Жасырын ұшақтардың алғашқы тәжірибесі: Lockheed Have Blue
Lockheed Have Blue
Lockheed Have Blue: жасырын ұшақ прототипі. Radar технологиясымен жасалған, радиолокациялық көрінуін азайтады. Ufimtsev математикасы негізінде құрылған.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Эксперименталды стелс ұшақ
Experimental stealth aircraft
Lockheed Have Blue – Lockheed компаниясының стелс истребителінің концепциясын сынап көрген ұшағының кодтық атауы болды. Have Blue Lockheed компаниясының Skunk Works бөлімшесімен жобаланып, Невада штатындағы Грум-Лейк полигонында сынақтан өтті. Have Blue – әуе-ғарыш инженериясы емес, радиолокациялық инженериямен анықталған сыртқы пішіні бар алғашқы тұрақты қанатты ұшақ. Ұшақтың көп қырлы пішіні электромагниттік толқындарды бастапқы радар сәулесінен басқа бағытта шағылыстыруға арналған, бұл оның радиолокациялық көрінуін едәуір азайтады. Ұшақты жобалау үшін Skunk Works жобалау тобы совет физигі және математигі Петр Уфимцевтің электромагниттік толқындардың шағылысуы туралы жариялаған математикалық еңбектерін пайдаланды. Lockheed компаниясының стелс инженері Денис Оверхолсер бұл еңбекті оқып, Уфимцевтің радарлық шағылыстың шекті талдауын жүргізуге қажетті математикалық теория мен құралдарды жасағанын түсінді. Соңғы жобада радиолокациялық толқындарды радар қабылдағышынан ауыстыру үшін көп қырлы беттер болды. Оның қанаттары күшті бұрылып, тік стабилизаторлары ішке қарай бұрылған, бұл оған «Үмітсіз алмаз» деген лақап ат беруге себеп болды – бұл Hope Diamond алмасымен жасалған әзіл. Бірінші ұшақ 1977 жылдың 1 желтоқсанында алғашқы ұшуын жасады. Екі ұшатын прототип құрастырылды. Екеуі де механикалық ақауларға байланысты жоғалып кетті. Дегенмен, Have Blue жобасы сәтті деп танылды, ол алғашқы операциялық стелс ұшағы – Senior Trend немесе Lockheed F 117A Nighthawk үшін жол ашты.
Lockheed Have Blue was the code name for Lockheed's proof of concept demonstrator for a stealth fighter. Have Blue was designed by Lockheed's Skunk Works division, and tested at Groom Lake, Nevada. The Have Blue was the first fixed wing aircraft whose external shape was defined by radar engineering rather than by aerospace engineering. The aircraft's faceted shape was designed to deflect electromagnetic waves in directions other than that of the originating radar emitter, greatly reducing its radar cross section. To design the aircraft, the Skunk Works' design team leveraged the mathematics published by Soviet physicist and mathematician Petr Ufimtsev regarding the reflection of electromagnetic waves. A stealth engineer at Lockheed, Denys Overholser, had read the publication and realized that Ufimtsev had created the mathematical theory and tools to do finite analysis of radar reflection. The eventual design characteristically featured faceted surfaces to deflect radar waves away from a radar receiver. It had highly swept wings and inward canted vertical stabilizers, which led to it being nicknamed "the Hopeless Diamond"—a pun on the Hope Diamond. The first operational aircraft made its maiden flight on 1 December 1977. Two flyable vehicles were constructed. Both were lost due to mechanical problems. Nevertheless, Have Blue was deemed a success, paving the way for the first operational stealth aircraft, Senior Trend, or Lockheed F 117A Nighthawk.
