История сражающегося сокола. Часть 8 NF-16D/F-16 VISTА/MATV/X-62A: переменная устойчивость, отклоняемый вектор тяги и «лояльные ведомые»

Все статьи цикла

Продолжение цикла статей, посвященных истребителю General Dynamics F-16 Fighting Falcon с канала Михаила Никольского на яндекс-дзене.

Эстафету летных экспериментов у самолета F-16 AFTI принял самолет NF-16D, он же VISTA, он же MATV, он же Х-32А.

ВВС США в 1988 г. заключили с фирмой «Дженерал Дайнемикс» контракт на разработку и постройку летающей лаборатории VISTA (Variable stability In-flight Simulator Test Aircraft) для исследования управляемости самолета с различными запасами устойчивости, то есть – самолета с переменными запасами устойчивости. За систему управления отвечала фирма «Calspan», руководство всей программой VISTA осуществлялось Лабораторией ВВС на авиабазе Райт-Паттерсон, к работам привлекались NASA и авиация ВМС.

В летающую лабораторию переоборудовали двухместный F-16D блок 30, данная спарка конструктивно соответствовала самолетам F-16D, построенным для ВВС Израиля и имела в основании киля контейнер тормозного парашюта. Модернизированная машина получила обозначение NF-16D. Префикс «N» обозначает невозможность возвращения машины в исходное состояние; чаще используется неофициальное название F-16D VISTA.

NF-16D получил уникальные органы управления – в обоих кабинах в дополнение к боковым ручкам установили центральные РУС. Управляющими сигналами для боковой ручки и для центральной РУС являлись как градиент усилия (как на обычных F-16), так и отклонение ручки от нейтрали (как на всех нормальных самолетах). Изменение запасов устойчивости обеспечивалось системой VSS (Variable Stability System). Все поверхности управления, кроме предкрылков и тормозных щитков, управлялись системой VSS. Изменение запасов устойчивости достигалось одновременным отклонением поверхностей в различных сочетаниях и изменением тяги двигателя. На самолете установили большое количество контрольно-записывающей аппаратуры. Дополнительную аппаратуру (VSS и КЗА) разместили в развитом гаргроте, отчего NF-16D приобрел сходство с F-16 AFTI

Испытания NF-16D по программе VISTA проводились в 1988 – 1992 гг. на авиабазе Эдвардс. Самолет продемонстрировал способность выполнять устойчивый полет на углах атаки до 86 град.; ЭДСУ серийных F-16 не позволяла превышать угол атаки в 25 град.

Исследовательская, в целом, программа MATV (Multi-Axis Thrust-Vectoring) носила прикладной характер – определить плюсы и минусы двигателя с управляемым вектором тяги применительно к ведению воздушных боев. Никакого отношения программа MATV к программе VISTA не имела. Работы по ней начались в 1991 г. совместно Израилем и США. Израиль в 1992 г. из программы вышел, но американцы исследования продолжили. План работ предусматривал летные испытания двигателя, оснащенной всеракурсным отклоняемым соплом на летающей лаборатории, способной вести воздушный бой. В качестве ЛЛ планировалось использовать спарку истребителя с цифровой ЭДСУ и внутренними объемами, достаточными для размещения КЗА. Простаивающий размодернизированный NF-16D отлично подходил под использование в качестве ЛЛ MATV.

Модернизацию NF-16D выполнили в начале 1993 г. Относительно простое сопло с углами отклонения вектора тяги до 18 град. в любом направлении установили на серийном ТРДДФ F110-GE-100. ТРДДФ F110 с новым соплом и цифровая система управления двигателем VEC (Vector Electronic Control) были смонтированы на NF-16D вместо штатного F100. Более тяжелое сопло и ферма с контейнером противоштопорного парашюта сильно смещали центровку назад, чтобы центровка оставалась в приемлемых пределах на узлах подвески 5R и 5L подвесили балласт общей массой 300 кг.

Первый полет, облет после модернизации, F-16D MATV выполнил в Форт-Уорте 2 июля 1993 г., затем самолет перегнали на авиабазу Эдвардс. Первый раз управляемый вектор тяги опробовали в полете 30 июля 1993 г.

Программа летных испытаний F-16 MATV была рассчитана на шесть месяцев. Цель испытаний заключалась в оценке преимущество самолета с управляемым вектором тяги при ведении маневренного воздушного боя.

