Цивилизация
Война прогрессистов с ретроградами
В 1960-е годы, когда F-16 только начинали разрабатывать, среди американских авиаконструкторов и экспертов был глубокий раскол. Первая группа считала, что классического воздушного боя истребителей, когда противники гоняются друг за другом и пытаются сесть на хвост, больше не будет. Благодаря развитию радаров ведущую роль в будущей войне будут играть дальнобойные ракеты, и самолет должен быть заточен под такой бой.
Эта идея считалась мейнстримом, но у нее была мощная оппозиция, которая и придумала F-16. За сплоченность, фанатизм и методы ведения дел эту группу единомышленников прозвали «истребительная мафия». Они не верили в новые технологии и считали, что идеальный истребитель — это легкий и маневренный самолет, достаточно скоростной и способный быстро разгоняться. Иными словами, бои будущего, по их мнению, должны были выглядеть так же, как в эпоху Второй мировой и Корейской войн.
F-16 с шестью ракетами AIM-120
f-16.net
Необходимо в двух словах пояснить, что это были за бои. В англоязычном мире их называли выразительным словом dogfight, которое перекочевало из древних времен: оно обозначало ближний бой на холодном оружии, когда противники (обычно — пара) забыли о строе и сражаются в очень тесной, быстрой и хаотичной схватке, подобно псам. Расстрелять вражеский самолет из пушки проще всего, когда атакующий истребитель находится позади него на небольшой дистанции, «висит» на хвосте.
Летчики старались выйти в хвост противнику, который пытается сделать то же самое, в результате чего пара истребителей зачастую гонялась друг за другом по кругу, описывая вираж.
Способов победить в таких схватках было много. Например, если один самолет поворачивает быстрее другого, то он способен догнать противника по кругу. Если у истребителя двигатель мощнее, он может либо попытаться уйти вертикально вверх, либо дождаться, пока от непрерывного поворота у противника упадет скорость, поскольку любой маневр, особенно резкий, замедляет полет. Наконец, если самолеты обеих сторон примерно равны, то решающую роль начинают играть маневры и «финты», благодаря которым летящий впереди самолет может внезапно оказаться позади преследователя.
Один из ключевых маневров для ближнего маневренного боя
US Navy
Важно понимать, что dogfight никогда не был желанной целью. Никто никогда не выискивал среди врагов спарринг-партнера, чтобы покрутиться с ним на виражах. Идеальным вариантом было расстрелять ничего не подозревающего противника, зайдя с неожиданной стороны, чтобы он не успел начать маневрировать (например, со стороны солнца). Так старались действовать все асы любой страны. Для некоторых боевых задач победа над вражескими самолетам не требуется вовсе. Например, во время массированного налета бомбардировщиков сопровождающим истребителям достаточно лишь отвлечь противника на себя.
Появление в середине 1950-х первых ракет воздух-воздух с инфракрасным наведением ничего не изменило в этом раскладе. Они имели малую дальность и могли наводиться только с хвоста (на двигатели), причем летчику нужно было все так же поймать врага в прицел и дать ракете команду захватить цель.
«Длинные руки» вместо маневров
Ситуация в корне изменилась с появлением на самолетах мощных радаров и ракет с радарным наведением. Бортовая РЛС могла обнаружить противника впереди за десятки километров и направить к нему ракету, от которой тому останется только уклоняться.
В дальнем воздушном бою маневренность истребителю все еще нужна, но уходит на второй план. Главным оружием становится радар, чья мощность и дальность обнаружения напрямую связаны с размером. Самолет должен вмещать не только крупный радар, но и большой запас тяжелых дальнобойных ракет. Наконец, для противостояния аналогичному сопернику необходимо дополнительное оборудование, в том числе система предупреждения об облучении (СПО). Благодаря ней летчик может понять, что находится под атакой, а достаточно хорошая СПО показывает так же тип вражеского радара, примерное направление и в каком режиме он находится: обзора или наведения ракеты.
