В борьбу за небо вступают 35-е!

Сергей Левицкий
Сергей Левицкий,
доктор технических наук, профессор,
академик Академии наук авиации и воздухоплавания

Су-35СНакануне 23 февраля с.г.  начальник штаба ВВС США Д.Голдфайн высказался о новой концепции ведения боевых действий в конфликте с Россией и Китаем. Ведущую «всепроникающую» роль в них будет играть новейший истребитель F-35. В связи с этим в статье он сопоставляется по возможностям в различных боевых ситуациях с истребителями 4-го поколения Су-35 и МиГ-35 российского производства. В результате анализа  укрепляется исходное предположение, что высказывание Голдфайна – провокация, а в подобных авантюрных планах «козырем в рукаве» США могут быть их многофункциональные истребители 5-го поколения F-22.

Так уж сложилось, что наиболее современные самолеты основных соперников в области боевой авиации имеют индекс «35». Это американский тактический истребитель 5-го поколения F-35А(В, С) «Лайтнинг-2», претендующий на роль самого массового универсального боевого самолета США и стран, ориентированных на Вашингтон. А также наиболее совершенные образцы истребителей 4-го поколения, российского производства Су-35 и МиГ-35.

Основной особенностью истребителя F-35 как потенциального противника является то, что он ориентирован на решение преимущественно ударных задач, используя тактику скрытого выхода на цель и поражения ее высокоточными авиационными средствами поражения (АСП) с одного захода. Вероятность прямого столкновения со средствами ПВО и истребительной авиацией противника, по замыслу американских коллег, должна быть сведена к минимуму за счет достижения подавляющего информационного превосходства.

Решение данной сверхзадачи осуществляется по следующим основным направлениям:

  • сбор максимального количества информации о противнике всеми доступными бортовыми средствами и из внешней информационной сети;
  • обработка поступающей информации в реальном масштабе времени и представление ее в удобном виде летчику с предложением рациональных тактических решений;
  • максимальное затруднение для противника получения информации о себе путем минимизации демаскирующих признаков самолета и использования средств РЭП.

Базой информационной системы самолета является многофункциональная интегрированная радиочастотная система на основе бортовой РЛС с активной фазированной антенной решеткой (АФАР) AN/APG-81, способная осуществлять:

  • работу в режимах обнаружения и сопровождения воздушных и наземных целей;
  • определение местоположения наземных РЛС в пассивном режиме;
  • передачу сигналов коррекции на борт ракеты AIM-120 AMRAAM класса «воз­дух-воздух» во время полета к цели;
  • обнаружение наземных движущихся объектов;
  • получение изображения сверхвысокого разрешения, позволяющего осуществлять выдачу команд целеуказания управляемым АСП класса «воздух-поверхность»;
  • выполнение функций линии обмена данными с другими самолетами, на­ходящимися в воздухе.

Дальность обнаружения и сопровождения воздушных целей БРЛС составляет не менее 170 км, одновременно она способна сопровождать до 20 воздушных целей. Станция может одновременно работать в разных режимах.

Одним из наиболее важных элементов БРЭО F-35 является развитая система ИК-датчиков, распределенных по планеру самолета и снабжающих летчика информацией обо всех контрастно-тепловых объектах в зоне прямой видимости. Оптико-локационная система имеет сферический обзор без мертвых зон.

На самолете реализована система технического зрения, которая делает поле зрения летчика неограниченным. Информация от ИК-датчиков обрабатывается в БЦВМ и подается на нашлемный дисплей в виде единой неразрывной картины.

Для обеспечения летчика полным трехмерным представлением об окружающей тактической обстановке на борту установлены мощные IBM-совместимые компьютеры с программными алгоритмами обработки информации, поступающей как от бортовых, так и от внешних датчиков. В результате перед летчиком на большом ситуационном дисплее с высокой степенью разрешения представлена наиболее полная тактическая картина, соответствующая каждому из этапов полета и выполнения боевой задачи.

Малая заметность, которая должна обеспечить скрытность полета самолета, определяется целым рядом факторов [1], и в первую очередь, как известно, это специфические внешние формы, рассеивающие электромагнитную энергию и минимизирующие эхосигнал РЛС противника в определенных ракурсах с использованием радиопоглощающих материалов (РПМ) в наиболее критических с точки зрения заметности местах.

