«Стелс»: первые пять лет
Данный материал выкладывается на сайт из блога коллеги youroker-а на сайте warspot.ru.
Информация о Stealth (далее будет использоваться более распространённое русское написание «стелс») появилась в прессе в середине 80-х годов, и с тех пор споры вокруг технологии не угасают. Никакая другая революционная для авиации технология — реактивные двигатели, сверхзвук, вертолётостроение и др. — не вызывала такой горячей полемики. Почему так вышло — не тема сегодняшней статьи, мы поговорим о кое-чём другом. На фоне споров и дебатов о «стелс» была одна страна, которая в них почти не участвовала — это была родина технологии, США. Такая уверенность на фоне многочисленных вопросов и критики для некоторых была подозрительна: может, в США знали, что всё это обман, и сами поверили в этот обман? Или же дело было в чём-то другом?
Такие вопросы часто можно было увидеть даже в научных журналах в 90-х годах, и даже в начале 2000-х. Сейчас споры вокруг «стелс» почти закончилась — технология принята всеми крупными авиастроительными державами, и сомнения в её полезности остались только у любителей, которым только дай поспорить. Но ответа на вопрос, почему реакция США так отличалась от мировой, по-прежнему нет, а ведь всего лишь надо обратиться к началу работ над «стелс».
Lockheed CL-278, первый из высотных разведчиков Lockheed — именно из него в итоге получится U-2. 1954 год
И тут встаёт другая проблема: для обывателя «стелс» появляется лишь в 80-х годах, человек интересующийся скажет, что работы начались в середине 70-х, и лишь немногие вспомнят, что ещё про SR-71 говорили, что он выполнен с использованием технологии снижения заметности. До недавнего времени начало истории «стелс» оставалось секретным, но, к счастью, с рассекречиванием части документов в США полог тайны приподнялся. Мы неожиданно увидели и споры, и попытки противодействия, и серьёзные неудачи. Но всё это было на 20 лет раньше, чем в остальном мире.
Вернёмся в 50-е годы. Первые работы над идеей о снижении радиозаметности начались в Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology Lincoln Laboratory) ещё в 1950 году. Поначалу они носили исключительно исследовательский характер без единого намёка на военное применение, мало было и практики, в основном велись только теоретические изыскания в инициативном порядке.
Видимый невидимый U-2
Ситуация начала меняться только в 1955 году: именно тогда совершил первый полёт Lockheed CL-282 — будущий U-2. Хотя в нём не было никаких элементов того, что впоследствии назовут «стелс», он так же предполагался невидимым для радаров. Но достигалось это высотой полёта: в ЦРУ были уверены, что существующие советские радары не достанут до 21 километра, и U-2 проскользнёт незамеченным через весь Советский Союз. Не все были такими оптимистами, да и технологии не стояли на месте, потому было решено дополнительно профинансировать ряд учёных, работающих над теорией понижения заметности.
Большее внимание этому вопросу было уделено уже в 1956 году, после первого разведывательного полёта U-2 над СССР. Полученная информация была бесценной для США, но советские радары ПВО смогли засечь самолёт. Эта неприятная новость вызвала серьёзные обсуждения, особенно на уровне президента: Эйзенхауэр сомневался в целесообразности проведения дальнейших полётов. Такое открытое нарушение норм мирового права со стороны США наносило вред репутации страны. Кроме того, возникал риск перехвата русскими U-2, что было абсолютно неприемлемо.
Lockheed U-2 на испытаниях, 1958 год
Немедленно начались поиски решения. Инженеры Lockheed сообщили, что быстро увеличить высоту полёта U-2 не выйдет, да и для этого явно пришлось бы серьёзно увеличить сам самолёт, сделав его более заметным для радаров и нивелировав выигрыш от большей высоты. Единственным выходом оставалось снижение заметности самолёта для радаров.
Уже в середине июля 1956 года ЦРУ начало финансирование проекта RAINBOW, целью которого стало достижение невидимости U-2 для советских радаров на высоте 20–21 километра. Основным исполнителем программы назначили Лабораторию Линкольна в сотрудничестве с командой перспективных разработок Skunk Works фирмы Lockheed под руководством знаменитого Кларенса «Келли» Джонсона. В начале августа президенту США доложили о начале работ, и он, после долгих обсуждений, дал разрешение на несколько следующих полётов U-2 только с применением технологий снижения заметности, но оставил вопрос на своём личном контроле.
Руководство ЦРУ рассчитывало получить результат уже в 1957 году, а с 1958 начать полёты модернизированного разведчика. Но не всё пошло гладко, в частности, очень быстро возникла серьёзная проблема с секретностью. Учёные Массачусетского технологического института до того имели дело только с обычными секретными проектами; они не могли распространять информацию о них вне института, но внутри разные команды свободно обменивались мнениями о своих работах, тем самым помогая друг другу в поиске решений. RAINBOW же была программой высшего уровня секретности, и людям, вовлечённым в работу над ней, запрещалось говорить даже о том, что они ведут какие-либо работы. Это создало напряжённую обстановку внутри Института, серьёзно влияя на эффективность работ.
Самолёт U-2 c покрытием Wallpaper в сборочном цехе, 1957 год
Поскольку времени на теоретические работы не оставалось, сотрудники Лаборатории Линкольна решили сразу перейти к практике. Совместно с инженерами Lockheed были изготовлены первые стенды для отработки различных способов понижения радиозаметности. К концу лета 1956 года были подготовлены три программы:
- Wallpaper («Обои») — разработка специального поглощающего покрытия, состоящего из металлических сот;
- Trapeze («Трапеция») — установка на крыле и стабилизаторах каркаса из проволоки, частично поглощающего низкочастотное (70 МГц) излучение;
- Wires («Провода») — размещение на фюзеляже и крыле антенн-диполей, также снижающих низкочастотные отражения.
