Почему F-35 такой «Нескафе» два в одном?
В июне этого года, в рамках учений «Красный флаг», большое количество самолетов ВВС США, Королевских ВВС Великобритании и ВВС Австралии отрабатывали множество совместных задач, в том числе и прорыв эшелонированной обороны ПВО вероятного противника.
Участвовали представители ВВС на F-16, F-15, Eurofighter «Typhoons», в качестве саомолетов управления были E-8, роль скрытного сопровождения исполняли F-22 и F-35. Практически весь набор НАТО.
Противник был представлен комплексами ПВО дальнего и среднего радиуса действия и истребителями, конструктивно схожими с Су-30. То есть, моделировался максимально сильный противник.
В итоге истребители F-35 фактически решили исход, разрушив сети противовоздушной обороны и передав данные на истребители, набитые ракетами, такие как F-16, которые завершили разгром противника на земле и в воздухе.
То, что F-35 может летать со скоростью до 1,6 Маха и может нести боевую нагрузку из четырех видов оружия во внутренних отсеках – это не самое главное. На самом деле важна не огневая, а вычислительная мощность F-35. Вот почему F-35 стали известны как «квотербеки в небе» или «компьютер, который летает».
«Никогда не было самолета, который обеспечивал бы такую ситуационную осведомленность, как F-35. В бою ситуационная осведомленность на вес золота»
- майор Джастин «Хазард» Ли, пилот-инструктор F-35 ВВС США.Но на протяжении весьма долгого времени многие спорили о том, является ли F-35 платформой, меняющей правила игры, или примером не совсем логичного приобретения оружия Пентагоном.
Оказывается, и то, и другое.
Самолет, который мы знаем сегодня как F-35, был построен для действий в интересах нескольких составляющих вооруженных сил с помощью одного высокопроизводительного и универсального самолета.
Имея длинный список требований от ВМС США, ВВС, DARPA, а впоследствии Великобритании и Канады, программа «Joint Strike Fighter» уже в 1997 году устроила конкурсный отбор из двух прототипов: X-35 от «Lockheed Martin» и X-32 от «Boeing». И разработчикам пришлось потрудиться: «Joint Strike Fighter» нужно было заменить по крайней мере пять различных самолетов во различных видах вооруженных сил, включая высокоскоростной перехватчик F-14 «Tomcat» и штурмовик A-10 «Thunderbolt II» хотя бы частично.
В то время как замена всех этих самолетов одним самолетом (теоретически) сэкономила бы деньги, длинный список требований привел к лавине дорогостоящих усложнений. На самом деле, в то время как X-35 все еще боролся за контракт, многие не были уверены, что такой самолет может быть построен в серии.
Разработанный с нуля в приоритете низкой заметности, F-35 может быть самым малозаметным истребителем сегодня. Он использует один двигатель F135, с тягой при включенной форсажной камере 19 500 кгс, способной разогнать истребитель до скорости до 1,6 Маха.
Самолет может нести четыре ракеты или бомбы внутри оружейного отсека и еще шесть – на внешних узлах, но это уже будет во вред незаметности. Плюс четырехствольная пушка калибром 25-мм.
Стандартная полезная нагрузка всех трех вариантов F-35 включает две ракеты класса «воздух-воздух» AIM-120C/D и две управляемые бомбы GBU-32 JDAM, что позволяет F-35 поражать как воздушные, так и наземные цели. Кроме того, компания «Lockheed Martin» разработала новый внутренний лафет вооружения, который в конечном итоге позволит самолету нести дополнительно две ракеты внутри отсека.
Кабина F-35 отказывается от множества датчиков и экранов, характерных для предыдущих поколений истребителей, в пользу больших сенсорных экранов и нашлемной системы отображения информации, которая позволяет пилоту видеть информацию в режиме реального времени. Этот шлем также позволяет пилоту смотреть прямо через самолет благодаря системе распределенной апертуры (DAS) F-35 и набору из шести инфракрасных камер, установленных вкруговую на фюзеляже самолета.