Өмірбаян
1970 жылдары АҚШ жоспарлаушыларына Варшава шартының күштерімен әскери қақтығыс жағдайында НАТО ұшақтарының көп шығынға ұшырауы анық болды. Бұл, кеңестік қорғаныс жүйелерінің күрделілігінен туындады, олар бақылау радарлары, радармен басқарылатын жер-әуе зымырандары (SAM) және әуеге қарсы артиллерия (AAA) арқылы жау ұшақтарын іздеп, жоюға тырысты. Осының салдарынан, Қорғаныс саласындағы кеңейтілген зерттеулер агенттігі (DARPA) жақсы байқала алмайтын ұшақтарды зерттеуді бастады, мақсаты – операциялық жағдайда қолданылатын жасырын ұшақты жобалау және өндіру болатын. Бастапқыда бес компания шақырылды, олардың үшеуі ерте кешіп кетті. Қалған екеуіне кейін Lockheed қосылды.
In the 1970s, it became increasingly apparent to U. S. planners that, in a military confrontation with Warsaw Pact forces, NATO aircraft would quickly suffer heavy losses. This came as a result of sophisticated Soviet defense networks, which used surveillance radars, radar guided surface to air missiles (SAM), and anti aircraft artillery (AAA) to seek and eliminate enemy aircraft. Consequently, the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) started a study on low observability aircraft, seeking to design and produce an operational stealth aircraft. Five companies were initially invited, three of which bowed out early. The remaining two were later joined by Lockheed.
Шығу тегі
Lockheed Have Blue радарға ілікпеу қажеттілігінен туындады. Вьетнам соғысы кезінде радармен басқарылатын зениттік-ракеталық кешендер (ЗРК) және зениттік артиллерия (ЗАА) АҚШ ұшақтарына елеулі қауіп төндірді. Осы себепті, соғыс кезінде шабуылдық ұшақтарға көбінесе жауынгерлік әуе патрульдеу және жаудың әуе қорғанысын жою (SEAD) үшін қолдау ұшақтары қажет болды. 1973 жылғы Йом-Киппур соғысы ұшақтардың ЗРК-ке осалдығын тағы да көрсетті – Израиль әуе күштері 18 күн ішінде 109 ұшақты жоғалтты.
The Lockheed Have Blue was born out of a requirement to evade radar detection. During the Vietnam War, radar guided SAMs and AAA posed a significant threat to US aircraft. For this reason, strike aircraft during the war often required support aircraft to perform combat air patrols and suppression of enemy air defenses (SEAD). The 1973 Yom Kippur War again highlighted the vulnerability of aircraft to SAMs – the Israeli Air Force lost 109 aircraft in 18 days.
Жобалау жұмыстары мен ерте сынақтар
Lockheed 10 жыл бойы ұшақ өндірісінен шеттетіліп, 1974 жылы DARPA-ға жүгінбеді. Эд Мартин, Lockheed California компаниясының ғылым және инженерия жөніндегі директоры, Пентагон мен Райт-Паттерсон әуе базасында жұмыс істеген кезде жасырындық зерттеулері туралы білді. Мартин мен Бен Рич, сол кезде Skunk Works президенті, Кларенс "Келли" Джонсонға бағдарлама туралы брифинг берді. Орталық барлау агенттігі (ЦРУ) Skunk Works-ке DARPA-мен A12, M21 және D21 ұшақтарының жасырын қасиеттерін талқылауға рұқсат