Скоростной, тяжеловооруженный, дальнобойный — на 2022-й запланирован полет первого с нуля построенного в России стратегического ракетоносца Ту-160М. Машины этого типа — ключевой элемент воздушной компоненты “ядерной триады“. О том, как “белые лебеди” получили вторую жизнь — в материале РИА Новости.
Новая начинка
Внешне модернизированный Ту-160М мало отличается от самолетов советской постройки. Главное нововведение: вместо двухконтурных трехвальных турбовентиляторных двигателей НК-32 разработки 1983-го поставят современные, более экономичные и с увеличенным ресурсом НК-32-02.
Именно благодаря мощным силовым установкам Ту-160 сохраняет статус самого скоростного бомбардировщика в мире — разгоняется до 2200 километров в час и на форсаже легко уходит от истребителей.
Номенклатуру вооружений не афишируют. Однако известно, что основной ударный аргумент прежний: крылатые ракеты Х-101 и Х-102. Кроме того, “белые лебеди” смогут использовать противокорабельные ракеты большой дальности. А благодаря специальной вычислительной системе на базе СВП-24 “Гефест”, как на бомбардировщиках Су-24 и Ту-22, неуправляемые авиабомбы станут высокоточным оружием.
Стратегический бомбардировщик-ракетоносец Ту-160 во время репетиции военного парада, приуроченного к 76-летию Победы в Великой Отечественной войне. Источник изображения: © РИА Новости / Алексей Майшев
Впрочем, для “стратегов” разрабатывают и принципиально новые боеприпасы. Речь о перспективной гиперзвуковой ракете большой дальности Х-95. Ее скорость превысит пять чисел Маха, что крайне затруднит перехват системами ПВО. Сообщали, что Х-95 сможет нести и ядерную боевую часть.
Кроме того, Ту-160М оснастят современным радиоэлектронным оборудованием — комплексами защиты, навигации, целеуказания, а также элементами автоматизированной системы управления войсками.
По данным Минобороны, модернизированный “белый лебедь” по боевой эффективности в полтора-два раза превзойдет предыдущие модификации. Что еще важнее, российская оборонка доказала способность самостоятельно изготавливать столь сложные машины. Первые Ту-160 строили буквально всем Советским Союзом — были задействованы десятки предприятий. Распад СССР разрушил многие производственные цепочки. Сейчас что-то восстановили, что-то создали заново.
Лучшие в классе
Ту-160 — не только наиболее скоростные, но и самые крупные и мощные сверхзвуковые летательные аппараты с максимальной по сравнению с конкурентами взлетной массой — около 275 тонн.
Главная задача “белых лебедей” — уничтожение особо важных целей в глубоком тылу противника и удаленных районах. Конструктивно Ту-160 — тяжелый моноплан с крылом большого удлинения, изменяемой стреловидности и четырьмя реактивными двигателями. Пусковые установки револьверного типа позволяют нести до 12 крылатых ракет, в том числе ядерных.
Стратегический ракетоносец Ту-160 садится после выполненного планового полета над нейтральными водами Балтийского моря. Источник изображения: © РИА Новости / Пресс-служба Минобороны РФ
Боевое крещение ракетоносцы получили в ходе операции ВКС России в Сирии: в ноябре 2015-го несколько машин нанесли удары ракетами Х-555 и Х-101 по объектам боевиков ИГ*. Все цели были успешно поражены. В дальнейшем самолеты неоднократно применялись в сирийской кампании. Ту-160 регулярно патрулируют нейтральные воды вблизи границ России.
В дальней авиации сегодня 16 “белых лебедей”. Все они, согласно планам Минобороны, пройдут глубокую модернизацию и наравне с новыми самолетами прослужат еще не одно десятилетие. В будущем Ту-160М смогут применяться в тесном взаимодействии с перспективными авиационными комплексами дальней авиации (ПАК ДА).
По теме: Собранный с нуля Ту-160М впервые поднимут в воздух в начале 2022 годаДальнейший прогресс
Известно, что ПАК ДА строится по схеме “летающее крыло”, когда подъемную силу создает практически вся поверхность самолета. За счет этого снижается удельный вес планера и увеличивается полезная нагрузка. Кроме того, снижается радиолокационная заметность, что уже подтвердили в серии стендовых испытаний.