«Если бы вы вернулись в 2000 год, и кто-то сказал: «Я могу построить самолет, который будет малозаметным, с возможностью вертикального взлета и посадки и может стать сверхзвуковым», большинство людей в отрасли сказали бы, что это невозможно»
, — сказал Том Бербедж, генеральный менеджер «Lockheed» по программе JSF с 2000 по 2013 год. «Технология, позволяющая объединить все это в единую платформу, в то время была недоступна для промышленности».
В то время как прототипы X-32 и X-35 показали хорошие результаты, решающим фактором в соревновании, возможно, стал полет F-35 с коротким взлетом и вертикальной посадкой (STOVL). Поскольку Корпус морской пехоты США намеревался использовать этот новый самолет в качестве замены AV-8B «Harrier II», новый американский истребитель-невидимка должен был выполнять ту же роль вертикальной посадки и короткого взлета.
Прототипы «Boeing» X-32 выглядели более необычно, чем его конкуренты X-35, и во многих отношениях были менее продвинутыми.
«Boeing» увидел в этом аргумент в пользу своей разработки, потому что не столь инновационные системы, использованные в его проекте, были дешевле в обслуживании. В самолете использовалась система прямого вектора тяги для вертикальной посадки, аналогичная таковой у «Harrier». Фактически инженеры «Boeing» просто переориентировали тягу двигателя самолета вниз, чтобы взлетать, что сделало его менее устойчивым, чем X-35 на испытаниях.
Но самой большой ошибкой «Boeing», возможно, было решение выставить два прототипа: один, способный к сверхзвуковому полету, и другой, способный к вертикальной посадке. Это решение заставило чиновников Пентагона беспокоиться о способности «Boeing» использовать один самолет со всеми этими возможностями.
Конструкция подъемного вентилятора, используемая в X-35, соединяла двигатель в задней части самолета с приводным валом, который приводил в действие большой вентилятор, установленный в фюзеляже самолета позади пилота. При зависании F-35 поток воздуха сверху самолета опускался через вентилятор и выходил из днища, создавая два сбалансированных источника тяги, которые делали самолет гораздо более стабильным.
Неудивительно, что в итоге F-35 одержал победу.
«Вы можете посмотреть на самолет «Lockheed Martin» и сказать, что он выглядит так, как вы ожидаете от современного, высокопроизводительного, мощного реактивного истребителя»
, — говорит инженер Lockheed Martin Рик Резебек - «Вы смотрите на самолет Boeing, и общая реакция такова: «Я не понимаю».
В конечном счете, «Lockheed Martin» одержала победу над необычным прототипом Boeing X-32 в октябре 2001 года. Будущее для прототипа, названного F-35, выглядело светлым.
Решив начать с наименее сложной итерации нового истребителя, «Lockheed Skunk Works» приступила к проектированию F-35A, предназначенного для использования в ВВС США в качестве традиционного истребителя, работающего с взлетно-посадочной полосы, такого как F-16 «Fighting Falcon». После того, как F-35A был завершен, команда инженеров перешла к более сложному F-35B предназначенного для использования Корпусом морской пехоты США, а затем, наконец, к F-35C, предназначенному для авианосной службы.
Была только одна проблема — уместить всю необходимую аппаратуру для разных вариантов в один фюзеляж оказалось чрезвычайно сложно. К тому времени, когда «Lockheed Martin» завершила проектные работы по F-35A и приступила к работе над версией B, они поняли, что оценки веса, которые они установили при проектировании варианта ВВС, приведут к тому, что самолет будет почти на тонну тяжелее. Этот просчет привел к значительному откату в разработках назад — первому, но далеко не последнему.
Стороннему наблюдателю может быть трудно обнаружить различия между каждым вариантом F-35 и на то есть веские причины. Единственные реальные различия между каждой итерацией самолета связаны с требованиями к базированию. Иными словами, наиболее заметные отличия заключаются в том, как истребитель взлетает и садится, но это практически не сказывается на внешнем виде машины.
F-35A
Предназначенный для использования ВВС США и союзных стран, F-35A представляет собой вариант с обычным взлетом и посадкой (CTOL). Этот самолет предназначен для работы на традиционных взлетно-посадочных полосах и является единственной версией F-35, оснащенной 25-мм встроенной пушкой, что позволяет ему заменять как многоцелевой истребитель F-16, так и «летающую пушку» A-10 «Thunderbolt II».
