Авиация и космонавтика 2014 08

Истребитель F-22 «Рэптор»

Работы по созданию первого истребителя 5-го поколения сопровождались в США мощной пропагандистской кампанией в прессе и на телевидении. В условиях неуклонного сокращения военных расходов после распада СССР и вызванного этим прекращения «холодной войны», эта кампания, по всей видимости, была направлена на то, чтобы всеми доступными средствами спасти программу F-22 от закрытия. Для этого требовалось убедить конгрессменов, налогоплательщиков и союзников США (которые в 1990-е гг. рассматривались и как потенциальные покупатели нового авиационногд комплекса) в том, что под индексом «F-22» разрабатывается не просто очередной истребитель, а принципиально новое оружие для воздушной войны. Это оружие, якобы, способно обеспечить Америке абсолютное превосходство над любым противником в воздухе в течение длительного срока при значительно меньшем, чем раньше, самолетном парке ВВС. По всей видимости, лишь придав F-22 облик Wunderwaffe, можно было в 1990-е гг., после исчезновения (как тогда казалось) основного геополитического противника США, рассчитывать на сохранение этой программы (пусть и в значительно «урезанном» виде) в условиях, когда другие программы МО США (ранее также весьма приоритетные) закрывались одна за другой.

Так, утверждалось, что в аэродинамическом отношении F-22 является «чем-то большим, нежели просто замена F-15». По словам разработчиков нового самолета, низкое значение вредного сопротивления в сочетании с «чрезвычайно высокой» удельной тягой обеспечат «Рэптору» возможность длительного сверхзвукового крейсерского полета без включения форсажа, что снизит его тепловую заметность, резко уменьшит время реакции и увеличит боевой радиус действия. А «предельно высокий» или, как не без изящества выразился один из создателей самолета, «безграничный» уровень маневренности F-22 обеспечит ему победу в ближнем воздушном бою над любым истребителем 4-го поколения.

Тем не менее, «если F-22 вступит в воздушный бой на виражах с перегрузкой девять единиц, значит, мы сделали что-то не так», – утверждали руководители программы. «Рэптор» должен был побеждать в дальнем ракетном воздушном бою, оставаясь невидимым и, соответственно, неуязвимым для истребителей противника.

Концепция применения этого самолета была сформулирована как «первым увидел, первым выстрелил, первым сбил». Подразумевалась возможность обнаружения, идентификации и уничтожения цели из зоны, находящейся вне досягаемости вражеских средств обнаружения и поражения. Утверждалось, что цели будут обнаруживаться пассивными бортовыми датчиками по их излучениям или информация о противнике будет поступать с борта другого F-22, а также от самолетов ДРЛО по скрытной и помехозащищенной линии передачи данных. «Бортовой радар «Рэптора» будет включаться лишь в редких случаях и короткими импульсами» – утверждали разработчики авиационного комплекса. По их словам, «цели будут рассортированы по степени их приоритетности, а затем этот список будет выведен на дисплей в кабине. Летчику останется лишь указать курсором на ту или иную цель в этом списке, после чего из грузоотсека «Рэптора» по ней будет запущена ракета AMRAAM – основное оружие F-22».

Впрочем, нужно признать, что многое из того, что в период разработки F-22 представлялось лишь PR-ходами и «сказками для взрослых», в дальнейшем действительно нашло воплощение в реальном F-22A, до последнего времени, по всей видимости, действительно остававшимся сильнейшим тактическим авиационным комплексом в мире.

Однако за все приходится платить…

Первоначальный запрос ВВС США включал 750 истребителей ATF с началом поставок серийных самолетов в 1994 г. Таким образом, самолет 5-го поколения должен был заменить истребители 4-го поколения F-15 в соотношении, близком к 1:1 (в общей сложности, в США было построено 867 одноместных истребителей F-15A/C и 153 «спарки» F-15B/D). При этом общая стоимость программы ATF оценивалась в 26,2 млрд. долл.

В 1990 г., когда расклад сил на международной арене стал быстро меняться, в эти планы были внесены коррективы: теперь ВВС решили ограничиться 648 самолетами (называя это «минимально допустимым количеством») с началом поставок первых серийных машин в 2003 или 2004 гг.

В 1997 г. МО США вновь снизило общее количество приобретаемых F-22A почти вдвое – до 339 единиц. А в 2003 г., уже после развертывания серийного производства истребителей, произошло очередное сокращение числа закупаемых «Рэпторов» – до 227 единиц.

В декабре 2004 г. состоялось окончательное «урезание» программы F-22 до 187 серийных самолетов (что обеспечило МО США бюджетную экономию в размере 15 млрд. долл., но подняло стоимость одного самолета).

Еще в 1996 г. было принято принципиальное решение придать самолету F-22A, ранее предназначавшемуся исключительно для борьбы с воздушными целями, еще и ударные функции. Обеспечение авиационному комплексу элементов многофункциональности было вполне оправдано в условиях сокращения самолетного парка ВВС. Оно заметно повышало шансы программы F-22 на -выживание» 8 условиях перманентных сокращений оборонного бюджета. Были проведены исследования и конструктивные проработки, показавшие теоретическую возможность размещения на истребителе боеприпасов калибром «до 1000 фунтов» (450 кг).