берді. Оверхолзер кейін Шеррермен болған әңгімесін еске алды: "Дик Шеррер мені сұрағанда, мен: "Бұл оңай, жай ғана жалпақ беттерден жасап, оларды бұрыңыз, шеттерін радар көру бұрышынан алыстатыңыз, сонда энергия радардан шағылысып, кері қайтарылады" дедім". Шеррер кейіннен төмен RCS-ке ие ұшақтың алдын ала эскизін жасады. (1962 жылы Уфимцев, Мәскеу радиоинженерия институтының бас ғалымы, дифракцияның физикалық теориясындағы шеттік толқындар әдісі атты маңызды мақала жариялады. Бұл жұмысты АҚШ Әуе күштері жүйелері басқармасының Шетелдік Технологиялар бөлімі аударған болатын.) ECHO 1 командаға 20 мүмкін дизайнның қайсысы ең оңтайлы екенін жылдам анықтауға мүмкіндік берді, соңында фасетті дельта қанат дизайнына тоқталды. Алайда, бөлімнің көптеген қызметкерлері пішінге күмәнданып, оған "Үмітсіз алмаз" деген ат берді. Келли Джонсон Ричке: "Біздің ескі D 21 дронымыздың радарлық қимасы осы алмаздан да төмен" деді. Жобалау жұмысы ағаштан жасалған бірнеше модельдерді тудырды. 24 дюймдік модель, бальза ағашынан жасалған, ішкі құрылым мен кіру есіктерінің орналасуын көрсетті. Air & Space журналында: "Модельдік шеберхана барлық жазық беттерді бір бұрыштағы бір нүктеге келтіруге шама келмейтінін анықтады. Кейін инженерлер зауытта прототип жасау кезінде де осындай қиындыққа тап болды". Дизайнды алғашқы сынақтар үшін 1⁄3 масштабта екі ағаш макет жасалды. Бір модель металл фольгамен жабылған, ECHO 1-дің RCS есептеулерін тексеру үшін пайдаланылды, ал екіншісі жел туннелінде сынақтар үшін арналды. Кейін модель Палмдейлдің жанындағы Мохаве шөліндегі Грей Бут Рейндж радарлық сынақ алаңына көшірілді, бұл ұшақтың RCS-ін дәлірек сынауға мүмкіндік берді. Нәтижесінде, ұшақтың RCS деңгейі ECHO 1-дің болжамдарын растады. МакДоннелл Дуглас ұшақтардың анықталмайтын шектерін анықтағаннан кейін, мұндай ұшақты жобалап, өндіре алмады. XST-нің 1-ші кезеңінде Lockheed және Northrop компаниялары RCS-ті сынау үшін толық масштабтағы модельдерді құрастыруға, ұшуға жарамды көлік құралын жасауға және жобаларын жел туннелінде сынақтан өткізуге міндеттелді. Бірінші кезеңнен кейін екінші кезеңде екі демонстрациялық нұсқаның құрылысын және ұшу сынақтарын жалғастыру үшін жалғыз мердігер таңдалады. 1975 жылдың 1 қарашасында Lockheed және Northrop компанияларына XST-нің 1-ші кезеңін жүзеге асыру үшін әрқайсысына 1,5 миллион доллар көлемінде келісімшарттар берілді. Төрт ай ішінде екі компания да толық көлемдегі ағаш макеттерін жасауды міндетті болды, олар АҚШ Әуе күштерінің Уайт-Сэндс, Нью-Мексикодағы Радарлық нысананың таралуы (RATSCAT) сынақ орталығында бағаланды. Себебі Northrop XST-нің RCS-і жоғары болды. DARPA зерттеу барысында жинақталған прогреске көз жеткізгеннен кейін, Northrop командасын бірге қалуға шақырды. Кейіннен агенттік Battlefield Surveillance Aircraft Experimental (BSAX) жобасын бастады, ол Tacit Blue-ге және, ақырында, B 2 бомбалаушысына айналды.
