technika
Autor: Robert Czulda | dodano: 2017-07-24
Myśliwce przyszłości

Fot. Northrop Grumman


Niebiosa w coraz większym stopniu są przejmowane przez samoloty piątej generacji, takie jak amerykańskie F-22 i F-35 czy chiński J-20. Rosyjski Suchoj prowadzi prace nad dwusilnikowym myśliwcem piątej generacji PAK FA, Chińczycy – nad kolejną maszyną J-31, a Japończycy – nad projektem X-2, które zastąpią obecnych królów przestworzy, w tym znane jeszcze z zimnej wojny F-16, MiG-29 czy Su- 27. Samoloty te charakteryzują: wielozadaniowość, zastosowanie materiałów kompozytowych, komputeryzacja awioniki, niewielka wykrywalność przez radary, możliwość atakowania wielu celów daleko poza linią horyzontu (których bezpośrednio nie widzi pilot) oraz działanie w ramach sieci. Bo systemy pokładowe w nowych myśliwcach stają się ważniejsze niż takie parametry jak manewrowość czy prędkość.

Choć maszyny te mają przed sobą jeszcze długą służbę, to już inżynierzy coraz częściej mówią o samolotach szóstej generacji. W marcu 2017 r. firma Airbus Defense and Space ogłosiła, że prowadzi z Niemcami bardzo wstępne prace nad taką konstrukcją. Podobny kierunek obrało konsorcjum brytyjsko-francuskie złożone z firm: BAE Systems, Dassault Aviation, Thales France, Leonardo Airborne and Space System, Rolls- Royce oraz Safran. Demonstratory technologii bojowego bezzałogowca mają być gotowe do 2025 r., a ten etap prac pochłonie 1,5 mld funtów. Koszty zostaną podzielone po równo pomiędzy dwa państwa. Nowy samolot miałby osiągnąć gotowość operacyjną w ciągu kolejnej dekady.

Najbardziej rozwinięte prace nad myśliwcem szóstej generacji prowadzone są w Stanach Zjednoczonych, które na początku tego roku rozpoczęły tzw. analizę alternatyw. Efektem tej fazy, zaplanowanej na 18 miesięcy, ma być określenie ogólnej wizji nowego samolotu przewagi powietrznej dla US Air Force, a także ustalenie terminarza kolejnych etapów prac. Bardzo ambitny, ale raczej mało realny scenariusz (podobnie jak w wypadku Londynu i Paryża) zakłada, że nowy samolot osiągnie gotowość bojową w 2030 r. Amerykanie chcieliby, aby ich nowy odrzutowiec zastąpił F-22 i F-15C, a więc konstrukcje, które wówczas będą miały odpowiednio po 30 i 50 lat.

 

Zgadywanie przyszłości

Już teraz można wskazać ogólne cechy, które najprawdopodobniej będą wyróżniać samoloty szóstej generacji. Prace idą zdecydowanie w kierunku rozwoju zakresu działania i efektywności systemów pokładowych. Samolot szóstej generacji będzie musiał operować w nieprzyjaznym środowisku, a więc takim, w którym występuje zaawansowana obrona przeciwlotnicza nieprzyjaciela. Duży nacisk zostanie położony na wykorzystanie materiałów zapewniających jeszcze mniejszą efektywną powierzchnię odbicia radarowego (tzw. stealth), dzięki czemu samolot trudniej będzie wykryć na radarze. Działaniem pośrednim na drodze do zwiększenia parametru stealth będzie zapewne umieszczenie uzbrojenia raczej głównie w komorze wewnętrznej (jak w F-35 w trybie niewykrywalnym) niż pod skrzydłami – zmniejsza to ryzyko wykrycia, ale jednocześnie redukuje tonaż broni, jaką samolot będzie mógł przenieść.

Zwiększenie niewykrywalności to jednak wielkie wyzwanie – prace nad rozwojem obrony przeciwlotniczej nie stoją wszak w miejscu i nawet F-35 ma ograniczoną niewykrywalność przez radary (głównie w przedniej części samolotu). Trudno więc zakładać, że w tej dziedzinie szybko dojdzie do jakiegoś niezwykłego przełomu, i dlatego też naukowcy szukają innych elementów, które można będzie rozwinąć. Obecnie uznaje się, że jedną z cech samolotów szóstej generacji ma być efektywne pozbywanie się ciepła, chociażby pochodzącego z pokładowej broni laserowej dużej mocy. Amerykański koncern Northrop Grumman, który wygrał kontrakt na dostawę bombowca nowej generacji, pracuje obecnie nad silnikiem wykorzystującym ciepło z laserów do podgrzewania powietrza napędzającego silnik odrzutowy (zamiast paliwa).