Позже ударные возможности нового истребителя были закреплены и в его названии: в сентябре 2002 г. ВВС США приняли решение переименовать самолет завоевания превосходства в воздухе F-22A в истребитель-бомбардировщик F/A-22A. Видимо, это было непосредственно связано с работами по вооружению «Рэптора» КАБ типа JDAM (калибром 225 кг) и SDB (115 кг), которые, в сочетании с модернизацией СУВ, как считалось, должны были придать самолету определенные ударные возможности. Впрочем, в дальнейшем «Рэптору» все же вернули прежний -истребительный» индекс F-22A.

Вновь став «истребителем», «Рэптор» так и не смог приблизиться по массовости к своему предшественнику – F-15. И хотя ВВС США в декабре 2007 г. запросили разрешение на продолжение серийного выпуска истребителей F-22 сверх уже заказанных 187 самолетов, 21 июля 2009 г. президент США Барак Обама окончательно поставил «точку над i». Он категорически заявил, что наложит президентское вето на оборонный бюджет США 2010 г. в случае, если в нем будет присутствовать раздел, предусматривающий новые закупки «Рэпторов». В тот же день сенат США проголосовал за изъятие из проекта военного бюджета США на 2010 г. статьи о финансировании производства истребителей F-22, которая потребовала бы выделения 1,78 млрд. долл.

Барак Обама приветствовал такое решение сената и поблагодарил сенаторов за конструктивную работу. -Для того, чтобы сохранить безопасность Америки, нам не нужны траты на устаревшие вооружения» – сказал президент (признав, таким образом, F-22 «устаревшим»). Так, экономические факторы, а также стремление -поддержать на плаву» дорогостоящую программу F-35 (JSF), окончательно перевесили военную целесообразность.

Возвращаясь к истории выпуска F-22A, следует сказать, что на сборочной линии на заводе -Локхид Мартин» в г. Мариэтта с самого начала серийного производства «Рэпторов» велась активная работа по рационализации и удешевлению технологических процессов постройки этих самолетов. В частности, была реализована установка части электропроводки на более ранних стадиях сборки при облегченном доступе, навеска рулей направления на вертикальное оперение до его установки на планере, а также поставка стоек шасси на завод в полном сборе. На магистралях гидросистемы в ряде мест стыка трубок применяются более дешевые стыковочные узлы, не требующие сварки или пайки, а при герметизации швов в средней части фюзеляжа – более дешевый герметик. Несмотря на кажущуюся незначительность этого комплекса мер, его реализация позволила заметно сократить трудозатраты квалифицированного персонала, а, следовательно, и стоимость сборки. При этом в мероприятиях по сокращению стоимости участвовали практически все работники фирмы, от топ-менеджеров и ИТР до рабочих на сборочной линии.

Меры по снижению стоимости истребителей F-22A, предпринятые в начале их серийного производства, вскоре, по утверждению представителей фирмы «Локхид Мартин», начали приносить результаты: если первые серийные машины стоили 185 млн. долл. за единицу (без учета стоимости НИОКР), то истребители второй серийной партии – уже 130 млн. долл. Причем самолеты каждой последующей партии были, якобы, на 13% дешевле, чем предыдущей. Тенденцию уменьшения закупочной стоимости единичного самолета, по заверениям представителей фирмы-изготовителя, планировалось сохранить и в будущем. При этом «Локхид Мартин» надеялась довести стоимость одного серийного самолета до 110 млн. долл.

Однако к 2006 г. суммарная оценочная стоимость программы выросла до 62 млрд. долл. В апреле того же года стоимость одного самолета F-22A, согласно данным Государственной счетной палаты США (Government Accountability Office – GAO), была оценена в 361 млн. долл. (с учетом стоимости НИОКР). «Чистая» стоимость одного самолета (при выпуске 183 истребителей F-22A) составила в 2006 г. 177,6 млн. долл. А в 2012 г. GAO оценила один F-22A (с учетом разработки и испытаний) в 412 млн. долл. Таким образом, F-22A стал самым дорогостоящим серийным истребителем в мире. Цена одного одноместного истребителя приблизилась к стоимости крупного боевого корабля с экипажем из нескольких сотен человек. Для сравнения: новейшая американская атомная подводная лодка «Вирджиния», вступившая в строй в 2004 г., обошлась казне в 2,3 млрд. долл. (лишь в 5,6 раза дороже одного тактического истребителя).

Максимальный темп серийного производства самолетов F-22A составил две машины в месяц. Выпуск истребителей продолжался примерно 15 лет. Для сравнения: серийное производство основного американского истребителя 2-го поколения F-4 «Фантом» II продолжалось 23 года (1958-1981 гг.), а выпуск самолетов F-15A/B/C/D, начатый в 1976 г., завершился в США в 1992 году и занял 16 лет. Главней противник «Фантома» II, советский самолет МиГ-21, производился в течение 26 лет (1959-1985 гг.), а истребитель 3-го поколения МиГ-23 – 16 лет (1969-1985 гг.). При этом было выпущено 10675 самолетов типа МиГ-21 (без учета производства -МиГов» в Индии, Китае и Чехословакии), 5195 F-4 (баз учета Японии), 3630 МиГ-23 (не считая истребительно-бомбардировочных и учебно-тренировочных модификаций) и 1026 F-15 (без учета самолетов, строившихся по лицензии, а также ударных F-15Е и их модификаций). На этом фоне F-22A выглядит поистине «штучным товаром».

