Счетчики
Георгий Скопец: "Многофункциональность: за все надо платить"
В последнее время в СМИ все чаще стали появляться публикации, в которых к термину "многофункциональность", как одному из боевых свойств самолетов, отмечается неоднозначное отношение как со стороны разработчиков, так и военных.
Отношение основных потребителей (военных) к многофункциональности как к одному из основных новых свойств боевых самолетов является нормальным, поскольку они, как говорится, с младых ногтей не задумываются (и не должны этого делать) сколько стоит самолет или танк, на котором им предстоит воевать. Меньше всего их интересует экономика, тем более конкурентоспособность самолета на мировом рынке авиационной техники (АТ). А вот связанные с многофункциональностью дополнительные проблемы, такие как подготовка универсальных летчиков, расширение номенклатуры вооружения, усложнение эксплуатации и боевого управления и др. выдвигаются на первый план.
Судя по публикациям, отдельные авторы, соглашаясь в принципе с многофункциональностью, считают возможным отказаться от изначального придания авиационным комплексам (АК) этого свойства в процессе его разработки. Так, одна из статей заканчивается дословно предложением: "Более перспективным направлением с точки зрения создания и боевого применения комплексов вронтовой авиации (ФА) следует считать создание за счет модификации многофункциональных АК на базе специализированных одноцелевых". Т.е. сперва разрабатывается, например, истребитель, а потом он переделывается, например, в ударный авиационный комплекс.
А может быть не стоит второй раз наступать на одни и те же грабли, повторять опыт разработки Су-34? Напомню, в процессе согласования ТТЗ на разработку истребителя-бомбардировщика, предназначенного для замены Су-17, по предложению промышленности было принято совместное решение о его создании на базе истребителя Су-27 в целях сокращения сроков и стоимости опытно-конструкторских работ (ОКР). Кто как не военные знают действительные результаты ОКР "Фурор", которая ведется уже около 25 лет.
Попробуем разобраться в целесообразности придания свойства многофункциональности тактическим самолетам, опираясь, прежде всего, на закономерности развития авиационной техники и основные положения системного подхода. Прежде чем анализировать закономерности развития авиационной техники, представляется целесообразным остановиться на определениях "многофункциональный истребитель" и "многоцелевой истребитель". Анализ показывает, что данные термины используются в одинаковом смысле. Но чем же не устраивает термин "многофункциональность"? Какая необходимость менять "многофункциональность", характеризующую одно из важнейших системных свойств АК, определяющее его способность поражать как воздушные цели, так и наземные объекты, на "многоцелевое применение"? Ведь многофункциональность характеризует способность АК выполнять одновременно несколько функций в одном боевом вылете. Например, совершая маловысотный полет, контролировать воздушное пространство и поражать воздушные цели, решать задачи радиоэлектронного поражения (РЭП) и огневого поражения средств ПВО и др. Только многофункциональные истребители, способные действовать не только по истребителям противника, но и по ЗРК, будут решать задачи обеспечения других родов авиации без включения в тактическую группу расчистки воздушного пространства ударных самолетов.
Многоцелевое применение в большей степени характеризует способность одновременного обстрела нескольких целей и уже широко используется для оценки многоканальности применения оружия. Более того, по уровню иерархии в соответствии с требованиями системного подхода оно находится ниже многофункциональности, поскольку характеризует эффективность отдельного АК, в то время как многофункциональность проявляется в наибольшей степени на уровне системы вооружения ФА в целом. Для подтверждения этого рассмотрим факторы, обусловившие закономерность развития боевой авиации в направлении многофункциональности.
Закономерность. С целью упрощения изложения материала будем рассматривать только поражение воздушных целей и наземных объектов, которые зачастую представляются как решение истребительных и ударных задач. Ретроспективный анализ результатов разработки (модернизации) боевых самолетов тактической авиации показывает:
1. Практически все самолеты тактической авиации последних поколений в той или иной степени являются многофункциональными, т.е. способными решать как истребительные так и ударные задачи. Данное обстоятельство позволяет рассматривать их развитие в направлении универсализации (многофункциональности) как закономерность.
