Сергей Левицкий
доктор технических наук,
профессор, академик Академии наук
авиации и воздухоплавания

Истребитель ВМС Франции «Rafale» М

В начале 1990-х годов сформировался облик и начались летные испытания первого истребителя 5-го поколения F-22. Эксперты определяли его стоимость от 70 до 100 млн долларов, и эта величина казались астрономической. То есть новый истребитель оценивался как звено истребителей 4-го поколения типа F-15С. Отсюда, по критерию «эффективность/стоимость», полагалось, что и боевые возможности нового истребителя должны были возрасти более чем в четыре раза.

Прошла четверть века, и закончилось серийное производство F-22А, началось производство тактических истребителей 5-го поколения F-35А (В, С), состоялось перевооружение боевой авиации европейских государств на самолеты поколения 4+ типа ЕF-2000 и «Rafale». Эти самолеты поставляются на экспорт, и цены на них превзошли самые смелые прогнозы прошлых лет. Так, Франция предлагает Индии и Египту многофункциональный легкий истребитель «Rafale» по 120…130 млн евро за штуку. Что же это за самолет и соответствует ли его эффективность столь высокой стоимости?

Летные испытания одноместных вариантов самолетов «Rafale» С для ВВС Франции и палубного «Rafale» М начались в 1991 году. «Rafale» М имеет характерные отличия палубного самолета: усиленную конструкцию планера, тормозной гак в хвостовой части фюзеляжа, более прочное шасси и измененную конструкцию носовой стойки, позволяющее выдерживать высокие ударные нагрузки при посадке на палубу и катапультный взлет, систему автоматической посадки на палубу и другие. На концевой части киля размещается система «Телемир», которая обеспечивает обмен данными между бортовой навигационной системой и навигационным оборудованием авианосца. В результате «Rafale» М стал на 500 кг тяжелее, чем самолет «Rafale» С.

В 1993 году появился двухместный вариант — «Rafale» В, а в 2006-м — его палубный аналог — «Rafale» N. Эти самолеты предназначены в основном для решения ударных задач по уничтожению наземных и морских целей. Появление второго члена экипажа привело к увеличению массы на 350 кг и к уменьшению запаса топлива во внутренних баках. «Rafale» N лишился встроенной артиллерийской установки.

С 2008 года планировалось поступление на вооружение ВВС и ВМС Франции 198 самолетов «Rafale» С (В) и 35 палубных истребителей «Rafale» М (N).

Самолеты данного типа имели силовую установку в составе двух ТРДДФ М88-2. Этот двигатель отличается малой массой (около 900 кг), компактностью (диаметр 0,69 м) и высокой топливной эффективностью. Температура газов перед турбиной составляет почти 1580ºС, полная степень повышения давления в компрессоре равна 24,5. Удельный расход топлива равен на максимальном режиме работы при тяге 5100 кГ СR = 0,8 кг/(кГ∙час), а на форсаже — 1,7 кг/(кГ∙час). Тяга на форсаже достигает 7650 кГ.

В дальнейшем двигатели М88-2 планировалось заменить на более совершенную версию М88-3 с увеличенной на 20% тягой за счет повышения расхода воздуха.

Семейство «Rafale» имеет стандартный комплект современного оборудования, характерного для многофункционального боевого самолета 4+ и 5-го поколений. Основой информационного комплекса является БРЛС с АФАР RBE-2 с электронным сканированием луча по углу места и азимуту. Станция может работать по воздушным, наземным и надводным целям, формировать цифровую карту местности с высоким разрешением, обеспечивать полет в режиме следования рельефу местности.

Бортовая РЛС RBE-2 способна обнаружить воздушную цель класса «истребитель» с ЭПР σ = 3м2 на дальности до 90 км на фоне свободного пространства и до 55 км — на фоне земли. В режиме действия по воздушным целям БРЛС может обнаруживать и одновременно сопровождать до 40 целей, выбирать из них восемь наиболее приоритетных и обеспечивать одновременное наведение ракет по четырем целям. Зона обзора составляет ±70º по углу места и ±60º по азимуту. Минимальная ЭПР цели, обнаруживаемой в нижней полусфере σ = 0,1м2. Усовершенствованный вариант БРЛС RBE-2АА с повышенной мощностью излучения позволит увеличить дальность обнаружения целей примерно в 1,5 раза.