F-15 и F-22

Характеристики самолета F-22A

Экипаж, чел… 1

Размах крыла, м 13,56

Длина, м.. 18,90

Высота, м.. 5,08

Площадь крыла, мг 78,04

Масса пустого снаряженного, кг 19700

Боевая масса (при 50% топлива), кг 24900

Нормальная взлетная масса, кг 29300

Максимальная взлетная масса, кг 35000-38000

Масса топлива (JP-8), кг:

– во внутренних баках 8200

– во внутренних баках и двух ПТБ 11900

Максимальное число М:

– на большой высоте с использованием ФК 1,9-2,0

– на большой высоте без ФК 1,5-1,7

Практический потолок, м 19800

Перегоночная дальность (с двумя ПТБ), км 3220

Практическая дальность без ПТБ, км 2300

Максимальная эксплуатационная перегрузка +9

Истребитель F-22A выполнен по нормальной схеме с высокорасположенным, трапециевидным в плане, крылом и хвостовым оперением, включающим два киля с рулями направления и цельноповоротное горизонтальное оперение, пересекающее заднюю поверхность крыла (так называемые «врезные стабилизаторы»).

В конструкции самолета F-22A широко использованы полимерные композиционные материалы (КМ). Первоначально предполагалось, что их доля в общей массе планера серийного самолета составит не менее 35%. Однако проведенные испытания выявили недостаточную боевую живучесть структур из КМ. Поэтому, а также по ряду других причин, было решено уменьшить долю композиционных материалов до 23% (в том числе 1% – термопластичных КМ и более 22% – термореактивных композиционных материалов). В частности, вместо консолей крыла, целиком выполненных из КМ, были применены консоли смешанной конструкции.

Передняя секция фюзеляжа F-22A приблизительно на 50% (по массе) изготовлена из алюминиевых сплавов и на 50% – из композиционных материалов. Центральная секция выполнена на 30% из сплавов титана, на 30% – из сплавов алюминия и на 30% – из КМ. Конструкция хвостовой части с двигательными отсеками на 55% изготовлена из титановых сплавов. Крыло на 47% выполнено из титана, а 38% приходится на углепластик. В целом по планеру на титановые сплавы приходится 41%, 23% – на композиционные материалы, 15% – на сплавы алюминия и 14% – на другие материалы.

Титановые сплавы применены в конструкции четырех (из семи) фюзеляжных силовых шпангоутов. Титановые сотовые наполнители имеются в конструкции створок двигательных отсеков. Титановые решетки отверстий забора воздуха (от традиционных вспомогательных воздухозаборников конструкторы F-22A отказались для снижения ЭПР планера) имеют сотни прецизионно прорезанных гидроабразивной струей отверстий. Титан использован и в виде горячих изостатических штамповок – обтекателей приводов отклоняемых аэродинамических поверхностей (флаперонов, элеронов и рулей направления), а также зализов крыла и обечаек воздухозаборников. Все это элементы планера рассчитаны на сравнительно большие нагрузки.

Алюминий применен на F-22A исключительно в виде коррозионно-устойчивых сплавов. Силовой лонжерон, соединяющий носовую и среднюю части фюзеляжа, является наиболее сложной алюминиевой деталью – его длина составляет 5,5 м при переменном поперечном сечении.

Композиционные материалы задействованы в панелях обшивки, промежуточных лонжеронах крыла, несиловых шпангоутах, створках, лючках и других деталях. При разделке панелей из углепластика использовалась лазерная компьютеризованная разметка и высокоточный стальной разделительный инструмент фирмы «Инвар».

Термопластичные углепластики применены там, где требуется лишь жесткость – в конструкции створок шасси, створок отсека вооружения и т. д. Наиболее ответственной композитной деталью является

ось навески горизонтального оперения (на YF-22 она была изготовлена из титана).

Крыло самолета F-22A выполнено с широком использованием композиционных материалов (обшивка – почти полностью углепластиковая).

Почти по всему размаху крыла имеется односекционный отклоняемый носок, выполненный из углепластика. В нем расположены антенны различного радиооборудования. Практически всю заднюю кромку каждой консоли крыла занимают флаперон (ближе к фюзеляжу) и элерон, также изготовленные из КМ. Сопряжение поворотных и неподвижных поверхностей крыла имеет формы, обеспечивающие снижение радиолокационной заметности.

Вертикальное оперение – двухкилевое. Кили наклонены во внешнюю сторону на угол 28' и снабжены рулями направления. Следует заметить, что применение неподвижных килей с рулями направления потребовало от конструкторов увеличения потребной площади вертикального оперения для обеспечения путевой устойчивости на сверхзвуковых режимах полета. Это, в свою очередь, привело к росту массы оперения, и, следовательно, самолета в целом, а также к увеличению лобового сопротивления.

