Northrop Grumman B-2 Spirit Стратегический бомбардировщик

Первое из них относится еще к началу 1939 г. Именно тогда Джек Нортроп начал работать над самолетом типа летающее крыло. Правда, сам конструктор даже не помышлял в то время о том, что созданные им машины станут прообразами крылатых невидимок. Вторым было открытие радиопоглощающих материалов и красок, а также поиск способа эффективного рассеивания и поглощения радиоволн, приведший к созданию фасеточных конструкций. Но обо всем по порядку.

Из теории аэродинамики хорошо известно, что изгибающий момент крыла, создающийся подъемной силой, действует на плоскость в направлении вниз. В самолетах традиционных схем эти нагрузки в основном концентрируются в узлах крепления консолей и хвостового оперения к фюзеляжу, так как большая часть массы сосредоточена в нем. В схеме летающее крыло вся масса равномерно распределена вдоль размаха, а изгибающий момент несущих конструкций - в несколько раз меньше, чем у обычного самолета. Поэтому максимальные полетные нагрузки при маневрировании или воздействии воздушных потоков не окажут опасного воздействия на него (правда, ударные нагрузки, воздействующие на него при посадке, могут стать критическими). Действуя на летающее крыло, они распределены относительно гладко вдоль размаха крыла, что и является главным преимуществом этой компоновки.

Понимая это, Д.Нортроп приступил к продувкам разнообразных моделей летающих крыльев в аэродинамической трубе. В ходе исследований удалось выявить оптимальную конфигурацию будущего самолета. Для проверки полученных данных, а также проработки вопросов, связанных с устойчивостью и управляемостью такой схемы, в 1940 г. фирмой Нортроп строится экспериментальный самолет N-1М. Самолет необычной формы имел габариты одномоторного истребителя: размах крыла составлял 11,6м, удлинение - 4,81 м, площадь 27,9 м2, при взлетной массе 1709 кг. Силовая установка состояла из пары двигателей Франклин мощностью по 65 л.с., расположенных внутри консолей и вращавших толкающие винты. Стреловидное крыло имело симметричный профиль с геометрической круткой по размаху. Киля не было совсем, а его отсутствие компенсировалось отогнутыми книзу законцовками плоскостей. По крену и тангажу самолет управлялся с помощью элевонов, а рули высоты конструктор разместил в центральных частях консолей.

В ходе испытаний удалось получить данные об особенностях пилотирования самолетов подобной схемы. В частности выявилось, что путевая устойчивость машины вполне нормальная и можно обойтись без отогнутых законцовок крыла, спрямив которые конструкторы несколько улучшили аэродинамику. Помимо этого выяснилось, что для управления по курсу могут служить и аэродинамические тормоза, расположенные на плоскостях. Испытания также выявили недостатки системы охлаждения двигателей, утопленных в толще крыла, но и это удалось преодолеть, прорезав в передней кромке дополнительные отверстия, к которым были подведены воздушные каналы.

В общей сложности машина выполнила свыше 200 полетов. Результаты испытаний оказались настолько обнадеживающими, что разработчики рискнули удвоить мощность двигателей, разместив 120-сильные Франклины. Это дало увеличение скорости до 322 км/ч. Тем временем начавшаяся в сентябре 1939 г. Вторая Мировая война, летом 1940 г. капитулировала Франция, а Великобритания понесла столь серьезные потери, что американский Комитет Начальников Штабов всерьез рассматривал вероятность высадки немецких войск на Британские острова с последующей их оккупацией. Серьезная угроза американским интересам на Тихом океане исходила и от Японии. Проведенный американским генералитетом беспристрастный разбор вероятных вариантов начала боевых действий на этом ТВД показал, что в случае начала боевых действий на этом ТВД, практически все островные базы (исключая Гавайские острова.), включая расположенные на Филлипинах, будут очень быстро утрачены. Таким образом, перед американскими военными маячил призрак изоляции и войны на два фронта! В этих условиях командование Американского Воздушного Корпуса санкционировало разработку межконтинентальных бомбардировщиков, способных нести боевую нагрузку в 4500 кг на дальность 16000 км (так называемое условие 10000-10000, то есть 10000 фунтов на 10000 миль).