Эффективная поверхность рассеивания (ЭПР), определяющая дальность обнаружения самолета, существенно меняется в зависимости от направления на источник излучения (ракурс, превышение или принижение). Для того чтобы не допустить улавливания РЛ-станцией противника пика эхосигнала, необходимо соответствующим образом маневрировать в зоне действия средств ПВО, планируя маршрут полета с учетом расположения вражеских РЛС.

На самолетах типа F-22 и F-35 имеется специальный планировщик заданий, работающий в реальном масштабе времени, вычисляющий дальность обнаружения самолета под любым углом всеми известными типами РЛС, который должен обеспечить обход угроз по мере их возникновения. Программное обеспечение планировщика заданий и других алгоритмов обработки информации является одной из наиболее охраняемых тайн.

Таким образом, даже беглый анализ состава и возможностей бортового комплекса F-35 позволяет сделать вывод, что создатели самолета достигли совершенства его электронной начинки. Давно существующее (в кругу разработчиков БРЭО) мнение о том, что боевой потенциал самолета определяется возможностями его комплекса бортового оборудования, полностью определило технический облик F-35.

Однако исторический опыт боевой авиации неоднократно показывал, что увлечение развитием одного компонента авиационного комплекса в ущерб другим отрицательно сказывается на боевой эффективности самолета в условиях реальных боевых действий с равным противником. Мало иметь информационное превосходство, необходимо иметь возможность своевременно его реализовать. Тот, кто «увидел» первым, совсем не обязательно окажется победителем.

В конфигурации F-35, соответствующей малой заметности, все боевое снаряжение самолета располагается во внутренних отсеках, что ограничивает ракетное вооружение класса «воздух-воздух» только двумя управляемыми ракетами (УР) средней дальности типа AIM-120 и двумя УР малой дальности типа AIM-9.

В арсенал вооружения самолета для поражения наземных целей входят в основном корректируемые авиационные бомбы и УР «воздух-поверхность», которые требуют сближения с целью на дальность не более 10…15 км.

Обеспечить скрытность даже одного самолета на протяжении всего полета к цели и обратно вряд ли возможно. Большинство же боевых задач требует массированного применения авиации, а скрыть действия звена или эскадрильи еще более проблематично. Вспомним осень 1941 года, когда РЛС были экзотической редкостью, и, тем не менее, массированные ночные налеты гитлеровской бомбардировочной авиации на Москву не достигли своей цели, поскольку были своевременно обнаружены и отбиты.

Методы ведения войны, обеспечившие успех американской коалиции в Ираке или Ливии, не сработают в стране, у которой есть современная истребительная авиация и централизованная эшелонированная система ПВО со сплошным радиолокационным полем. В войне с таким противником уклониться от боя не получится. А, вступив в бой, придется повертеться. В данной ситуации, как и прежде, успех будет в основном определяться летными характеристиками самолетов.

На российских 35-х также проведены мероприятия по снижению РЛ-заметности. Комплексы БРЭО включают мощные многофункциональные РЛС с фазированной антенной решеткой, которые обеспечивают обнаружение воздушных целей типа F-35 со средней ЭПР около σ ≈ 0,3…0,5м2 на дальности, превышающей энергобаллистическую дальность пуска ракет типа AIM-120.

В качестве дублирующей информационной системы российские истребители традиционно оборудованы оптико-локационными станциями (ОЛС).

Современная ОЛС с инфракрасной, телевизионной и лазерной прицельной аппаратурой отличается увеличенной дальностью действия и обеспечивает обнаружение, сопровождение, распознавание воздушных и наземных целей в передней и задней полусфере днем и ночью с измерением дальности и целеуказанием. Штатными элементами БРЭО 35-х стали станции радиотехнической разведки и РЭП, комплексы обороны с функцией обнаружения атакующих ракет противника.

На протяжении многих лет ведутся работы по внедрению на борт российских истребителей оперативно советующих экспертных систем [2], обеспечивающих информационную поддержку деятельности летчика, обрабатывая огромный поток информации и предлагая рациональные решения в быстро меняющихся тактических ситуациях.