2. Создание многофункциональных самолетов происходило, как правило, на базе истребителей в процессе их модернизации. При этом, как это верно отражено в большинстве публикаций, повышение ударных возможностей проходило по двум направлениям: - наращивания ударных возможностей истребителей (Су-35, МиГ-35, F/A-18), обеспечения им способности поражать наземные объекты за счет расширения возможностей обзорно-прицельной системы и включения в состав комплекса вооружения самолета управляемых систем поражения (УСП) классов "воздух-поверхность", "воздух-РЛС" и "воздух-корабль" при сохранении у них истребительных свойств в полном объеме; - повышения ударных возможностей и доведения их до уровня, когда ударный потенциал становится превалирующим за счет размещения на борту второго члена экипажа, расширения номенклатуры и наращивания массы ударного оружия, повышения выживаемости (Су-34, F-15Е).
3. Придание свойства многофункциональности сопровождалось увеличением нормальной взлетной массы модернизируемых истребителей и, как следствие, уменьшением тяговооруженности и повышением удельной нагрузки на крыло, что обуславливало ухудшение их маневренности. В отдельных случаях такая модернизация выливалась в новую ОКР, направленную на разработку другого многофункционального самолета, принципиально отличающегося от условно базового. Разве можно утверждать, что Су-34 с массой ~40 т является модификацией Су-27 с массой ~23 т?
4. Все боевые самолеты тактической авиации последнего поколения разрабатывались изначально как многофункциональные. При этом заметен акцент европейских стран на наращивание ТТХ, определяющих истребительные свойства самолета. В США, традиционно обладающих двухсамолетным парком тактических истребителей, при разработке F-22A сделан упор на максимизацию истребительных возможностей, а при разработке F-35 – ударных (так же, как это было на предыдущем поколении). Об этом свидетельствует тот факт, что уменьшение нормальной взлетной массы F-35 по сравнению с F-22А достигнуто, в том числе, и за счет снижения маневренности:
- тяговооруженность F-22A ~ 1,25, а F-35А ~ 1 (у F-35C тяговооруженность еще меньше);
- удельная нагрузка на крыло F-22A составляет 350 кг/м.кв, а F-35A – 450 кг/м.кв.
По результатам анализа можно сделать однозначный вывод: придание боевым самолетам свойства многофункциональности является закономерным результатом их развития. Вместе с тем, придание свойства многофункциональности требует существенных дополнительных затрат и нужны очень веские аргументы системного плана (мотивы) для принятия решения о развитии боевой авиации в этом направлении.
Мотивация. Принято считать, что основных причин, обусловивших данное направление, две. Во-первых, чрезвычайно усложнились условия решения ударных задач вследствие повышения защищенности объектов действий и условий их поражения (мобильность, маскировка, противодействие ПВО, РЭП). Это потребовало усложнения ударных самолетов. Аналогичная картина наблюдается и в истребительной авиации. Следствием этого стало увеличение стоимости боевых самолетов до величины, при которой потребности в решении боевых задач специализированными истребителями и ударными самолетами вошли в противоречие с финансово-экономическими возможностями государства, производящего (покупающего) боевые самолеты.
При уровне ассигнований, которые могут быть выделены на развитие системы боевых средств, стало невозможным формирование авиационных группировок (АГ), включающих специализированные самолеты только для поражения воздушных целей или наземных объектов. Существенное повышение потребных затрат на обеспечение военной безопасности страны при оснащении АГ специализированными самолетами можно рассматривать как основной мотив совершенствования боевой авиации в направлении придания им свойства многофункциональности.
Вторым фактором, обусловившим развитие боевых самолетов в направлении многофункциональности, явилось появление технической возможности оснащения их радиоэлектронными комплексами, позволяющими решать как истребительные, так и ударные задачи без переоборудования самолета. Уже в процессе разработки и модернизации современных истребителей стало реальностью воплощение идеи многофункциональности. Научно-технический прогресс в различных отраслях обеспечил создание многофункциональных бортовых РЛС, позволил выйти на новый уровень автоматизации процесса применения средств поражения классов "воздух-воздух" и "воздух-поверхность", что, в свою очередь, существенно упростило процесс решения "несвойственных" задач и облегчило подготовку летчиков.