Поскольку в это время все основные подрядчики ВВС занимались доводкой и развертыванием производства уже принятых на вооружение самолетов, то выбор медных касок пал на Конвэр и Нортроп, которые и получили заказ на создание опытных образцов таких бомбардировщиков. Проекту фирмы Нортроп присвоили обозначение ХВ-35, а конвэровскому ХВ-36. Последний хотя и поражал своими размерами, но был довольно консервативен по заложенным техническим решениям. В противовес ему фирма Нортроп подготовила без преувеличения авангардную разработку по схеме летающее крыло. Более того, в ходе обсуждения обоих проектов, Джек Нортроп заявил представителям ВВС США, что размеры его самолета будут меньше, чем у В-36, а силовая установка будет иметь всего четыре двигателя против шести у конкурента. Кроме того, он гарантировал, что его бомбовоз будет иметь гораздо больше огневых точек. На вопрос все еще сомневавшихся генералов, удастся ли конструкторам уложиться в требования, глава фирмы ответил утвердительно.

Несмотря на широкомасштабное финансирование, работы продвигались довольно медленно, трудность поставленной задачи была очевидна. Правда, к середине 1942 г. стало ясно, что мрачные прогнозы штабистов не оправдались: германский блицкриг увяз на просторах России, явно не рассчитали собственные силы и самураи. К этому времени специалисты фирмы Нортроп построили четыре уменьшенные в три раза летающие копии будущего ХВ-35, которые получили внутрифирменное обозначение N-9M. На трех из них установили по два двигателя Менаско мощностью по 275 л.с., а на четвертом, 300-сильные Франклины. Хотя в ходе испытаний N-9M не показали высоких результатов, обкатка компоновки на натуре позволила получить характеристики устойчивости и управляемости, заложенные в ХВ-35. Кроме того, на данном этапе конструкторы познакомились с двумя наиболее серьезными недостатками, свойственными летающим крыльям. Один из них заключался в поперечных колебаниях (с крыла на крыло), что вызывало неприятные ощущения при пилотировании. Для их устранения на основе автопилота был спроектирован демпфер колебаний, установленный на ХВ-35 еще до первого взлета, который и устранил это явление.

Второй недостаток, более серьезный, был связан с неустойчивостью усилий, передающихся на ручку управления самолета (РУС) при полете на малой скорости. Срыв потока на задней кромке крыла приводил к увеличению угла атаки, в результате летчику требовалось прикладывать большие усилия для парирования возникавшего кабрирующего момента. Именно эта причина привела к катастрофе одного из прототипов и гибели летчика-испытателя М.Константа. Выходом из этой ситуации стало применение необратимой системы управления, которая гасила разворачивающие моменты и не передавала их на РУС. Наконец, 25 июня 1946 г. ХВ-35 отправился в свой первый полет. Стреловидное летающее крыло имело цельнометаллическую конструкцию, симметричный профиль и геометрическую крутку по всему размаху. В центральной части располагалась кабина экипажа, обзор из которой обеспечивался через окна в носке крыла и через фонарь, незначительно выступающий над верхней поверхностью. По бокам от кабины экипажа находились двигатели и бомбоотсеки, а также ниши стоек шасси. В толще консолей смонтировали топливные баки. Самолет имел трехстоечное убирающееся шасси с носовым колесом.

За исключением обтекателей, прикрывавших удлиненные валы толкающих пропеллеров и пулеметные турели, а также фонаря пилотской кабины, ХВ-35 не имел выступающих из крыла частей. Сопротивление, вносимое этими элементами, лишь на 10% ухудшило аэродинамику бомбардировщика, отличавшегося очень чистыми формами. Силовая установка состояла из четырех поршневых двигателей Пратт энд Уитни R-4360 мощностью по 3300л.с. Они были утоплены в крыле и посредством приводных валов соединены с расположенными за задней кромкой крыла соосными винтами. Улучшение характеристик устойчивости машины на больших углах атаки способствовали автоматические предкрылки, открывавшиеся при снижении скорости до 225 км/ч. Помимо них в комплекс механизации крыла входили посадочные щитки, установленные на задней части центроплана, элевоны и щелевые закрылки заменявшие рули направления. Немалую роль в аэродинамике бомбардировщика играли и обтекатели валов пропеллеров, уменьшавшие перетекание пограничного слоя по размаху крыла. Для компенсации пикирующего момента, возникавшего при отклонении посадочных щитков, закрылки должны были автоматически отклоняться вверх. Это, правда, снижало эффективность посадочной механизации, однако подъемная сила возросла почти в 1,5 раза! Экипаж самолета состоял из 15 человек. Оборонительное вооружение включало 20(!) пулеметов калибра 12,7мм, установленных в семи дистанционно управляемых турелях на верхней и нижней поверхностях крыла. Масса бомбовой нагрузки при полете на дальность 12100 км, со сбросом фугасок на середине маршрута достигала 4500 кг, а максимальная скорость равнялась 630 км/ч.

