Сверхманёвренность: миф, революция или ошибка авиационной эволюции?

Манёвренность всегда была и остаётся одним из ключевых качеств истребителя, созданного для уничтожения воздушных целей. Можно сколько угодно спорить о её приоритете по сравнению с дальностью обнаружения, мощью бортовой РЛС или номенклатурой вооружения, однако в тот момент, когда воздушный бой неизбежно переходит в ближнюю фазу, именно способность самолёта быстро и эффективно менять вектор скорости становится решающей. В таких условиях манёвренность в сочетании с мастерством лётчика позволяет либо занять выгодное положение для атаки, либо сорвать атаку противника, выйти из-под огня и перехватить инициативу — а иногда и вовсе разорвать контакт.

С каждым новым поколением реактивных истребителей их манёвренные характеристики последовательно улучшались. Однако в начале 1990-х годов в этой области произошёл скачок, настолько резкий, что его заметили даже далёкие от авиации зрители авиасалонов. Именно тогда в лексикон авиационной прессы вошёл и прочно закрепился термин «сверхманёвренность». Поначалу невероятные фигуры пилотажа демонстрировали лишь экспериментальные машины, но уже в первые годы XXI века подобные режимы стали доступны и серийным истребителям. По одну сторону Атлантики это был американский F-22 Raptor, по другую — целое семейство российских самолётов разработки КБ Сухого: Су-30МК, Су-30СМ, Су-35С, а позднее и Су-57.

Объединяла их одна ключевая конструктивная особенность — система управления вектором тяги двигателей. Именно поворотные сопла позволили самолётам выполнять манёвры, ранее считавшиеся невозможными, и породили представление о новом этапе развития истребительной авиации. В конце XX века казалось, что эта технология в ближайшем будущем станет стандартом для всего парка боевых самолётов. Однако время показало обратное: несмотря на очевидные преимущества, управление вектором тяги так и не стало массовым явлением.

Чтобы понять причины этого парадокса, необходимо вернуться к базовым определениям. В строгом смысле манёвренность — это способность летательного аппарата изменять величину и направление вектора скорости во времени. Чем быстрее истребитель может выполнить такие изменения, тем выше его манёвренность. В боевом контексте она необходима для создания оптимальных условий применения вооружения — встроенной пушки и управляемых ракет класса «воздух-воздух», прежде всего малой дальности. В ближнем бою преимущество получает тот, кто первым сумеет развернуть самолёт в сторону противника и удержать его в зоне прицела.

Истребители первого и второго поколений обладали весьма скромными манёвренными возможностями. Сказывались высокая удельная нагрузка на крыло и низкая тяговооружённость. Эти машины создавались в эпоху погони за максимальными скоростями, прежде всего сверхзвуковыми. Ситуация начала меняться с появлением истребителей третьего поколения, однако именно тогда основную ставку сделали на управляемые ракеты средней дальности. Предполагалось, что воздушный бой будет вестись за пределами прямой видимости, а манёвренность утратит прежнее значение.

Реальность оказалась иной. Боевой опыт конфликтов 1960–1970-х годов показал крайне низкую эффективность тогдашних ракет средней дальности. Воздушные бои регулярно переходили в ближнюю фазу, где решающую роль вновь играли пушки и тепловые ракеты малого радиуса действия. Симптоматично, что даже на передовом американском истребителе F-4 Phantom II в итоге пришлось установить встроенную пушку, изначально не предусмотренную проектом.

Отказаться от ракет средней дальности, несмотря на их слабую эффективность, никто не собирался — существовали серьёзные предпосылки для их дальнейшего совершенствования. Но и полностью полагаться на них было невозможно. Именно поэтому при создании истребителей четвёртого поколения манёвренности уделили беспрецедентное внимание. В результате появились самолёты, на голову превосходившие своих предшественников по динамике и управляемости.

Ключевую роль здесь сыграли более совершенные двухконтурные турбореактивные двигатели, позволившие добиться тяговооружённости выше единицы, а также новые аэродинамические схемы и внедрение электродистанционных систем управления. Истребители четвёртого поколения существенно прибавили в разгоне, скороподъёмности и угловых скоростях разворота. Именно в этом классе впервые удалось приблизиться к оптимальному балансу между скоростью, устойчивостью и управляемостью.

Манёвренный воздушный бой, как правило, ведётся в диапазоне скоростей от 500 до 1000 км/ч. Его оптимальное начало — в верхней части этого диапазона, где доступна максимальная угловая скорость установившегося разворота. Такой вираж выполняется без потери скорости, однако полный оборот на 360° занимает более 20 секунд. Альтернативой является неустановившийся манёвр с предельной перегрузкой, где угловая скорость возрастает в полтора раза и более. Но за это приходится расплачиваться интенсивной потерей скорости — ключевого ресурса ближнего боя.