Lockheed, having been absent from the fighter aircraft industry for 10 years, was not approached by DARPA in 1974. Ed Martin, Lockheed California Companies director of science and engineering, became aware of the research into stealth during his work at the Pentagon and Wright Patterson AFB. Martin and Ben Rich, who at that time had recently become Skunk Works' president, briefed Clarence "Kelly" Johnson on the program. The Central Intelligence Agency (CIA) gave Skunk Works permission to discuss with DARPA the stealth characteristics of the A 12, M 21 and D 21. who recommended an aircraft with flat surfaces. Overholser later recounted his discussion with Sherrer: "When Dick Scherrer asked me I said 'Well, it's simple, you just make it out of flat surfaces, and tilt those flat surfaces over, sweeping the edges away from the radar view angle, and that way you basically cause the energy to reflect away from the radar.'" Scherrer subsequently drew a preliminary low RCS aircraft with faceted surfaces. (In 1962, Ufimtsev, as chief scientist of the Moscow Institute for Radio Engineering, published a seminal paper titled Method of Edge Waves in the Physical Theory of Diffraction. The work had been translated by the US Air Force Systems Command's Foreign Technology Division.) ECHO 1 allowed the team to quickly decide which of the 20 possible designs were optimal, finally settling on the faceted delta wing design. However, many within the division were skeptical of the shape, giving rise to the name "Hopeless Diamond" – Kelly Johnson said to Rich, "Our old D 21 drone has a lower radar cross section than that goddamn diamond". The design effort produced a number of wooden models. A 24 inch long model, made of balsa wood, demonstrated placement of internal structure and access doors. An Air & Space article noted "The model shop found it nearly impossible to make all the flat surfaces come to a single point in one corner. Engineers later encountered the same difficulty fabricating the prototype on the factory floor." For early tests of the design, two ⅓ scale wooden mock ups were constructed. One model, coated in metal foil, was used to verify ECHO 1's RCS calculations, while the other was earmarked for wind tunnel tests. Afterwards, a model was moved to the Grey Butte Range radar testing facility in the Mojave Desert near Palmdale, which allowed more accurate tests of the aircraft's RCS. In the event, the aircraft's RCS level confirmed ECHO 1's predictions. McDonnell Douglas, having identified the thresholds at which aircraft were deemed undetectable, was unable to design and produce such an aircraft. Phase 1 of XST would see both Lockheed and Northrop build full scale models to test their RCS, construct flyable vehicles, and wind tunnel test their designs. Following Phase 1, a sole contractor would be selected to continue with the construction and flight testing of two demonstrators as part of Phase 2. On 1 November 1975, Lockheed and Northrop were each awarded $1.5 million contracts to proceed with Phase 1 of XST. During a four month period, the two companies were each required to construct full scale wooden mock ups, which would then be evaluated at the USAF's Radar Target Scatter (RATSCAT) test facility at White Sands, New Mexico. because the Northrop XST had a much higher side hemisphere RCS. DARPA, having realized the progress accumulated throughout the study, urged the Northrop team to remain together. The agency would later initiate the Battlefield Surveillance Aircraft Experimental (BSAX), which evolved into the Tacit Blue and, ultimately, the B 2 bomber.
Құрылыс және қосымша сынақтар
