Проект X-65 - В США строят самолет с революционной технологией управления через струи воздуха

Американское агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) и компания Boeing Aurora Flight Sciences работают в тандеме над созданием самолета, который для управления будет использовать не "традиционные физические поверхности" - (органы управления полетом), а струи сжатого воздуха. По мнению экспертов, эта революционная разработка способна изменить будущее мировой авиации и военных стелс-технологий.

Экспериментальный самолет Aurora Flight Sciences с активным управлением воздушным потоком разработан на основе системы, которая подает сжатый воздух к "эффекторам", интегрированным во все летающие поверхности, заменяя традиционные механические органы управления, такие как хвостовые закрылки и рули. Фотография представлена Aurora Flight Sciences.

В этом месяце издание Breaking Defense сообщило, что экспериментальный прототип, известный как X-65, весом 3200 килограммов способен развивать максимальную скорость 0,7 Маха (857 километров в час). В докладе говорится, что новый летательный аппарат может подняться в воздух уже летом 2025 года.

Программа Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors, или CRANE, нацелена на то, чтобы переломить ситуацию, сложившуюся за более чем столетнюю историю существования авиации, благодаря новой технологии Active Flow Control (AFC) управления полетом самолета.

Согласно отчету Breaking Defense, самолет X-65 будет построен с традиционными системами управления и новыми актуаторами, причем в ходе испытаний традиционные элементы управления будут постепенно "блокироваться", а функционал систем AFC постепенно расширяться.

Авторы доклада отмечают, что X-65 будет ценным испытательным активом для DARPA и других ведомств еще долгое время после завершения проекта CRANE. В статье также говорится, что X-65 спроектирован как "модульная платформа", благодаря чему его можно легко модернизировать и использовать в качестве испытательного инструмента для DARPA и прочих агентств.

В своей статье, опубликованной в январе 2023 года в журнале Asia Times, военный эксперт и журналист Габриэль Джоэл Онрада отмечает, что X-65 должен стать испытательным комплексом новых авиационных систем, способных совершить революцию в современных стелс-технологиях. Проект CRANE соответствует эволюции самолетов-невидимок. По мере развития боевые самолеты должны улучшать свой потенциал, становиться более доступными и более скрытными. Именно это по мнению эксперта, позволит им сохранить свое стратегическое преимущество и ценность.

Инновации в области воздухозаборников и выхлопных систем необходимы для того, чтобы соответствовать конструкции летающего крыла будущих самолетов-невидимок. Достижения в области системной интеграции, миниатюризации, исполнительных механизмов, датчиков и вычислительной мощи сделали технологию AFC доступной для использования на военных летательных аппаратах. Между тем, движущиеся элементы управления могут негативно отразиться на эффективной площади рассеивания (Radar cross section, RCS) самолета, что потенциально может поставить под угрозу его скрытность.

БПЛА палубного базирования кардинальным образом изменят способы ведения боевых действий на море

Технология AFC более эффективна, чем такие пассивные меры, как традиционные "шарнирные" органы управления полетом, поскольку ее можно активировать и отключить по мере необходимости. Технология AFC открывает множество новых вариантов улучшения характеристик самолета, включая отказ от подвижных поверхностей управления, снижение аэродинамического сопротивления, создание более массивных крыльев, увеличение топливной емкости и создание более простых систем большой тяговооруженности.

Онрада считает, что на будущих стелс-самолетах, таких, как американский истребитель шестого поколения Next Generation Air Dominance (NGAD), также будет задействована AFC, что позволит использовать многочисленные преимущества этой технологии.

В своей статье, опубликованной в январе 2022 года для журнала The National Interest, военный эксперт Алекс Холлингс пишет, что технология AFC позволит дополнить или вовсе отказаться от традиционных движущихся органов управления с целью улучшения летных характеристик самолета и уменьшения массы и объема по сравнению с конвенциональными системами управления. А это в свою очередь позволит увеличить полезную нагрузку, скорость и снизить требования к техническому обслуживанию, а также повысить уровень эксплуатационной готовности.

Холлингс считает, что в случаях, когда необходима повышенная скрытность, пилоты могут использовать технологию AFC для расширенного управления самолетом при полетах в спорных или сильно защищенных воздушных пространствах. А затем переходить на традиционные системы управления полетом в жизненно опасных ситуациях, когда требуется высокая маневренность, например, в воздушных боях.