F-35B
F-35B был специально построен для операций с коротким взлетом и вертикальной посадкой (STOVL) и был разработан с учетом потребностей Корпуса морской пехоты США. Несмотря на то, что F-35B по-прежнему может работать за пределами традиционных взлетно-посадочных полос, возможности STOVL, предлагаемые F-35B, позволяют морским пехотинцам управлять этими самолетами с коротких взлетно-посадочных полос или с палуб десантных кораблей, часто называемых «молниеносцами» (от Lightning – «молния»).
F-35C
F-35C является первым истребителем-невидимкой, когда-либо разработанным для авианосных кораблей ВМС США. Он может похвастаться большими крыльями, чем его сверстники, что позволяет снизить скорость захода на посадку при посадке на авианосец. Более прочное шасси помогает при жестких посадках на палубу авианосца, и эта версия имеет больший запас топлива (9 111 кг в отличие от 8 300 кг у F-35А) для выполнения миссий на больших расстояниях. C также является единственным F-35, оснащенным складными крыльями, позволяющими хранить их в корпусе кораблей.
«Оказывается, когда вы объединяете требования трех разных армий, вы в конечном итоге получаете F-35, который является самолетом, который во многих отношениях не оптимален для того, чего действительно хочет каждая из служб»
, — сказал в 2019 году Тодд Харрисон, эксперт по аэрокосмической отрасли из Центра стратегических и международных исследований.Довольно откровенное высказывание эксперта на самом деле несет здравый посыл: никогда универсальная машина не будет полноценной заменой специализированным. Универсальный боевой самолет может подменить штурмовик или перехватчик, но о полноценной замене речь не идет.
Команда «Lockheed Martin» в конечном итоге разрабатывает тонкости каждой отдельной модификации, но выполнение этого инженерного фокуса привело к ряду задержек и перерасходу средств.
Плохая арифметика «Lockheed Martin» в весовой категории затянула первичную разработку на 18 месяцев и обошлась в устрашающие 6,2 миллиарда долларов, но это была лишь первая из многих проблем, с которыми столкнулся новый Joint Strike Fighter. Только в феврале 2006 года, через пять лет после того, как «Lockheed» выиграла контракт, первый F-35A сойдет с конвейера. Но эти ранние F-35 даже не были готовы к бою, потому что Пентагон решил начать производство до того, как они завершили испытания.
Вообще это нормальная практика в мире: начинать серийный выпуск самолета до окончания испытаний. Испытания идут, самолеты собираются. Если на испытаниях выявляется что-то, что нужно исправить/переделать, обычно это не вызывает больших проблем в условиях завода. Конечно, если недостатки не критические. Но вот если выявлялся значительный недостаток, то все ранее выпущенные самолеты пришлось бы возвращать на капитальный ремонт. То есть все как всегда: время плюс деньги.
К 2010 году, через девять лет после того, как Lockheed Martin получила контракт JSF, стоимость одного F-35 выросла более чем на 89% по сравнению с первоначальными оценками. Пройдет еще восемь лет, прежде чем в бой вступят первые действующие F-35.
Так что же на самом деле отличает дорогой F-35 от истребителей, которые были до него? Два слова: управление данными.
Сегодняшним пилотам приходится управлять огромным количеством информации во время полета, и это означает разделение вашего времени и внимания между путешествием со скоростью звука и потоком информации с экранов и датчиков, которые, зачастую, сами кричат, привлекая ваше внимание. В отличие от предыдущих истребителей, F-35 использует комбинацию проекционного дисплея и дополненной реальности на шлеме, чтобы держать важную информацию непосредственно в поле зрения пилота.
Каждый шлем Gen III настраивается на голову своего владельца, чтобы предотвратить соскальзывание во время полета и гарантировать, что дисплеи будут отображаться в правильных местах. Для этого техники сканируют голову каждого пилота, отображая каждую особенность и конфигурируя под голову внутреннюю обшивку шлема.