В исследовательских боях с F-16 MATV принимали участие F-16С блок 32; самолеты пилотировали попеременно летчики 422-й испытательной эскадрильи, имевшие квалификацию инструкторов по боевому применению. Бои проводились в формате один на один и один (F-16 MATV) против пары во всем диапазоне дистанций применения оружия – от дальних с использованием УР AIM-120 до ближних маневренных, где летчики могли полагаться только на бортовые пушки. Всего провели порядка 260 воздушных боев.*

*Не люблю вступать в полемику. Тот редкий случай, когда считаю необходимым остановиться на неточностях информации, приведенной на сайте F16.net (https://www.f-16.net/aircraft-database/F-16/airframe-profile/1951/), возможно вообще лучшем в мире сайте, посвященном одному самолету. Данные сайта по F-16 VISTA/MATV, увы, достоверны только в части серийного номера и этапных сроков карьеры самолета. Сайт утверждает, что по программе MATV сопло в полете отклонялось всего пять раз – пять раз, а не в пяти полетах! Для написания абзаца, посвященного исследовательским воздушным боям F-16 MATV с F-16C, пришлось изрядно покопаться в американских интернетах. Отчетов найти не удалось, но научные журналы США в начале 90-х гг. опубликовали по горячим следам несколько статей, посвященным оценке этих боев. Можно спорить о количестве боев, однако такие бои 100% проводились, а сопло самолета F-16 MATV в полетах отклонялось не пять и не 55 раз. Подобными «неточностями» страдает вся информация по программам VISTA и MATV, приведенная на сайте F16.net. Данный сайт очень часто служит первоисточником для публикаций на тему самолета F-16, а потому неточности и ошибки, кочуя из статей в книги и обратно, приобретают облик аксиомы. Подчеркну: сайт – замечательный, без кавычек. И – да: не ошибается лишь тот, кто ничего не делает.

F-16 MATV ожидаемо продемонстрировал преимущество в ближних боях, поскольку выходил на значительно большие в сравнении с F-16C углы атаки (максимальный достигнутый в воздушных боях установившийся угол атаки 43 град, динамический – 125 град). Летчики пришли выводу, что управляемый вектор тяги существенно повышает боевую эффективность при ведении воздушных боев, однако «волшебно палочкой» не является и не меняет радикально сложившиеся тактические приемы. Ощутимое преимущество летчик F-16 MATV получал лишь в заключительной фазе схватки, когда самолеты теряли большую часть запаса энергии (снова Е-М теория Бойда). Динамическое торможение с выходом на углы атаки 100 и более градусов, «кобру Пугачева», посчитали фигурой для ведения воздушного боя абсолютно бесполезной. Главное достоинство F-16 MATV заключалось в расширении диапазона эксплуатационных углов атаки, но для расширения диапазона не обязательно использовать управляемый вектор тяги, что было продемонстрировано в ходе полетов по программе VISTA.

Испытания F-16 MATV однозначного ответа о необходимости установки всеракурсного управляемого сопла на истребитель не дали, а вот доработку F-16 в истребитель с отклоняемым вектором тяги сочли нецелесообразным из-за увеличения массы самолета и высокой стоимости такой доработки.

В этот же период летные исследования по управлению вектором тяги проводились в NASA, в них были задействованы самолеты Х-31 и F/A-18 HARV.

В начале 1995 г. F-16 MATV перегнали в Форт-Уорт, а затем – на авиабазу Райт-Паттерсон, где сотрудники фирмы «Calspan» вернули самолету облик VISTA. Согласно ряду источников, в 1996 г. на F-16 VISTA отрабатывалась ЭДСУ истребителя F-22.

На рубеже веков самолет претерпел очередную модернизацию – его снова превратили в летающую лабораторию для испытаний двигателя с управляемым вектором тяги и отработки новых тактических приемов воздушного боя (Multi-directional thrust-vectoring program). На сей раз поворотным соплом оснастили ТРДДФ F100.