Из-за сжатых сроков было решено сразу начать испытания всех трёх проектов на реальных машинах. Для экспериментов было выделено два U-2. На первом осенью-зимой 1956 года должны были испытывать программы Trapeze и Wires. Испытания Wallpaper, требующие большей подготовки, должны были начаться только весной 1957 года. В результате упорной работы удалось выполнить все приготовления к сроку и успешно начать полёты. С целью утаивания истинного назначения этих действий для обслуживающего персонала была запущена дезинформация, что полёты выполняются в рамках исследования атмосферы.
Покрытие Wallpaper на фюзеляже U-2 без внешнего слоя краски, 1957 год
В целом результат по снижению радиозаметности был достигнут, но большой ценой. Установка Trapeze и Wires серьёзно ухудшала аэродинамику U-2 и снижала высоту полёта на 20%. Покрытие Wallpaper приводило к сильному нагреву самолёта и выходу из строя оборудования. В тестовом полёте 2 апреля 1957 года это вызвало катастрофу с гибелью пилота U-2. Тем не менее без применения мер по снижению заметности ЦРУ не могло получить разрешения на дальнейшие полёты, потому было решено перейти к оснащению элементами программы RAINBOW нескольких боевых самолётов.
Переоборудованные U-2 получили от пилотов прозвище Dirty Birds, или «Грязные Птицы», но позже это обозначение использовалось и в ряде официальных бумаг. Покрытие Wallpaper установили на нижней части фюзеляжа, что должно было помочь избежать перегрева самолёта, а на плоскостях крыла разместили антенны-диполи от Wires.
Полёты в рамках программы Covered Wagon начались в июле 1957 года с разрешения президента, но их результаты были абсолютно неудовлетворительными. Советские радары не засекли самолёты только при использовании маршрутов с кратковременным заходом на территорию Советского Союза, в то время как в миссиях с глубоким проникновением U-2 были обнаружены, а из-за ухудшения лётных характеристик самолёта в одном из полётов советским перехватчикам практически удалось настигнуть нарушителя.
Размещение антенн Trapeze на U-2, 1956 год
В августе 1957 года о результатах доложили президенту, и полёты модернизированных U-2 решили прекратить в пользу обычных самолётов. Как показала практика, нарушение воздушного пространства СССР не вызвало значительного резонанса на мировой арене, а средств для перехвата высотных разведчиков Советский Союз пока не имел. Тем не менее работы по уменьшению заметности U-2 для радаров продолжили, планируя к 1959 году поставить в серию более совершенные образцы.
Ещё весной 1957 года к работе над вопросом радионезаметности была привлечена фирма Westinghouse Electric Corporation, её задачей было создание полноразмерного испытательного стенда для проверки эффективной поверхности рассеяния. Установка была готова уже в октябре того же года, и первым делом на ней изучили макеты обычного U-2 и его варианта с использованием покрытия Wallpaper. Результаты подтвердили практический опыт — пользы от покрытия было немного. На этих основаниях в Лаборатории Линкольна пришли к выводу, что использовать для сокрытия самолёта поглощение радиоволн не выйдет, необходимо начать работу над возможностью отражения их в сторону от вражеского радара.
Размещение антенн Wires на фюзеляже U-2, 1957 год
В течение осени 1957 года исследовались различные варианты компоновки самолёта, способные дать наилучшее отражение радиоволн в желаемом направлении. По итогу этих опытов был составлен отчёт с рекомендациями авиастроителям. Наибольшую радионезаметность показали компоновки самолёта в виде летающего диска и приплюснутой треугольной пирамиды. Такие результаты вызвали серьёзный интерес у высших военных чинов, имеющих доступ к секретной информации, была даже высказана идея о возможности создания не только невидимого для радара разведчика в форме «летающей тарелки», но и межконтинентального бомбардировщика.
Тем не менее последнее слово оставалось за конструкторами, и их ответ был однозначен. Ознакомившись с представленным отчётом, Джонсон заявил, что создать самолёт предложенных форм нереально. Хотя использовать выработанные рекомендации в конструкции новой машины было можно, и в ноябре 1957 года работы над созданием нового высотного разведчика под кодовым наименованием CHALICE («Чаша») начались.
Размещение антенн Wires на киле U-2, 1957 год
Той же осенью 1957 года ЦРУ наконец решило проблему с секретностью в Лаборатории Линкольна. Всех учёных, работавших над программой RAINBOW, перевели в только что созданный Scientific Engineering Institute (SEI). Это был специальный исследовательский центр ЦРУ с повышенной секретностью при Массачусетском технологическом институте, в котором первоначально занимались вопросам разработки спутника-шпиона. Это решение помогло сократить утечки информации до минимума. Основной задачей стали дальнейшие исследования методов пассивного отражения радиоволн и испытания макетов новых самолётов разведчиков, создаваемых в Lockheed. Интересно, что именно в тот период в обиход был введён термин Stealth как обозначение набора технологий по снижению заметности самолёта. Вскоре его начнут применять и в официальных документах.