Раньше пилотам приходилось переключаться на навесное оборудование ночного видения при полете в темноте. Gen III проецирует показания ночного видения окружающей среды непосредственно на забрало, когда пилот включает систему.
Оболочка выполнена из углеродного волокна, что и придает ей характерный клетчатый рисунок. Катушка коммутационных кабелей выходит из задней части шлема, чтобы соединить его с самолетом в стиле «Матрицы». Когда пользователь поворачивает голову в определенном направлении, провода подают на шлем соответствующие кадры камеры.
Система связи имеет активное шумоподавление. Динамики издают звук, в котором максимально убирается шум ветра и низкочастотный гул реактивных двигателей, чтобы пилоты могли четко слышать.
«В F-16 каждый датчик был привязан к своему экрану/циферблату... часто датчики показывали противоречивую информацию»
, — говорит Ли в интервью «Popular Mechanics». «F-35 объединяет все в зеленую точку, если это хороший парень, и красную точку, если это плохой парень — он очень удобен для пилотов. Вся информация отображается на панорамном дисплее кабины, который, по сути, представляет собой два гигантских iPad».
Дело не только в том, как информация попадает к пилоту, но и в том, как она собирается. F-35 способен собирать информацию от широкого спектра датчиков, расположенных на самолете, и от информации, полученной от наземных средств наблюдения, беспилотных летательных аппаратов, других самолетов и близлежащих кораблей. Он собирает всю эту информацию, а также сетевые данные о целях и близлежащих угрозах и выплевывает все это в единый интерфейс, которым пилот может легко управлять во время полета.
Имея божественный взгляд на местность, пилоты F-35 могут координировать усилия с самолетами четвертого поколения, делая их более смертоносными в процессе.
«В F-35 мы являемся квотербеком поля боя — наша работа состоит в том, чтобы сделать всех вокруг нас лучше»
, — говорит Ли. «Истребители четвертого поколения, такие как F-16 и F-15, будут с нами, по крайней мере, до конца 2040-х годов. Поскольку их намного больше, чем нас, наша задача состоит в том, чтобы использовать наши уникальные активы, чтобы сформировать поле боя и сделать его более живучим для них»
.Вся эта информация может показаться пугающей, но для летчиков-истребителей «старого поколения», которые столкнулись со сложной задачей сбора информации с десятка различных экранов и датчиков, пользовательский интерфейс F-35 является не чем иным, как чудом.
Тони «Брик» Уилсон, который служил в ВМС США в течение 25 лет до прихода в «Lockheed Martin» в качестве летчика-испытателя, летал на более чем 20 различных самолетах, от вертолетов до самолета-разведчика U-2 и даже российского МиГ-15. По его словам, F-35, безусловно, самый простой в управлении самолет, с которым он сталкивался.
«По мере того, как мы переходили к истребителям четвертого поколения, таким как F-16, мы перешли от пилотов к менеджерам датчиков»
, — говорит Уилсон. «На F-35 реализована система обработки информации от датчиков, которая позволяет нам снять часть головной боли с пилота в плане управления, что позволяет нам быть настоящими тактиками»
.В мае 2018 года Армия обороны Израиля стала первой страной, отправившей F-35 в бой, нанеся два авиаудара с помощью F-35A на Ближнем Востоке. К сентябрю того же года Корпус морской пехоты США отправил свои первые F-35B, поражая наземные цели в Афганистане, а затем ВВС США использовали свои F-35A для авиаударов в Ираке в апреле 2019 года.
Сегодня более 500 самолетов F-35 Lighting II были поставлены в девять стран и работают на 23 авиабазах по всему миру. Это больше, чем российский парк Су-57 пятого поколения и китайский парк J-20 вместе взятых. Имея буквально тысячи заказов, F-35 обещает стать основой военно-воздушных сил США.
И в отличие от предыдущих поколений истребителей, возможности F-35, как ожидается, будут идти в ногу со временем. Благодаря программной архитектуре, разработанной для того, чтобы позволить F-35 получать частые обновления, форма самолета осталась прежней, но его функции уже радикально изменились.