Первым самолетом, спроектированном в 1958 году по этой концепции, стал F-4 Phantom. Максимальный взлетный вес этого тяжелого истребителя был таким же, как у B-24, бомбардировщика времен Второй мировой. Он нес четыре дальнобойных ракеты AIM-7 Sparrow и четыре ракеты ближнего боя AIM-9 Sidewinder. В теории его преимущество над самолетами предыдущего поколения, вроде созданного в те же годы МиГ-21, был таким же, как у танка перед конницей. Если бы все работало так, как задумано, то F-4 должен был уничтожить МиГ-21 издалека, еще до того, как противник сможет вступить в бой, поэтому на «Фантоме» изначально не разместили даже пушку.
F-4 «Фантом» с максимальной загрузкой воздух-воздух: 4 ракеты AIM-7, 4 ракеты AIM-9, два топливных бака
Tommy Wu/thisdayinaviation.com
При разработке этой идеи на бумаге забыли про овраги, по которым пришлось ходить в небе над Вьетнамом. Только что изобретенные технологии были сырыми и ненадежными. Так, ракета AIM-7 (как и любая в ту эпоху) наводилась не компьютером по оптимальной траектории, а примитивной автоматикой с алгоритмом вроде «летишь правее цели — рули влево». Многочисленные нюансы приходилось учитывать с помощью не менее примитивных алгоритмов. Например, сила отклонения рулей зависела от скорости и высоты. Столь же сложно было настраивать систему усиления сигнала у приемника радара на ракете, чтобы видеть самолет вдали и не «ослепляться» вблизи. Словом, AIM-7 ранних версий ничем не напоминала волшебную ракету из компьютерной игры и, с учетом маневров уклонения, поражала цель в 9% случаев.
Примерный облик экрана радара F-4, заполненного помехами. Вычленить среди них настоящую цель было трудной задачей
Heatblur Simulations
Не лучше работала система госопознавания («свой-чужой»). С помощью радара она отправляла другому самолету в небе запрос о его принадлежности, но правильный ответ возвращался далеко не всегда. Поэтому очень часто летчики видели цель на радаре, не опознавали ее как «свою», но все равно не стреляли, а сближались, чтобы определить принадлежность визуально. Это уничтожало почти все преимущество самолета, созданного ради дальнего воздушного боя.
Наконец, одна из проблем была фундаментальной и нерешаемой.
Северовьетнамцы не пытались встретить американский авианалет в лобовом бою, чтобы остановить. Они были готовы к потерям, но при том старались нанести потери и противнику.
Поэтому они разработали тактику засад: МиГ-21 на малой высоте, где радары того времени не работали, пролетал под атакующими американскими самолетами, заходил к ним с тыла, набирал высоту, выпускал ракеты и либо отступал, либо продолжал сражаться в ближнем бою.
Эффективность ракет ближнего боя AIM-9 была получше, чем у AIM-7, но все равно не выше 20% (у советских аналогов — не лучше). Поэтому зачастую противники, выпустив все ракеты в никуда, пытались подстрелить друг друга из пушки, которой поначалу у «Фантома» просто не было. Эту проблему быстро исправили, но, в любом случае, в ближнем бою F-4 был не то, чтобы ужасен, но точно не имел преимущества над советской «балалайкой» (так прозвали МиГ-21 за характерный треугольный силуэт).
Рожден драться, как пес
Большинство конструкторов считали, что описанные выше проблемы — это «детская болезнь» новой техники, и даже несмотря на них во Вьетнаме в дальнем воздушном бою «Фантомы» сбили многие десятки истребителей. В СССР F-4 не считали плохим самолетом, и появившийся в конце 1960-х МиГ-23 проектировался в той же парадигме.
Однако авиационная революция вызвала авиационную реакцию. Группа американских инженеров, экспертов и военных, названных впоследствии «истребительной мафией», считала концепцию F-4 ходульной и нежизнеспособной. Они решили вернуть истребителям прежний облик, вооружившись разработанной летчиком и математиком Джоном Бойдом научной теорией энергии-маневренности.
Эта теория повлияла на преемника «Фантома» F-15, который совмещал мощный радар и большую массу с хорошей маневренностью. Этого, по мнению мафии, было недостаточно, — необходимо было заточить самолет исключительно под ближний бой, так, чтобы его с руками оторвал любой летчик Второй мировой войны. Так появился проект YF-16 (буква Y обозначает прототип).