Истребитель оснащен оптоэлектронной системой переднего обзора OSF. В ее состав входят два модуля (теплопеленгатор и телевизионная камера, способная работать в условиях слабой освещенности), связанные с лазерным дальномером. Функции обнаружения и сопровождения большого числа целей берет на себя тепловой датчик, а идентификацию цели и определение расстояния до нее — телевизионно-лазерный модуль.

Система способна обнаруживать противника, летящего на форсаже, на дальности до 80 км, осуществлять опознавание на дальности до 50 км и определять дистанцию до цели на дальности 30…40 км. Посредством OSF обеспечивается одновременное сопровождение до 10 воздушных целей и ранжирование восьми из них по степени приоритетности.

Для действия по наземным целям и ведения различных видов разведки предусмотрена возможность размещения дополнительного оборудования в подвесном контейнере.

Самолеты «Rafale» имеют высокую степень защиты от различных систем ПВО, включая ПЗРК. Минимальная ЭПР истребителя в курсовой плоскости снижена до 1,5 м2. Бортовой комплекс обороны (БКО) Spectraвключает приемники радиолокационного и лазерного излучения, встроенный датчик обнаружения подлета ракет (работающий в ИК-диапазоне), систему выброса тепловых, оптоэлектронных и радиолокационных ложных целей, а также систему постановки активных радиолокационных помех с цифровым управлением. В ее состав планируется включить буксируемую радиолокационную мишень и лазерную систему, предназначенную для поражения приближающихся ракет с тепловой головкой самонаведения. На самолете применена система впрыска в струю выхлопных газов двигателя вещества, блокирующего на время РЛ- и ИК-заметность сопла двигателя.

Благодаря современным цифровым технологиям, система Spectra может в пассивном режиме вести обнаружение целей на большом расстоянии, осуществлять их идентификацию и оценивать степень угрозы. В состав БКО входит высокопроизводительный процессор, в памяти которого накапливаются данные о различных целях. Таким образом, на борту «Rafale» формируется большая база данных с результатами радиотехнической и электронной разведки. В ходе дальнейшего совершенствования системы Spectra возможно появление каналов обмена данными, в результате чего два истребителя «Rafale» смогут методом триангуляции с точностью до метра определить координаты потенциальной угрозы.

С начала разработки «Rafale» рассматривался как элемент глобальной информационной системы НАТО. В его бортовой комплекс были заложены возможности по обмену тактической информацией. С помощью многофункциональной системы распределения информации «Линк 16» каждый истребитель «Rafale» будет иметь доступ к данным, полученным другими самолетами (включая самолеты ДРЛО и У) и наземными средствами наблюдения. Эта система позволит истребителю за счет обмена данными и использования пассивных датчиков минимизировать собственную заметность и внезапно атаковать цель.

Основным оружием «Rafale» против воздушных целей является ракета MICA  класса «воздух-воздух», способная поражать цели в ближнем бою и за пределами визуальной дальности. Ракета имеет стартовую массу 112 кг и отличается высокой маневренностью. С помощью двигателя с отклоняемым вектором тяги, развитого оперения и высокоэффективных поверхностей управления она способна реализовать перегрузку до 50 единиц. Таким образом, MICA по своим параметрам близка российской ракете малой дальности Р-73.

В состав вооружения истребителя «Rafale» входят два варианта ракеты: MICA-ЕМ с активной радиолокационной системой наведения и MICA-IR с тепловизионной головкой самонаведения. Целеуказание ракетам в ближнем воздушном бою может осуществляться с помощью нашлемного прицела «Топсайт». В перспективе самолеты предполагается оснастить управляемыми ракетами (УР) класса «воздух-воздух» большой дальности «Метеор».