Подробнее о F-35
«Самолет, который совершил первый полет в 2006 году, возможно, выглядел идентично снаружи, но это был совсем другой самолет, чем тот, на котором мы летаем сегодня»
, - говорит Уилсон. «И F-35, летающий через десять лет, будет сильно отличаться от того, на котором мы летаем сегодня».
F-35 также послужит испытательным полигоном для технологий, которые станут обычным явлением в следующем поколении реактивных самолетов. Полеты в координации с беспилотными летательными аппаратами с поддержкой искусственного интеллекта станут основным продуктом любого истребителя шестого поколения, и эти новые трюки истребителя, вероятно, сначала появятся в виде F-35.
«Я смотрю на самые способные, самые связанные, самые живучие самолеты на планете и на то, чего мы можем достичь с его помощью сегодня»
, — говорит Уилсон. «Я могу только представить, на что будет способен завтрашний F-35»
.Однако «завтра» — это весьма размытое понятие.
F-35 Lightning II является самой сложной программой из когда-либо разработанных и реализованных в США. Американское военное ведомство желало получить не просто истребитель, а некий универсальный самолет, чтобы он не только функционировал как истребитель и бомбардировщик, но и расширял границы новых технологий, включая стелс, датчики и сети на поле боя.
Сегодня, спустя 20 лет после запуска программы F-35 и поставки 500 самолетов, стороннему наблюдателю было бы простительно думать, что F-35 уже находится в полном производстве. Но это не совсем так: самолет на самом деле находится в низкоскоростном начальном производстве (LRIP).
В рамках системы, известной как упомянутый выше «параллелизм», «Lockheed Martin» и Пентагон договорились, что будут заказывать меньшие партии самолетов, продолжая при этом дорабатывать их начинку. Как только F-35 будет считаться «готовым», компания — в идеале — вернется и модернизирует все старые самолеты до нового стандарта. Идея заключалась в том, чтобы как можно раньше передать самолеты в руки пилотов.
И еще экономическая часть идеи заключается в том, чтобы F-35 дешевел. Известно, что чем больше партия самолетов, тем в итоге ниже стоимость. И да, самолет реально становится дешевле. Цена одного F-35A по контракту серии 2019 года составляет 89,2 млн. долларов (на 5,4 % ниже, чем в предыдущей партии контракта 2018 года — 94,3 млн). Цена F-35B снижена до 115,5 млн (было 122,4 млн), F-35C — 107,7 млн (было 121,2 млн). Ставится задача снизить стоимость одного F-35A до 80 млн долларов. И это нормально с экономической точки зрения.
Но вот что не нормально – это другой показатель.
Час полёта F-35 обходился в 2011 году в 30,7 тыс. долларов, что сопоставимо с аналогичным показателем истребителя четвёртого поколения F-15. А к 2017 году расходы на боевое применение машины выросли до 44 тыс. долларов в час. В январе 2020 года было заявлено, что затраты на содержание одного самолёта продолжают снижаться четвёртый год подряд (с 2015 года на 35 %). Но если посчитать полную стоимость создания и обслуживания самолёта до утилизации (это около 8 000 часов налета на самолет) составит около 670 млн долларов, что намного дороже массы золота, равной весу самолета.
В итоге, мы имеем вот такой расклад (причем, озвученный самими американцами):
- F-35 являет собой квинтэссенцию американской авиапромышленности. Это действительно передовой во многих аспектах, самолет;
- F-35 действительно универсален и способен выполнять на поле боя многие задачи. Возможно – хорошо выполнять, несмотря на свою универсализацию;
- F-35 – очень дорогой самолет. Не сравнить с F-22, но тем не менее;
- F-35 – очень дорогой самолет и в перспективе, поскольку доработки и дальнейшие модернизации требуют не только времени, но и огромных денежных сумм;
- вся история эксплуатации F-35 будет бок о бок идти с историей многомиллионных затрат.
Поэтому действительно, F-35 это «Два в одном»: и весьма передовой и перспективный самолет, и огромная финансовая головная боль одновременно. Самолет дороже золота, но способный выполнять возложенные на него боевые задачи.
Информация