Российские истребители способны брать на борт до двенадцати ракет различных калибров с одновременным не только сопровождением, но и атакой нескольких целей на дальности не меньшей, чем у нашего вероятного противника.

Таким образом, F-35 вряд ли могут рассчитывать на успех в дальнем воздушном бою против наших истребителей.

При этом Су-35 и МиГ-35 сохранили высокие маневренные характеристики – важнейшее качество самолета-истребителя!

Ниже приведен сравнительный анализ располагаемых маневренных характеристик F-35A, Су-35 и МиГ-35 в одинаковых условиях, характерных для ведения воздушного боя. Маневренные возможности самолетов однозначно определяются располагаемыми перегрузками, которые зависят от высотно-скоростного режима полета, и следующих технических характеристик:

  • аэродинамического качества (К);
  • располагаемого коэффициента подъемной силы (СУрасп.);
  • удельной нагрузкой на крыло (р = G/S);
  • тяговооруженности (μ = Р/G);
  • максимальной эксплуатационной нормальной перегрузки (nYэмакс).

Чтобы не раскрывать фактические маневренные характеристики наших самолетов, на рис.5…7 показано относительное превосходство Су-35 и МиГ-35 над F-35A по располагаемым перегрузкам. Относительное превосходство характеризуется отношением располагаемых перегрузок нашего самолета и F-35A (n/nF-35). При n/nF-35 = 1 соответствующие перегрузки и определяемые ими характеристики маневренности равны.

На рис.5 показано относительное превосходство по располагаемой тангенциальной перегрузке,которая зависит от располагаемой тяговооруженности и аэродинамического качества самолета. По обоим этим показателям наши истребители превосходят американца. Располагаемые тангенциальные перегрузки наших самолетов во всем диапазоне скоростей, характерных для энергичного маневрирования, превосходят F-35A на 15…25%.

Перегрузка nх расп. определяет разгонные характеристики и энергетическую скороподъемность самолета, которые также будут существенно выше, чем у противника. Это позволит нашим истребителем догонять супостата на прямолинейных участках траектории либо отрываться от него при выходе из боя.

На рис.6 показано относительное превосходство по располагаемой нормальной перегрузке, которая зависит от способности самолета создавать подъемную силу (СУрасп.) и удельной нагрузки на крыло (q – скоростной напор). На коротком скоростном промежутке (М >0,77) максимальные перегрузки равны, так как ограничены одинаковыми значениями максимальных эксплуатационных перегрузок nYэмакс. = 9. По мере снижения скорости, что неизбежно при энергичном маневрировании в воздушном бою, превосходство российских истребителей быстро растет, достигая 50…75% преимущества.

Перегрузка nу расп. определяет мгновенную угловую скорость и радиусы форсированных маневров. Благодаря данному превосходству наши истребители имеют возможность в критические моменты боя атаковать цель или уклониться от атаки, используя форсированные маневры с потерей скорости.

На рис.7 показано относительное превосходство по располагаемой нормальной перегрузке, предельной по тяге.

Здесь α – угол атаки, при котором реализуется текущая перегрузка. Потребный угол атаки определяется способностью самолета создавать подъемную силу и удельной нагрузкой на крыло. Самолет с большой нагрузкой на крыло и скромными несущими свойствами для создания заданной перегрузки вынужден маневрировать с большими углами атаки и большим лобовым сопротивлением, соответственно, с меньшим аэродинамическим качеством и меньшей nу пр..

Нормальная перегрузка, предельная по тяге двигателей – это максимальная перегрузка, которую может создавать самолет, выполняя маневр в горизонтальной плоскости без потери скорости. Данный параметр является наиболее интегральным показателем маневренных возможностей самолета, поскольку определяется совокупностью основных технических характеристик (р, К, μрасп.).

Преимущество в nу пр. повышает наступательный потенциал истребителя, обеспечивая экономное расходование механической энергии при энергичном маневрировании и постоянное наращивание тактического преимущества в течение боя.