Носок и панели обшивки киля – углепластиковые. Рули направления также выполнены из КМ.

Горизонтальное оперение – однолонжеронное, цельноповоротное. Его углы стреловидности совпадают с углами стреловидности крыла. Обшивка ГО полностью выполнена из углепластика с сотовым заполнением. Фюзеляж самолета имеет сравнительно большой объем, обеспечивающий размещение в нем вооружения и запаса топлива для длительного полета. Нижняя поверхность фюзеляжа выполнена плоской. В нижней части фюзеляжа расположены два основных грузовых отсека. Еще два отсека меньшего объема для ракет класса «воздух-воздух» малой дальности сформированы по бокам фюзеляжа, непосредственно за воздушными входами.

В кабине летчика F-22A установлено катапультное кресло 3-го поколения United Technologies Corporation (UTC) ACTS II (Advanced Concept Ejection Seat). Оно обеспечивает покидание самолета в расширенном (по сравнению с другими американскими и английскими катапультными креслами) диапазоне полетных режимов (в частности, из перевернутого положения самолета, летящего на скорости 280 км/ч на высоте 43 м и более). Пилот облачен в усовершенствованный противоперегрузочный костюм TLSS С системой дыхания под избыточным давлением.

Остекление фонаря – безпереплетное, с радиопоглощающим покрытием. Форма остекления исключает визуальные искажения, так как имеет минимальное число поверхностей двойной кривизны.

Следует сказать, что во время испытаний на «птицестойкость» фонарь самолета F-22A разрушился, разбив при этом и индикатор на лобовом стекле. Поэтому в дальнейшем поставщик индикатора на лобовом стекле (фирма -GEC-Маркони») разработала усовершенствованную модель ИЛС, которая не только выдерживает подобные удары, но и, как козырек, способна прикрыть летчика от набегающего воздушного потока при поврежденном фонаре кабины на скорости (по прибору) до 1100 км/ч.

Двигатели самолета F-22A расположены в хвостовой части фюзеляжа, вплотную друг к другу. При расположении воздухозаборников по бокам фюзеляжа это позволяет реализовать изогнутую форму воздушных каналов. Это решение применено для снижения радиолокационной заметности силовой установки (а, следовательно, ЛА целом) 8 передней полусфере за счет экранирования компрессоров двигателей конструкцией каналов воздухозаборников.

Истребитель F-22A оснащен двумя двигателями Пратт Уитни F119-PW-100. Выпуск серийных двигателей был организован на заводе компании «Пратт-Уитни» в городе Вест Палм Бич (штат Калифорния).

Двухвальный ТРДДФ F119-PW-100 с низкой степенью двухконтурности (0,2) конструктивно состоит из трехступенчатого вентилятора с широкохордными лопатками, шестиступенчатого компрессора, низкоэмиссионной кольцевой камеры сгорания, одноступенчатых турбин высокого и низкого давления, а также плоского управляемого охлаждаемого сопла пониженной заметности в радиолокационном и инфракрасном диапазонах.

Как уже говорилось, ТРДДФ F119- PW-100 выполнен на базе двигателя Пратт Уитни F100 и имеет по сравнению с ним на 40% меньше деталей.

Створки плоского управляемого в вертикальной плоскости сопла имеют сужающийся и расширяющийся участки, позволяющие регулировать проходное сечение сопла в больших пределах. Управление вектором тяги (УВТ) осуществляется в пределах ±20', причем перекладка из одного крайнего положения в другое занимает одну секунду. Створки охлаждаются воздухом (что обеспечивает уменьшение ИК сигнатуры самолета) и имеют специально подобранную форму для снижения ЭПР. Синхронное УВТ используется для компенсации уменьшения эффективности горизонтального оперения на малых скоростях полета и на больших углах атаки, что позволяет разворачивать хвостовую часть и осуществлять прицеливание на этих режимах.

Тяга ТРДДФ F119-PW-100 не превышает 10500/15900 кгс. Масса двигателя – 1770 кг, длина – 5,16 м, максимальный диаметр – 1168 мм. Температура газов перед турбиной составляет 1647'С. Удельный расход топлива составляет 1,943 кг/кгеч, удельная тяга – 8,94 кге/кг.

Управление двигателем и УВТ осуществляется с помощью двукратно резервированной электронной цифровой системы FADEC фирмы «Гамильтон Стандарт», интегрированной в СУ самолета. Она осуществляет управление вектором тяги, регулирует расход топлива, управляет поворотными направляющими лопатками вентилятора и компрессора. Двигатель F119-PW-100 оборудован системой диагностики, которая контролирует его техническое состояние, ведет запись событий и передает данные в бортовую ЭВМ истребителя. САУ FADEC ТРДДФ F119-PW-100 способна автоматически компенсировать отказы датчиков или устройств обратной связи.

Форсажные камеры ТРДДФ истребителя F-22A в боевых условиях предполагается включать лишь на очень непродолжительные промежутки времени, достаточные для выхода на «сверхзвук». Затем сверхзвуковая скорость поддерживается без использования ФК.