Иллюстрация радиуса разворота F-16 в сравнении с F-4
Real Engineering
Согласно концепции Бойда, ключевой параметр самолета — это энергия, понимаемая как совокупность кинетической (скорости) и потенциальной (высоты). Маневры расходуют энергию, черпая ее из этого резервуара, а наполняется он за счет работы двигателя. Самолет, у которого больше энергии, может переманеврировать противника. Это значит что конвертация энергии в маневры должна происходить с максимальной эффективностью, — то есть, поворот не должен замедлять самолет.
У каждого самолета эта эффективность будет отличаться при разных режимах полета, и потому необходимо было выбрать, при какой скорости будущий F-16 будет участвовать в догфайтах. Опыт Вьетнамской войны показал, что большинство сражений происходит на околозвуковой скорости: от 0,8 до 1,2 Маха (условно от 900 до 1400 км/ч).
В итоге эффективнее всего F-16 поворачивал на скорости 0,8 Маха с перегрузкой 7G — 14,2 градусов в секунду. На практике это означает, что F-16 может описать полный круг с минимальной потерей энергии за 24 секунды, а F-4 — за 36. Темп поворота на этой скорости можно незначительно увеличить, но всегда будет существовать ограничение в 9G, предельной для человека, при превышении которого он теряет боеспособность.(Располагаемая перегрузка не тождественна маневренности. Чем выше скорость, тем больше перегрузка при том том же темпе поворота. Это легко заметить в автомобиле, где на большой скорости даже легкий поворот руля бросает людей в салоне влево или вправо)
F-16. Хорошо видны острые передние кромки крыльев, спрятанный под фюзеляж воздухозаборник и каплевидный фонарь с хорошим обзором
Ole Berg-Rusten/Reuters
Вся конструкция F-16 заточена под догфайт. Мощный двигатель с тяговооруженностью на форсаже около единицы необходим для пополнения энергетического резервуара. Передние кромки крыльев выполнены очень острыми для снижения лобового сопротивления. Впереди крыльев располагаются большие наплывы, которые позволяют маневрировать с большими углами атаки (угол между набегающим потоком воздуха и продольной осью самолета). Воздухозаборник спрятан под фюзеляж и имеет сложную изогнутую форму, чтобы защитить компрессор от воздуха, поступающего под «неправильным» углом. На самолете установлена электродистанционная система управления. Это означает, что рули механически не связаны с рукояткой управления, а двигает их компьютер, всегда выставляя в наиболее эффективное положение и не давая неумелыми действиями свалить самолет в штопор (немало летчиков получили воздушную победу потому, что их противник слишком сильно тянул рукоять на себя и, подобно листу фанеры, направился к земле в штопоре).
F-16 и Су-30, стоящие рядом. «Вайпер» — это очень маленький самолет
mod.gov.in
Адаптация к ближнему бою касается не только аэродинамики. Фонарь F-16 не имеет переплета, который мешает обзору, и выглядит как большая выпуклая стеклянная капля. Летчик в кабине сидит очень высоко и за счет каплевидного фонаря может смотреть вниз. Кресло сильно откинуто назад, чтобы при маневре перегрузка частично ложилась на спину и было проще уследить за противником над собой. Чтобы в кресле можно было легко откинуться, рукоятка управления расположена не в центре, а сбоку, под рукой, и практически не шевелится, — компьютер воспринимает усилие руки, а не отклонение.
На момент создания в 1974 году F-16 не имел конкурентов в ближнем бою. Летчики прозвали его Viper («Гадюка») в честь одноименных космических истребителей из телесериала «Звездный крейсер «Галактика» — такое впечатление он производил. Поступившие на вооружение в середине-второй половине 1980-х Су-27 и МиГ-29 превосходили F-16 в маневренности на низких скоростях и в удобстве применения ракет за счет нашлемной системы целеуказания, но все так же проигрывали на трансзвуковой скорости. Современник МиГ-29, французский Mirage 2000, тоже мог доставить «Вайперу» немало проблем в догфайте, но существенно уступал в мощности двигателя.