Прототип ПАК ДА в представлении 3D-художника. Источник изображения: © РИА Новости / Андрей Станавов
Предполагается, что благодаря скрытности ПАК ДА сможет безнаказанно наносить удары по наземным целям и незамеченным покидать зону действия ПВО противника. Подобными качествами сейчас обладает только один бомбардировщик в мире — американский B-2 Spirit.
В отличие от стратегических ракетоносцев Ту-160 и дальних бомбардировщиков Ту-22М3, ПАК ДА будет дозвуковым. Это гораздо экономичнее — дальность полета авиационные эксперты оценивают в 15 тысяч километров.
К тому же малозаметному самолету не требуется как можно быстрее покинуть район пуска ракет. Концепция боевого применения ПАК ДА предполагает удары по наземным объектам с большой дистанции. В арсенал войдут как ракеты Х-101 и Х-102, так и перспективные стратегического класса.
Очевидно, ПАК ДА получит и гиперзвуковое вооружение, а также принципиально новые авиационные средства поражения. В частности, в России работают над ударным комплексом на базе реактивных беспилотников, запускаемых с борта самолета. Дроны смогут самостоятельно обнаруживать противника, распределять между собой задачи и заходить на цель с нескольких направлений одновременно. Носителю даже не нужно вторгаться в зону действия вражеской ПВО.
По теме:
Статус программ ракетоносца Ту-160М / М2
Самолеты стратегического привета
Два стратегических самолета, белый и серый. Они возникли в противоположных полушариях Земли – из одной задачи и разных ключевых решений. Серый шарит у земли, белый мчится стратосферой. Разной кистью, разной мерой их создали как могли. Naked Science внимательно смотрит на российский Ту-160 и американский В-2 «Spirit».
У стратегической авиации есть свои козыри. Это возможность оперативно, с авиационной скоростью, нанести удар на любую глубину вражеской территории. Это колоссальная, стратегическая мощность удара, радикально меняющего военную ситуацию (а то и ход истории). Это многоразовость боевого применения, использование одного и того же боевого средства для разных атак. И это возможность отменить и прекратить удар до того, как он сделан, в любой момент после взлета. Вернуть меч из замаха обратно в ножны. Такой потенциал можно реализовывать на базе разных подходов и выбора ключевых свойств самолетов. Увидеть, как работают два разных подхода, можно на примере двух самых современных стратегических бомбардировщиков, стоящих на вооружении, – российского Ту-160 и американского В-2 «Spirit».
Разные стратегии стратегов
У обоих самолетов, как стратегических бомбардировщиков, общая главная задача: надежно доставить мощный боевой груз на большую дальность. Надежность доставки сводится к ключевому затруднению — перехвату самолета. И здесь ставку можно сделать на разные факторы. Можно, например, выбрать примат быстроты. Попробуй-ка успешно перехватить самолет, мчащийся с большой сверхзвуковой скоростью порядка 2200 км/ч, или с числом Маха, равным 2,07. Это осуществимо — но очень непросто, сразу по двум причинам: во-первых, сокращается полетное время до цели (при этом ускоряется выполнение боевой задачи), и уменьшается доступное время приближения к самолету перехватывающего средства, ракеты или истребителя. Но если вы выбрали путь сверхзвуковой быстроты, то этот путь будет пролегать на большой высоте.
Режим полета разводит самолеты в разные части атмосферы и меняет их аэродинамический облик до разительных различий.
Но можно выбрать другой затрудняющий перехват фактор — трудность обнаружения. При таком подходе скорость полета не является главным фактором, важнее решить, как и где спрятать самолет. Как? Набором чисто конструктивных мер. Где? Убрав со всеобщего обозрения, спрятав у земли, в областях плохой видимости для средств обнаружения.
Орел и сова
Пара разных стратегических решений, воплотившаяся в этих самолетах, имеет весьма четкий аналог в живом мире. Авиация повторяет птиц, птицы иллюстрируют авиацию. Вот орел — эффективный хищник, настоящая машина убийства. Он крупный, он весомый, он парит высоко в небе, высматривая добычу, и за счет стремительности снижения настигает и поражает ее. Его крылья мощны, тело оформлено скоростью. А вот сова — не менее эффективный хищник, тоже настоящая машина убийства. Но — совсем другая. Будучи средних размеров, неслышно мчится она низко у земли, высматривая добычу, и благодаря своей бесшумности настигает и поражает ее. Ее крылья широки, тело оформлено беззвучностью.
