На 1 декември 1977 година една наистина странна птица за пръв път полита в небето над пустинята Невада в САЩ. Самолетът, приличащ повече на гигантски скъпоценен камък, отколкото на летателен апарат, е наречен Hopeless Diamond и е докаран месеци преди това буквално на части в базата Groom Lake (прословутата Зона-51) на борда на товарен самолет.

Всъщност "странната птица" първоначално прилича на истинска сбирка от резервни части на други самолети, но се оказва родоначалник на легендарните модели Стелт. Hopeless Diamond е първата от двете демонстрационни технологии, създадени за програмата Have Blue – кодова секретна програма за разработка на самолет, който може да избегне все по-сложните системи за противовъздушна отбрана на СССР, припомнят от Arstechnica.

Еволюцията на тези военни технологии започва, защото компанията Lockheed, въпреки пренебрежителното отношение на DARPA (американската военна агенция), решава на „своя глава“ да финансира вътрешно разработките. Използвайки талантливите си инженери, сложни математически изчисления и най-добрите компютърни технологии за времето, компанията бързо създава прототип на невидим за радарите самолет. Той демонстрира това, което научният сътрудник на компанията Едуард Бърнет описва като „нашето истинско чудо“ – форма на въздухоплавателно средство с радарен отразяващ ефект (Radar cross-section), по-малък от този на окото на птица!

Ето и подробностите.

„Невидимият заек“

Историята на проекта Have Blue започва отначало като Project Harvey – на името на невидимия огромен заек от едноименната пиеса и филм на Джеймс Стюарт със същото име. Бъдещето на системите за противовъздушна отбрана вече е доказано през годините на войната във Виетнам. Тези системи са комбинация от далекообхватни радари, способни да засичат летящи на голяма височина самолети от хиляди мили разстояние, военни сензори, които могат да засичат радарите на нисколетящите самолети в пасивен режим, както и радарно насочвани ракети от типа земя-въздух. Много бързо става ясно, че стратегията на САЩ трябва да включва създаването на технологии, които да могат да се справят с подобно ниво на техниката, с каквото разполагат и техните съперници в Студената война – СССР.

Така през 1975 година DARPA прекратява проекта Harvey, за да го замени с по-модерен такъв, а за целта идеално се вписва екипът Skunk Works на Lockheed Martin, който вече успешно е произвеждал почти незабележими самолети за ЦРУ и военновъздушните сили на САЩ. Поколението на шпионските самолети U-2 към този момент не притежава истинска стелт технология, но вече използва специалното покритие от абсорбиращо сигнала на радарите вещество (затова и те изглеждат черни). Същата технология използват и известните самолети Blackbird и D-21, които освен антирадарната боя имат и специфична форма за намаляване на видимостта на радара. Въпреки сериозния си размер дизайнът на Blackbird намалява дотолкова „зрението“ на радарите, че от по-голямо разстояние или изобщо не могат да го „виждат“, или ако това стане, вече е прекалено късно за реакция.

Проектът за създаване на невидим изтребител обаче акцентира точно на това – изтребител. Lockheed не са правили такъв от десетилетие и въпреки че имат опит в секретната стелт технология, DARPA не знае това и първоначално ги изключва от играта. Така проектът за тестови прототипи в крайна сметка е поверен на General Dynamics, Grumman, McDonnell Douglas и Northroр.

По ирония на съдбата по това време един математик и специалист по радарна техника от екипа Skunk Works на Lockheed – Денис Овърхолзер, намира уравнения в стари, захвърлени преди девет години листове на руския учен Пьотър Уфимцев. Оказва се, че в трудовете му е описано как специалните геометрични форми могат да избегнат отразяването на радарните сигнали. Тези уравнения са толкова ключов момент, че шефът на екипа Бен Рич по-късно споделя, че това всъщност се оказва „розетският камък на технологията "Стелт“, без който тя нямаше да съществува. Сравнението с епиграфския паметник, благодарение на който учените разчитат египетските текстове, не е пресилено.

Уравненията стават основа за създаването на компютърната програма Echo 1, която позволява на инженерите да уточнят дизайна на невидимия за радарите самолет до серия от триъгълници, изчислявайки тяхното радарно отражение, което е намалено до възможно най-ниската степен. Съзнавайки какво създава екипът му, Бен Рич заминава за централата на американската военна агенция DARPA и успява да убеди генералите да включат компанията му в проекта, състезавайки се с останалите.

Денис Овърхолзер налага „фасетния“ дизайн на самолетите, но след серия изчисления програмата Echo 1 показва, че заради дифракцията са налице множество проблеми. Така се налага да бъдат създадени 20 различни кандидат-версии и сред тях да се определи оптималната и невидима за радарите. А самата форма, подобна на диамант, всъщност е продиктувана от ограниченията на изчислителния хардуер в онези времена.