Артиллерийское вооружение самолета включает пушку 30 М 791. Эта одноствольная 30-мм револьверная пушка имеет скорострельность 2500 выстрелов в минуту. Начальная скорость снаряда 1025 м/с. Эффективная дальность стрельбы по воздушной цели составляет 1500 м. Боекомплект 125 патронов, снаряженных снарядами, обладающими высокими зажигательными свойствами и проникающей способностью.

Проведенный анализ показывает, что бортовой комплекс и вооружение «Rafale» по составу и характеристикам является современным и позволяет решать широкий перечень боевых задач. Однако очевидно, что боевые возможности авиационного комплекса в значительной степени определяются характеристиками той платформы, на которой это оборудование и вооружение размещаются. За срок службы летательного аппарата его «электронная начинка» может поменяться несколько раз, изменяя его боевые возможности, и даже само предназначение самолета. Чем лучше летные характеристики боевого самолета, тем выше его потенциал для дальнейшей модернизации.

Самолет «Rafale» выполнен по схеме «бесхвостка» с дополнительным цельноповоротным передним горизонтальным оперением (ПГО),  треугольным среднерасположенным крылом малого удлинения λ = 2,55, стреловидностью χПК = 48º. Вертикальное оперение — однокилевое.

Самолеты такой аэродинамической схемы позволяют иметь меньшую удельную нагрузку на крыло (р = G/S) и коэффициент лобового сопротивления при нулевой подъемной силе (Сх0). Но при этом данная компоновка обладает более скромными несущими свойствами, имеет более пологую индуктивную поляру (по сравнению с нормальной схемой), что значительно снижает аэродинамическое качество при маневрировании с большими перегрузками. Вследствие неблагоприятного интерференционного взаимодействия ПГО и киля самолеты данной схемы склонны к потере путевой устойчивости и управляемости на углах атаки α ≥ 24º. Таким образом, располагаемый угол атаки «Rafale» ограничен αдоп. = 22º.

Проведем оценку маневренных характеристик истребителя «Rafale» С в диапазоне высот и скоростей, характерных для ведения ближнего воздушного боя, при наиболее благоприятных условиях сочетания массы самолета и тяги силовой установки. Будем считать, что на самолете установлены двигатели М88-3, а вес пустого «Rafale» С после его модернизации не изменился и составляет 9850 кг. Тогда исходные расчетные параметры самолета будут соответствовать данным приведенным в табл. 1. Маневренные характеристики самолета приведены на рис. 2…7 при использовании форсажного режима работы двигателей.

Из данных на рис. 2 видно, что благодаря высокой тяговооруженности «Rafale» С имеет энергетическую скороподъемность практически такую же, как и F-22А. Это качество особенно ценно при решении задач перехвата, при преодолении ПВО, при противоракетном маневрировании в дальнем воздушном бою и обеспечивает безопасный выход из боя.

На рис. 3…5 показаны располагаемые маневренные возможности самолета при маневрировании в горизонтальной плоскости — характеристики виража.

Благодаря малой удельной нагрузки на крыло «Rafale» С имеет высокие располагаемые перегрузки (рис. 3), но при их реализации самолет слишком энергично тормозится, теряя скорость, а вместе с ней и располагаемую перегрузку (nуа расп.). Судя по величинам тангенциальной перегрузки (nха), возникающей при выполнении форсированных виражей (рис. 4), темп падения скорости при выходе на αдоп. и достижении nуэ макс. = 9 составляет 105…125 км/ч за секунду.

Высокий темп падения скорости делает практически не реализуемыми расчетные максимальные значения угловых скоростей разворота ωвир.макс. (рис.5) без угрозы превышения допустимого угла атаки и потери управляемости или превышения nуэ макс. и разрушения конструкции. Реальные ωвир.макс. будут примерно на 5 º/с меньше.