Однако к моменту выхода самолета на испытания специалистам стало ясно, что эра поршневых моторов подходит к концу, и после выпуска трех ХВ-35 командование ВВС США предложило фирме Нортроп оснастить машины турбореактивными Алисонами J35A-15 с тягой по 1800 кг. Два из 15 предсерийных YB-35 получили по восемь ТРД, а в дополнение к ним и новое обозначение YB-49. Уже 21 октября 1947 г. реактивный прототип оторвался от аэродромной бетонки. Испытания показали, что скорость самолета возросла до 890 км/ч, а бомбовая нагрузка до 17000 кг, правда с таким запасом гостинцев радиус действия позволял выполнять в основном тактические задачи, но при ее уменьшении до 4500 кг возрастал до 2250 км. Однако замена силовой установки не прошла бесследно. На ХВ-35 воздушные винты и обтекатели их валов вносили немалую долю в обеспечение продольной устойчивости в полете, а ТРД не обладали этими возможностями. В результате YB-49 приобрел склонность к скольжению. Не мудрствуя лукаво, конструкторы разместили у задней кромки крыла небольшие кили, и устойчивость вошла в норму.

В испытаниях участвовали три таких машины, и хотя две из них разбились, но проведение дальнейших исследований и доработок позволило устранить причины, вызвавшие обе катастрофы. Хотя к этому времени в серийное производство был запущен В-36, пентагоновские стратеги не собирались отказываться и от В-49, тем более, что машина получила высокую оценку у многих военных специалистов. В этих условиях ВВС США предложили контракт фирме Нортроп на производство этих бомбардировщиков. Поскольку производственные мощности разработчика не позволяли развернуть выпуск летающих крыльев в требуемых масштабах, правительственные чиновники предложили подключить к программе В-49 фирму Дженерал Дайнемикс, но из-за возникших вскоре разногласий между фирмами и командованием ВВС программа в конце концов была закрыта, а все машины пущены на слом... Спустя 15 лет после описанных событий, в 1965 г. в США начались работы по технике Стелс. Причиной начала этой программы был шок испытанный американской авиацией, побывавшей над Индокитаем в ракетных джунглях ПВО Северного Вьетнама. Исследования по уменьшению поражаемости боевых самолетов шли по двум направлениям: увеличению живучести летательных аппаратов и уменьшению их радиолокационной заметности. Именно тогда американские ВВС подписали контракт на проведение широкомасштабных научных и опытно-конструкторских разработок (НИОКР) по уменьшению эффективной поверхности рассеивания (ЭПР) летательных аппаратов.

Однако в течение почти шести лет разработчики фактически топтались на месте. Работы сдвинулись с мертвой точки лишь после того как в 1971 г. специалистам из Управления перспективных исследований МО США (DAPRA) попала на глаза статья советского физика Петра Уфимцева, посвященная методам вычисления отраженного электромагнитного излучения и опубликованная в открытой печати еще в 1962 г. Находка значительно снизила трудоемкость работ по определению ЭПР самолетов. Используя суперкомпьютеры Крэй-2, американские авиационные специалисты отработали программы, применяя которые, можно было с большой точностью моделировать ЭПР любых летательных аппаратов еще на стадии проектирования, а также выбирать конфигурацию планера, максимально снижающую радиолокационную заметность самолета. Результатом проведенных исследований стал комплекс мер и технических решений, направленный на устранение или ослабление факторов, влияющих на уровень заметности самолета: отражение излучения РЛС, теплового излучения двигателей и планера, излучения собственных бортовых систем, наличие инверсионного следа и дыма в выхлопных газах, а так же визуальной заметности.

Важнейшем направлением работ было признано снижение радиолокационной заметности. Уменьшение величины сигнала РЛС, отраженного от поверхности самолета, можно достичь за счет уменьшения эффективной отражающей поверхности (ЭОП) машины. Это достигается двумя путями: устранением в конструкции планера элементов, эффективно отражающих радиосигнал, и применением радиопоглощающих материалов (конструкций и покрытий). Хорошо отражают радиоизлучение любые стыки поверхностей, например, крыла с фюзеляжем, выступающие элементы конструкций (антенны и вооружение на внешней подвеске), первые ступени компрессоров двигателей. Поэтому для уменьшения ЭПР самолета он должен не иметь резких граней, крыло должно плавно сопрягаться с фюзеляжем, киль желательно вообще убрать или заменить на такие стабилизирующие поверхности, которые бы плавно сопрягались с фюзеляжем, лопатки компрессора двигателя необходимо спрятать глубоко в фюзеляж или толщу плоскостей, с подводом воздуха по изгибающемуся каналу. При этом воздухозаборники должны иметь покрытие из радиопоглощающих материалов, вооружение необходимо расположить внутри фюзеляжа, а антенны и приемники воздушного давления не должны иметь больших выступающих поверхностей (это довольно сложная проблема не решена еще полностью и сейчас).