У каждого крылатого хищника своя стратегия, и с ее помощью они вполне решают свои задачи и достигают целей. Потому что существуют не только оба конкретных биологических вида, но оба рода и семейства, использующие выбранный принцип и стратегию, пусть и с вариациями. Аналогичная ситуация — у стратегических самолетов. Каждый хорош, каждый может осуществить удар в рамках своей стратегии. Интересно, как это реализуется в практическом воплощении — давайте посмотрим.
Стратосферные путники
Атмосфера, в которой летят самолеты, делится на две непохожие части, две разные «среды обитания». Нижняя часть атмосферы называется тропосферой. Она копит в себе энергию и буйство солнечного тепла, с помощью которого происходят практически все погодные явления. Тропосферу характеризуют динамика и турбулентность, она насыщена разнообразными вертикальными движениями среды и облаками всех видов. На высоте 10-12 километров тропосфера отделяется довольно ощутимой границей от другого пространства, находящегося выше, – стратосферы.
Стратосфера устроена иначе: уложена ровными слоями, не перемешивающимися динамически. Поэтому и называется стратосферой, от латинского stratum – «слой». В ней практически нет вертикальных движений, поэтому полет в ней обычно спокойный, без тряски, а низкая плотность воздуха позволяет развивать высокую скорость. Спокойствие стратосферы экономит расход топлива на парирование различных возмущений, ведь крылья, стабилизаторы и кили создают свою силу в отклоненном положении, а это всегда добавочное сопротивление воздуха. Для небольших дальностей это не так существенно, но на стратегических дальностях мелочей не бывает.
Кроме того, отсутствие турбулентности снижает нагрузку на самолет и уменьшает накопление усталости металла, продляя эксплуатационный ресурс. Поэтому стратосфера для стратегических самолетов – основа большой (и многократной) дальности. Однако используют они эту основу по-разному. Оба наших героя пользуются стратосферой как эшелоном для покрытия стратегического расстояния, как спокойной и быстрой автотрассой. По которой можно мчаться, пока не приблизился к воздушному пространству противника. И тут начинают проявляться отличия. Ту-160 может и дальше пойти со сверхзвуковой быстротой, а В-2 снизится и будет красться максимально близко к рельефу, стараясь совершенно слиться с местностью.
Максимальная высота полета обоих самолетов примерно одинаковая: 15 200 метров у В-2 и 16 000 метров – у Ту-160. Почему именно столько? Дело в том, что стратосфера начинается на разной высоте в разных широтах Земли. На полюсах нижняя граница стратосферы лежит на высоте восьми-девяти километров. На экваторе накачиваемая экваториальными лучами Солнца тропосфера бурлит сильнее, разгоняя восходящие потоки на большую высоту, и выталкивает стратосферу выше, к высотам 15-17 километров. Высота максимального полета В-2 и соответствует способности лететь в стратосфере на любых широтах, оставаясь в ее спокойных слоях и экономя топливо на минимизации управляющих усилий.
Сверхзвуковой полет Ту-160
Сопротивление сверхзвукового полета сильное за счет создания сверхзвуковых ударных волн, или конусов Маха. Они порождаются скоростью и кинетической энергией самолета, забирая ее у корпуса и распространяя волновым путем от самолета в окружающее пространство. Можно снизить передачу энергии ударным волнам, заострив все части конструкции, встречающие сверхзвуковой поток. Так у самолетов возникают — острый нос, заостренные передние кромки тонких крыльев, киля и стабилизаторов, острые кромки воздухозаборников.
Сверхзвуковое сопротивление снижается скошенными крыльями, плоскости которых отводятся назад во время сверхзвукового режима полета, реализуя изменяемую геометрию крыла. А еще большим скосом лобовой части кабины. А еще — очисткой корпуса от аэродинамических деталей. Ничто не должно мешать сверхзвуковому потоку воздуха плавно обтекать корпус. Все оружие для снижения сопротивления воздуха убрано внутрь корпуса, не оставляя никаких пилонов и балочных держателей, делая поверхность самолета гладкой. Большие сверхзвуковые воздухозаборники расположились попарно снизу корпуса, чтобы собирать с низа фюзеляжа натекший газодинамически сжатый углом атаки воздух. Их вертикальный передний клин и скос кромки воздухозаборников за ним с наглядностью учебника демонстрируют принцип работы сверхзвукового воздухозаборника. Так образуется сверхзвуковой аэродинамический облик. Можно сказать, что его определила аэродинамика, став главным скульптором самолета, создателем формы.
