второго поколения – предшествовали длительные НИОКР по реализации теоретических методов снижения заметности, которые проводились по контрактам с ВВС США начиная с 1965 г. В 1972-1973 гг. прошли испытания малозаметных самолетов неметаллической конструкции. Это были небольшой четырехместный гражданский поршневой самолет Уиндекер «Игл» с максимальной скоростью 340 км/ч и построенный на его основе самолет YE-5А, имевшие обшивку из стеклопластика и внутреннюю конструкцию, выполненную с применением РПМ. Испытания были успешны и в 1973 г. ВВС США и управление перспективных исследований DARPA министерства обороны США приступили к секретным углубленным проектным исследованиям реактивного малозаметного самолета. Ведущим самолетостроительным фирмам было направлено ТЗ, на который ответили Боинг, Грумман, LTV, Макдоннелл-Дуглас и Нортроп. Локхид, не попавшая в число фирм, получивших ТЗ, тем не менее представила инициативное предложение, которое наряду с проектом фирмы Нортроп было выбрано в ноябре 1975 г. для дальнейших работ по самолету XST (experimental Stealth Technology – экспериментальная техника малой заметности).
Составленное ТЗ предъявляло жесткие требования прежде всего к радиолокационной ЭПР самолета. Применением только РПМ с небольшой модификацией конфигурации обойтись уже было нельзя, требовалось принципиально новое решение. Наиболее реальный выход заключался в масштабном применении малоотражающих форм. Если ранее обводы самолета определялись, в основном, аэродинамикой, то теперь аэродинамические характеристики должны были отступить на второй план, а главенствующее положение в выработке конфигурации следовало отдать схемам с малой отражательной способностью.
F-117 готовится к ночному полету
Все щели в зонах сочленения фонаря кабины и оптических окон имеют накладки с пилообразной кромкой, причем стороны «зубцов» ориентируются в направлении кромок основных поверхностей самолета
Фонарь кабины опытного F-117, переданного в музей на авиабазе Неллис. На окантовке фонаря нанесены имена летчиков-испытателей
Сильные отражатели электромагнитной энергии уже давно известны физике. Это так называемые зеркальные (блестящие) точки, рассеивающие энергию в сторону прихода волны, а также угловые стыки, действующие как уголковые отражатели, краевые и огибающие волны, возникающие на кромках и поверхностях самолета. Таким образом, малоотражающая конфигурация должна отличаться интегральной компоновкой с минимальными числом кромок и площадью поверхности, отсутствием выступающих элементов. Следовательно, необходимы плавное сопряжение крыла и фюзеляжа, внутреннее размещение двигателей и целевой нагрузки, исключение вертикальных плоских поверхностей (самых сильных бортовых отражателей, так как облучение самолета наземным радиолокатором происходит, как правило, под пологим углом), исключение или значительное уменьшение размеров килей и стабилизаторов, большой наклон килей (если они сохранены), предотвращение непосредственного радиолокационного облучения компрессоров двигателей (применение утопленных или маловыступающих воздухозаборников) и т.д. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяет схема «летающее крыло» с традиционно плавными обводами, которая помимо малоотражающей конфигурации дает большие внутренние объемы, необходимые для размещения двигателей и нагрузки в корпусе.
Выше отмечалось, что впервые РПМ намечалось объединить с малоотражающей внешней поверхностью сложной кривизны на «летающем крыле» Хортен Ho.IX в 1945 г. Малая ЭПР такой компоновки была подтверждена в конце 1940-х годов, когда в США в ходе нескольких полетов «летающего крыла» Нортроп YB-49 оценили вероятность его обнаружения береговым радиолокатором американской системы ПВО, расположенным южнее Сан-Франциско. Позднее англичане отмечали сложность радиолокационного сопровождения «летающего крыла» Авро «Вулкан». Можно было предположить, что эту схему и выберут американские разработчики самолета XST, тем более, что традиционный недостаток такой компоновки – недостаточная устойчивость – устранялся появившимися к тому времени эффективными автоматами искусственной устойчивости.