В настоящее время из 21 самолета В-2, 16 находятся в строю, четыре используются в качестве тренировочных и один (AV-1), в качестве летающей лаборатории для отработки планируемых к принятию на вооружение высокоточных систем оружия. В попытке доказать необходимость продолжения программы выпуска В-2 специалисты корпорации RAND выдвинули предложение использовать бомбардировщик в качестве противотанкового самолета! Для выполнения этой задачи основным вооружением должны стать кассеты с противотанковыми суббоеприпасами SFW и LOCAAS. По расчетам этих стратегов, тройка духов могла бы отразить атаку советской танковой дивизии, уничтожив в ходе налета до 350 бронированных машин всех типов! Бредовость подобной идеи очевидна, поскольку по количеству средств ПВО советская танковая дивизия в конце 80-х - начале 90-х гг. стояла на первом месте в мире! Согласно опубликованным данным, в ней имелся зенитно-ракетный полк (20 ПУ ЗРК Тор или, на худой конец, Куб), а каждому из трех танковых полков придавался зенитный дивизион (20 ЗУ Тунгуска); в добавок к этому в соединении имелось до 120 ПЗРК!!

Те же специалисты предложили использовать В-2 совместно с бомбардировщиками В-1. В этом случае двойка должна была идти впереди и осуществлять подавление системы ПВО, а единичка использоваться в качестве ударной машины для уничтожения выбранных целей. Даже если предположить, что оба бомбоотсека на невидимке будут под завязку набиты противорадиолокационными ракетами HARM, успех выполнения такой операции весьма сомнителен. Еще один проект выдвинула фирма Нор-троп¦, предложившая создать на базе В-2 разведчик. Один из бомбоотсеков самолета в этом случае использовался для размещения разведывательной аппаратуры, а другой сохранял возможность загрузки средств поражения. Согласно расчетам специалистов, RB-2 может находится в оперативной зоне в течение многих часов, обеспечивая сбор и передачу информации в реальном масштабе времени. В этом случае у машины есть шанс вернуться в число наиболее приоритетных программ министерства обороны США.

После закрытия в 1993 г. программы AF-X, ВВС США снова подняли вопрос о возможности закупки дополнительного числа бомбардировщиков, предназначенных для выполнения ударных операций с применением обычных боеприпасов. Согласно расчетам Пентагона, для этой цели вполне бы подошли самолеты 20-й серии. В частности, заместитель командующего Стратегического Авиационного Командования генерал-лейтенент Стивен Кронер заявил, что возможно, после снятия с вооружения В-52, для поддержания боевого потенциала ВВС потребуется больше самолетов В-2, производство которых можно продолжать малыми темпами. Со своей стороны фирма Нортроп также неоднократно выходила с предложениями к ВВС об увеличении объемов заказа. Например, в мае 1995 г рассматривался проект о выпуске 20 машин общей стоимостью 15 млрд. долл. (по оценкам фирмы), но все эти наезды окончились ничем. В любом случае будущее этих сверхдорогих самолетов сегодня находится под вопросом...

23 февраля 2008 года самолёт B-2 (серийный номер 89-0127, «Дух Канзаса») потерпел крушение у берегов тихоокеанского острова Гуам на американской военной базе Андерсен. Это был первый случай крушения самолёта этого типа. Двум пилотам удалось катапультироваться. После аварии полёты всех самолётов этого типа были приостановлены. В конце апреля 2008 года полёты были возобновлены. Комиссия по расследованию пришла к выводу, что причиной аварии стала халатность наземного персонала, не включившего обогрев приёмника воздушного давления для удаления скопившегося в нём конденсата. Из-за этого система управления самолёта получала завышенное значение скорости и преждевременно дала команду на отрыв от земли. Действия экипажа признаны правильными, других отклонений от штатного режима в работе бортовых систем не выявлено, а моделирование ситуации на тренажёре показало, что спасти самолёт было невозможно.