Ту-160 в полете / Фото: avi-ator.ru
Но сверхзвук ставит задачи не только приведения формы в соответствие. Сопротивление воздуха все равно существенно возрастает при всех принятых мерах. И поэтому требуется столь же существенное возрастание тяги, чтобы держать скорость. Приращение тяги создают форсажным режимом двигателя. Для этого в задней части двигателя, перед реактивным соплом, вставляется большая пустая труба с топливными форсунками в начале – форсажная камера сгорания. Она просто сжигает добавочное топливо, обильно распыляемое в горячий поток – отработанный за турбиной газ, смешанный с воздухом наружного контура, прошедшего мимо камер сгорания двигателя и сохранившего свой кислород.
Эта могучая керосиновая горелка поднимает температуру газа перед соплом на тысячу градусов. Реактивное сопло, тепловая машина по разгону газовой струи, превращает добавленную газу тепловую энергию в увеличение скорости истечения и прирост реактивной силы. У двигателей НК-32, четверка которых стоит на Ту-160, тяга вырастает с максимальных 14 тонн до форсажных 25 тонн. Прирост тяги значительный, на 11 тонн, чуть ли не вдвое. Эта добавка тяги компенсирует возросшее сверхзвуковое сопротивление, поддерживая достаточно высокую (с числом Маха больше двух единиц) сверхзвуковую скорость.
Мощное увеличение форсажной тяги еще больше повышает расход топлива, возрастающий на форсаже в разы. У НК-32 он увеличивается вчетверо, сжигая за час уже 42 тонны. А все четыре двигателя на полном форсаже расходуют 168 тонн – всю емкость баков. И хотя есть режим частичного форсажа, все равно форсаж требует запасов топлива. Большая масса топлива делает самолет большим. Так Ту-160 стал самым тяжелым боевым самолетом в истории, с максимальной взлетной массой 275 тонн. Из которых 148 тонн – топливо, а это больше половины. Общая же емкость топливных баков составляет 171 тонну. Зачем в баках место для 23 тонн керосина сверх максимальной взлетной заправки? Потому что дозаправкой в воздухе можно заправить и их тоже, в отсутствие взлетной нагрузки на шасси. Возможность сверхзвука и форсажный режим делают Ту-160 огромным боевым топливовозом.
При таких размерах его можно нагрузить и соответствующим грузом. Стандартная боевая нагрузка Ту-160 составляет 22,5 тонны, а максимальная – 40 тонн. Понятно, что на стратегические дальности он летит со стандартной нагрузкой, с которой его боевой радиус достигает 7300 километров, часть которых он может пройти на сверхзвуке. Все это делает Ту-160 самым большим и мощным боевым самолетом в мире. В межконтинентальных ракетах ему бы соответствовала 15А18М «Сатана» – самая большая и тяжелая баллистическая ракета в мире.
Тихий полет В-2 «Spirit»
Тихий полет В-2 «Spirit»подчинен совсем иным ценностям, и самолет построен в других координатах. Малозаметность – главный скульптор «Духа». А аэродинамика лишь старалась подстроиться под странные и жесткие требования по радиоотражению. Киль убрали, чтобы не создавать отражающего уголка с корпусом и стабилизаторами, превратив самолет в одну большую плоскую фигуру, очертания которой тоже определены задачей минимального радиоотражения. Все кромки параллельны только двум прямым, что снижает вероятность обнаружения радиоимпульсом радара. Все аэродинамически существенное переползло на верхнюю сторону, подобно глазам камбалы, оставив нижнюю сторону ровной и гладкой поверхностью без деталей. Но сделано это не ради снижения сопротивления воздуха, как у Ту-160, а ради уменьшения обратного сигнала от летящего на высоте самолета, который полностью отражает пришедший сигнал дальше, в сторону от радара. Воздухозаборники стали растянутыми и невысокими, прижавшись к крылу.