Prawdopodobnie w nowych konstrukcjach bombowców zostaną zastosowane materiały, których jeszcze nie stworzono – w tym samoleczące się powłoki, nad którymi pracują m.in. naukowcy z Bristol University. Nawet niewielkie uszkodzenie płatowca przy tak dużych prędkościach i przeciążeniach może mieć katastrofalne skutki. Nowe technologie sprawią, że w przypadku uszkodzeń samoczynnie zostaną uwolnione mikrokapsułki z cieczą i w wyniku jej polimeryzacji „rana” zostanie zamknięta. Obecnie przewiduje się, że zamknięcie uszkodzeń nastąpi w ciągu kilku lub kilkunastu godzin, ale nie można wykluczyć, że uda się ten czas skrócić na tyle, że do ich zniwelowania mogłoby dojść nawet w locie. Ale nawet jeśli techniki te nie będą aż tak zaawansowane, to pozwolą na sprawne usunięcie zwykłych efektów wynikających z eksploatacji samolotów, w tym zmęczenia materiału i trudno wykrywalnych mikropęknięć. Wydłuży to więc czas służby (resurs) samolotu. Tego rodzaju zdolność przewiduje w swojej konstrukcji koncern Lockheed Martin, dostawca m.in. F-16, F-22 i F-35.

Niektóre już istniejące samoloty, jak F-111, Tornado lub MiG-27, charakteryzuje zmienna geometria skrzydeł (ich ułożenie względem płatowca zmienia się w trakcie lotu), co zapewnia optymalną siłę nośną i zmniejsza opór powietrza. Zdolność ta być może zostanie w przyszłości osiągnięta dzięki materiałom dostosowującym swe kształty do potrzeb lotu. Takie prace prowadzą zarówno NASA, jak i firmy cywilne, w tym koncern Gulfstream.

Zakłada się, że modyfikacje silników zapewnią lepszy stosunek ciągu do ciężaru. Ze względu na obciążenia wyklucza się zasilanie elektryczne lub słoneczne jako – przynajmniej na razie – zbyt mało efektywne. US Air Force zakłada wykorzystanie zmodyfikowanych silników odrzutowych o kontrolowanej zmianie cyklu przepływu powietrza przez ich rdzeń – aby zwiększyć ciąg i prędkość, silnik pracowałby w trybie przepływu większego, a gdy priorytetem byłby lot oszczędny (większy dystans), pilot zmniejszałby przepływ. Amerykanie przewidują wstępnie, że taka technologia zredukuje zużycie paliwa o 25%, a także wydłuży zasięg operowania o 35%. Zmniejszyć ma się również ślad termiczny pozostawiany przez samolot w formie gorących gazów wylotowych dzięki wprowadzeniu dodatkowego obiegu zimnego powietrza, co utrudniałoby wykrycie, a następnie zestrzelenie maszyny naprowadzaną na ciepło rakietą. Nowy samolot będzie wykorzystywał biopaliwo, które już jest testowane w samolotach bojowych – ma być bardziej ekonomiczne i docelowo tańsze, jak chociażby paliwo z alg.

Samoloty szóstej generacji mają górować nad piątą możliwością wykrywania i zwalczania nieprzyjaciela spoza granicy kontaktu wzrokowego. W tym celu zostaną wyposażone w rozwijane obecnie radary AESA z aktywnym skanowaniem elektronicznym, które są odporniejsze na atak, mogą generować wiązki o różnej częstotliwości, zapewniają większą rozdzielczość, zasięg i kąt działania (AESA posiadają sieć tysięcy modułów nadawczo-odbiorczych, podczas gdy starsze radary ze skanowaniem pasywnym, PESA, jeden). Najnowsze rozwiązania będą wykorzystywać rozwijane obecnie półprzewodniki zawierające azotek galu, które są mniejsze, tańsze i lżejsze niż oparte na dotychczas używanym arsenku galu. Zapewnią one większy zasięg działania, a także możliwość śledzenia wielu celów jednocześnie.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 08/2017 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
09/2017
10/2017
Kalendarium
Październik
22
W 1964 r. kanadyjski komitet parlamentarny wybrał, spośród 2 600 zgłoszonych na konkurs propozycji, obecny wzór flagi Kanady.
Warto przeczytać
Grafika komputerowa zazwyczaj kojarzy się z wyretuszowanymi zdjęciami modeli i modelek. W rzeczywistości daje nam o wiele większe możliwości.
Piksele, wektory i inne stwory to wprowadzenie do grafiki komputerowej dla dzieci i nie tylko.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Robert Czulda | dodano: 2017-07-24
Myśliwce przyszłości

