|
|
Субботний блик науки № 97
Я вас не вижу
Первые радиолокационные станции (РЛС), использовавшиеся для обнаружения самолётов, появились в тридцатых годах прошлого, двадцатого, века. А решающую роль наземные РЛС сыграли уже в Битве за Британию, загодя предупреждая истребительные авиасоединения об очередной волне налётов германской авиации. Каких-то иных методов обнаружения самолётов в небе, на сколь-нибудь больших расстояниях, тогда не было: и вправду, бинокль тут не поможет, особенно ночью.
С тех самых пор, как РЛС запищали в эфир своими зондирующими радиосигналами, замерцала в умах ученых и инженеров идея борьбы с успешностью обнаружения самолётов радиолокационными станциями. Так что технологии, которые сейчас принято называть «Стелс», имеют очень давнюю историю.
Впрочем, под семейством «Стелс» принято понимать не только технологии обеспечения «невидимости» для радаров, но и другие сопутствующие инженерные ухищрения, скрывающие другие «признаки присутствия» самолёта в воздушном пространстве. К последним относятся акустический шум, спутный след, тепловое излучение, оптическая видимость и тому подобные физические явления. Но первым по значимости, конечно, является радарная незаметность — ведь РЛС и по сей день являются основным методом наблюдения за самолётами.
Как известно, фундаментальный принцип действия РЛС с отточенной легкостью излагается в двух словах: «отражённый сигнал». В чуть развернутом виде: станция излучает радиосигнал в направлении обзора, электромагнитные волны отражаются от оказавшейся на пути цели, и часть из них возвращается обратно. Принимая этот отраженный сигнал, РЛС и определяет присутствие цели. А современная РЛС заодно определяет дальность цели, направление на цель, её скорость, класс и тип.
Но у нас разговор не про РЛС, а про борьбу за «невидимость».
Впрочем, приминительно к «Стелс», говорить «невидимость» не слишком верно. Так как к полной невидимости самолёта (или танка, или корабля) для радаров пока никому приблизиться не удалось (по крайней мере, нет таких данных), то обычно говорят о «малой радиолокационной заметности».
Итак, первые разработки в этом направлении велись ещё в Германии, во время Второй Мировой войны. Правда, по понятным причинам, о них теперь мало что известно. Интересно, что именно в Германии братьями Хортен, в 1942-м году, был сконструирован самолёт Gotha Go 229, фотография которого использована в качестве иллюстрации к нашей колонке. Хоть от историков авиации и приходится слышать мнение, что именно на базе Go 229 планировалось развивать «невидимые» самолёты, выглядит это сомнительно. Тем не менее, аэродинамическая схема типа «летающее крыло» действительно весьма выгодна для самолётов «Стелс», сразу по нескольким причинам. Так что известный бомбардировщик «Стелс» B-2 Spirit ВВС США выполнен именно по схеме «летающее крыло» и поэтому очень и очень похож на Go 229.
(Как бы там ни было, но основные германские производственные и исследовательские центры, связанные с братьями Хортен и их весьма революционными для тех времён «летающими крыльями», достались в 1945-ом спецподразделениям армии США, охотившимся за технологиями в разрушенном Третьем Рейхе. Такая загадочная история.)
Между тем, мало-мальски масштабные опытно-конструкторские разработки в направлении создания малозаметного самолёта велись в США с середины 60-х годов, в обстановке серьёзной секретности. Как полагают, стимулом к развитию «Стелс» выступила война во Вьетнаме, где, благодаря грамотным действиям РЛС ПВО, американские ВВС несли серьёзные потери. Спустя полтора десятка лет, в 1980-м году, на суд публики выкатили плод исследований — F-117, наверное один из самых знаменитых самолётов того периода истории и, без сомнения, символ программы «Стелс».
За F-117 последовал бомбардировщик B-2. Хоть эти два самолёта и часто объединяют вместе, за ними стоят разные фундаменты, разные поколения технологий. Главной причиной тому — двадцатилетняя разница в начале разработок (проектирование B-2 началось в 80-х).
Малая радарная заметность обеспечивается, по сути, тем, что к РЛС от цели возвращается минимум «зондирующего» сигнала (в идеале — ничего не возвращается). Действительно, раз РЛС работает за счет отражённого сигнала, а ничего не отразилось, то и цели, стало быть, не видно. Для снижения отражающей способности используется целый набор методов. Например, специальные радиопоглощающие материалы, которыми покрывают самолёт, или особая форма самолёта, подобранная так, что падающее излучение отражается куда угодно, но только не в сторону источника.
Чтобы обеспечить поглощение радиоизлучения, конструируют специальные материалы, с особыми свойствами. А чтобы рассчитать форму самолёта, используют сложные компьютерные программы для математического моделирования. Впрочем, довольно быстро выяснилось, что форма во многом определяется свойствами имеющихся радиопоглощающих материалов (ну и законами аэродинамики, само собой).
Конечно, как только технологии «Стелс» получили какое-то распространение, были предложены и методы борьбы с ними, этими «невидимыми технологиями». Например, известно, что РЛС, работающие на длинноволновом излучении, неплохо обнаруживают современные самолёты «Стелс».
Но самое интересное на этом пике технологий происходит всё же с самой «невидимостью», в которую желают превратить малую заметность. Исследования в этой области обрели публичность, и физики принялись выдавать результаты один другого краше. В прошлом году демонстрировались технологии создания «плаща-невидимки» (оптическая невидимость), а не так давно экспериментально была доказана возможность создания полной невидимости в миллиметровом диапазоне волн. Более того, появились теоретические работы, показывающие, что фундаментальных запретов на создание полной невидимости во всех диапазонах — не прослеживается. (Впрочем, сами эти работы еще нуждаются в проверке.)
Но во всех этих ультрасовременных случаях ставка делается на новые материалы, так называемые метаматериалы, демонстрирующие удивительные электромагнитные свойства, ранее не то что недостижимые, но и казавшиеся невозможными. Метаматериалы научились конструировать не так давно, и сама их разработка существенным образом связана с возможностями численного моделирования, но успехов на этом поприще всё больше и больше.
Так что, если сложить тенденции вместе, возможно, не так уж и долго осталось ждать действительно невидимых самолётов? А так же танков и военных кораблей, потому что «Стелс» давно уже применяется не только к самолётам. Звучит очень фантастично, но кто его знает, что за метаматериалы спроектируют через десять лет?
25.11.2006
Теги: авиация
история
стелс
технологии
физика
|
Ваш отзыв автору
|
|
|