Простота технического обслуживания являлась одним из основополагающих требований при проектировании силовой установки самолета F-22A. Агрегаты, которые в ходе эксплуатации могут потребовать замены, расположены в один ряд, не закрывая друг друга. Утверждается, что каждый из 20 таких агрегатов может быть заменен в течение 20 мин. При этом большинство агрегатов при замене требуют лишь одного типа инструмента. Количество, масса и стоимость вспомогательного оборудования снижены в два раза по сравнению с более старыми двигателями.

В 2001-2013 гг. выпущено, в общей сложности, 507 ТРДДФ F119-PW-100. 17 января 2012 г. заказчику был передан последний двигатель этого типа.

Воздухозаборники двигателей расположены по бокам фюзеляжа. Плоскости входа воздухозаборников скошены в двух плоскостях, что обеспечивает устойчивый поток воздуха, поступающий к двигателям на всех режимах полета, в том числе на больших углах атаки.

ВСУ Эллайд Сигнал G-250 имеет мощность на валу 335 кВт. Она приводит 27-кВт генератор и топливный насос (100 л/мин), перекачивающий топливо из восьми баков в передней и средней части фюзеляжа, крыле и хвостовых балках в расходный бак. Следует сказать, что использование ВСУ G250 существенно повышает боеготовность самолета. Кроме того, обеспечивается возможность повторного запуска двигателя на высотах до 15 км при скорости М=1.

Топливо (на самолете F-22A используется JP-8) общей массой 8200 кг размещается в фюзеляжных и крыльевых топливных баках. Кроме того, под крылом можно подвешивать четыре ПТД по 2270 кг. Однако число ПТБ в ходе эксплуатации «Рэптора» ограничено двумя.

Имеется приемник системы дозаправки в воздухе (методом «телескопическая штанга»), который расположен в верхней части фюзеляжа, за фонарем кабины летчика и в нерабочем состоянии закрыт створками. На земле самолет можно заправить топливом самотеком, без применения наземного топливозаправочного агрегата (ТЗА).

В качестве недостатков силовой установки истребителя F-22A указываются следующие:

– невозможность управления самолетом посредством УВТ в каналах крена и рысканья при полете на малых скоростях, поскольку двигатели расположены вплотную друг к другу, что не позволяет создать достаточный для управления момент;

– расположение двигателей вплотную друг, к другу затрудняет формирование в фюзеляже достаточно глубоких грузовых отсеков;

– изогнутая форма каналов воздухозаборников требует увеличения их длины, а, следовательно, и массы самолета;

– невозможность обеспечения «схода» самолета с закритических углов атаки при отказе системы управления реактивными соплами двигателей.

Шасси истребителя трехопорное, с передней опорой, разработанной фирмой «Менаско» и убирающейся в фюзеляж поворотом вперед. Все опоры одноколесные. Основное стойки убирается в ниши, расположенные по бокам фюзеляжа. Створки отсеков шасси имеют пилообразные кромки, способствующие снижению радиолокационной заметности. Обеспечивается посадка самолета с вертикальной скоростью до 3 м/с. Шасси имеет электрическую систему управления и гидропривод. Системы управления тормозами колес и поворотом передней стойкой цифровые. Единая система управления F-22A включает в ребя интегрированные системы управления самолетом и двигателем. Интегрированная система контроля снимает информацию о работе основных систем через шину данных. Эти системы, равно как и система управления оружием (СУО), имеют вид блоков, установленных в БЦВМ. Для этих трех систем используется 18 блоков-процессоров производства компании «Тексас Инструменте.

Цифровая электродистанционная система управления (ЭДСУ) самолетом с волоконно-оптическим каналами разработана фирмой «Лир Астроникс». Следует сказать, что F-22A – первый истребитель с трехкратно резервированной цифровой ЭДСУ, не имеющей механического или электрического резервирования. Приводы поверхностей управления – электрогидравлические, фирмы «Сименс». СУ самолетом непосредственно управляет 14 объектами. Среди них горизонтальное оперение, элероны, флапероны, рули направления, предкрылки, створки перепуска воздуха.

Ограничений по углу атаки не имеется. Вместе с тем, перегрузка и угловая скорость крена имеют ограничения, действующие в зависимости от режима полета, количества топлива в баках и наличия сбрасываемого вооружения. Нужно сказать, что самолет предыдущего поколения (F-16) имеет ограничения лишь по симметричным нагрузкам и может быть перегружен по угловой скорости крена, а у F-22 в наличии имеется полная защита от перенапряжений по всем режимам полета. Летчик физически просто не в состоянии перегрузить самолет.

Информация о режиме полета поступает в БЦВМ от системы датчиков, включающей два датчика угла атаки и четыре конформные панели в носовой части самолета. При углах атаки более 30' и в случае отказа системы в работу включаются две лазерно-гироскопические инерциальные пилотажно-навигационные системы LN-100 фирмы «Литтон», используемые для определения углов атаки и сноса.

Другие функции СУ самолета включают в себя:

– режим резкого «вздергивания» самолета, использующийся при резкой даче ручки в продольном направлении;

– режим воздушного торможения, при котором дополнительное сопротивление создается с помощью рулей направления, флаперонов и элеронов, сохраняющих при этом и свои основные функции;

– управление носовой стойкой шасси в трех режимах (малый радиус разворота, большой радиус разворота и режим самоориентирования, применяемый при выполнении прерванной посадки).