Программа MATV начиналась как американо-израильская, в новой программе на тему ОВТ тоже проступил израильский след. Первый полет на F-16 ОВТ-II выполнил начальник летной службы фирмы «Calspan» Джеффри Пир (Jeffrey Peer), человек с очень занимательной биографией. Родился в г. Колумбус, шт. Огайо в 1943 г., в 1960 г. сдал паспорт гражданина США, эмигрировал в Израиль и сменил имя на Исаак. Исаак Пир сделал блестящую карьеру в ВВС Израиля – рядовой летчик, заместитель командира 201-й эскадрильи, первой получивший на вооружение «Фантомы», ведущий летчик-испытатель истребителя-бомбардировщика «Кфир» и истребителя «Лави», начальник Летно-испытательного центра ВВС Израиля. Летом 1970 г. Пир был сбит над территорией Египта, попал в плен; его американское происхождение послужило поводом для дипломатического скандала, в которой были вовлечены США, Израиль, Египет и Советский Союз. Из плена Пира освободили при непосредственном участии посла СССР в Египте А.Ф. Добрынина. Сам Пир в воздушных боях сбил пять арабских самолетов. Исаак Пир вышел в отставку в 1983 г., а в 1984 г. он вернул себе имя Джефф, а чуть позже и гражданство США. С 1984 г. Джефф Пир – начальник гражданской Национальной школы летчиков-испытателей США в Мохаве, шт. Калифорния, в 1990 г. перешел на фирму «Calspan». Пир распрощался с профессиональной летной работой в 2008 г., за 48 лет он налетал более 9900 ч, освоил более 30 типов самолетов половина из которых – истребители: от «Супер Мистера» до JAS-39. Заслуженный пенсионер еще несколько лет подлетывал в качестве хобби на легкомоторных «барбухайках» Pitts S-2B и Extra 300L. Как подлетывал и каковы барбухайки? Обе барбухайки – это специализированные пилотажные самолеты, а подлетывал Пир на разнообразных авиашоу, демонстрируя одиночный высший пилотаж на малой высоте. Право, история мистера Джеффри-Исаака Пира поинтереснее истории самолета NF-16D.

Джеффри Пир

Испытания NF-16D с новой системой ОВТ проводились в 1997 – 1998 гг., в 1998 г. фирма «Пратт энд Уитни» не свернула работы по варианту двигателя F100 с управляемым всеракурсным соплом.

В 1999 г. самолет NF-16D вернули к облику VISTA и передали Школе летчиков-испытателей ВВС США на авиабазе Эдвардс, но за техническое обслуживание машины отвечала фирма «Calspan».

С середины 2010 гг. NF-16D весьма востребован как летающая лаборатория для испытаний и отладки различных вариантов «железа» и программного обеспечения БПЛА, известных как «лояльный ведомый» (loyal wingman).

Термин «лояльный ведомый» (loyal wingman) появился в США и прижился если не во всем мире, то в России – точно, хотя сути вещей данный термин не отражает. Англоязыкие эксперты утверждают, что «лояльный ведомый» отличается от тривиальных БПЛА наличием искусственного интеллекта (ИИ) и способностью взаимодействовать с перспективными пилотируемыми самолетами вроде истребителя 6-го поколения и бомбардировщика В-21. «Лояльный ведомый» способен действовать с высокой степенью автономности или полностью автономно в условиях противодействия ПВО и авиации противника.

К появлению концепции «лояльного ведомого» привели, в первую очередь два фактора: повышение эффективности средств ПВО и удорожание пилотируемых авиационных комплексов. Эффективность средств ПВО наглядно демонстрирует опыт Специальной военной операции на Украине, где ВКС России обладают абсолютным господством в воздухе, однако не имеют возможности его реализовать из-за противодействия ПВО, отнюдь не самой современной. Стоимость пилотируемых истребителей возросла настолько, что слово «массовый» к ним не применимо в принципе – цена самолета F-35 самой простой модификации «А» составляет порядка 80 млн. долл. Потери пилотируемых самолетов, действующих в условиях противодействия ПВО противника, неизбежны, а восполнять потери дорогих, а значит сложных и трудоемких в изготовлении самолетов весьма непросто.

Концепция «лояльного ведомого» позволяет сэкономить на подготовке летчиков, сохранить жизни хотя бы части летчиков пилотируемых истребителей и существенно нарастить количественный состав тактической авиации.