Форсированные манёвры требуют выхода на большие углы атаки, и именно здесь конструкторы применили целый комплекс решений. Интегральная компоновка, адаптивное крыло и корневые наплывы позволили индуцировать мощные вихри, создающие разрежение над крылом и фюзеляжем и тем самым увеличивающие подъёмную силу. Благодаря этим мерам максимальный допустимый угол атаки у истребителей четвёртого поколения удалось сдвинуть к отметке около 25°. У некоторых машин, таких как палубный F/A-18 Hornet, формальных ограничений не было вовсе — результат наследия прототипа YF-17, при проектировании которого особое внимание уделялось полётам на больших углах атаки.

Однако отсутствие лимитов само по себе не делало самолёт абсолютным лидером ближнего боя. Манёвренность F/A-18 была ограничена сравнительно низкой тяговооружённостью, обусловленной требованиями палубного базирования. В затяжных боях истребители быстро теряли запас энергии и переходили на эволютивные скорости порядка 300–200 км/ч. На таких режимах самолёт ещё способен держаться в воздухе, но управляемость резко ухудшается. Эффективность элеронов, рулей направления и стабилизаторов падает, возрастает риск сваливания и штопора. Именно поэтому в алгоритмы систем управления вводятся искусственные ограничения по углам атаки.

Тем не менее там, где существуют ограничения, почти всегда есть пространство для роста. Именно это понимание и привело к началу масштабных исследований по расширению манёвренных возможностей истребителей на малых скоростях и режимах сваливания — исследований, которые в итоге и породили феномен сверхманёвренности.

Управляемый хаос, эффект авиашоу и реальность современного боя

Работы по расширению манёвренных возможностей истребителей на режимах после сваливания начались ещё в 1980-е годы. В Соединённых Штатах почти одновременно стартовало несколько независимых программ, в рамках которых исследовалось поведение самолётов на закритических углах атаки. В большинстве случаев в качестве экспериментальных платформ использовались уже существующие серийные истребители четвёртого поколения, но были и исключения, когда ради чистоты эксперимента создавался полностью новый самолёт. Несмотря на различия в деталях, все эти проекты в конечном итоге сошлись в одном: единственным по-настоящему эффективным способом управления самолётом при почти полном исчезновении аэродинамической эффективности рулевых поверхностей оказалось управление вектором тяги двигателей.

Одной из первых стала программа F/A-18 HARV (High Alpha Research Vehicle), реализованная NASA. Для неё был использован предсерийный Hornet, ранее применявшийся для исследований штопора и больших углов атаки. На первом этапе, растянувшемся почти на сотню полётов, инженеры сосредоточились на визуализации обтекания планера. Мощные вихри, сходящие с острых наплывов крыла, подсвечивались дымогенераторами, а локальные зоны обтекания выявлялись при помощи окрашенного антифриза, выпускаемого из носовой части. Эти эксперименты дали уникальный массив данных о поведении потока на режимах, ранее считавшихся практически непригодными для управляемого полёта.

На втором этапе в конструкцию самолёта была добавлена система управления вектором тяги, реализованная максимально простым и дешёвым способом. На срезе сопел установили по три жаропрочных подвижных дефлектора, способных отклонять струю газов на угол до 15 градусов. Система получилась тяжёлой и не слишком эффективной — значительная часть тяги терялась, а отклонение струи было далеко от идеального. Тем не менее даже в таком виде она позволила стабильно выходить на углы атаки до 70 градусов и, что особенно важно, удерживать самолёт на этих режимах продолжительное время. Всего в рамках второго этапа было выполнено около двухсот вылетов, после чего программа перешла в завершающую фазу.

Параллельно в ВВС США шли работы по программе F-15 MTD, позднее получившей название F-15 ACTIVE. Здесь основной целью было испытание плоского сопла с управляемым вектором тяги. Экспериментальный самолёт получил переднее горизонтальное оперение, позаимствованное у F/A-18, однако главным элементом стала именно новая силовая установка. Результаты оказались настолько убедительными, что плоское сопло затем перекочевало на прототип YF-22, а позже — и на серийный F-22 Raptor. Уже в ходе испытаний стало ясно, что управление вектором тяги способно обеспечить приемлемую управляемость на углах атаки свыше 60 градусов, в том числе и на режимах, близких к сваливанию.

