Amerykańskie postępy. Dotyczą silników nowej generacji dla myśliwców przyszłości

Przedstawiciele USAF zakończyli w ubiegłym tygodniu szczegółowy przegląd projektów prototypów dwóch silników z adaptacyjnym cyklem pracy przedstawionych przez obu czołowych amerykańskich producentów silników lotniczych: General Electric Aerospace i Pratt & Whitney. Obie firmy oficjalnie potwierdziły przejście rzeczonej oceny projektów z wynikiem pozytywnym. Silnik proponowany przez General Electric przeszedł test 19 lutego, a jego konkurent dzień później. Ocena projektów została wykonana w oparciu o szczegółowe cyfrowe modele badanych konstrukcji.

Pozytywna ocena obu projektów pozwala ich twórcom przejść do kolejnego etapu prac. Mogą teraz zamówić komponenty do wyprodukowania fizycznych prototypów. Rozpoczęcie testów obu prototypów ma się zacząć pod koniec obecnej dekady. Silnik opracowywany przez General Electric nosi oznaczenie XA102, a ten tworzony przez Pratt & Whitney jest oznaczony XA103. Na sfinansowanie nowego etapu prac USAF zaplanował 3,5 mld dolarów do podziału pomiędzy obu producentów.

Program NGAP jest następcą AETP (Adaptive Engine Transition Program) – wcześniejszego programu mającego na celu opracowanie silnika o adaptacyjnym cyklu pracy dla myśliwców F-35 Lightning II, które obecnie napędzane są silnikami Pratt & Whitney F135. Ze względu na rosnące koszty związane z całym programem F-35, plan opracowania nowych silników został anulowany i w jego miejsce postawiono na modernizację dotychczasowych silników F135. Natomiast siły powietrzne przesunęły opracowanie nowych silników na czas projektowania myśliwca kolejnej generacji.

Do czasu anulowania programu AETP obaj producenci zdążyli już opracować fizyczne prototypy oznaczone XA100 i XA101. Należy zaznaczyć, że XA102 i XA103 to zupełnie nowe konstrukcje, ale obaj producenci wykorzystali w nich technologie i doświadczenia zebrane w trakcie prac nad poprzednimi silnikami o zmiennym cyklu pracy.

Amerykańskie siły powietrzne poszukują napędu, który zapewni samolotom bojowym nowej generacji wysokie osiągi takie jak duża prędkość i zasięg, ograniczenie śladu termicznego, a do tego moc odpowiednią do zasilania coraz bardziej zaawansowanych sensorów oraz uzbrojenia nowej generacji, na przykład laserów czy innej broni wiązkowej/energetycznej. Taką kombinację parametrów mogą osiągnąć jedynie silniki o adaptacyjnym cyklu pracy.

Silniki o adaptacyjnym cyklu pracy (adaptive-cycle engines) to typ napędu odrzutowego, który może dynamicznie dostosowywać swoje parametry do aktualnych warunków lotu, zapewniając optymalną wydajność w szerokim zakresie prędkości i wysokości. W przeciwieństwie do tradycyjnych silników turbowentylatorowych, które mają stałe proporcje przepływu powietrza przez rdzeń i tunele, silniki adaptacyjne mogą modyfikować ten stosunek, dostosowując go do aktualnych potrzeb samolotu.

Ich kluczową cechą jest możliwość przełączania między różnymi trybami pracy. W trybie zwiększonej mocy silnik dostarcza maksymalny ciąg, co jest kluczowe na przykład podczas walki powietrznej. Z kolei w trybie ekonomicznym zmniejsza zużycie paliwa poprzez zwiększenie ilości powietrza przepływającego przez tunele, co poprawia efektywność podczas długich, spokojnych przelotów. Dodatkowo, adaptacyjne silniki mogą lepiej zarządzać temperaturą i obciążeniami aerodynamicznymi, co poprawia ich trwałość i niezawodność.

Największą zaletą silników o adaptacyjnym cyklu pracy jest ich zdolność do jednoczesnego zwiększenia osiągów i efektywności paliwowej. W porównaniu do klasycznych silników odrzutowych zapewniają większy zasięg, co jest kluczowe dla nowoczesnych samolotów bojowych, a także umożliwiają dłuższe utrzymywanie dużej prędkości bez konieczności korzystania z dopalaczy. Dodatkowo, poprawiona charakterystyka termiczna i akustyczna może zmniejszyć sygnaturę wykrywalności samolotu, co jest szczególnie istotne dla maszyn stealth.

Silniki adaptacyjne mogą zrewolucjonizować lotnictwo wojskowe, łącząc elastyczność operacyjną z wyższą efektywnością, co pozwoli zwiększyć możliwości bojowe oraz zasięg działania nowoczesnych samolotów. Chociaż szczegółowe dane pozostają niejawne wiadomo, że w programie AETP siły powietrzne zakładały wzrost zasięgu F-35 przynajmniej o 35% przy jednoczesnym obniżeniu sygnatury termicznej i skróceniu czasu przyspieszenia o 18%. General Electric informował, że opracowany w ramach tego programu silnik XA100 oferował ciąg większy o 20% przy zasięgu większym o 30%.

Autor: Marcin Wołoszyk