Skunk Works компаниясы енді 2-ші кезеңнің, яки Have Blue-ның бір бөлігі ретінде екі экипаждық демонстраторды жобалау, құрастыру және ұшу сынақтарын жүргізуі керек болды. Демонстраторларды құрастыру үшін Бен Рич Lockheed басшылығынан 10,4 миллион доллар көтерді, ол маусым айына дейін бекітілді. 2-ші кезеңнің үш негізгі мақсаты болды: радиотолқындарда, инфрақызыл және визуалды спектрлерде көрінуді азайту, акустикалық байқауды төмендету; қанағаттанарлық ұшу қасиеттері; және "ұшу кезінде ұшақтың жасырын сипаттамаларын дәл болжауға қабілетті модельдеу мүмкіндіктері". Бірақ 1 қыркүйекте HB1001 жартылай дайын болғанда, Lockheed жұмысшылары төрт айлық ереуілге шықты. Басшылар тобы құрастыру жұмысын өз мойнына алды, ол алты апта ішінде аяқталды, ал 17 қазанда жердегі сынақтар басталды. Кейінірек шығарылған F-117-ге сырттай ұқсағанмен, Have Blue прототиптері кішкентайрақ ұшақтар болды, салмағы F-117-нің төрттен бір бөлігін құрады, қанаттың бұрылу бұрышы 72,5° және ішке қарай бұрылған тік құйрықтары (кері V тәрізді құйрық) болды. Lockheed зертханасында жасалған радарды сіңіретін материал (RAM) ұшақтың жалпақ беттеріне жағылды, ал желдеткіштеріне металдық қасиеттер беру үшін арнайы жабындар қолданылды. Ұшақтың жалпы салмағы 9 200–12 500 фунт (4 173–5 669 кг) болды, бұл оған Northrop F-5 истребителінен қону шассин пайдалануға мүмкіндік берді. Жасырындыққа басымдық берілгендіктен, ұшақ өзінен-өзі тұрақсыз болды. Осыған байланысты, ұшаққа төрт еселенген резервтік ұшуды басқару жүйесі (FBW) енгізілді, ол оған қалыпты ұшу сипаттамаларын сыйлады. Ұшуды басқару жүйесі F-16 ұшағынан алынған. Қозғалтқыш кіреберісі төмен RCS тормен жабылған, ал жоғары фюзеляждағы соққы есіктері ұшу кезінде, көбірек ауа қажет болғанда қосымша ауа ағынын қабылдау үшін орнатылды. Жердегі сынақтар басталғаннан кейінгі бір жарым ай ішінде HB1001, екі демонстратордың біріншісі, алғашқы ұшуға дайындық үшін сынақтардан өтті. Бірінші кезекте ұшу аспаптары тексерілді, содан кейін ұшаққа толық сынақ жүргізілді. Қараша айының басында 82-ші ғимараттың сыртында екі жартылай тіркеме бір-біріне параллель қойылды, ал сыртқы қозғалтқыштарды іске қосу кезінде демонстраторды жасыру үшін камуфляждық тор төбесіне жабылды. Қозғалтқыштарды сынау кезінде жергілікті тұрғын шуылға шағымданды, бірақ Have Blue құпиясын сақтап қалды. Төрт сынақтан өткеннен кейін HB1001 ұшу сынақтарына дайын болды.
Skunk Works now had to design, construct and flight test two crewed demonstrators as part of Phase 2, or Have Blue. To build the demonstrators, Ben Rich had to raise $10.4 million from the Lockheed management, which was secured by June. Phase 2 encompassed three main objectives, which were the validation of: reduced visibility in the radio wave, infrared, and visual spectrums and reduced acoustical observability; acceptable flying qualities; and the "modeling capabilities that accurately predict low observable characteristics of an aircraft in flight". On 1 September, however, with HB1001 partially complete, Lockheed machinists went on a four month strike. A group of managers took over the job of assembly, which was completed in six weeks, with ground tests beginning on 17 October. While superficially similar to the later F 117, the Have Blue prototypes were smaller aircraft, about one quarter the weight of the F 117, with a wing sweep of 72.5° and inward canted vertical tails (inverse V tail). Radar absorbent material (RAM), developed in a Lockheed laboratory, was applied to the aircraft's flat surfaces – for the windscreen, special coatings were applied to give them metallic characteristics. The aircraft's gross weight of 9,200–12,500 lb (4,173–5,669 kg) enabled the aircraft to use the landing gear from the Northrop F 5 fighter. Because stealth took precedence above all else, the aircraft was inherently unstable. As a result, a quadruple redundant fly by wire (FBW) flight control system was integrated into the aircraft to give it normal flying characteristics. The flight control system was borrowed from the F 16. The overwing engine inlet was covered by a low RCS grid; blow in doors were constructed at the upper fuselage to admit additional airflow during takeoffs, when more air is needed. Throughout the one and a half months after the start of ground tests, HB1001, the first of two demonstrators, underwent tests in preparations for the first flight. Flight instrumentation was checked first, followed by a thorough shakedown of the aircraft. In early November, two semi trailers were parked parallel to each other outside Building 82; a camouflage net was thrown over the top to cover the demonstrator during outdoor engine runs. During the engine tests, a local resident complained about the noise, but Have Blue retained its secrecy. After four taxi tests, HB1001 was ready for test flights.