Таким образом, совершенствование боевых самолетов в направлении обеспечения им возможности поражения как воздушных целей так и наземных объектов привело к появлению на вооружении АК, обладающих новым свойством, которое было названо многофункциональностью. Степень его реализации на каждом конкретном АК различна и определяется рядом факторов, связанных со спецификой его применения. Для более четкого представления существа вопроса рассмотрим физический смысл свойства многофункциональности.
Физический смысл многофункциональности. Данное свойство вследствие его недостаточной изученности трактуется неоднозначно. Чаще всего многофункциональность понимается, как способность одинаково успешно решать и истребительные, и ударные задачи. Однако даже самые предварительные исследования показывают, что при современном уровне требований по эффективности решения боевых задач специализированными истребителями и ударными самолетами полная многофункциональность, когда решаются одинаково эффективно и ударные, и истребительные задачи, недостижима. Основным препятствием этому является существенное отличие условий решения истребительных и ударных задач.
В отличие от истребительных ударные задачи, как правило, будут решаться на территории противника в условиях противодействия ПВО, что требует проведения целого ряда мероприятий по обеспечению выживаемости ударных самолетов. Реализация при разработке многофункционального истребителя всего комплекса мер, направленных на повышение выживаемости при решении им ударных задач (снижение заметности, повышение боевой живучести, РЭП, огневая оборона), на современном уровне развития авиационных технологий невозможна. Обеспечение необходимого уровня выживаемости требует отступления ТТХ многофункционального истребителя от их значений, оптимальных для специализированного истребителя. Это, в свою очередь, делает невозможным решение многофункциональным самолетом истребительных и ударных задач соответственно с эффективностью специализированного истребителя и специализированного ударного АК.
Для иллюстрации данного утверждения (рис.1) приведена зависимость боевой эффективности гипотетических истребителя и ударного самолета от относительной массы систем, обеспечивающих их выживаемость. В качестве показателя интегральной оценки боевой эффективности использован боевой потенциал, представляющий собой отношение вероятности поражения объекта действий к вероятности собственной гибели. Для истребителя - это отношение вероятности поражения воздушной цели к вероятности поражения истребителя целью. Для ударного самолета - отношение вероятности поражения наземного объекта к вероятности поражения АК средствами ПВО противника.
Показанный (рис.1) характер протекания кривых объясняется тем, что в авиации, впрочем, как и вообще в жизни, за все нужно платить. В этой связи всякое увеличение одного свойства (выживаемости) в одинаковых условиях происходит за счет уменьшения другого свойства (эффективности). Конечный результат при этом будет зависеть от степени влияния параметров, определяющих рассматриваемые свойства, на величину самих свойств. Так, увеличение относительной массы средств обеспечения выживаемости в определенных пределах сказывается позитивно. Рост боевого потенциала при этом достигается за счет превалирующего влияния выживаемости на величину боевого потенциала (прирост боевого потенциала за счет увеличения выживаемости больше, чем его снижение за счет уменьшения эффективности). При дальнейшем увеличении относительной массы средств обеспечения выживаемости боевой потенциал начинает снижаться. Это объясняется тем, что увеличение относительной массы средств, обеспечивающих выживаемость, требует существенного снижения относительной массы ЛА, затрачиваемой на обеспечение эффективности (например, уменьшения боекомплекта, ухудшения маневренности). Это, в свою очередь, приводит к снижению эффективности, которое не может быть компенсировано повышением выживаемости.
Такой характер изменения зависимости наблюдается и для истребителя, и для ударного самолета, с той лишь разницей, что для ударного самолета падение боевого потенциала происходит при существенно больших значениях относительной массы систем, обеспечивающих его выживаемость. Несовпадение оптимальных значений относительной массы систем обеспечения выживаемости для истребителя и ударного самолета является основным аргументом того, что многофункциональный самолет должен представлять собой некоторый компромисс между специализированным истребителем и специализированным ударным самолетом.