Fot. Northrop Grumman


Niebiosa w coraz większym stopniu są przejmowane przez samoloty piątej generacji, takie jak amerykańskie F-22 i F-35 czy chiński J-20. Rosyjski Suchoj prowadzi prace nad dwusilnikowym myśliwcem piątej generacji PAK FA, Chińczycy – nad kolejną maszyną J-31, a Japończycy – nad projektem X-2, które zastąpią obecnych królów przestworzy, w tym znane jeszcze z zimnej wojny F-16, MiG-29 czy Su- 27. Samoloty te charakteryzują: wielozadaniowość, zastosowanie materiałów kompozytowych, komputeryzacja awioniki, niewielka wykrywalność przez radary, możliwość atakowania wielu celów daleko poza linią horyzontu (których bezpośrednio nie widzi pilot) oraz działanie w ramach sieci. Bo systemy pokładowe w nowych myśliwcach stają się ważniejsze niż takie parametry jak manewrowość czy prędkość.

Choć maszyny te mają przed sobą jeszcze długą służbę, to już inżynierzy coraz częściej mówią o samolotach szóstej generacji. W marcu 2017 r. firma Airbus Defense and Space ogłosiła, że prowadzi z Niemcami bardzo wstępne prace nad taką konstrukcją. Podobny kierunek obrało konsorcjum brytyjsko-francuskie złożone z firm: BAE Systems, Dassault Aviation, Thales France, Leonardo Airborne and Space System, Rolls- Royce oraz Safran. Demonstratory technologii bojowego bezzałogowca mają być gotowe do 2025 r., a ten etap prac pochłonie 1,5 mld funtów. Koszty zostaną podzielone po równo pomiędzy dwa państwa. Nowy samolot miałby osiągnąć gotowość operacyjną w ciągu kolejnej dekady.

Najbardziej rozwinięte prace nad myśliwcem szóstej generacji prowadzone są w Stanach Zjednoczonych, które na początku tego roku rozpoczęły tzw. analizę alternatyw. Efektem tej fazy, zaplanowanej na 18 miesięcy, ma być określenie ogólnej wizji nowego samolotu przewagi powietrznej dla US Air Force, a także ustalenie terminarza kolejnych etapów prac. Bardzo ambitny, ale raczej mało realny scenariusz (podobnie jak w wypadku Londynu i Paryża) zakłada, że nowy samolot osiągnie gotowość bojową w 2030 r. Amerykanie chcieliby, aby ich nowy odrzutowiec zastąpił F-22 i F-15C, a więc konstrukcje, które wówczas będą miały odpowiednio po 30 i 50 lat.

 

Zgadywanie przyszłości

Już teraz można wskazać ogólne cechy, które najprawdopodobniej będą wyróżniać samoloty szóstej generacji. Prace idą zdecydowanie w kierunku rozwoju zakresu działania i efektywności systemów pokładowych. Samolot szóstej generacji będzie musiał operować w nieprzyjaznym środowisku, a więc takim, w którym występuje zaawansowana obrona przeciwlotnicza nieprzyjaciela. Duży nacisk zostanie położony na wykorzystanie materiałów zapewniających jeszcze mniejszą efektywną powierzchnię odbicia radarowego (tzw. stealth), dzięki czemu samolot trudniej będzie wykryć na radarze. Działaniem pośrednim na drodze do zwiększenia parametru stealth będzie zapewne umieszczenie uzbrojenia raczej głównie w komorze wewnętrznej (jak w F-35 w trybie niewykrywalnym) niż pod skrzydłami – zmniejsza to ryzyko wykrycia, ale jednocześnie redukuje tonaż broni, jaką samolot będzie mógł przenieść.