Наиболее полно концепция сверхманёвренности была исследована в рамках программы X-31 — совместного проекта американской Rockwell и немецкой Messerschmitt-Bölkow-Blohm. В отличие от предыдущих программ, здесь с нуля был создан специализированный экспериментальный самолёт, выполненный по схеме «бесхвостка» с передним горизонтальным оперением. Такой выбор был неслучаен: именно эту аэродинамическую конфигурацию рассматривали как перспективную для будущих европейских истребителей. X-31 получился компактным, сравнительно лёгким и обладал тяговооружённостью выше единицы уже на взлёте, что открывало широкие возможности для экспериментов на малых скоростях.

Система управления вектором тяги на X-31 снова была реализована при помощи трёх дефлекторов на срезе сопла, но благодаря более удачному соотношению массы и тяги самолёт продемонстрировал впечатляющие результаты. В ходе программы были проведены учебные воздушные бои с серийными истребителями четвёртого поколения. Как правило, в затяжной фазе, когда противники теряли запас энергии, X-31, не ограниченный по углам атаки, завершал дуэли в свою пользу. Кульминацией проекта стало участие в Парижском авиасалоне 1995 года, где впервые в истории были публично продемонстрированы возможности управляемого полёта на режимах после сваливания. Именно тогда зрители увидели манёвр Хербста — резкий выход на угол атаки порядка 70 градусов с последующим разворотом практически на месте.

Ровно за шесть лет до этого аналогичный эффект произвёл советский Су-27. Несмотря на внушительные размеры и массу, этот истребитель поразил публику исключительной управляемостью на малых скоростях. Манёвр, вошедший в историю как «Кобра Пугачёва», стал символом новой эпохи. Однако с технической точки зрения кобра не является полностью управляемым манёвром в понимании теории сверхманёвренности. После резкого взятия ручки управления процесс развивается почти автоматически: самолёт выходит на угол атаки свыше 90 градусов, затем за счёт смещения центра давления сам возвращается в горизонтальный полёт. Возможности применения оружия в этот краткий момент крайне ограничены, а сам манёвр носит скорее демонстрационный или оборонительный характер.

Тем не менее именно Су-27 показал, что высокая манёвренность в классическом смысле — быстрый установившийся вираж без потери скорости — зачастую важнее экзотических фигур пилотажа. Этот самолёт мог выполнять полный разворот на 360 градусов примерно за 13 секунд, входя в манёвр на скорости около 650 км/ч и выходя из него без критической потери энергии. Ни одна система управления вектором тяги не способна заменить такое качество.

В середине 1990-х годов Россия вновь оказалась в центре внимания с появлением экспериментального Су-37, оснащённого двигателями с поворотными соплами. В сочетании с цифровой электродистанционной системой управления и передним горизонтальным оперением это дало заметный прирост возможностей на малых скоростях. Появились новые фигуры, включая «чакру Фролова» и даже двойной переворот на 720 градусов. Однако, несмотря на впечатляющие демонстрации, коммерческого успеха Су-37 не добился. Зато накопленный опыт оказался бесценным и был реализован в серийных Су-30, Су-35С и Су-57.

Парадоксально, но именно в этот момент интерес к управлению вектором тяги у военных начал угасать. Ни модернизированные F/A-18 Super Hornet, ни многочисленные версии F-16 так и не получили поворотных сопел. Даже на F-35 управление вектором тяги используется исключительно на варианте с укороченным взлётом и вертикальной посадкой и не применяется в манёвренном бою. Причина проста: на скоростях выше 300 км/ч эффективность поворотных сопел стремительно падает, а потери тяги начинают перевешивать выигрыш в управляемости. В диапазоне скоростей, где реально ведётся ближний бой, аэродинамические органы управления работают куда эффективнее.

Ключевым фактором, окончательно изменившим картину, стало появление ракет малой дальности с большими углами визирования и нашлемных систем целеуказания. Возможность пуска ракеты по цели, находящейся под углом до 90 градусов к продольной оси самолёта, сделала выход на режимы сверхманёвренности не только бесполезным, но и опасным. Самолёт с минимальным запасом скорости практически лишён шансов уклониться от такой ракеты.

Итог оказался парадоксальным, но логичным. Сверхманёвренность в её экстремальном виде осталась ценным исследовательским инструментом и эффектным элементом авиашоу, однако не стала определяющим фактором современного воздушного боя. Приоритет окончательно сместился в сторону ситуационной осведомлённости, дальнего ракетного боя и информационного превосходства. Лучший манёвр — это тот, который позволяет вообще не вступать в ближний бой. Именно к такому выводу, ещё в 1990-е годы, пришли авторы большинства программ, стоявших у истоков эпохи сверхманёвренности.