HB1001
HB1001 өзінің алғашқы ұшуын 1 желтоқсан 1977 жылы Lockheed сынақ ұшқышы Билл Парк жүзеге асырды. Ол келесі төрт ұшуды да жасады, барлығын майор (кейін подполковник) Кен Дайсон басқаратын T-38 ұшағымен бірге ұшып өтті. Ұшу сынақтарының нәтижелері инженерлерге FBW жүйесін жетілдіруге мүмкіндік берді. Сонымен қатар, олар әуе динамикасы инженерлерінің бұрын болжаған ұшақтың мінез-құлқы туралы мәлімдемелерін растады. Парк аман қалды, бірақ миға соққы алды, бұл оны әрі қарай сынақ ұшуларын тоқтатуға мәжбүр етті. Дайсон, күту ұшағынан былай деп еске алды: "Жерге қонбас бұрын ұшақ кенеттен жоғары көтерілді. Ол жерге өте қатты құлады. Осы уақыт ішінде жанармай азайып бара жатқанын байқадым. Мен оған 10 000 фут биіктікке көтеріліп, катапульдануын ұсындым. Ол көтеріле бастады, бірақ жанармайдың жетіспеуінен қозғалтқыш өртенді, сондықтан ол катапульдануға мәжбүр болды." HB1002 1979 жылдың 11 шілдесінде 52-ші ұшу кезінде жоғалып кетті. Гидравликалық ақау қозғалтқышта өрт тудырды, нәтижесінде гидравликалық қысым жоғалды, ал бұл ұшақтың күшті тербелуіне әкелді. Ұшқыш қауіпсіз катапульданып, ұшақ қирады. Кейіннен қозғалтқыш шығару құбырының бекіткіші босап, ыстық газдардың оң жақ қозғалтқыш бөліміне өтуіне мүмкіндік бергені анықталды. Онда жылу жиналып, гидравликалық желілердің бұзылуына себеп болды. Екі ұшақтың да қалдықтары Неллис әуе базасының кешені ішінде жасырын жерленді.
HB1001 made its first flight on 1 December 1977 at the hands of Lockheed test pilot, Bill Park. He would fly the next four sorties, all chased by a T 38 piloted by Major (later Lieutenant Colonel) Ken Dyson. Flight test results allowed engineers to refine the FBW system. At the same time, they verified predictions made earlier by aerodynamic engineers on the aircraft's behavior. Park survived, but suffered a concussion, forcing him to retire from further test flights. Dyson, who was in the chase plane, recounted: "Just before touchdown the airplane pitched up It seemed it slammed down on the ground real hard He [Park] raised the gear on the go around, and when he tried to extend it on approach, only one of the mains and the nose wheel came down. All this time, gas was being consumed I suggested he climb up to 10,000 feet for ejection He started climbing, but the engine started flaming out, from the lack of fuel, so he ejected." HB1002 was lost on 11 July 1979 during the aircraft's 52nd flight. A hydraulic leak caused an engine fire, resulting in the loss of hydraulic pressure, which in turn caused severe pitch oscillations. The pilot ejected safely, and the aircraft was destroyed. It was later discovered that an engine exhaust clamp had loosened, allowing the hot exhaust to migrate to the right engine compartment. The heat built up there, causing the hydraulic lines to fail. The debris from both aircraft was secretly buried somewhere within the Nellis Air Force Base Complex.
Басты тренд
1977 жылдың қазан айында, XST бәйгесінің 2-ші кезеңіне дейін, Lockheed компаниясына операциялық ұшақтарды зерттеу жұмысы тапсырылды. Әлдебір ай өткен соң, HB1001 Грум-Лейкке тасымалданған күні Әуе күштері компанияға Senior Trend кодосымен келісімшарт жасады. refn|Айтуынша: "Осы зерттеулердің нәтижелері үміттенгендей болғандықтан, Әуе күштері 1977 жылдың 16 қарашасында Senior Trend деген атпен дамытуға келісімшарт берді." Тактикалық әуе қолбасшылығы бес толық көлемді үлгі және жиырма өндірістік ұшаққа тапсырыс берді.
In October 1977, just prior to Phase 2 of the XST competition, Lockheed was tasked with exploring possible operational aircraft. Just a month later, on the day HB1001 was transported to Groom Lake, the Air Force awarded the company a contract under the code name Senior Trend. refn|Quote: "The results of these studies were sufficiently promising that the Air Force issued a development contract on 16 November 1977 under the name Senior Trend." Tactical Air Command ordered five full scale development and twenty production aircraft.