Zwiększenie niewykrywalności to jednak wielkie wyzwanie – prace nad rozwojem obrony przeciwlotniczej nie stoją wszak w miejscu i nawet F-35 ma ograniczoną niewykrywalność przez radary (głównie w przedniej części samolotu). Trudno więc zakładać, że w tej dziedzinie szybko dojdzie do jakiegoś niezwykłego przełomu, i dlatego też naukowcy szukają innych elementów, które można będzie rozwinąć. Obecnie uznaje się, że jedną z cech samolotów szóstej generacji ma być efektywne pozbywanie się ciepła, chociażby pochodzącego z pokładowej broni laserowej dużej mocy. Amerykański koncern Northrop Grumman, który wygrał kontrakt na dostawę bombowca nowej generacji, pracuje obecnie nad silnikiem wykorzystującym ciepło z laserów do podgrzewania powietrza napędzającego silnik odrzutowy (zamiast paliwa).

Prawdopodobnie w nowych konstrukcjach bombowców zostaną zastosowane materiały, których jeszcze nie stworzono – w tym samoleczące się powłoki, nad którymi pracują m.in. naukowcy z Bristol University. Nawet niewielkie uszkodzenie płatowca przy tak dużych prędkościach i przeciążeniach może mieć katastrofalne skutki. Nowe technologie sprawią, że w przypadku uszkodzeń samoczynnie zostaną uwolnione mikrokapsułki z cieczą i w wyniku jej polimeryzacji „rana” zostanie zamknięta. Obecnie przewiduje się, że zamknięcie uszkodzeń nastąpi w ciągu kilku lub kilkunastu godzin, ale nie można wykluczyć, że uda się ten czas skrócić na tyle, że do ich zniwelowania mogłoby dojść nawet w locie. Ale nawet jeśli techniki te nie będą aż tak zaawansowane, to pozwolą na sprawne usunięcie zwykłych efektów wynikających z eksploatacji samolotów, w tym zmęczenia materiału i trudno wykrywalnych mikropęknięć. Wydłuży to więc czas służby (resurs) samolotu. Tego rodzaju zdolność przewiduje w swojej konstrukcji koncern Lockheed Martin, dostawca m.in. F-16, F-22 i F-35.

Niektóre już istniejące samoloty, jak F-111, Tornado lub MiG-27, charakteryzuje zmienna geometria skrzydeł (ich ułożenie względem płatowca zmienia się w trakcie lotu), co zapewnia optymalną siłę nośną i zmniejsza opór powietrza. Zdolność ta być może zostanie w przyszłości osiągnięta dzięki materiałom dostosowującym swe kształty do potrzeb lotu. Takie prace prowadzą zarówno NASA, jak i firmy cywilne, w tym koncern Gulfstream.

Zakłada się, że modyfikacje silników zapewnią lepszy stosunek ciągu do ciężaru. Ze względu na obciążenia wyklucza się zasilanie elektryczne lub słoneczne jako – przynajmniej na razie – zbyt mało efektywne. US Air Force zakłada wykorzystanie zmodyfikowanych silników odrzutowych o kontrolowanej zmianie cyklu przepływu powietrza przez ich rdzeń – aby zwiększyć ciąg i prędkość, silnik pracowałby w trybie przepływu większego, a gdy priorytetem byłby lot oszczędny (większy dystans), pilot zmniejszałby przepływ. Amerykanie przewidują wstępnie, że taka technologia zredukuje zużycie paliwa o 25%, a także wydłuży zasięg operowania o 35%. Zmniejszyć ma się również ślad termiczny pozostawiany przez samolot w formie gorących gazów wylotowych dzięki wprowadzeniu dodatkowego obiegu zimnego powietrza, co utrudniałoby wykrycie, a następnie zestrzelenie maszyny naprowadzaną na ciepło rakietą. Nowy samolot będzie wykorzystywał biopaliwo, które już jest testowane w samolotach bojowych – ma być bardziej ekonomiczne i docelowo tańsze, jak chociażby paliwo z alg.

Samoloty szóstej generacji mają górować nad piątą możliwością wykrywania i zwalczania nieprzyjaciela spoza granicy kontaktu wzrokowego. W tym celu zostaną wyposażone w rozwijane obecnie radary AESA z aktywnym skanowaniem elektronicznym, które są odporniejsze na atak, mogą generować wiązki o różnej częstotliwości, zapewniają większą rozdzielczość, zasięg i kąt działania (AESA posiadają sieć tysięcy modułów nadawczo-odbiorczych, podczas gdy starsze radary ze skanowaniem pasywnym, PESA, jeden). Najnowsze rozwiązania będą wykorzystywać rozwijane obecnie półprzewodniki zawierające azotek galu, które są mniejsze, tańsze i lżejsze niż oparte na dotychczas używanym arsenku galu. Zapewnią one większy zasięg działania, a także możliwość śledzenia wielu celów jednocześnie.