В-2 Spirit в полете / Фото: 24smi.org
Сопла тоже сплющились, став щелевыми и выйдя на верхнюю поверхность крыла. Они отодвинулись от задней кромки крыла, вглубь верхней поверхности самолета, скрыв свои отражающие внутренности от радиолуча снизу. Одновременно это позволило реактивным струям с их большой плоской поверхностью быстрее смешиваться с окружающим воздухом, с охлаждением выходя за крыло. Это уменьшило тепловое излучение горячей реактивной струи, снизив заметность аппарата для тепловых головок самонаведения ракет. Щелевые сопла, скрывающие нагретые части двигателя, тоже в разы понизили традиционную инфракрасную светимость и обозримость обычных круглых сопел, яркими фонарями светящих в пространство большими раскаленными поверхностями. Специальные радиопоглощающие покрытия всего корпуса дополнили комплекс основных мер по снижению заметности.
В рамках малозаметности светить сверхзвуковой мощностью — не резон. Скорость самолета дозвуковая, при этом она остается вполне «авиационной» с точки зрения быстроты доставки груза к цели. Дозвуковой режим обтекания не создает ударно-волновой перекачки энергии от самолета в пространство, лобовое сопротивление не достигает уровней сверхзвукового. Поэтому не требуется большой форсажной тяги двигателей: четыре двигателя General Electric F118-GE-100 — бесфорсажные. Соответственно, на боевом участке не возникает высокого расхода топлива, что продлевает боевую часть полета. Керосина можно везти значительно меньше, а двигатели поставить не такие мощные, избыток иррационален.
Тяга двигателей В-2 на максимальном режиме составляет 7,7 тонны и равна половине 14 тонн максимальной тяги двигателей Ту-160. Это снизило массу и двигателей, и конструкции, что еще больше уменьшило расход топлива и его необходимый запас. Цепочка таких последовательных сокращений привела к уменьшению максимальной взлетной заправки В-2 вдвое к Ту-160, порядка 73 тонн. Самолет стал на треть легче Ту-160, с максимальной взлетной массой 180 тонн. Это сократило и его боевой радиус в 5500 километров – но он уменьшился на четверть. При этом боевой груз В-2 берет во вполне стратегическом весе: стандартная бомбовая нагрузка – 18 тонн, меньше уже лишь на одну пятую стандартной нагрузки Ту-160, и максимальная – до 27 тонн.
- Расширение возможностей
- Аэробаллистические ракет
- Орлиное зрение
Заключение: Смена уже на подходе
Но развитие технологий идет быстрее, и при всех модернизациях начинает нарастать отрыв от того, что можно сделать сегодня. Так возникает новое поколение самолетов. Орла и сову сменит следующее поколение авиационных «стратегов», уже создающихся и идущих к испытаниям. В обоих полушариях Земли оно теперь оформляется одинаково, в виде скрытного дозвукового летающего крыла. На смену Ту-160 готовится ПАК ДА – перспективный авиационный комплекс дальней авиации. Дозвуковой самолет делает ставку на малозаметность. Различные оценки подразумевают его существенное уменьшение в размерах и массе, предполагаемой на уровне 150 тонн, с дальностью полета до 15 тысяч километров. Линейка вооружения ожидается широкой — с охватом как ракетной, так и бомбовой номенклатуры. ПАК ДА станет более универсальным, перекрывая линейку целей В-2.
В-2 Spirit уступит место внешне похожему на него В-21 Rider, который продолжит развитие принципа малозаметности и уменьшения — при отказе от погони за дальностью и грузоподъемностью. За счет развитой сети баз и глобальной возможности дозаправок в воздухе боевой радиус В-21 сократится до 4000 километров, а вес полезной нагрузки ограничится 12-13 тоннами. Высокая экономичность двигателей сократит расход топлива. Все это уменьшит размеры самолета и еще больше усилит его малозаметность. А то, что он примерно вчетверо дешевле своего предшественника, позволит строить куда больше самолетов (при сопоставимой боевой мощи одного самолета), повышая тем самым суммарный потенциал нанесения удара этим сегментом стратегических самолетов.
Одновременно с новыми дозвуковыми крыльями-«невидимками» могут появиться и сверхзвуковые «стратеги», обладающие продвинутыми аэродинамическими чертами, новыми возможностями и высокими боевыми характеристиками. В какие сроки начнет летать новая техника, чем будет вооружаться, какова окажется в действительности и как будет выполнять свои стратегические задачи, покажет время.