Самолет оснащен единой системой, обеспечивающей централизованный контроль за электрической, гидравлической, топливной и климатической системами, шасси, тормозами, системами диагностики, автоматического информирования об отказах и повреждениях конструкции, системой жизнеобеспечения, управления ВСУ, а также системами учета нагрузок,.

Двигатели самолета приводят в действие два электрогенератора мощностью по 65 кВт (F-22A потребляет, в основном, постоянный ток) и два гидронасоса производительностью по 270 л/мин.

Полностью интегрированная» климатическая система фирмы «Эллайд Сигнал» снабжает самолет кондиционированным воздухом в течение всего полета. Она состоит из трех основных компонентов:

– системы обеспечения циркуляции воздуха с открытым циклом охлаждения БРЭО и наддува системы жизнеобеспечения;

– испарительной системы с замкнутым циклом для жидкостного охлаждения БРЭО (в том числе и антенн);

– системы терморегуляции топлива, используемого в качестве хладагента (для предотвращения его возгорания).

Воздух, отбираемый от двигателей или ВСУ, охлаждается набегающим потоком в первичном теплообменнике. Так как охлаждение БРЭО необходимо осуществлять с момента запуска двигателей, в тракты охлаждения при нулевой скорости воздух закачивается специальными компрессорами. Первично охлажденный воздух дополнительно охлаждается и поступает в систему обдува БРЭО, в том числе к системам управления самолета и ИСК.

Система жидкостного охлаждения поддерживает температуру в отсеках БРЭО около +15' С и использует в качестве хладагента полиальфаолифин. Топливо охлаждается набегающим потоком в особых теплообменниках, его температура перед поступлением в двигатель регулируется специальной системой.

На борту самолета имеется система генерирования кислорода OBOGS (OnBoard Oxygen Generating System) фирмы «Нормалайр-Гаррет». Для работы системы используется забортный воздух, нагнетаемый компрессором двигателей в специальный приемник, где производится очистка воздуха от азота и других газов, после чего очищенная смесь, в которой преобладает кислород, подается в кислородную маску пилота.

OBOGS имеет несколько систем контроля. Одна из них отвечает за скорость подачи кислорода в маску в зависимости от испытываемых летчиком нагрузок, атмосферного давления в кабине и за ее бортом, а также скорости полета. Вторая, электро-химическая система, следит за содержанием кислорода в дыхательной смеси и при падении его концентрации подает соответствующий сигнал.

Все системы самолета F-22A имеют повышенную живучесть: любой одиночный локальный отказ, как правило, не приводит к отказу всей системы. Каналы управления зарезервированы, существует несколько независимых источников энергопитания, силовые приводы, в большинстве случаев, дублированы, так что к катастрофе самолет могут привести лишь несколько серийных отказов.

К началу 2000-х гг., когда F-22A только начали поступать на вооружение, они обладали наиболее современным, среди других истребителей, поступивших на вооружении на рубеже XX – XXI веков (F/A-18E/F «Супер Хорнит», EF2000 «Тайфун», «Рафаль», JAS 39 «Грипен», J-10), информационно- управляющим полем кабины летчика. На истребителе «Рэптор» в полной мере была реализована концепция так называемой «стеклянной кабины» – рабочего места летчика (летчиков), где большая часть информации выводится на электронные экранные индикаторы, а не на традиционные приборы со стрелочными или ленточными указателями.

Над приборной доской F-22A, по центру, расположен широкоугольный монохромный индикатор на лобовом стекле (ИЛС) фирмы «GEC-Маркони», имеющий поле обзора 20'х30‘. На ИЛС выводится полетная, навигационная, прицельная информация, а также информация от объединенной системы опознавания, связи и РЭП.

В центре приборной доски, непосредственно под ИЛС, размещена интегральная контрольная панель (Integrated Control Panel – ICP), на которой сосредоточены органы управления средствами связи, навигации и АСУ. Под ICP находится основной многофункциональный жидкокристаллический цветной дисплей PMFD (Primary Multi-Function Display) с размером экрана 8x8 дюймов (203x203 мм). На него выводится синтезированная информация о навигационной и тактической обстановке.

По бокам PMFD, а также снизу расположены три многофункциональных цветных индикатора на жидких кристаллах с размером экранов 6,25x6,25 дюймов (158,8x158,8 мм). Обычно на левый дисплей выводится детализированная информация о воздушных целях и выявленных средствах ПВО противника, на правом индикаторе решаются тактические задачи, а на нижнем воспроизводятся данные о состоянии бортового вооружения.

В верхней части приборной доски размещены два многофункциональных интегральных пульта, оснащенных жидкокристаллическими индикаторами форматом 3x4 дюйма (76x102 мм). На них проецируется навигационная информация и информация, относящаяся к работе системы связи, а также системы «свой-чужой» (CNI). Обычные электромеханические приборы со стрелочными шкалами в кабине отсутствуют.