Избавление от зловредных родителей
Практика показала, что конструкторы F-16 породили очень продвинутый и совершенный рыцарский доспех в эпоху пушек и мушкетов. На F-15 и ракетах новых модификаций были решены все те проблемы, с которыми сталкивались летчики «Фантомов» во Вьетнаме. Новые радары работали на сверхмалых высотах, система госопознавания работала почти безотказно. В AIM-7 модификации F ненадежную и примитивную ламповую электронику заменили полупроводниковой, а так же исправили все прошлые недоработки. В результате F-15 мог стабильно поражать вражеские цели на дистанции до 70 километров, не давая им шанса начать догфайт, — к которому он был также готов. Палубный F-14 имел примерно такие же возможности. Иными словами, теперь действовало правило «первый заметил, первый выстрелил, первый победил».
С этого момента конструкторы думали только о том, как повысить эффективность дальнего ракетного боя. Так, например, родилась концепция «стелс» самолета, который враги при том же качестве радара (и ИК-камеры) смогут обнаружить на куда меньшем расстоянии. В кабине стали устанавливать электронные карты, на которых каждый летчик видел положение союзников и противников по данным самолета ДРЛО. Приобрели особую важность бортовые станции радиоэлектронной борьбы, появились дальнобойные ракеты, работающие по принципу «выпустил-забыл» (AIM-120), которым не требуется постоянный подсвет бортового радара.
Истребительная мафия не была бы мафией, если бы не попыталась лишить F-16 этих возможностей намеренно. Они намеренно сделали так, чтобы на него нельзя было установить AIM-7 для дальнего воздушного боя. Мафия хотела, чтобы их детище нельзя было напрямую сравнить с F-15, поскольку если сравнение будет не выгодным, программу могут закрыть. Словом, если бы их задумка удалась, сейчас F-16 было бы место только в музее.
Самолет спасло развитие технологий и модификации. Так, ракеты AIM-120 оказались меньше AIM-7, и потому помещаются под крыльями F-16 в количестве шести штук. Компании Westinghouse удалось сделать малогабаритный радар AN/APG-66, который хоть и уступает стоящему на F-15, но не коренным образом. Наконец, ничто не мешало устанавливать на F-16 новые сенсоры и компьютерные информационные системы, которые составляют половину достоинства любого современного самолета. В итоге к началу 1990-х годов «Вайпер» стал облегченным и ухудшенным (в плане возможностей воздух-воздух), но более многофункциональным аналогом F-15 за счет интеграции новых вооружений воздух-земля. К тому же, высокая маневренность все еще помогала уклоняться от атакующих ракет.
Приборная панель современного F-16V
aeroflap.com.br
В конце июля стало известно, что первые F-16 прибыли в состав ВВС Украины. Их боевая эффективность будет критическим образом зависеть от того, в какой модификации передали борты. Формально Нидерланды и Дания передали истребители, примерно соответствующие варианту F-16C Block 50/52 (на самом деле более ранние, но модифицированные до этого уровня). Они соответствуют технологическому уровню середины 1990-х годов и превосходят классические Су-27 (1980-1990-х годов выпуска), но уступают новейшим Су-35. Особенно это касается радара: на F-16С установлен APG-68 с механическим поворотом тарелки, тогда как на Су-35 стоит куда более крупный Н035 Ирбис, который управляет направлением луча электронно, перемещает его почти мгновенно и сканирует всю зону перед собой очень быстро. Однако это преимущество не является неотыгрываемым за счет грамотной тактики, особенно с учетом помощи западных союзников, чьи самолеты ДРЛО висят над Черным морем и просвечивают все пространство до Ростова-на-Дону и Белгорода.
Однако с конца 2023 года в западной профильной прессе регулярно появлялись слухи о том, что Украина ведет переговоры о дополнительной модификации передаваемых ей бортов.
Она просит хотя бы частично довести их до стандарта F-16V Block 70/72, вполне современного самолета поколения «4+». Главным образом украинцев интересует радар с активной фазированной антенной решеткой (АФАР) AN/APG-83. Например, среди российских истребителей АФАР есть лишь на Су-57. Вместе с новейшими модификациями может прибыть новейшее вооружение, вроде ракет AIM-120D, чья предельная дальность засекречена, но оценивается в районе 150 км.
Такой F-16 уже сможет стать источником очень большой головной боли для ВС РФ и потребует максимального напряжения сил для противостояния себе.