Тестовете

След като компанията Lockheed успява да влезе в проекта, но финансирайки сама разработките, което се оказва в нейна ползва, и така остава собственик на бъдещата технология (DARPA предлага на Бен Рич участие срещу 1 долар заплащане). През лятото на 1975 година само три компании минават към следващия етап – експериментален тест за оцеляване. Това са Lockheed, Northrop и McDonnel Douglas. DARPA иска от тях да конструират пълноразмерни модели за тестове във въздушен тунел и радарни тестове, плюс летящ безпилотен вариант. Победителят в състезанието всъщност трябва да спечели и проектa за производство на финалния самолет.

Екипът на McDonnel Douglas е сериозно притеснен от изискванията на теста за разделителната способност на радарите, с която самолетът трябва да се справи, и се отказва от съревнованието. Това оставя в играта само Lockheed и Northrop, които получават скромната сума от по 1.5 милиона долара за конструиране на прототипите. Те трябва да бъдат тествани в пустинята на Ню Мексико, но преди да доставят първата бройка за тест на DARPA, Lockheed се налага да се свържат с доскорошния си конкурент – McDonnel Douglas, за да използва техните радарни тестови установки в пустинята Мохаве. Тестът е толкова поразително успешен, че радарният оператор помолил колегите си да проверят дали макетът не е паднал на земята, защото на екраните няма нищо – а в следващият момент птица каца върху него и радарът засича нея, без да засече самия самолет.

Така през 1976 година екипът на Skunk Works отива да тества прототипа в „белите пясъци“ на Ню Мексико. След началото на тестовете радарните специалисти твърдят, че виждат модела, но скоро след това се оказва, че всъщност радарите засичат пилона, на който е поставен макетът, но не и самия самолет. Затова Lockheed и Northrop харчат още стотици хиляди долари, за да създадат пилони за тестове, които да намалят радарното отражение.

В крайна сметка Hopeless Diamond показва невероятно добри резултати, които са около 1000 пъти по-добри от тези на предишното поколение шпионски дронове D-21, използвани за следене на китайските ядрени експерименти. Според ръководителя на проекта създаденият по тази технология самолет ще изглежда толкова „смален“ за радарите, колкото е… очната ябълка на един орел!

Екипът на Northrop има концепция, подобна на тази на колегите от Skunk Works, но тъй като им липсва компютърно моделираща програма като Echo 1, техните резултати на радарните тестове са много по-неуспешни и самолетът им се засича като обект, 10 пъти по-голям от този на Lockheed. Така през лятото на 1976 година следващата фаза на проекта е спечелена от Lockheed, но DARPA иска екипът на Northrop да продължи над разработките си, а инженерите им да споделят напредъка си. Така създаденият общ екип от двете компании започва да работи и над друг проект с кодово име Tacit Blue, който се превръща в основата за създаване на друг стелт самолет – стратегическия бомбардировач B-2 Spirit.

Създадени с „подръчни материали“

Интересно е, че DARPA така и не развързва щедро кесията си дори след като започва същинското конструиране на летящи прототипи. На този етап проектът е предаден на американските въздушни сили, като за секретната програма са отделени смешните 20 милиона долара, които са крайно недостатъчни. Бен Рич, ръководителят на Skunk Works, се налага да убеждава собствениците на неговата компания, че трябва да отделят поне още 10 милиона долара за конструирането им.

Първият прототип трябва да има само основни характеристики и буквално е сглобен от подръчни материали. Той не е "невидим", а носи инструменти за измервания на полета. И тъй като формата и другите детайли на самолета са напълно нови и секретни, Lockheed взима части и инструменти от съществуващи вече самолети, за да направи летящ модел. По ирония на съдбата повечето дори са на техни конкуренти. Контролиращата полета система е от F-16 (General Dynamics), двигателите от Т-38 (Northrop), предните механизми също техни, а останалите – от F-104. Катапултът е взет също от F-16, а за да сглобят механиците всичко това, взимат инструменти от товарната линия C-5 на самите Lockheed.

Системата за контрол на полета, взета от F-16, е най-важната в целия пъзел, защото е напълно електронна. Тъй като природата на дизайна на самолетите "Стелт" е странна, самите те се държат странно и нестабилно по време на полет дотолкова, че пилотите сами не биха се справили. Затова е нужна помощта на електрониката.

Непрекъснати изчисления

Компютризираните системи за управление на полета са нещо ново през 1976 година. Получавайки данните от сензорите, тези системи, базирани на аналогови компютри, съставени от резистори, кондензатори и т.н., трябва да решават сложни задачи в реално време. Например акселерометърът и въздушният датчик трябва да се следят едновременно, изчисленията да се правят в реално време, за да се знае как да реагира самолетът в реално време и да се коригира полетът му. Номерът е да се постигне стабилизация от електрониката до такава степен, че пилотът да има усещането, че се вози на стабилен и маневрен самолет, като всъщност не той, а самата електроника се грижи за тази стабилност.

През това десетилетие се правят най-различни опити създаването на системи за адаптивен контрол с по-голяма намеса на електрониката. В това число влиза и програмата на NASA за X-15, както и системата за контрол на B-52. Тези технологии водят до създаването на легендарния F-16, който е първият самолет със система fly-by-wire (управляван от електроника), а първият контролиран полет е през януари 1974 година.

F-16 и самолетът "Стелт" имат коренно различни форми, поради което изискват съвсем различни „закони за управление“. За да се поддържа правилен полет на самолет от проекта Have Blue, е необходимо толкова малко време за реакция, което не е във възможностите на човек. Проблемите около стабилността на F-16 са далеч по-малки и ако той има нестабилност само при една от осите си на движение в дозвукови скорости, самолетът "Стелт" е нестабилен в няколко оси на направление.

В крайна сметка задачата за решаване на стабилността не е невъзможна и е нужно повече изчисляване и екип добри инженери, които намират отговорите на това, как да задържат странния самолет в плавен полет.

Невидимите самолети

Тъй като програмата "Стелт" е секретна, тя съществува години наред, без да е разкривана - чак до момента, в който моделът F-117 изиграва важна роля в кризата в Панама през 1989 година и още по-публичната му изява във войната в Персийския залив през 1990 година. Дотогава всички тестове на самолетите от проекта Have Blue са секретни. Още от ноември 1977 година тестваните самолети са грижливо пазени, боядисвани с камуфлажи така, че да се скрие странната им форма. Въздушните тестове са провеждани в легендарната Зона 51.

Така преди 40 години, през декември 1977 се извършват и първите полети на самолетите "Стелт", а първите двама пилоти са Бил Парк и Кен Дайсън. Те са и единствените летели някога на самолети Have Blue, тъй като следващите модели вече носят други имена. Първият прототип HB1001 лети само 36 пъти, след което катастрофира. През май 1978 година, когато Бил Парк започва да се приземява, самолетът внезапно се издига нагоре, при което двете задни крила се повреждат и машината не може да кацне. Пилотът катапултира, след като горивото му свършва.

Вторият самолет вече притежава всички технологии "Стелт" – той има формата, специална боя (покритие), както и нужното оборудване на борда си. HB1002 има и наследство – уроците от HB10001, така че, когато излита за първи път на 20 юли 1978 година, пилотът му Кен Дайсън вече тества пълната гама от антирадарни системи.

Почти година след първия си полет HB1002 катастрофира, като този път катастрофата е предизвикана от изтичане на хидравлична течност, която запалва двигателите и предизвиква загуба на контрол. Дайсън катапултира успешно, а полет 52 е последният за този самолет.

От двата самолета не остава почти нищо, а останките им са някъде в пустинята Невада. Според някои от теориите военните просто зариват останките им, а през годините ентусиасти се опитват да ги намерят и изровят, но напълно безуспешно.

Наследството на Стелт технологията

Въпреки загубата на двата самолета проектът Have Blue се счита за успешен и води до създаването на F-117 Nighthawk. Разбира се, и това не става толкова бързо. Проблеми в производството на тази напреднала технология отлагат старта на прототипа чак за юни 1981 година.

Макар че F-117 също е базиран на математиката на проекта Have Blue, все пак между първите два самолета и този има сериозни разлики най-вече защото F-117 трябва да притежава две отделения за оръжия и да бъде истински боен самолет. Това го прави и доста по-голям по размери.

Налагат се и други разлики в дизайна след натрупания опит от прототипите. Така предният ръб на крилете е значително намален – на пръв поглед незначителна разлика, която променя сериозно поведението на самолета и неговата аеродинамика. Промяната предотвратява инциденти като счупването на крилете при HB10001.

Друга модификация променя вертикалните елерони, контролиращи опашката. Техният релеф от вдлъбнат става изпъкнал вследствие на изводите, получени при тестовете. Опашките на прототипите са по-големи, а сега намаляват. Освен това има много промени в кабината, за да се избегне проблемът, от който се оплакват пилотите на F-16 – тясното пространство, което не позволява на пилота да се завърта достатъчно настрани. Има много промени и по системата, която извежда газовете.

Другите промени не са толкова видими, но са много важни. Една от тях е начинът, по който контролната система измерва направлението на полета. Поради неговата странна аеродинамика F-117 се нуждае от повече измервания, отколкото предишните самолети. В резултат на това се поставят допълнителни към управляващата система.

Подобрената през годините компютърна мощ и версии на програмата Echo 1 подобряват и резултатите във външния дизайн, като геометрията е значително по-добра. Това може да се види и в по-късните модели – F-22 Raptor и F-35 Lightning II.

Ето и какво казват основателите на проекта: „Компютрите и все по-доброто ни разбиране на математиката около технологията "Стелт" продължават да еволюират. Не с революционни скокове, а малко по малко. Материалите също еволюират, но ако трябва да хвърлим поглед назад, всъщност самото ДНК на технологията и идеята остават същите“.