Физика такого компромисса заключается в перераспределении боевых возможностей многофункционального самолета по решению истребительных и ударных задач или, переходя на термины боевой эффективности, в перераспределении его суммарного боевого потенциала между истребительным и ударным потенциалами. Для количественной оценки степени достижения такого компромисса возникла необходимость введения некоторой величины, характеризующей соотношение истребительных и ударных возможностей многофункционального самолета. В качестве одного из возможных показателей, позволяющих количественно оценить данное свойство с учетом актуальности его наличия в формируемой АГ, можно использовать степень универсализации (многофункциональности) – количественную характеристику, отражающую соотношение истребительных и ударных возможностей. Чтобы понять ее физический смысл и избежать при этом громоздких рассуждений рассмотрим следующее выражение.
SU = qи . ри + qу . ру, (1)
где SU - степень универсализации;
qи, qу – коэффициенты, характеризующие соотношение между истребительными и ударными задачами соответственно, определяемые, исходя из оперативно-тактических потребностей в их решении. Сумма qи+ qу =1, а каждое из слагаемых не равно нулю, поскольку в противном случае универсализация теряет смысл по причине отсутствия потребностей в ней. Их введение продиктовано необходимостью учета важности решения истребительных и ударных задач;
ри, ру – относительные истребительный (БПи) и ударный (БПу) потенциалы соответственно, однозначно определяемые тактико-техническими характеристиками самолета.
ри = БПи м / БПи с; ру = БПу м / БПу с. (2)
Индексы “м” и “с” в выражениях (2) относятся к многофункциональному и специализированному самолетам соответственно.
Выражение (1) применимо исключительно при оценке многоцелевых самолетов, когда ри не равно 0 для ударного и ру не равно 0 для истребителя, поскольку при равенстве их нулю степень универсализации не имеет смысла (случай специализированных АК). Видно, что величина SU будет равна единице при ри = ру = 1, что соответствует случаю полной универсализации, когда многофункциональный самолет способен решать истребительные задачи с эффективностью специализированного истребителя, а ударные – с эффективностью специализированного ударного самолета. Во всех других случаях SU < 1 и будет определяться соотношением истребительных и ударных свойств многофункционального самолета и их значимостью.
Такое представление степени универсализации основывается на следующих посылках:
1. Степень универсализации, исходя из основных требований системного подхода, должна учитывать особенности функционирования боевых средств авиационной группировки. Одной из них является то, что, несмотря на неопределенность и неравномерность появления истребительных и ударных задач, в среднем за операцию их пропорции достаточно стабильны, что позволяет определить численные значения qи и qу.
2. "Платой" за универсализацию является возможность уменьшения эффективности по основному предназначению (снижение истребительного или ударного потенциала).
3. Эффективность решения боевых задач (истребительных и ударных) как многофункциональным самолетом, так и специализированным истребителем и ударным самолетами при неизменных условиях боевого управления и обеспечения однозначно определяется их ТТХ.
Практическая реализация. Многофункциональный самолет с относительной массой средств обеспечения выживаемости, оптимальной для решения истребительных задач, оказывается далеко неоптимальным с точки зрения эффективности решения ударных задач (см. рис. 1). Необходимость поиска компромисса между истребительными и ударными возможностями обусловила актуальность проведения оценки многофункциональности на уровне системы более высокого уровня. Результаты, полученные методами математического моделирования функционирования расчетного авиационного формирования, вооруженного гипотетическими самолетами с различной степенью универсализации, в процессе решения истребительных и ударных задач показаны на рис. 2 и 3.
Приведенные зависимости свидетельствуют о необходимости рассмотрения при современном уровне развития авиационных технологий двух концепций многофункционального самолета: - концепцию многофункционального истребителя (истребитель с расширенными ударными возможностями); - концепцию многофункционального ударного самолета (ударный самолет с расширенными истребительными возможностями).
Для каждой из этих концепций может быть своя степень универсализации. На рис. 2 показаны зависимости боевых потенциалов многофункционального истребителя и многофункционального ударного самолета от степени универсализации. Видно, что с увеличением степени универсализации боевой потенциал многофункционального самолета по его основному предназначению (истребитель или ударный) падает. Следует ожидать, что выигрыш в эффективности за счет универсализации будет достигаться на более высоком по отношению к АК уровне иерархии, начиная с авиационного формирования, решающего разнородные задачи.