Первые испытания ИИ, программа «Have Raider I», на самолете NF-16D провели в 2015 г. Весной 2017 г. в течение двух недель на авиабазе Эдвардс проводились оценочно-демонстрационные полеты «Have Raider II» с участием NF-16D и F-16D. На NF-16D было установлено оборудование и программное обеспечение, разработанное отделением «Сканк Уоркс» фирмы «Локхид Мартин». Полеты выполнялись в два этапа. На первом этапе NF-16D выполнял роль лояльного ведомого при выполнении боевой задачи на поражение наземной цели. ИИ самолета NF-16D выявлял позиции ЗРК, вырабатывал оптимальные маршруты обхода опасных зон и передавал информацию экипажу F-16D, который строил заход на цель с учетом полученных данных. Проверялось взаимодействие самолетов, пилотируемых ИИ и человеческими организмами на фоне псевдослучайных событий, как-то: нарушения связи между пилотируемым самолетом и лояльным ведомым, возникновения новых угроз и пр. Экипаж NF-16D в действия ИИ не вмешивался. На втором этапе те же задания выполнялись в прежнем составе, за одним исключением: ИИ самолета NF-16D не работал. Результаты обоих этапов сравнили. О результатах сравнения не сообщалось, но представители «Сканк Уоркс» подчеркнули сугубо экспериментальный характер программы «Have Raider».

NF-16D и F-16D, программа «Have Raider I», 2015 г.

Следующим шагом на пути к принятию на вооружение ВВС США БПЛА с ИИ стала программа «Скайборг», работы по которой начались в 2019 г. С программой «Скайборг» увязывают БПЛА Кратос XQ-58А, Дженерэл Этомикс MQ-20 «Эвенджер» или Боинг MQ-28A «Ghost Bat». Уровень секретности программы «Скайборг» был повышен в 2021 г., после чего количество публикаций по реально летающим БПЛА с ИИ резко сократилось. БПЛА MQ-20 летом 2021 г. впервые привлекался к учениям «Орэнж Флэг 21-2», проходивших на авиабазе Эдвардс. БПЛА успешно порази в автономном режиме наземные цели. К началу 2023 г. фирма «Кратос», предположительно, изготовила 12 БПЛА XQ-58А «Валькирия». Министерство обороны Австралии в 2022 г. заказало десять БПЛА MQ-28A в серийной конфигурации с поставкой в 2024-2025 гг. «Железо» и «мозги» всех трех БПЛА (XQ-58A, MQ-20, MQ-28) отрабатывались на NF-16D.

MQ-20

XQ-28F и F-16C

MQ-28A

Целью программы «Скайборг» является проверка концепций боевого применения БПЛА в роли «лояльного ведомого», отработка конструктивно-технологических решений, алгоритмов управления и принятия решений. Результат в виде серийного «железа» данной программы не предусмотрен. Такой результат должна дать реализация программы ССА (Collaborative Combat Aircraft). О принципиальной разнице этих двух программ дает представление их бюджет. Если на три проекта, работы по которым ведутся по программе «Скайборг» планируется потратить меньше 100 млн. долл, то расходы по программе ССА к 2028 г. могут достигнуть 6 млрд. долл.

О существовании программы ССА стало известно в марте 2023 г., когда командование ВВС США обнародовало планы по закупке до 1000 БПЛА, способных действовать совместно с самолетами – «лояльных ведомых».

Программа ССА является составной частью более обширной и амбициозной программы NGАD (Next-Generation Air Dominance). Программу NGАD зачастую сводят к работам по созданию перспективного истребителя 6-го поколения, что в корне неверно. Данная программа имеет исключительно высокий уровень секретности – выше, чем уровень секретности программы разработки стратегического бомбардировщик В-21. Информация по техническим деталям программы NGAD отсутствует напрочь, а вот заявления относительно концепции программы NGAD высокопоставленными представителями ВВС и МО США делались неоднократно, хотя и редко. На чистом английском языке было сказано, что программа NGAD предусматривает разработку и принятие на вооружение ВВС семейства пилотируемых и беспилотных ЛА. ЛА ССА – это как раз беспилотная составляющая программы NGAD.

Отработка ИИ для БПЛА ССА ведется по программе «Веном» на летающей лаборатории Дженерал Дайнемикс Х-62А. В летающие лаборатории для отработки искусственного интеллекта для БПЛА ССА намечено доработать еще шесть истребителей F-16.

Обозначение Х-62А с июня 2021 г. носит самолет NF-16D, по прежнему числящейся за Школой летчиков-испытателей ВВС США.

источник: https://dzen.ru/a/ZdYxa85NKkyf0-Gz