В начале зимы 1957 года разведка США получила информацию о появлении у СССР нового типа перехватчика (Е-2А, предшественник МиГ-21) и новых, более эффективных комплексов ПВО. Это привело к решению перенести большинство полётов над СССР на территорию Сибири и Казахстана, имеющих менее плотное покрытие ПВО. Ускорили работы над новым типом разведывательного самолёта. В середине декабря 1957 года в Lockheed был завершён проект самолёта В-2. Во многом это была доработка обычного U-2. Размеры самолёта немного увеличились, но главным изменением стала переделка фюзеляжа — он больше не был цилиндрическим, Джонсон максимально использовал прямые линии для лучшего отражения радиоволн. Незначительные изменения внесли в конструкцию крыла и оперения. Самолёт был выполнен из стекловолокна с внутренним металлическим каркасом.
Lockheed U-2C в полёте, 1975 год
Проверка модели В-2, проведённая в SEI совместно с Westinghouse, показала неудовлетворительные результаты. Самолёт был по-прежнему отлично заметен для радаров, в основном из-за расположения двигателей, воздухозаборников и баков. Тем не менее изменение конструкции было признано эффективным. Поскольку снижение заметности требовало создания радикально нового самолёта, ЦРУ решило разделить программу CHALICE. Под старым наименованием продолжились работы над постепенным совершенствованием U-2, приведшие к появлению U-2C и последующих его вариантов, а под наименованием GUSTO продолжили работы над новым типом разведчика.
Келли Джонсон и «стелс-скептицизм»
В январе 1958 года был представлен проект GUSTO Model 1. От изначального U-2 в нём сохранились лишь некоторые общие узлы и авионика, в остальном это был полностью новый самолёт. В чём-то он напоминал старый P-38 «Лайтнинг»: две хвостовые балки, размещение основной полезной нагрузки в гондоле по центру крыла. Единственный двигатель был размещён над гондолой, что позволило экранировать его и воздухозаборник от радаров снизу. Вертикальное хвостовое оперение располагалось под углом для лучшего отражения радиоволн.
В конструкции использовали новое радиопоглощающее покрытие, разработанное в SEI на основе опыта использования Wallpaper. Оно состояло из нескольких слоёв стекловолокна и пенопласта с металлическими сотами. Изучение модели на тестовых стендах показало, что относительно В-2 удалось добиться большего снижения заметности, но показанный уровень был ниже, чем расчётный. Объяснений этому не было ни у учёных SEI, ни у конструкторов Lockheed, потому было решено перейти к разработке ещё более радикального проекта на основании рекомендаций по снижению радиозаметности.
Проект Lockheed В-2, реконструкция
После ряда совещаний и мозговых штурмов в Lockheed решили вернуться к идее формы в виде тарелки. Дополнительные исследования показали правоту Джонсона: на существующем уровне технологий создать высотную летающую тарелку не представлялось возможным. Тогда родилось предложение приспособить к ней невидимые для радаров пластмассовые крылья. Именно исходя из этого решения и спроектировали GUSTO Model 2.
По сути, это был самолёт, выполненный по схеме «летающее крыло», но с некоторыми особенностями. Центральная секция была выполнена в двух вариантах: в виде тарелки и треугольника со скруглёнными краями. Оба имели радиопоглощающее покрытие и внутренний металлический каркас. К центральной секции крепились пластиковые крылья, образуя полноценное летающее крыло. Так же, как и в GUSTO Model 1, двигатели располагались над крылом и были экранированы.
GUSTO Model 1, реконструкция
Испытания модели GUSTO Model 2 нельзя было назвать удачными. Пластмасса, имевшая толщину, достаточную для структурной прочности конструкции, была видна на радарах ничуть не хуже, чем метал. При использовании же тонкой пластиковой обшивки, прозрачной для радиоволн, отражение начинали давать внутренние элементы конструкции самолёта: баки, двигатели и пр. Тем не менее в целом конструкция летающего крыла показала лучшую радионезаметность, хоть и снова хуже, чем по расчётам, потому решили продолжить работы с использованием этой компоновки.
Вариант GUSTO Model 2А внешне не особо отличался от предыдущего: лишь отказались от использования пластмассы в конструкции. Так же, как и Model 1, самолёт имел внутренний металлический каркас и специальное радиопоглощающее покрытие. Расчёты показывали значительное снижение заметности такой конструкции, но тесты снова опровергли теорию.
Модель GUSTO Model 2А, 1958 год
Хотя из всех работ по теме снижения заметности GUSTO Model 2А показывал наилучший результат, его всё равно было недостаточно для полётов над СССР, тем более, что расчёты показывали значительное снижение лётных характеристик относительно U-2. Так, высота полёта составляла только 20,5 километра, радиус полёта только 2500 километров против 21,3 километра и 2800 километров у U-2. Этих цифр было недостаточно для показанного уровня незаметности. Работы над GUSTO Model 2А продолжались всю весну 1958 года, инженеры вносили небольшие изменения в конструкцию в попытках достичь лучшего уровня незаметности, но значительных результатов получить не удалось. Стало ясно, что концепция «стелс» заходит в тупик.
К тому времени в Lockheed сформировалась значительная оппозиция тематике «стелс». Возглавил её сам «Келли» Джонсон, выступивший с резкой критикой попыток снижения радиозаметности. По его мнению, эти технологии являлись всего лишь несущественным дополнением к другим защитным факторам самолёта: скорости, высоте полёта и размерам. По его мнению, именно упор на эти три параметра мог принести успех, а ставка на различные поглощающие и отражающие технологии была бы ошибочна.