На рис. 6 и 7 показаны характеристики установившихся маневров, выполняемых с постоянной скоростью. Из диаграммы располагаемых перегрузок на рис. 6 и текущих тангенциальных перегрузок на рис. 4 видно, что реализовать nуэ макс. = 9 без потери скорости «Rafale» С может только при полете у земли, начиная маневр на скорости не менее 1000 км/ч. На высотно-скоростном режиме, характерном для начала ближнего воздушного боя (БВБ), «Rafale», несмотря на очень высокую тяговооруженность, начнет терять скорость уже при создании nуа> 7…7,5.

Это объясняется тем, что предельная по тяге нормальная перегрузка определяется не только тяговооруженностью (μ = Р/G, где Р — располагаемая тяга силовой установки; G — расчетный вес самолета), но и текущим значением аэродинамического качества (К) при заданной перегрузке (nу пр. ≈ μ∙К). С ростом перегрузки и угла атаки аэродинамическое качество самолета «Rafale» с крылом малого удлинения будет быстро падать, и при αдоп. = 22º снизится более чем в 5 раз относительно Кмакс..

По мере увеличения полетного веса, высоты и снижения скорости, вследствие уменьшения тяговооруженности данный эффект будет проявляться сильнее, и способность «Rafale» к энергичному маневрированию будет падать.

Чтобы оценить эффективность «Rafale» С при решении одной из основных боевых задач самолета-истребителя, проведем имитационно-стохастическое математическое моделирование ближнего воздушного боя с его участием против российского истребителя поколения 4+ типа Су-35. Считаем, что оба самолета имеют сходное штатное вооружение: четыре УР «воздух-воздух» и артиллерийская установка. Учтены также возможность снижения ИК-заметности «Rafale» за счет впрыска специального состава в струю выхлопных газов двигателей, а также снижение влияния нормальной перегрузки на организм летчика за счет увеличенного до 29º угла наклона спинки кресла.

Оценка эффективности проводится по нескольким критериям, среднестатистические величины которых определяются по результатам моделирования 500 воздушных боев продолжительностью 90 секунд, начинающихся из нейтральной тактической ситуации. Реализации поединков отличаются совокупностью случайных факторов и тактикой поведения противников.

Рассмотрено две группы боев, отличающиеся начальной высотой: Н1 — малые высоты; Н2 — средние высоты. Итоговые результаты одиночных воздушных боев между самолетами «Rafale» С (№2) и Су-35 (№1) представлены в табл. 2.

Полученные результаты показывают, что, несмотря на несколько большую удельную нагрузку на крыло и меньшую тяговооруженность у Су-35, шансы на победу при вступлении в воздушный бой на малых высотах у противников практически одинаковые (WП 1 = WП 2 = 47,4%).

Избыточная нагрузка на крыло нашего истребителя компенсируется большим располагаемым значением коэффициента подъемной силы (Су доп.). В итоге отношение Су доп./р, определяющее располагаемую перегрузку (рис. 3), у самолетов «Rafale» С и Су-35 оказываются одинаковыми (Су доп./р = 0,0051). Кроме того, Су-35, имея двигатели с управляемым вектором тяги, могут сохранять управляемость до критических значений угла атаки и реализовать максимальное значение коэффициента подъемной силы, значительно увеличив Су /р и располагаемую перегрузку на малых скоростях. Однако так называемые «сверхманевренные» возможности нашего истребителя оказываются невостребованными при единоборстве с «Rafale». Показатели эффективности Су-35, приведенные в табл. 2, достигаются при использовании лишь 75% от допустимого угла атаки без использования управления вектором тяги.

Меньшая тяговооруженность нашего самолета с избытком компенсируется более высоким аэродинамическим качеством, что обеспечивает Су-35 заметное преимущество в перегрузках предельных по тяге. Анализ циклограмм текущих перегрузок показывает, что Су-35 на 15% больше по времени удерживает nу ≥ 7.

«Rafale» С, выполняя форсированный маневр, начатый на большой скорости, имеет более высокий градиент нарастания угловой скорости разворота в первые секунды поединка и, соответственно, имеет возможность раньше атаковать. Анализ распределения ракетных пусков по времени показывает, что 46% из них французский истребитель производит в первые 15 секунд.  Если эта атака оказывается успешной — побеждает Rafale, если бой затягивается, тактическое преимущество переходит к нашему самолету и побеждает Су-35. Его атаки более равномерно распределены по времени боя, 48% из них осуществляется в интервале от 30 до 60 секунды.