Непосредственное управление самолетом осуществляется боковой малоходовой ручкой управления (расположенной справа от летчика), разработанной английской фирмой «GEC Авионике», и двумя РУД, установленными под левой рукой пилота. На «РУДах» и боковой ручке управления размещены, в общей сложности, 20 кнопок и кнюпелей, имеющих 63 функции. Это обеспечивает пилотирование истребителя и управление его основными системами без отрыва рук от рычагов управления самолетом (концепция HOTAS – Hands On Throttle-And-Stick).

Steals-технологии в конструкции F-22A

Малая заметность в радиолокационном диапазоне электромагнитных волн является, пожалуй, самым интригующим свойством самолета F-22A. Следует сказать, что «Рэптор» является вторым (после F-117, также созданным фирмой «Локхид») тактическим боевым самолетом steals и первым в мире серийным истребителем, обладающим свойствами малозаметности.

Как известно, снижение радиолокационной заметности ЛА достигается за счет комплекса конструктивно-технологических мероприятий, к которым, в частности, относится формообразование обводов планера, применительно к F-22A включающее в себя:

– параллельность передних кромок крыла и горизонтального оперения, что позволяет локализовать пики отраженных от несущих поверхностей планера самолета электромагнитных волн и, тем самым, уменьшить общий уровень радиолокационной заметности самолета в азимутальной плоскости;

– ориентацию касательных к контуру поперечных сечений фюзеляжа (в том числе фонаря кабины) под углом к вертикальной плоскости (плоскости симметрии самолета). Это способствует отражению электромагнитных волн, попадающих на элементы планера с боковых ракурсов, в верхнюю и нижнюю полусферы и, тем самым, уменьшает общий уровень радиолокационной заметности самолета в боковой полусфере;

– «скошенность» плоскости входа воздухозаборников двигателей относительно вертикальных продольной и поперечной плоскостей самолета, что позволяет отражать электромагнитные волны, попадающие на входы воздухозаборников с переднего и боковых ракурсов, в сторону от источника облучения, тем самым, уменьшая общий уровень радиолокационной заметности самолета в этих ракурсах.

Применяются и другие компоновочные и конструкционные меры, направленные на снижение ЭПР истребителя.

На внешние поверхности самолета F-22A наносится специальное многослойное радиопоглощающее покрытие, также способствующее снижению радиолокационной заметности планера. Для нанесения этого покрытия на серийном заводе в городе Мариэтта в первой половине 1990-х гг. был создан специальный цех, известный под обозначением «L-64». Сообщалось, что каждый новый самолет F-22A проводил в этом цеху около 20 суток (в дальнейшем это время значительно уменьшилось).

Технология нанесения покрытия выглядит следующим образом: планер F-22A сначала покрывают грунтовкой, служащей для сглаживания всех неровностей, а затем наносят три слоя радиопоглощающего покрытия. Один из таких слоев представляет собой матричный материал с наполнителем из нано-частиц серебра. Сопла двигателей F119 также покрыты высокотемпературным РПМ.

Нанесение радиопоглощающего покрытия на поверхность планера «Рэптора» выполнялось специальным роботом- манипулятором с девятью «суставами», разработанным фирмой «Пратт-Уитни». Аналогичная установка меньших размеров наносила покрытия на съемные части планера. Распыление состава происходило на расстоянии 250 мм от плоскости покраски. Мелкие детали окрашивались с расстояния 150 мм. Нанесение внешних покрытий различных цветов и оттенков осуществлялось посредством точной отсечки краски, без применения масок.

Верхний слой радиопоглощающего покрытия самолета F-22A, разработанного компанией «Боинг» и имеющего название Top Coat (сообщалось, сто ранее аналогичные материалы применялись для истребителей F-16, доработанных по программам снижения заметности Have Glass и Have Glass II) служит для снижения тепловой сигнатуры. Нужно заметить, что именно покрытие Top Coat придает самолету характерный грифельно-маслянистый оттенок.

В апреле 2011 г. стало известно, что истребители F-22A в процессе модернизации будут оснащаться таким же радиопоглощающим покрытием, какое используется и на самолетах F-35. Утверждается, что покрытие, применяющееся на F-35, меньше изнашивается. Его использование позволит сократить стоимость эксплуатации F-22.

Для того, чтобы приспособить радиопоглощающее покрытие F-35 к особенностям другого истребителя (самолет F-35 имеет максимальную скорость, соответствующую М=1,6, тогда как «Рэптор» может достигать М=2 и действовать на значительно больших высотах) на фирме «Локхид Мартин» прибегли к незначительным корректировкам состава покрытия.

Если тактический ударный самолет Локхид F-117А можно назвать «полноценным стелсом», так как все основные характеристики этой неуклюжей дозвуковой машины принесены в жертву достижения минимальной радиолокационной заметности, то при создании F-22A технология steals использована более ограниченно, по возможности, без нанесения ущерба более традиционным характеристикам самолета, определяющим его боевую эффективность.