Наши истребители по nу пр. имеют 25…45% преимущество. А скорости менее М < 0,4 в воздушном бою для F-35 вообще недоступны.

Для оценки влияния маневренных характеристик самолетов на результат воздушного боя проведено имитационно-стохастическое математическое моделирование ближнего воздушного боя с участием истребителей F-35А, Су-35 и МиГ-35. Вооружение российских истребителей включает по четыре УР «воздух-воздух» малой дальности и штатную артиллерийскую установку.

Вооружение тактического истребителя ВВС США F-35А «Лайтнинг-2» включает две УР «Сайдвиндер» AIM-9М на внутренней подвеске и четырехствольную 25-мм пушку GAU-12.

Оценка эффективности проводится по нескольким критериям, среднестатистические величины которых (см. табл. 1) определяются по результатам моделирования 500 воздушных боев продолжительностью 90 секунд, начинающихся из нейтральной тактической ситуации, когда противники движутся навстречу друг другу с противоположными курсами. Реализации поединков отличаются совокупностью случайных факторов и тактикой поведения противников.

Как видно из табл. 1, самолеты Су-35 и МиГ-35 близки по всем показателям эффективности и имеют подавляющее превосходство над F-35A в маневренном воздушном бою. Более 80% боев завершилось с выигрышным результатом для наших истребителей.

Таблица 1.


п/п
Показатели боевой эффективности Параметр Су-35 МиГ-35
1. Математическое ожидание разности вероятностей сбития ΔWсб +0,58 +0,57
2. Соотношение количества атак с применением ракетного вооружения n1/n2 8,2 8,4
3. Соотношение количества атак, завершившихся поражением цели n1 эфф./n2 эфф. 8,5 7,8
4. Средняя вероятность промаха нашей ракеты Wпром. 1 0,28 0,30
5. Средняя вероятность промаха ракеты AIM-9М Wпром. 2 0,27 0,25
6. Средняя вероятность поражения цели нашей ракетой Wпор. 1 0,41 0,40
7. Средняя вероятность поражения цели ракетой AIM-9М Wпор. 2 0,42 0,46
8. Вероятность завершения воздушного боя нашей победой WП 1 0,83 0,82
9. Вероятность завершения воздушного боя победой истребителя F-35A WП 2 0,15 0,15
10. Вероятность завершения воздушного боя вничью WН 0,02 0,03

С ростом высоты вступления в бой превосходство наших истребителей будет нарастать. Это связано с тем, что при увеличении высоты снижается тяга двигателей и тяговооруженность самолетов. Соответственно, повышается влияние на маневренные возможности удельной нагрузки на крыло, аэродинамического качества и несущих свойств самолетов. А по этой группе технических характеристик (р, К, Су доп.) наши самолеты имеют значительное преимущество перед F-35.

Для иллюстрации динамики боя на рис.8 показана типовая картина изменения тактической ситуации по времени поединка с отметками моментов применения ракетного вооружения и результатами атак (Wпор.i – вероятность поражения атакованного самолета ракетой «воздух-воздух» в i-й атаке).

Данная реализация боя начинается после пролета траверза цели выполнением разворотов обоих самолетов в сторону противника. Благодаря более высоким характеристикам форсированных маневров уже на 13-й секунде Су-35 осуществляет первый пуск с дальности 2390 м в переднюю полусферу цели (ППС) (курсовой угол q = 50º, начальная ошибка прицеливания ε = 27º). Спустя 4,5 секунды полета ракеты F-35А поражается с вероятностью Wпор.1 = 0,65. Поток осколков боевой части УР накрывает кабину и закабинный отсек фюзеляжа.

Далее на 36, 57 и 67 секундах поединка Су-35 осуществляет последовательно три атаки, полностью расходуя боекомплект. После этого накопленная вероятность сбития F-35А достигает Wсб.2 = 0,99. Истребитель F-35А отвечает одной результативной атакой на 67 секунде боя с дальности 2000 м в ППС (q = 27º, ε = 59º). С учетом того, что американец к этому моменту уже был сбит с почти 100%-й вероятностью, вероятность сбития Су-35 составила Wсб.1 = 0,03.