Анализ взаимного расположения самолетов по истечении времени боя показывает, что в 75% случаев Су-35 находится в задней полусфере (ЗПС) противника. При этом в 32% случаев «Rafale» находится в поле зрения головок самонаведения УР, то есть при наличии ракет может быть вновь атакован.

Типовая картина развития тактической ситуации в воздушном бою на малых высотах показана на рис. 8. Здесь «Rafale» С, выполнив форсированный вираж, успевает осуществить пуск ракеты на 14-й секунде маневрирования, который через три секунды завершился поражением нашего самолета с вероятностью 0,50. Далее инициатива переходит к Су-35, он отвечает четырьмя результативными атаками на 39-, 49-, 64- и 84-й секундах маневрирования. Условий для применения артиллерийского вооружения не возникло. В итоге накопленные за время боя вероятности сбития противников составили: вероятность сбития «Rafale» С — Wсб.2 = 0,77; вероятность сбития Су-35 — Wсб.1 = 0,50. Отсюда следует, что наш истребитель в данной реализации воздушного боя одержал победу с положительной разностью вероятностей сбития ΔW = Wсб.2  Wсб.1 = 0,27.

При увеличении высоты вступления в бой (Н21) тяговооруженность самолетов уменьшается, растет величина потребных для маневрирования углов атаки и в данных условиях фактором, определяющим эффективность истребителя, становится его аэродинамическое совершенство, по которому Су-35 вне конкуренции.

Кратковременное преимущество «Rafale» в начале боя с ростом высоты постепенно исчезает, и три четверти поединков заканчиваются победой Су-35 (WП 1 = 74,2%). Убедительность этих побед подтверждается подавляющим преимуществом нашего истребителя в соотношении количества ракетных атак (n1/n2 = 4,25), атак, завершившихся поражением цели (nэфф.1/nэфф.2 = 3,96), и средней разностью вероятностей сбития противников (DWср. = 0,37).

Типовая картина развития тактической ситуации в воздушном бою на средних высотах показана на рис. 9. Здесь Су-35, как правило, опережает противника в применении вооружения в начале боя и далее сохраняет преимущество, благодаря более высоким маневренным характеристикам. В предложенной реализации воздушного боя наш истребитель в течение 60 секунд полностью расходует запас ракет без единой атаки со стороны противника, добиваясь практически абсолютного успеха (Wсб.2 = 0,96). Бой заканчивается убедительной победой со счетом ΔW = Wсб.2  Wсб.1 = 0,96.

Анализ, проведенный в данной статье, а также в работе [1], показывает следующее:

современные и поступающие на вооружение стран НАТО многофункциональные истребители нацелены, прежде всего, на решение ударных задач, предполагая либо отсутствие активного противодействия в воздухе, либо подавление этого противодействия атаками с больших дальностей, используя глобальное информационное превосходство;

российский истребитель Су-35 способен успешно бороться с противниками типа F-35 (A, B, C), «Rafale» (С, В, М, N), EF-2000 и другими, обеспечивая прикрытие войск и наземных объектов от ударов с воздуха;

признавая высокий боевой потенциал французского многофункционального истребителя «Rafale» поколения 4+, следует отметить, что его завышенная стоимость явно не соответствует эффективности.

В заключение хочется посоветовать нашим коллегам из Индии, Египта и других государств, дружественных России, не тратить деньги на дорогостоящие «игрушки» для ведения колониальных воин, а покупать российское оружие победы марки «Су».

1 оценка, среднее: 5,00 из 51 оценка, среднее: 5,00 из 51 оценка, среднее: 5,00 из 51 оценка, среднее: 5,00 из 51 оценка, среднее: 5,00 из 5 (5,00 из 5, оценило: 1)
Загрузка...