На рис. 3 показана зависимость суммарного боевого потенциала многофункциональных истребителей, состоящих на вооружении авиационного формирования заданной численности, от относительной величины их ударного потенциала. Видно, что при заданных пропорциях истребительных и ударных задач (qи = 0,7, qу = 0,3) может быть достигнут максимум эффективности действий многофункционального истребителя по наземным объектам.
Полученные результаты подтверждаются выбором концепций тактических истребителей последних поколений. Традиционно истребителями принято считать те боевые самолеты, которые способны вести ближний воздушный бой (БВБ), т.е. обладающие достаточной маневренностью, позволяющей им эффективно применять в воздушном бою УР малой дальности и стрелково-пушечное вооружение. А так называемый тактический истребитель F-16 и разрабатываемый на замену ему F-35 практически соответствуют концепции ударного самолета с расширенными истребительными возможностями.
Их однодвигательные силовые установки могут обеспечить в лучшем случае тяговооруженность, порядка 1,0 при удельной нагрузке на крыло 450 кг/м.кв. В то время как из условия ведения ближнего воздушного боя, которое в концепции истребителя является определяющим, рациональные значения тяговооруженности лежат в пределах 1,2-1,25 при значении удельной нагрузки на крыло 300-350 кг/м.кв. (как у F-22А). Следует заметить, что влияние тяговооруженности современных маневренных истребителей на их эффективность в БВБ весьма существенно. При прочих равных условиях превосходство в тяговооруженности на 10-15% практически не оставляет шансов противнику в БВБ, поскольку маневрирование современного истребителя сопряжено с реализацией высоких перегрузок, приводящих к интенсивному его торможению, для устранения последствий которого необходима высокая тяговооруженность.
Изложенный выше подход к обеспечению многофункциональности прослеживается и при анализе результатов модернизации тактического истребителя F-15 в многофункциональный ударный самолет F-15Е. При его разработке реализованы практически все технические решения, отличающие ударный самолет от истребителя, включая размещение второго члена экипажа, наличие которого является непременным условием полной реализации ударного потенциала многофункционального самолета. Однако это практически полностью лишило его способности вести маневренный воздушный бой.
Исследования показывают, что истребительные и ударные свойства могут быть в различной степени реализованы на боевых самолетах различной размерности. Размерность F-15 позволила при разработке модификации F-15Е реализовать в полном объеме мероприятия по наращиванию ударных возможностей при сохранении возможности действовать по воздушным целям в дальнем воздушном бою. В размерности F-16, несмотря на то, что он изначально разрабатывался как ударный самолет (на F-16А не было даже УР класса "воздух–воздух" средней дальности), разместить второго члена экипажа вряд ли удастся без дальнейшего существенного ухудшения его характеристик. А сделать из ударного самолета полноценный истребитель в истории авиации еще никому не удавалось.
На фоне реализации концепции многофункционального ударного самолета в процессе модернизации истребителей "тяжелого" класса совершенно уникальной выглядит концепция модернизации истребителя "легкого" класса МиГ-29, предлагаемая фирмой "МиГ". Создание двух модификаций самолета (МиГ-35, обладающего всеми свойствами современных истребителей, включая сверхманевренность, и МиГ-35D – двухместного истребителя-бомбардировщика, обладающего повышенным ударным потенциалом) является подтверждением реализуемости изложенной выше концепции обеспечения многофункциональности. Кроме того, реализация такой концепции делает излишним использование в процессе учебно-боевой подготовки "спарок". Многофункциональность в этом случае приобретает еще одну функцию - учебную.
Таким образом, на данном этапе развития боевой авиации многофункциональные самолеты могут быть классифицированы как многофункциональные истребители с расширенными ударными возможностями и многофункциональные ударные самолеты с расширенными истребительными возможностями. Приведенные результаты свидетельствуют о невозможности при современном уровне развития авиационных технологий разработать истребитель, который бы решал ударные задачи с эффективностью специализированного ударного самолета.
По материалам журнала "Авиапанорама" №1, 2008
купить новый автомобиль хендай солярис.