Следующее поколение стелс-беспилотников также может быть оснащено технологией AFC с целью повышения их боевой живучести в спорных или сильно охраняемых воздушных пространствах.

В июле 2022 года издание Breaking Defense сообщило, что к 2027 году американские военно-воздушные силы планируют снять с вооружения беспилотники RQ-4 Global Hawk, чтобы освободить место для более современных летательных аппаратов, обладающих большей живучестью в спорном или хорошо защищенном воздушном пространстве.

Концепт-арт потенциального дизайна будущего малозаметного истребителя военно-воздушных сил Соединенных Штатов Америки Next Generation Air Dominance.  Фотография представлена пресс-службой компании Boeing.

В ВВС США назвали RQ-4 "устаревшей" платформой, которая обладает ограниченными возможностями в борьбе с угрозами со стороны ближайших соперников. Однако в отчете Breaking Defense также говорится, что преждевременная утилизация RQ-4 может привести к "серьезному пробелу" в потенциале разведки, наблюдения и рекогносцировки (ISR), в то время как будет разрабатываться их замена.

В статье, опубликованной в апреле 2021 года, издание Warzone отметило, что малозаметный RQ-180 может взять на себя роль RQ-4 в области ISR и выполнять функции "высоколетящего информационного сетевого центра".

Хотя подробностей о технических характеристиках RQ-180 крайне мало, The Warzone описывает его как большой двухмоторный самолет, выполненный по схеме "летающее крыло", оптимизированным для ламинарного потока. Такая конструкция, пишет издание, была обусловлена высокими требованиями к “широкополосной и всеобъемлющей” скрытности.

Warzone пишет, что RQ-180 предназначен для длительных полетов на больших высотах свыше 21 тысяч метров, оставаясь при этом не замеченным. Последующие поколения или даже преемники RQ-180 могут оснащаться системой AFC, чтобы еще больше усилить свои и без того внушительные стелс-характеристики.

США строят “лазерные сети", способные удерживать беспилотники в воздухе бесконечно долго

Технология AFC может также использоваться в следующем поколении боевых беспилотников, предназначенных для проникновения в воздушное пространство и ведения интенсивных боевых действий.

В сентябре 2023 года мы писали о так называемой программе LongShot, разработанной General Atomics и DARPA, - беспилотном летательном аппарате, вооруженных ракетами класса "воздух-воздух" предназначенных для поражения воздушных целей за пределами прямой видимости (BVR). Хотя беспилотник LongShot может задействовать технологию AFC для обеспечения повышенной скрытности при перемещении в спорном воздушном пространстве, он также может вернуться к использованию традиционных органов управления при выполнении маневров во время воздушного боя.

Повышение уровня стелса, возможно, переключило внимание западных специалистов с "догфайта" (собачьих боев), которым в последнее время уделяется меньше внимания в пользу сражений за пределами видимости (BVR). Растущая скрытность как истребителей, так и беспилотников означает, что противоборствующие стороны могут оказаться в пределах визуальной дальности (WVR) друг от друга, что невольно приведет к ближнему бою.

Следует отметить, что технология AFC по-прежнему сталкивается с серьезными техническими проблемами, в частности это касается миниатюризации и разноплановости ее применения. Так, в своей статье, опубликованной в октябре 2021 года в рецензируемом журнале Annual Review of Fluid Mechanics, Дэвид Гринблатт и Дэвид Уильямс обращают внимание на то, что энергоэффективность является серьезной проблемой при применении технологий AFC в микро- и нано-дронах с машущими крыльями.

Гринблатт и Уильямс утверждают, что системы AFC не имеют какой-либо превалирующей философии или подхода к проектированию из-за различных целевых задач управления, режимов полета и методов приведения в действие. Они утверждают, что подходы к проектированию варьируются в зависимости от конкретного применения и конкретных условий.

Художественный концепт роя боевых беспилотных летательных аппаратов. Credit: C4ISRNET

Гринблатт и Уильямс также считают, что практическое применение систем AFC предполагает осмысление аэродинамики органов управления и их взаимодействия с динамикой летательного аппарата с помощью таких методов, как экспериментальные корреляции, анализ размеров, построение моделей с пониженным порядком или высокоточной вычислительной гидродинамики.