F‑22 Raptor nie osiąga prędkości światła. Wyjaśniamy, co naprawdę oznacza termin "supercruise"

Przebazowanie do Polski ośmiu samolotów przewagi powietrznej F-22 Raptor spowodowało zwiększone zainteresowanie tym modelem sprzętu. Dane techniczne tych wyjątkowych maszyn przedstawił niedawno Adam Gaafar, warto jednak poświęcić nieco uwagi cesze, która w przypadku F-22 jest bardzo często podkreślana.

Chodzi o supercruise, czyli zdolność do osiągania prędkości naddźwiękowej bez używania dopalaczy. W większości samolotów odrzutowych rozpędzenie się do prędkości naddźwiękowej wymaga znaczącego zwiększenia ciągu silnika.

Jest to możliwe dzięki włączeniu dopalacza, czyli tłoczeniu do silnika dodatkowego paliwa, które trafia nie do komory spalania, ale za nią i za turbiną.

Od strony praktycznej włączenie dopalacza przypomina czasowe dołożenie do zwykłego silnika odrzutowego dodatkowego silnika strumieniowego. Ten – wykorzystując bogate w tlen zasoby sprężonego powietrza (nie cały tlen jest zużywany w komorze spalania) zapewnia wzrost ciągu nawet o 30-40 proc.

Wadą tego rozwiązania jest skokowy, nieproporcjonalny do wzrostu ciągu i prędkości, wzrost zużycia paliwa (wyjątkiem od tej zasady był samolot SR-71 Blackbird, którego silniki zaprojektowano do niemal ciągłej pracy dopalaczy).

Z tego powodu użycie dopalaczy, choć zwiększa prędkość, radykalnie zmniejsza zasięg samolotu. Widoczny na poniższym filmie test dopalacza w F-16 oznacza zużycie paliwa na poziomie 11 litrów na sekundę.

Nic zatem dziwnego, że konstruktorzy silników i samolotów od lat szukają ekonomicznego sposobu na rozpędzenie ich do prędkości naddźwiękowej. W tym właśnie kontekście karierę zrobił marketingowy termin "supercruise".

Warto w tym miejscu podkreślić pewną niekonsekwencję, bo tym samym terminem wymiennie określa się dwie różne właściwości: zdolność do osiągania prędkości naddźwiękowej bez dopalacza (czyli przekroczenie przez samolot prędkości dźwięku), ale także zdolność do podtrzymywania takiej prędkości.

Przykładem tego był choćby pasażerski Concorde, który po starcie szybko rozpędzał się z użyciem dopalacza, aby potem kontynuować lot bez niego – rozwiązanie takie zużywało sumarycznie mniej paliwa, niż powolne rozpędzanie samolotu. Dopalaczy nie potrzebował także "Konkordski" – radziecki Tu-144, w którym co prawda je zastosowano, ale głównie w celu ułatwienia startu z maksymalnym ładunkiem.

Jakie są zalety supercruise w przypadku maszyn wojskowych? Poza oczywistym faktem, że samolot poleci szybciej i dalej, bardzo istotna jest m.in. jego mniejsza sygnatura cieplna.

Brak dopalacza oznacza, że na tle nieba samolot jest znacznie bardziej "zimny", a tym samym trudniejszy do wykrycia zarówno dla głowic różnych pocisków, jak i dla głowic optoelektronicznych, służących do wykrywania celów, jak np. IRST.

Teoretycznie supercruise oznacza także przewagę w walce powietrznej, jednak warto pamiętać, że – statystycznie – do większości współczesnych starć dochodzi przy prędkościach poddźwiękowych. Ważną zaletą jest za to skrócenie czasu dotarcia do zadanego miejsca bez utraty zasięgu, co wydaje się mieć szczególne znaczenie w przypadku samolotów przewagi powietrznej, czyli maszyn takich jak F-22 Raptor.

Cecha, określana współcześnie jako supercruise, jest niemal tak stara, jak nowoczesne odrzutowce.

Prawdopodobnie pierwszym seryjnie produkowanym samolotem, zdolnym do przekraczania prędkości dźwięku bez dopalania, był opracowany w latach 50. myśliwiec English Electric Lightning (nieco wcześniej osiągał to także Lockheed F-104 Starfighter, ale jego prędkość bez dopalacza tylko nieznacznie przekraczała prędkość dźwięku).

Możliwość tę miały także późniejsze konstrukcje, jak produkowane od drugiej połowy lat 80. samoloty Dassault Rafale (jako wyjątek osiąga supercruise z podwieszonym uzbrojeniem!) i JAS-39 Gripen, jednak popularność termin ten zdobył dopiero za sprawą konkursu, w wyniku którego powstał F-22 Raptor. W jego przypadku osiągnięcie supercruise ułatwia - wymagane z uwagi na cechy stealth - uzbrojenie chowane w komorach wewnątrz kadłuba.

Zanim doszło do rozstrzygnięcia konkursu, supercruise jako ważna cecha była podkreślana w przypadku dwóch konkurujących konstrukcji – YF-22 (czyli późniejszego Raptora) i YF-23 Black Widow II (odrzucona propozycja samolotu przewagi powietrznej, opracowanego przez koncern Northrop).

Współcześnie supercruise jest wymieniana jako jedna z cech samolotów wielozadaniowych 5. generacji. Warto jednak pamiętać, że możliwość tę miały niektóre samoloty produkowane już pół wieku temu, a także konstrukcje rosyjskie, jak MiG-25 czy MiG-31.

Łukasz Michalik, dziennikarz Wirtualnej Polski