Условий для применения артиллерийского вооружения в данной реализации воздушного боя не возникло.

Итоговый результат воздушного боя оценивается разностью накопленных вероятностей (ΔWсб = Wсб.2 — Wсб.1) сбития F-35А (Wсб.2) и Су-35 (Wсб.1). При расчете Wсб. учитывается последовательность произведенных атак и возможность того, что атакующий самолет к моменту пуска ракеты мог быть сбит.

Победа записывается на счет Су-35, если ΔWсб = Wсб.2 — Wсб.1 > 0,05, либо на счет F-35А, если ΔWсб < -0,05. В представленной реализации воздушного боя Су-35 одерживает абсолютную победу ΔWсб = 0,96.

На рис.9 показана динамика воздушного боя между МиГ-35 и F-35A. Наш истребитель начинает бой с выполнения форсированного виража, а противник с боевого разворота. На 13-й секунде МиГ-35 осуществляет первый пуск с дальности 2490 м в ППС при q = 39º и ε = 30º. Спустя 4,5 секунды полета ракеты F-35А поражается с вероятностью Wпор.1 = 0,74.

Противник успевает произвести ответный пуск на 20-й секунде с дальности 720 м и поразить наш самолет с вероятностью 0,56 (Wсб.1 = 0,15).

Далее на 34, 50 и 61 секундах поединка МиГ-35 осуществляет последовательно три атаки, полностью расходуя боекомплект. После этого накопленная вероятность сбития F-35А достигает Wсб.2 = 0,97. Истребитель F-35А отвечает второй результативной атакой на 63 секунде боя с дальности 1810 м при q = 11º и ε = 59º, поражая цель с вероятностью 0,17. Вторая атака практически не влияет на результат поединка, накопленная вероятность сбития МиГ-35 составляет Wсб.1 = 0,15. Таким образом, итог данной реализации воздушного боя оценивается разностью вероятностей сбития ΔWсб = Wсб.2 — Wсб.1 = 0,82 и указывает на убедительную победу МиГ-35.

Еще одним показателем превосходства наших истребителей является их положение относительно противника по истечении полутора минут маневрирования. В 79% случаев для МиГ-35 и в 81% – для Су-35 наши истребители смогли занять устойчивое положение в задней полусфере F-35А. При этом в 44% боев для МиГ-35 и 48% – для Су-35 противник находится в секторе курсовых углов q ≤ 30º, то есть в зоне устойчивого сопровождения прицельными системами с возможностью немедленного применения вооружения.

Как известно, особенностью истребителей 5-го поколения является размещение вооружения во внутренних отсеках фюзеляжа. Это создает определенные проблемы в обеспечении целеуказания ракетам «воздух-воздух». До сих пор УР малой дальности с ИК-головками самонаведения (ГСН) получали целеуказание и «захватывали» цель до старта, находясь на внешней подвеске, что гарантировало непрерывность процесса управления, упрощало отстройку от помех, поскольку истинная цель была изначально указана.

При нахождении УР внутри фюзеляжа «захват» источника ИК-излучения невозможен, а при открытии отсеков зона свободного контакта с целью конструктивно сильно ограничена. Поэтому была создана ракета малой дальности нового поколения «Сайдвиндер» AIM-9Х с расширенными возможностями.

Новая ракета позаимствовала у нашей Р-73 отклоняемый вектор тяги, что повысило ее управляемость на начальном этапе наведения. Кардинально изменилась система наведения. На AIM-9X применяется новая комбинированная система управления, основными элементами которой являются:

  • всеракурсная ГСН с расположенной в фокальной плоскости оптической системы матрицей ИК-детекторов;
  • вычислитель, обеспечивающий повышенную избирательность и помехозащищенность системы наведения;
  • малогабаритная автономная криогенная установка для охлаждения чувствительных элементов ГСН;
  • инерциальная система управления (ИСУ).

При боевом применении пуск УР может осуществляться после «захвата» ГСН цели или без него по целеуказанию от БРЛС и нашлемной системы целеуказания (НСЦ) в телесном угле ±40…45°.