Высотный сверхзвуковой разведчик Lockheed CL-400 SUNTAN, 1956 год
В качестве альтернативы «стелс» Джонсон выдвинул теорию «проскока радара», над которой в Lockheed работали ещё с 1955 года. По расчётам, при должных скорости и высоте полёта разведчика у вражеских систем ПВО просто не хватило бы времени реакции на успешный перехват. Кроме того, в интересах ВВС США, а позже и ЦРУ, уже была начата разработка высотного самолёта-разведчика на водородном топливе по теме SUNTAN («Солнечный загар»). Несмотря на серьёзный уровень финансирования, этот проект рассматривался как запасной, и вложения в него были скорее вложениями в будущее. К 1957 году стало ясно, что создание водородного двигателя практически возможно, но никаких выгод не несёт.
Такие двигательные установки были крайне сложны в эксплуатации, требовали очень дорогой и опасной инфраструктуры. Были серьёзные сомнения в возможности размещения водородных заводов и заправочных станций на территориях стран-союзников США. Но Джонсон был уверен, что на основе опыта, полученного в ходе работ над SUNTAN, можно создать самолёт с обычными двигателями Pratt & Whitney J58, разработанными как запасной вариант для SUNTAN, со скоростью M=3,5 на высоте в 28 километров. Такие характеристики идеально попадали под теорию «проскока радара».
Первый набросок Джонсона проекта скоростного высотного разведчика от Lockheed
ЦРУ согласилось с аргументами Джонсона и летом 1958 года полностью пересмотрело требования программы GUSTO. В Lockheed сразу же стартовали работы над новым скоростным высотным разведчиком. Несмотря на то, что в требованиях программы GUSTO указывалась необходимость применения снижающих заметность технологий, Джонсон решил проигнорировать это требование, сделав ставку на высоту и скорость. Вскоре на основе наработок по SUNTAN был подготовлен проект скоростного разведчика U-3, а уже на его основе появился первенец будущего семейства «архангелов» — Archangel 1.
Работы над «стелс» как второстепенной задачей продолжила лишь небольшая часть инженеров. Тем не менее руководство ЦРУ было серьёзно обеспокоено такой «самодеятельностью», особенно на фоне того, что президент Эйзенхауэр на брифинге, посвящённом старту программы GUSTO, заявил, что ожидает от самолёта незаметности для советских радаров. Не имея серьёзных рычагов влияния на Lockheed, ЦРУ оставалось только найти им конкурента, который возьмётся за разработку машины с использованием «стелс». К счастью, у ЦРУ был на примете один вариант — Convair, уже принадлежавший к тому времени General Dynamics, с их проектом Super Hustler.
Сверхзвуковой высотный разведчик Archangel 1, 1958 год
Super Hustler разрабатывался в Convair с 1955 года как высокоскоростной бомбардировщик для нанесения ядерных ударов по защищённым целям в глубине советской территории. Это был двухступенчатый самолёт-паразит, запускаемый с В-58 Hustler. Самолёт имел размеры не больше истребителя, но за счёт использования многочисленных передовых технологий и второй ступени, мог развить скорость до M=4,0 и имел боевой радиус 4000 километров. К 1957 году уже было ясно, что по своей цене такой проект не подходит для ВВС, но ЦРУ увидело в Super Hustler потенциал. Более того, в Convair в инициативном порядке уже проводились исследования по теме радионезаметности, и некоторые решения были применены в конструкции пилотируемой ступени бомбардировщика.
Запасные варианты
С лета 1957 года Convair получили финансирование от ЦРУ, а главное — доступ ко всей информации по «стелс» от SEI. Новый проект был назван First Invisible Super Hustler, но чаще использовалось сокращение FISH. За основу была взята увеличенная пилотируемая ступень от Super Hustler, но выполненная с учётом требований «стелс». Воздухозаборники получили отражающие экраны, была изменена конструкция хвостового оперения и сопла. От разгонной ступени пришлось отказаться, поскольку при разведывательных полётах мирного времени падение отработанной ступени на нейтральные страны или на территорию СССР было недопустимо. В качестве основной силовой установки использовались два прямоточных воздушно-реактивных двигателя (ПВРД), в качестве вспомогательной — один Pratt & Whitney JT-12. Это было частично компенсировано снижением полезной нагрузки, и потому дальность полёта в одну сторону упала только до 7400 километров. Так же, как и Super Hustler, FISH должен был запускаться с В-58.
Двухступенчатый сверхзвуковой бомбардировщик Convair Super Hustler, 1956 год
Благодаря тому, что Convair наладили более тесное сотрудничество с SEI, чем Lockheed, им удалось воспользоваться последними наработками учёных. Так, на FISH использовалось специальное радиопоглощающее покрытие из керамики, пропитанное графитом со специальными диэлектрическими вставками и устойчивое к сильному нагреву. В свою очередь, Джонсон в своих первых вариантах Archangel полностью отказался от использования радиопоглощающего покрытия. Первые испытания моделей FISH на стендах SEI снова показали, что уровень незаметности был ниже, чем ожидаемый по расчётам, но в целом его уровень устраивал заказчика.
В Lockheed же к тому времени был подготовлен проект Archangel 2 — не самого маленького самолёта длиной 40 м и размахом крыла в 23,5 м, способного летать на скорости M=3,2 на высоте 32 километра. На нём использовались два прямоточных воздушно-реактивных двигателя и два J58, адаптированных под пентаборан. Никаких следов использования «стелс» Archangel 2 не имел. В конце сентября оба проекта были представлены группе высокопоставленных военных и сотрудников ЦРУ. Не удивительно, что именно FISH был признан лучшим, в то время как Archangel 2 был подвергнут серьёзной критике за чрезмерно высокий уровень заметности, сложное базирование, использование опасных видов топлива, затрудняющего политическое согласование размещения подобных самолётов на территории союзников.
Двухступенчатый сверхзвуковой разведчик Convair FISH, 1958 год
К счастью для Lockheed, выбор в пользу FISH был предварительным, и ситуацию ещё можно было изменить в свою пользу. Стало ясно, что без снижения заметности никаких шансов конкурировать с проектом Convair нет, потому Джонсон был вынужден выделить дополнительное финансирование группе специалистов, работающих над «стелс». Они совместно с SEI должны были разработать аэродинамическую форму, максимально подходящую для полётов на скорости M=3,0 и имеющую малый уровень заметности.
Основная же команда Skunk Works занялась другой идеей. Как считал Джонсон, добиться снижения заметности можно способом в разы более простым, чем отражением и поглощением радиоволн: достаточно всего лишь уменьшить размеры самого разведчика. Вот только сделать это для сверхвысотного сверхдальнего сверхскоростного разведчика было куда сложнее, чем сказать.
Тем не менее уже в конце сентября 1958 года были готовы первые варианты Archangel 3, проходившие в Lockheed под названием Cherub («Херувим»). Длина самого большого самолёта из третьего поколения Archangel составляла всего 18 метров против 40 метров у Archangel 2. Для сохранения необходимой высоты и дальности полёта пришлось прибегнуть к различным ухищрениям. Малые размеры самолёта привели к тому, что топливные баки были размещены в каждой свободной полости самолёта — кабина пилота была полностью окружена ими. Для снижения веса в части конструкции самолёта баки выступали в роли силового набора. Ради экономии топлива реактивные двигатели Pratt & Whitney JT-12 использовались только для взлёта и разгона перед входом на территорию СССР, в остальном полёте работали 40-дюймовые ПВРД на этилдекаборане HEF-3.
Сверхзвуковой высотный разведчик Archangel 3-10, 1958 год
Всего было подготовлено более десяти вариантов Archangel 3 с разным размещением двигателей и управляющих поверхностей. Дополнительно исследовалась возможность ещё большего уменьшения машины. К концу октября завершили финальный проект Archangel 3, ставший компромиссом между попытками уменьшения и сохранения нужных характеристик. При длине в 18,2 метра и размахе крыла в 10,2 метра Джонсону и его команде удалось достичь крейсерской скорости M=3,0 на высоте 29 километров и радиуса полёта 3700 километров. Хотя эти показатели и были хуже, чем у Archangel 2, считалось, что это будет компенсировано меньшей заметностью.
В начале ноября 1958 года проекты Archangel 3 и FISH снова были представлены руководству страны и ЦРУ. Самолёт Convair подвергся незначительным изменениям, направленным на уменьшение незаметности. Но так же, как и до того у Lockheed, значительных результатов это не дало. Практически сразу Archangel 3 подвергся серьёзной критике. Несмотря на то, что уменьшение размеров дало желаемый результат, FISH оставался более незаметным. Точно так же, Archangel проигрывал по скорости (M=3,0 против M=4,0), дальности (3700 километров с дозаправкой в воздухе против 4800 километров), полезной нагрузке, системе навигации (для уменьшения веса на Archangel 3 использовали систему с U-2).
Продувочная модель Archangel 3-10, 1958 год
Так же заявлялось, что FISH за счёт использования уже существующих В-58 в качестве первой ступени обойдётся государственной казне дешевле. Казалось, что Lockheed потерпели полное поражение, но у них нашёлся неожиданный союзник. Высшие чины ВВС США высказали мнение, что оба проекта на текущий момент не могут быть реализованы, но Archangel 3 куда ближе к реальности, чем FISH. Даже предлагалось, в случае решения ЦРУ о прекращении финансирования проекта Lockheed, «подобрать» его для нужд ВВС. В итоге в декабре 1958 года президент Эйзенхауэр выделил финансирование на продолжение работ обеих фирм. Окончательное решение о победителе предполагалось принять позднее, уже в 1959 году.
Восхождение «Железной Девы»
Снова потерпев поражение, Lockheed всё же оставалась в игре. Понимая, что вопрос о незаметности для ЦРУ крайне важен, Джонсону пришлось снова заняться работами над «стелс», при этом сохранив тенденцию на уменьшение самолёта. Как раз в это время в SEI заканчивали работу над аэродинамической формой с названием Iron Maiden («Железная Дева»). Основными её отличиями были плавное перетекание фюзеляжа в крыло и киль (так называемая интегральная схема), схема «бесхвостка» и развитые наплывы в носу самолёта. Это сразу решало несколько проблем. Лучшая аэродинамика упрощала полёт на высоких скоростях и обеспечивала большую подъёмную силу.
Кроме того, крыло и наплывы достаточно хорошо экранировали фюзеляж от радаров, серьёзно понижая его заметность. По сути, именно в Iron Maiden удалось добиться первого серьёзного снижения заметности не в теории, хоть и чуть меньше ожидаемого. Уже в конце ноября 1958 года подготовили первый вариант по этой схеме — Archangel 4. За счёт более рациональной компоновки удалось добиться ещё большего уменьшения самолёта: длина — 17 метров, размах крыла — 10 метров. В свою очередь, это позволило заменить два двигателя JT-12 на J58. Разработали два варианта Archangel 4: без ПВРД с радиусом полёта 3300 километров на высоте 29 километров и с использованием двух ПВРД, размещённых на законцовках крыла. В таком варианте высота полёта возрастала до 33 километров, но из-за повышенного аэродинамического сопротивления и большего расхода топлива боевой радиус падал до 2400 километров.
Реконструкция Lockheed Archangel 4-2
Вариант Archangel 5 разрабатывался параллельно с Archangel 4. Главным отличием была иная силовая установка. На самолёте были установлены два двигателя JT-12, используемые так же, как и на Archangel 3, только для взлёта и посадки. Основной двигатель — увеличенный ПВРД диаметром в 2,1 метра. Для форсажа и сокращения пробега на взлёте был установлен дополнительный ракетный двигатель. Он, как и все остальные, был размещён внутри фюзеляжа, выполненного по схеме Iron Maiden.
В итоге, при ещё меньших размерах на Archangel 5 удалось достичь характеристик, удовлетворявших требованиям ЦРУ: при полёте на высоте 32 километра самолёт достигал скорости M=3,3 при боевом радиусе 2900 километров. Казалось, что именно Archangel 5 необходимо было выбрать для дальнейшего развития, но более подробные исследования показали, что двигательная установка переусложнена и на её проектирование и доводку уйдёт слишком много времени. Были вопросы и по расходу топлива — используемые в проекте двигатели на стендовых испытаниях показывали расход топлива гораздо выше ожидаемого, и боевой радиус у Archangel 5 мог упасть до неприемлемых 1500 километров.
Проекции Lockheed Archangel 5-1, 1959 год
Стало ясно, что попытка уменьшения размеров самолёта не приведёт к желаемому результату. Skunk Works пришлось вернуться к размерности Archangel 3, что потребовало серьёзной переработки схемы Iron Maiden. Толстый интегральный киль, хотя и давал много полезного места, создавал серьёзное сопротивление. От него отказались в пользу двух обычных килей — к тому же, в SEI рассчитали необходимый для них угол наклона, дававший лучшее отражение радиоволн.
Работы над Archangel 6 шли в течение всей зимы и весны 1959 года, исследовались различные варианты используемых двигателей, размещения килей и воздухозаборников. Хотя было понятно, что Archangel 6 не отвечает требованиям ЦРУ и не способен конкурировать с FISH, Джонсон решил использовать работы над ним как полигон для отработки новых идей. Потому было подготовлено всего более 15 вариантов Archangel 6. Как отмечали позднее сотрудники SEI, во многом эти работы и заложили многие основы концепции «стелс» и позволили Lockheed нагнать своих конкурентов по теме радионезаметности.
Сверхзвуковой высотный разведчик Archangel 6-5, 1959 год
В то же время, пока Lockheed компенсировал своё отставание, у Convair дела шли не лучшим образом. Поскольку проект FISH в целом устраивал ЦРУ, они вместо попыток нащупать решение приступили к более детальной проработке самолёта. Начались переговоры с подрядчиками и испытания отдельных узлов — на этом этапе и всплыли проблемы, которые предвещали для FISH в ВВС.
Испытания в аэродинамической трубе показали, что скорость M=4,0 для самолёта может быть достигнута только в очень короткий промежуток полёта, после чего существует опасность разрушения конструкции. Разработанное в SEI тепло- и радиопоглощающее покрытие успешно выполняло свои задачи только на скоростях до M=3,0, на больших же оно или разрушалось, или серьёзно нагревало корпус самолёта. Всё это потребовало снижение скорости до M=3,5. С другой стороны, это позволило решить проблему с обзором из кокпита пилота. До того предполагалось, что при посадке будут использоваться специальные обзорные видеокамеры, но ни один из подрядчиков не был готов поставить их в удовлетворительные сроки. Снижение скорости позволило переработать носовую часть FISH и решить вопрос с обзором.
Продувочная модель FISH вместе с носителем В-58, 1959 год
Другой проблемой стали серьёзные задержки с двигателем JT-12. Опасаясь, что это может погубить весь проект, его заменили на два менее экономичных General Electric J85 в убираемых гондолах. Это, в свою очередь, потребовало увеличить размеры самолёта. В итоге к весне 1959 года FISH стал больше, при этом потеряв в скорости, дальности полёта и даже в полезной нагрузке. Были проблемы и другого рода. Так, внутреннее исследование показало, что производственные мощности Convair не были способны производить FISH. По сути, под него надо было строить даже не цех, а новый полноценный завод. Это серьёзно поднимало цену проекта.
В апреле 1959 года был проведён ряд испытаний FISH в аэродинамической трубе вместе с носителем В-58. Их результаты также были неутешительными: даже со старым вариантом разведчика носитель В-58 не мог разогнаться до необходимых M=2,0, на которых происходил запуск FISH. Говорить про увеличенный и потяжелевший после доработок самолёт не приходилось. Единственным решением было приспособить в качестве первой ступени не В-58А, о серийном выпуске которого уже были заключены контракты, а его модернизированную версию В-58В. На этом бомбардировщике должны были решиться многие детские проблемы Hustler, он имел более мощные и надёжные двигатели J79-GE-9, большую полезную нагрузку и дальность. Было только одно «но» — весной 1959 года В-58В был исключительно инициативной разработкой Convair, ещё не одобренной ВВС.
Размещение двигателей J85 на Convair FISH в сравнении с JT-12, 1959 год
Проблемы с JT-12 коснулись и Lockheed. Многие варианты Archangel 6 использовали именно этот двигатель — экономичный и достаточно компактный. Единственным вариантом было возвращение к J58. Он был мощнее, но и требовал куда большего запаса топлива. Именно оперируя этим фактом, Джонсон в начале марта 1959 года решил в рамках Archangel 7 вернуться к концепции самолёта, направленного только на скорость, без единого следа «стелс». В течение весны 1959 года было проработано несколько схожих машин с порядковыми номерами 7, 8 и 9 с использованием одного J58 и двух вспомогательных ПВРД Marquardt XPJ-59. Все они были выполнены по традиционной схеме и серьёзно напоминали самые первые Archangel от Lockheed, хоть и уступали им в размерах.
Все проекты имели схожие ЛТХ, потому достаточно привести их для Archangel 7. При весе самолёта в 32 тонны он мог развить скорость в M=3,3, имел потолок 28 километров и боевой радиус 3050 километров. Размеры самолёта: длина 28,6 метров, размах крыла 14,5 метров, высота 7 метров. Из методов снижения заметности планировалось лишь частичное использование радиопоглощающего покрытия. К тому же, именно на этих проектах активно прорабатывалась дозаправка в воздухе на сверхзвуковой скорости. Интересно отметить, что, хотя сам Archangel 7 был воплощением идеи Джонсона об отказе от «стелс», он считал этот вариант неудачным: «Некрасивые самолёты плохо летают, а Archangel 7 один из самых уродливых самолётов на свете».
Сверхзвуковой высотный разведчик Archangel 7-3, 1959 год
В марте 1959 года ЦРУ сообщило, что в июне того же года обе фирмы снова должны представить свои проекты для сравнения. Предполагалось, что это будет последнее из подобных мероприятий, на котором определится победитель. В апреле 1959 года перед Джонсоном как руководителем всех работ над новым разведчиком встал ключевой вопрос — какую из концепций взять за основу. Казалось логичным сделать ставку на «стелс» — именно за счёт этого Convair уже обошла в своё время Lockheed. Но раз за разом математические расчёты подводили конструкторов, и практически невидимые на макетных испытаниях самолёты отлично обнаруживались радарами.
С другой стороны, Джонсону было известно о проблемах в разработке FISH, — как он получал эту информацию, пока неизвестно, — а, значит, можно было бы попробовать представить полноценный сверхзвуковой разведчик, производство которого можно было наладить «здесь и сейчас». Именно этот вариант и был выбран. Хоть работы над Archangel 6 и Archangel 7-9 было решено не прекращать, по сути, Skunk Works вернулись в самое начало пути — к Archangel 1. Так появился Archangel 10. Дизайн самолёта напоминал Archangel 1, но был проще и элегантнее. От использования ПВРД отказались — эта технология была слишком недоработанной. Почти год работ позволил сократить размеры почти в 1,5 раза: длина 33,5 метра, размах крыла 14 метров, высота 5,8 метров. При этом ЛТХ не уступали Archangel 1 и 2: при высоте полёта 27,5 километров на скорости M=3,4 Archangel 10 имел боевой радиус 3700 километров.
Сверхзвуковой высотный разведчик Archangel 10, 1959 год
Первоначально Archangel 10 должен был оснащаться двумя двигателями J93 от ХВ-70. Но запрос в General Electric показал, что двигатели ещё находятся в стадии разработки, и ставка на них опасна. К тому же, в ЦРУ уже негативно высказывались об использовании пентаборана в своих самолётах. Потому было решено вернуться к «старым и проверенным» J58. Новый проект получил наименование Archangel 11.
Он стал немного больше, чем Archangel 10 из-за необходимости нести больше топлива. С другой стороны, большая площадь крыла позволила увеличить высоту полёта до 28,5 километров при сохранении других характеристик неизменными. К тому же, на Archangel 11 была установлена система дозаправки в воздухе, прорабатываемая ещё на Archangel 7-9. К середине мая первичная проработка проекта была завершена, все испытания показывали, что самолёт может быть создан на текущем уровне технологий с указными ЛТХ. С ним Джонсон и отправился на ковёр к ЦРУ и правительству.
Сверхзвуковой высотный разведчик Archangel 11, 1959 год
Предполагалось, что в июне 1959 года вся история должна будет закончиться. С большой вероятностью, был бы выбран проект Convair, хотя военные, исследовав предварительно оба самолёта, снова заявили Джонсону, что считают именно его путь верным и попытаются забрать самолёт и себе. Но всё изменилось буквально за пару недель.
Туманные перспективы
В начале июня 1959 года В-58В должен был получить одобрение на постройку от Стратегического командования ВВС США (Strategic Air Command). Проект в целом устраивал военных, но не устраивала его цена. В Convair стремились компенсировать свои затраты на создание В-58А и хотели заказа дополнительной партии этих машин вместе с заказом на В-58В. Это вызвало настолько серьёзные разногласия с SAC, что военные покинули презентацию В-58В и объявили о полном отказе от финансирования этого проекта. FISH остался без самолёта-носителя. В ЦРУ по-прежнему видели его более перспективным, но финансировать ещё и В-58В были не готовы. Archangel 11 же, хотя и не отвечал мечтаниям разведчиков, мог быть построен и по приемлемой цене. В итоге финальное решение снова не было вынесено. Самолёт Lockheed был назван лучшим, но было рекомендовано использовать в нём хоть какие-то решения по снижению заметности. Convair же было предложено создать на базе FISH автономный сверхзвуковой разведчик. Окончательное решение было отложено до конца августа 1959 года.
Проект сверхзвукового бомбардировщика Convair В-58В, 1958 год
Можно сказать, что Lockheed и Convair поменялись местами. Первым оставалось лишь доработать свой проект, в то время как Convair требовалось всего за два месяца разработать практически новую машину. Проект получил название KINGFISH. В нём ещё просматривались некоторые черты FISH, но лишь в следовых количествах. Это по-прежнему была бесхвостка с дельтовидным крылом, но увеличенная практически в два раза. От использования прямоточных двигателей пришлось отказаться, их место заняли два J58. Увеличение в размерах привело к потере главного преимущества FISH: хорошей радионезаметности.
В Convair решили пойти ва-банк и максимально применить все наработки SEI. В KINGFISH использовались прямые линии, особая конструкция воздухозаборников, специальное покрытие и другие ухищрения. Можно сказать, что до появления F-117 это был проект с наибольшим использованием технологий «стелс». С другой стороны, все эти ухищрения привели к тому, что скорость упала до M=3,1, так же, как и высота с дальностью полёта. К началу августа 1959 года эскизный проект был завершён, и в Convair совместно с SEI спешно приступили к проверке заметности самолёта для радаров, чтобы доказать высокий уровень «стелс». К сожалению, точно так же, как и во всех предыдущих проектах, реальное снижение заметности оказалось хотя и значительным, но сильно меньше ожидаемого. Тем не менее времени на переделку проекта уже не было.
Сверхзвуковой высотный разведчик Convair KINGFISH, 1959 год
Положение Lockheed было на порядок более выигрышным. Поскольку от Джонсона уже не требовали серьёзного уровня «стелс», он решил просто использовать на Archangel 11 наработки c Archangel 6 — благо, всё это время работы не прекращались, и в их ходе были достигнуты хотя и не выдающиеся, но ободряющие результаты. Уже в июле 1959 года проект Archangel 12 был готов. Это было нечто среднее между Archangel 6 и Archangel 11, но для современного взора это уже был тот самый будущий А-12, а потом и SR-71.
Снова была использована интегральная компоновка, а наплывы экранировали фюзеляж от радарного излучения снизу. Частично было использовано радиопоглощающее покрытие от SEI. Уровень незаметности уступал KINGFISH, но Archangel 12 превосходил его по своим ЛТХ. В проекте нашли применение и исследования по воздухозаборнику с подвижным конусом, проводимые в рамках работ над Archangel 7–9. В итоге на финальную битву Lockheed вышли с проектом, разумно балансирующим между ЛТХ и незаметностью и инкорпорирующим итоги почти всего предыдущего года работ.
Продувочная модель Lockheed Archangel 12, 1960 год
Пока Lockheed и Convair готовились к последней схватке, в ЦРУ рассматривали варианты ещё одного «запасного аэродрома». Если бы ни один из проектов не удовлетворил выставленные требования к работам, то планировалось привлечь North American с предложением создать разведчик на базе их ХВ-70 или ХF-108. Этот вариант не приветствовался руководством из-за проблем с секретностью и характеристиками машин, но и дальше затягивать со сверхзвуковым разведчиком ЦРУ не могло. Наконец, в конце августа 1959 года и KINGFISH, и Archangel 12 были представлены на рассмотрение. Несмотря на то, что первый больше отвечал требованиям к незаметности, в нём использовалось большое количество непроверенных и недоработанных технологий.
Существовала серьёзная вероятность, что работы над KINGFISH затянутся слишком надолго. С другой стороны, Archangel 12 был бы заметен для советской ПВО, но мог быть построен немедленно и по вполне пристойной цене. Выбор был очевиден. Archangel 12, он же А-12, был признан победителем необъявленного конкурса, и Lockheed получили финансирование на развёртывание его производства в рамках программы OXCART. Тем не менее финансирование KINGFISH продолжали до середины 1960 года в качестве страховки на случай проблем у Lockheed.
Так закончился первый этап в истории «стелс». Казалось, что это полный разгром. Подход Джонсона победил, он сам видел будущее разведывательной авиации в беспилотных гиперзвуковых разведчиках (так появится будущий D-21). Все самолёты, созданные по технологиям «стелс», не показывали ожидаемый уровень незаметности. Но у группы инженеров Lockheed, работавших над радионезаметностью, было предположение, почему ничего не выходит. При верной математической модели при переносе формул на реальный проект появлялись неизбежные погрешности. Решением могла стать специальная программа для вычислительных машин, которая помогла бы рассчитать и спроектировать настоящий невидимый самолёт. В конце 1959 года на эти работы будет выделено небольшое финансирование. До появления результатов пройдёт более 10 лет, но именно тут начинается путь к той популярности «стелс», которую все увидят уже в 80-х годах.
В завершение статьи необходимо упомянуть об одном мифе. Многие считают, что «стелс» был изобретён у нас профессором Уфимцевым. Он действительно работал над этой темой и не отставал от своих американских коллег, но опубликованная в 1962 году работа «Метод краевых волн в физической теории дифракции» не была открытием для американцев, а стала скорее подтверждением тому, что и СССР ведёт активные исследования по созданию «стелс»-самолётов. Это привело к некоторому увеличению финансирования работ по тематике в США из-за опасения отстать, но не более того.
Литература:
- Paul A. Suhler. From RAINBOW to GUSTO: Stealth and the Design of the Lockheed Blackbird – American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., Reston, Virginia, 2009
- Peter W. Merlin. Unlimited horizons: design and development of the U-2 – NASA aeronautics book series, 2015
- Jay Miller. Lockheed U-2. Aerofax Aerograph №3 – Midland Pub Ltd, 1983
- Jay Miller, James Goodall. Lockheed’s SR-71 Blackbird Family – A-12, F-12, D-21, SR-71 – Midland Pub Ltd, 2003
- Paul Crickmore. Lockheed A-12: The CIA’s Blackbird and other variants – Osprey Publishing, 2014
- David Robarge. Archangel: CIA’s Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft – Center for the Study of Intelligence, 2012
- Gregory W. Pedlow, Donald E. Welzenbach. The CIA and the U-2 Program. 1954-1974 – Center for the Study of Intelligence, 1998