Следует сказать, что «Рэптор» до сих пор остается загадкой для авиационных специалистов: сколько-нибудь достоверные численные параметры, характеризующие величину радиолокационной заметности этого самолета в открытых американских источниках не приводятся (разброс величин ЭПР F-22A, упоминаемых в СМИ, колеблется от 0.00001 м2 до 1 м2 ). Однако в статье А.Н. Лагарькова и М.А. Погогсяна «Фундаментальные и прикладные проблемы стелс-технологий» (Вестник Российской Академии Наук, М., 2003 г.) указывается, что ЭПР истребителя типа F-22 соответствует, приблизительно, 0,3 м2 (впрочем, без указания диапазона и ракурса облучения). Учитывая профессиональную компетентность и информированность авторов статьи (А.Н.Лагарьков – директор Института теоретической и прикладной электродинамики Объединенного института высоких температур РАН, а М.А.Погогсян – Генеальный директор ГУП АВПК «Сухой») к приведенному им значению величины ЭПР самолета F-22 следует отнестись с доверием.

Для сравнения, усредненная ЭПР самолета 4-го поколения F-15 (без внешней подвески) в см-диапазоне в носовом секторе и в курсовой плоскости оценивается в 10-12 м2 , а модернизированных истребителей поколения «4+», в конструкции которых реализованы отдельные мероприятия по снижению радиолокационной заметности-в 1-3 м2 .

Следует сказать, что уменьшение ЭПР самолетов с 10-15 м2 (значения, характерного для тяжелых истребителей 4-го поколения), до 0,3 м2 позволяет радикально снизить потери авиации в широкомасштабных боевых действиях. Этот эффект усиливается, если одновременно с использованием самолетов, имеющих малую ЭПР, применить современные средства радиоэлектронного противодействия.

Летные и эксплуатационные характеристики F-22A

По некоторым данным, после замены (по итогам эксплуатации) каждого третьего композитного лонжерона крыла первых серийных F-22A на титановый, максимальная взлетная масса «Рэптора» была ограничена величиной 35000 кг.

Максимальное полетное число Маха самолета F-22A, по данным фирмы «Локхид Мартин», «находится в классе М=2». Можно предположить, что оно лежит в пределах М=1,9-2,1 (что обусловлено применением на самолете нерегулируемых воздухозаборников). Утверждалось, что в случае гипотетической реализации регулируемых воздухозаборников максимальная скорость «Рэптора» могла бы, теоретически, достигать величины, соответствующей M=2,5(KaKyF-15).

При работе двигателей на режиме «максимал» (military power, статическая тяга 2x10500 кгс) самолет F-22A (с вооружением, состоящим из шести ракет AIM-120C и двух AIM-9M, размещенных во внутренних грузоотсеках, а также и при 50% запасе топлива во внутренних баках), способен развить скорость, соответствующую значению М=1,71 на высоте 11300 м. Впрочем, другие источники называют более «скромные» величины «суперкруиза» для «Рэптора»: М=1,50-1,65. В официальном релизе компании «Локхид Мартин» утверждается, что «крейсерское» число Маха самолета F-22A «находится в классе М=1,5».

Практический потолок истребителя, достигаемый при задействовании форсажного режима работы двигателей, «официально» составляет «более 65000 футов» (т.е. более 19800 м). Это мало отличается от соответствующего параметра таких истребителей, как F-4 или F-15.

А на максимальном бесфорсажном режиме (уже по «неофицальной информации») практический потолок составляет 16500 м. При этом скорость самолета соответствует величине М=0,9-0,95. На уровне моря, на режиме работы двигателей «максимал», самолет может развивать скорость, соответствующую М=1,05.

По характеристикам дальности самолет F-22A находится приблизительно на одном уровне с истребителем 4-го поколения F-15C. Его боевой радиус действия (combat radius) составляет 760 км (из них 185 км – на сверхзвуковой скорости), а перегоночная дальность (с двумя ПТБ) – 3220 км.

В 2004 году боеготовность всего парка истребителей F-22A составляла 62%. В 2009 г. этот показатель должен был увеличиться до 70%, а в дальнейшем планировалось довести его до 85%. Однако по сообщениям, датированным 2013 г., уровень боеготовности парка F-22A составлял 55,5%, и лишь к концу текущего десятилетия его планировалось повысить до 70,6%.

В начале эксплуатации самолета F-22A требовалось более 30 ч наземного технического обслуживания на каждый час налета, а общая стоимость летного часа составляла приблизительно 44000 долл. (по другим данным, исходящим от источников в американском министерстве обороны, на один час налета «Рэптора» приходилось 34 ч обслуживания, а его стоимость составляла 49800 долл.).

Но к 2008 г. на час налета требовалось уже 18 ч наземного обслуживания, а в 2009 г. – 10,5 ч (следует сказать, что по ТЗ МО было необходимо обеспечить 12 ч технического обслуживания на час налета).

При поступлении истребителей F-22A на вооружение ВВС США средняя наработка на отказ этого самолета (Mean Time Between Maintenance – MTBM) составляла 1,7 ч. Затем она увеличилась до 3,2 ч, а к 2010 г. достигла 3 ч (что соответствует изначальным техническим требованиям).

В то же время стоимость одного полетного часа F-22A в 2013 г. выросла до 68360 долл., что приблизительно в три раза выше, чем у самолета F-16C.

Продолжение следует

Фото с официального сайта ВВС США и Р. Купера

Михаил Путников