Захват цели на траектории обеспечивается при целеуказании от инерциальной системы. В этом режиме ИСУ управляет ракетой по прогнозируемому положению цели и осуществляет целеуказание до момента «захвата» и перехода на самонаведение. При этом обеспечивается распознавание образов целей и их идентификация по заданным признакам. Комбинированная система управления обеспечивает возможность пуска УР по цели, находящейся на больших (до 90°) угловых отклонениях от курса самолета-носителя.

Возможность атаки цели с ошибкой наведения до ε = 90º (ε – угол между вектором скорости истребителя и линией визирования на цель) позволяет переложить решение задачи начального наведения с минимизацией ошибок прицеливания с самолета на ракету. Таким образом, неспособность F-35 своевременно занять позицию, выгодную для атаки, перекладывается на УР, которая должна по предварительному целеуказанию выйти в зону «захвата» цели и далее осуществить самонаведение на нее.

Такой двухэтапный метод наведения менее надежен, так как после предварительного маневра ракета может не найти цель, либо «захватить» ложную цель или принять за цель самолет напарника. Кроме того, для успешной реализации такого метода цель должна находиться на достаточном удалении, исключающем потребность в больших перегрузках ракеты на первом этапе наведения. Увеличение начальной ошибки прицеливания неизбежно увеличивает возможную минимальную дальность стрельбы. Тем не менее, применение AIM-9Х дает противнику шанс опередить нас в применении оружия и добиться успеха.

Предположим, что система наведения AIM-9Х работает без сбоев, а летчик F-35А своевременно получает информацию о положении противника, и повторим две серии по 500 воздушных боев с участием наших истребителей. Результаты моделирования представлены в табл. 2.

Таблица 2.


п/п

Показатели боевой эффективности Параметр Су-35 МиГ-35
1. Математическое ожидание разности вероятностей сбития ΔWсб +0,41 +0,35
2. Соотношение количества атак с применением ракетного вооружения n1/n2 4,52 4,34
3. Соотношение количества атак, завершившихся поражением цели n1 эфф./n2 эфф. 4,43 3,20
4. Средняя вероятность промаха нашей ракеты Wпром. 1 0,28 0,28
5. Средняя вероятность промаха ракеты AIM-9Х Wпром. 2 0,25 0,18
6. Средняя вероятность поражения цели нашей ракетой Wпор. 1 0,40 0,40
7. Средняя вероятность поражения цели ракетой AIM-9Х Wпор. 2 0,26 0,45
8. Вероятность завершения воздушного боя нашей победой WП 1 0,73 0,67
9. Вероятность завершения воздушного боя победой истребителя F-35A WП 2 0,24 0,29
10. Вероятность завершения воздушного боя вничью WН 0,03 0,04

Как видно, применение новой версии «Сайдвиндер» позволило вдвое изменить соотношение ракетных атак (n1/n2, n1 эфф./n2 эфф) в пользу противника и увеличить вероятность завершения воздушного боя победой F-35А на 0,09…0,14. Качественно же результат не изменился. Доминирующее превосходство наших истребителей сохранилось. Однако следует признать, что вооружение ближнего боя, созданное сорок лет назад, требует совершенствования на основе современных технологий. Некоторые предложения такого совершенствования были даны в работе [3].

Проведенный анализ показывает, что самолеты типа F-35, несмотря на все свои замечательные свойства, не представляют существенной угрозы для нашей истребительной авиации. Давно пора разобраться с гораздо более серьезным противником – F-22А. И здесь без Су-57 с полным комплектом современного БРЭО, нового вооружения и двигателями 5-го поколения не обойтись!

Литература

  1. Вождаев В. Аэродинамика и заметность успешно сочетаются в летательных аппаратах нового поколения. Авиапанорама, №6-2015 г.
  2. Федунов Б.Е. «Электронный летчик»: «точка невозврата» пройдена не будет. Бортовые оперативно советующие экспертные системы тактического уровня для пилотируемых летательных аппаратов. Авиапанорама, №1-2016 г.
  3. Левицкий С.В. Истребитель 5-го поколения, каким ему быть? Авиапанорама, №4-2006 г.

Ваш комментарий будет первым

Написать ответ

Выш Mail не будет опубликован


*


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика