Вячеслав Володин Создание боевых самолетов, именуемых истребителями 5-го поколения, имеет уже почти четвертьвековую историю. Больше всего подобных разработок проведено американцами. И практического опыта в создании истребителей 5-го поколения у них накоплено соответственно тоже больше. В том числе и такого, который формируется на основе анализа сделанных ошибок.
ПРОСЧЕТ ЦЕНОЮ В 5 МИЛЛИАРДОВ
Программа JSF Министерства обороны США имеет целью создание целого семейства боевых самолетов с высокой конструктивно-технологической унификацией, что обеспечивает снижение стоимости и разработки, производства и эксплуатации каждого из них в отдельности. В 2001 году конкурсная комиссия, рассмотрев эскизные проекты корпораций «Боинг» и «Локхид Мартин», а также результаты летных испытаний построенных ими самолетов-демонстраторов Х-32 и Х-35, выбрала для реализации проект «Локхид Мартин». Эта реализация, как принято в практике авиационного проектирования, началась с углубленной проработки технического проекта самолета, получившего обозначение F-35.
История авиационных разработок знает немало случаев, когда именно в ходе технического проектирования становилась очевидной несостоятельность тех проектных решений, которые казались абсолютно верными на предшествующих этапах.
В этом отношении разработка истребителя F-35 стала впечатляющим дополнением существующей череды подобных примеров. В середине 2003 года в ходе предварительной оценки технического проекта F-35, именуемой в американской практике анализом PDR, обнаружилось несоответствие фактических весовых характеристик самолета их заявленным ранее значениям. Это было для всех «громом среди ясного неба», ибо в начале технического проектирования разработчики истребителя F-35 с уверенностью заявляли, что имеют запас для возможного увеличения массы системы вооружения и расширения состава оружия. Теперь же оказалось, что не только не было этих весовых запасов, но и вообще весовые характеристики конструкции самолета не соответствовали принятым весовым лимитам. Избыточная масса пустого самолета для варианта истребителя F-35A составила 680 кг, а для F-35B – 1130 кг.
Превышение весовых лимитов по конструкции самолета в самом начале технического проектирования – явление весьма типичное. Нетипичной в данном случае была величина превышения. По заявлению руководителя разработки F-35 на фирме «Локхид Мартин» Тома Бербиджа, «обычно превышение весовых лимитов, вызванное неоптимальностью первых детализированных проектных решений по конструкции самолета, не бывает больше 25-процентной величины и с успехом устраняется в ходе последующего поиска более рациональных решений. Здесь же первые подетальные расчеты массы конструкции дали 35-процентное превышение весовых лимитов, а, значит, даже в случае успешной детальной разработки конструкции превышение ее массы над проектным значением остается на уровне 10%».
За этим заявлением главного конструктора стоит, по сути дела, признание, что широко разрекламированный истребитель 5-го поколения F-35 может и не иметь тех летно-технических характеристик, которые гарантировали его разработчики. Это было настолько серьезно, что возникшая ситуация получила в американских источниках условное наименование «второго серьезного кризиса в программе JSF». «Первый серьезный кризис в программе JSF» был связан с проблемами финансирования разработки самолета, возникшими в 1995 году.
Интерес представляют в данном случае не столько признания американских конструкторов, сколько не менее откровенное перечисление ими причин возникновения проблем. Технология проектной оценки массы пустого самолета, использованная специалистами «Локхид Мартин» при разработке истребителя F-35, основывалась на системе параметрических моделей различных агрегатов и систем, составленных с учетом предшествующего опыта разработки 14 самолетов-истребителей. Статистическая выборка включала машины различной размерности и поколений – от F-16 до F-22. В «Локхид Мартин» полагали, что используемая система достаточно адекватно учитывает все особенности F-35 как истребителя 5-го поколения. Оказалось, что нет.
Как заявил в конце 2003 года от лица разработчиков Том Бербидж, «теперь выяснилось, что использованная выборка самолетов не так хороша, как нам казалось, в связи с существенным отличием F-35 от этих машин. Это относится даже к F-22, от которого создаваемый самолет отличается существенно большим использованием композиционных материалов в конструкции, значительно большими по размерам отсеками вооружения и качественно новым уровнем интеграции оборудования».
Заключительная оценка результатов технического проектирования (в американской практике она носит наименование анализа CDR) добавила к этому признанию указание на еще один проблемный момент. Это отсутствие в весовых расчетах учета производственно-технологических методов и приемов, обеспечивающих снижение трудоемкости, следовательно – времени и стоимости сборки самолета, но связанных с определенным снижением весовой эффективности конструкции машины.
Но если этот момент был объективно обусловлен использованием в программе JSF так называемой концепции «Доступность по средствам», то все остальные причины «второго серьезного кризиса в программе JSF» носили субъективный характер. Как это ни покажется странным, но в тонкостях весового проектирования истребителя 5-го поколения специалисты фирмы «Локхид Мартин» оказались не совсем готовы к разработке столь нового самолета, как F-35.
Правда, положение удалось исправить. В ходе технического проектирования была проведена так называемая оптимизация проекта самолета. Основными направлениями стал не только поиск более рациональных проектных решений в конструктивно-силовой схеме планера, в компоновке оборудования и в конструкции отдельных систем. Разработчики выявили возможность уменьшения веса конструкции самолета за счет приемлемого снижения требований к его тактико-техническим характеристикам. Было пересмотрено также отношение к использованию производственно-технологических методов и приемов, принятых ранее по соображениям сокращения времени и удешевления сборки самолета.
Для поиска выхода из «второго серьезного кризиса в программе JSF» руководством «Локхид Мартин» был сформирован специальный коллектив – «Призовая группа действий» («Blue Ribbon Action Team»). В 2001–2005 годах она проработала пять версий детального проекта истребителя F-35. При этом за каждой версией стояло, по сути, три самостоятельных проекта самолета, относящихся к различным вариантам истребителя F-35 (варианту обычного взлета и посадки F-35A, варианту короткого взлета/вертикальной посадки F-35B и варианту палубного базирования F-35C). Каждая последующая версия имела отличия от предыдущей, отражающие проводимую «оптимизацию» проекта. Проведение этих работ увеличило продолжительность этапа технического проектирования на один год, вызвав соответствующий сдвиг и всех последующих сроков в общем графике программы JSF. Возросла и стоимость этапа технического проектирования. В целом поиск выхода из «второго серьезного кризиса в программе JSF» обошелся в┘ 5 млрд. долларов.
Это и есть первый урок из просчетов американцев: очевидно, что плата за методические ошибки весового проектирования, допущенные на начальной стадии разработки, может, в конечном счете, составить миллиарды долларов.
А ВСЕ КАЗАЛОСЬ ПРОЩЕ И ДЕШЕВЛЕ
Вопрос о сроках и стоимости создания истребителей 5-го поколения волнует сегодня уже не столько Белый дом, Пентагон, Конгресс и бизнесменов США, сколько заказчиков и разработчиков подобных боевых самолетов в других странах. Для самих американцев это уже в своем роде «пройденный этап» (истребитель F-22 «Рэптор» поступает на вооружение, а дело с истребителем F-35 «Лайтнинг-2», худо-бедно, дошло до первых предсерийных образцов). И в этом «пройденном этапе» есть немало поучительного и интересного в методическом плане.
Создание самолета F-35, являющееся целью начальной фазы программы JSF, делится на две основные стадии: разработку проекта перспективного семейства истребителей и реализацию этого проекта. Первые комплексные оценки сроков и стоимости программы были сделаны в 1995 году, вскоре после начала этапа технических предложений по перспективному семейству истребителей. Считалось, что на разработку проекта потребуется шесть лет (1994–1999 годы), а на его реализацию – восемь лет (2000–2007 годы). Стоимость этих стадий должна была, по мнению руководителей программы JSF, составить соответственно 3,24 млрд. долларов и 16–18 млрд. долларов.
Практика, однако, показала, что все прогнозируемые величины основных параметров программы JSF оказались заниженными. Стадия разработки проекта заняла не шесть, а семь лет и обошлась в 3,6 млрд. долларов. О фактических затратах времени и денег на реализацию проекта говорить пока преждевременно. Но уже в 2001 году при начале работ на данном этапе руководство программы JSF оценило эти параметры соответственно в 13 лет (2001–2012 годы) и 31 млрд. долларов. Последняя цифра включает 17 млрд. долларов непосредственно на реализацию проекта и 14 млрд. долларов на постройку партии предсерийных образцов истребителей для проведения оценочных испытаний.
Однако, судя по всему, и эти прогнозные оценки не верны. По состоянию работ на 2007 год продолжительность второй стадии создания F-35 растянется на 15 лет (2001–2014 годы), а ее стоимость возрастет до 38 млрд. долларов. Затраты непосредственно на реализацию проекта составляют уже не 17, а 22 млрд. долларов. И связано это с компенсированием той самой ошибки стоимостью 5 млрд. долларов, о которой шла речь выше.
Можно считать, что создание F-35 обойдется заказчикам (Пентагон, союзники США) более чем в 41 млрд. долларов вместо предполагавшихся 20 миллиардов. Еще в начале 1990-х, решая вопрос, что и как делать, руководители программы JSF определили, что стоимость создания семейства из трех самолетов составляет лишь половину тех затрат, которые требуются для реализации трех отдельных разработок новых боевых самолетов. А это значит, что создание одного отдельно взятого истребителя 5-го поколения может быть оценено на основании представленных выше показателей программы JSF величиной порядка 27 млрд. долларов в текущих котировках доллара периода 1995–2015 годов.
Это, разумеется, не те 30 (а по другим данным – даже 40) млрд. долларов, в которые обошлось американцам создание самого первого истребителя 5-го поколения F-22.
Последний скачок затрат на реализацию проекта F-35, увеличивший стоимость этой стадии с 31 до 38 млрд. долларов, был связан не только с поиском выхода из «второго серьезного кризиса в программе JSF». Примерно 2 млрд. долларов были выделены для продолжения работ над альтернативным двигателем F-136 и разработки методов и средств защиты программного обеспечения самолета от несанкционированного доступа эксплуатантов истребителя F-35.
Можно, конечно, сэкономить и на разработке альтернативного двигателя, и на создании методов и средств защиты бортового интеллекта истребителя. Можно сэкономить даже на разработке основного двигателя и на создании самого бортового интеллекта. Но в этом случае уж точно не обойтись без рассмотрения вопроса: что вообще подразумевается под истребителями 5-го поколения?
ЧТО ЖЕ ЭТО ЗА МАШИНА?
Сформулированный вопрос отнюдь не лишен смысла, хотя создание боевых самолетов, именуемых истребители 5-го поколения, имеет уже почти четвертьвековую историю. Ибо к сегодняшнему дню по данному поводу высказано очень много разных точек зрения, и не все они на поверку подтверждаются практикой.
Рассматривая этот вопрос лишь с позиции тех проблем и ошибок, которые характеризуют уже состоявшийся процесс создания американских истребителей 5-го поколения, оттолкнемся, тем не менее, от взглядов, отраженных в свое время на страницах издания, посвященного юбилею одного из отечественных ОКБ. Принятая тогда точка зрения специалистов на тенденции изменения так называемой области существования боевого самолета гласила, что они определяются комбинацией параметров «тяговооруженность» и «нагрузка на крыло». (Для исключения вопросов со стороны специалистов, хорошо знающих данный предмет, заметим, что в рассматриваемом анализе использовались значения тяговооруженности и нагрузки на крыло, соответствующие не взлетной массе самолета, а полетной массе в точке воздушного боя.) Обобщение таких данных, относящихся к самолетам различных поколений, привело в свое время наших специалистов к однозначному выводу, что отличительной чертой истребителей 5-го поколения будет чрезвычайно высокая маневренность в ближнем воздушном бою. Ведь именно этой цели соответствует повышение тяговооруженности и снижение нагрузки на крыло самолета. А по комбинации этих параметров не только отечественный С-37 «Беркут», но и американский F-22 «Рэптор» образца начала 1990-х существенно отрывались от истребителей предыдущих поколений.
Автор позволит себе нарушить стройность рассматриваемого проектного анализа. Налицо – смещение технических характеристик F-22 в сторону области существования истребителей 4-го поколения. Очевидно, разработчики F-22 в определенный момент поняли, что не сверхманевренность определяет функциональное лицо истребителя 5-го поколения, и перешли к какой-то новой концепции этой машины. Чтобы не быть голословным, автор еще раз процитирует Тома Бербиджа, являвшегося руководителем разработки F-22: «Мы обеспечили истребитель F-22 характеристиками сверхманевренности с возможностью устойчивого управления на углах атаки 60 градусов при скоростях 150 км/час. Но если в реальной боевой обстановке летчику F-22 придется маневрировать таким образом с предельной перегрузкой 9 единиц, это будет означать, что мы что-то не так сделали в реализации общей концепции этого истребителя».
Истребители F-35A и F-35C по маневренности в ближнем воздушном бою тоже будут уступать всем современным истребителям, стоящим сегодня на вооружении.
Можно по-разному относиться к очевидному пересмотру американскими разработчиками своего представления о концепции и функциональном облике самолета 5-го поколения. Например, считать, что F-22 плохой истребитель, а F-35 вообще не может рассматриваться как истребитель 5-го поколения. Кстати, именно такая позиция на прошедшей выставке в Ле-Бурже была продемонстрирована специалистами консорциума «Еврофайтер», декларировавшими, что «истребитель «Еврофайтер» относится к той же категории боевых самолетов, что и истребитель F-22, а что касается F-35, его боевые возможности как истребителя находятся на минимальном уровне». Так что прецедент уже создан, и есть мнение, которое можно поддержать, отстаивая стереотипы, сложившиеся ранее.
А, может быть, стоит внимательно отнестись к тому пересмотру концепций истребителя 5-го поколения, который произошел в последние 10–15 лет в американской практике. Тем более что многое здесь уже вполне очевидно (см. статью «Истребитель 5-го поколения: а что это такое?», «НВО» № 16, 2006).
ДО И ПОСЛЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Концепция «Доступность по средствам» является сегодня в американской практике главным идеологическим моментом разработки новых систем вооружения. Ее появление связано с прошедшей в США в начале 1990-х годов общей реформой системы управления военными разработками. Непосредственное отношение к этой реформе имеет и программа JSF, ставшая своего рода «полигоном» отработки новых методов управления разработками.
«Доступность по средствам» – это все тот же эффективностно-стоимостной подход к разработке систем вооружения, который в отечественной и зарубежной практике используется много лет. Однако здесь имеются определенные особенности. Прежде всего это системность, проявляющаяся в том, что и эффективностная, и стоимостная оценки разрабатываемого изделия проводятся с охватом всего его жизненного цикла на общесистемном уровне. Оценка критерия «стоимость–эффективность» применительно к создаваемому боевому самолету в части стоимости учитывает при этом и производственную стоимость, и затраты на постановку машины на вооружение, и эксплуатационные расходы за время нахождения ее в строю. А в части эффективности это будет учет самых различных вариантов применения самолета в рамках большой боевой системы, обеспечивающей выполнение крупномасштабных военных действий.
Спецификой применения концепции «Доступность по средствам» в американской программе JSF стал особый упор на стоимостную составляющую комплексной оценки создаваемого истребителя 5-го поколения. Общая задача проектирования была сформулирована как обеспечение максимума боевых возможностей при соблюдении заданной стоимости самолета. В середине 1990-х годов на каком-то авиационном салоне автор услышал от одного из американских специалистов, участвующих в программе JSF, весьма характерное определение: «Стоимость – это основной параметр создаваемого самолета. Все остальное – это производные от нее».
Действительно, уже в самом начале программы JSF в числе прочих требований были установлены значения программной стоимости создаваемого истребителя 5-го поколения: от 30 млн. долларов для варианта истребителя с обычным взлетом и посадкой до 50 млн. долларов для варианта истребителя палубного базирования. Принятые по курсу доллара на 1994 год эти лимитные ограничения, естественно, начали «дрейфовать» в большую сторону и с учетом инфляции к моменту создания F-35 достигли соответственно 47 и 78 млн. долларов по курсу доллара 2005 года. Но это требования, установленные заказчиком. Другое дело – реальность, обеспеченная разработчиком.
В начале стадии реализации проекта фирма «Локхид Мартин» с уверенностью докладывала о выполнении всех требований, предъявленных к F-35, в том числе и по стоимости самолета. Эта уверенность исчезла в связи с разразившимся в 2003 году «вторым серьезным кризисом в программе JSF».
Пересмотр отношения разработчиков к использованию производственно-технологических методов и приемов, принятых по соображениям снижения трудоемкости, а соответственно, времени и стоимости сборки самолета, позволил уменьшить массу конструкции. Изменения, внесенные только в схему технологического членения фюзеляжа F-35, снизили этот показатель на 75 кг, но привели к увеличению продолжительности сборки самолета на несколько дней. В целом предпринятая «оптимизация» позволила конструкции базового варианта истребителя F-35A «похудеть» на 450 кг, но увеличила продолжительность сборки самолета на 26 дней. Что, очевидно, повлекло за собой удорожание самолета, конкретно – его производственной стоимости.
Этим, однако, негативные последствия «второго серьезного кризиса в программе JSF» не ограничиваются. Ведь технологическая стоимость является лишь главной, но не единственной составляющей той цены, которую платит заказчик. Ему приходится также нести дополнительные расходы по развертыванию самолета на вооружение и за поддержку его эксплуатации. А так называемая программная стоимость включает еще и амортизацию расходов по самому созданию самолета. И те 5 млрд. долларов, которыми в ходе технического проектирования пришлось «расплатиться» за неточности весовых расчетов на начальных этапах разработки проекта, увеличили соответствующим образом программную стоимость F-35.
Трудно сказать, сколько еще разных негативных моментов обнаружилось на стадии реализации проекта F-35, но из этапа технического проектирования истребитель вышел немного изменившимся по внешнему облику и весьма «потяжелевшим» в отношении стоимости. Это стало платой за сохранение неизменной величины полной взлетной массы самолета. Для истребителя F-35A аэродромного базирования взлетная масса в так называемой конфигурации «Стелс» составляет порядка 23 тонн, а для истребителя F-35C палубного базирования – 27. Цифры немалые, и расти дальше им просто уже некуда.
Величина «утяжеления» стоимости F-35 точно не известна. Но, судя по появившимся в последнее время данным, она может привести к превышению первоначально установленной «планки» на 50%. Причем необходимо учитывать, что цена F-35 возрастет еще больше, если руководству программы JSF не удастся обеспечить планируемую рыночность этого истребителя.
Напомним, что определенной составляющей программной стоимости самолета является амортизация расходов по его созданию. Ее величина зависит не только от суммы затрат собственно на программу, но и от размера партии самолетов, которую предполагается построить. В этом отношении необходимо подчеркнуть, что в программе JSF упомянутое 50-процентное превышение установленной первоначально стоимостной планки соответствует принятой на сегодняшний день программе производства истребителя F-35. А это не менее тысячи самолетов, за которыми могут последовать еще 1–2 тысячи. Но это будут уже самолеты, цена которых не обременена амортизацией расходов по их созданию. Так вот, при принятой программе производства F-35 компенсирование расходов на создание самолета увеличивает цену этого истребителя всего на 18%. В цене же истребителя F-22, при которой сегодня проводятся закупки его первых образцов, компенсирование расходов на создание составляет 87%. И неудивительно, ведь принятая на данный день программа производства этого истребителя 5-го поколения предполагает выпуск всего 183 машин. А начиная техническое проектирование F-22, разработчики ориентировались на принятую в то время программу выпуска в 648 машин, и доля компенсирования расходов составляла тогда в его программной стоимости около 20%.
В целом можно сказать, что вошедшая в этап технического проектирования с определенной оценкой «Доступности по средствам» разработка истребителя F-35 вышла из этого этапа с качественно иной оценкой.
