Przegrzany F-35. Czy problemy z silnikiem osłabią supermyśliwiec?

Amerykańscy audytorzy odkryli, że silnik najnowocześniejszego samolotu taktycznego na świecie nie daje sobie rady. Jego wymiana wydaje się pilna, bo od niej zależy powodzenie kluczowej modernizacji.

F-35 wpada w kolejny krąg problemów. Samolot okrzyknięty najlepszym i najnowocześniejszym na świecie może w istocie taki jest, ale jednocześnie nagromadził masę krytyki. „Newsy” o F-35 można podzielić na dwie grupy: wychwalane przez polityków i wojskowych ponadprzeciętne możliwości operacyjne maszyny oraz usterki, wysokie koszty i nieprzewidziane zużycie, zwłaszcza silników. Poznanie obiektywnej rzeczywistości F-35, jedynego myśliwca piątej generacji w zachodnich siłach powietrznych, wymaga zanurzenia się w bardzo skomplikowaną materię. Pełnej wiedzy i tak nie uzyskamy, bo nie mamy wglądu w niejawne dane. Ale raporty amerykańskich instytucji nadzoru, głównie GAO (Government Accountability Office), rzucają więcej światła.

F-35 i jego problemy

Raportów tych na temat F-35 zebrała się już spora biblioteka, zawierająca kopalnię wiedzy o genezie samolotu, ambicjach z nim związanych, trudnych początkach konstrukcji i wciąż trudnym wczesnym etapie jego eksploatacji. W coraz większym stopniu analizy te, zawsze oparte na własnych studiach, wywiadach i dokumentach zbieranych pod prawnymi rygorami, dotyczą przyszłości F-35.

Dziś głównym problemem wydaje się silnik, temperatura jego pracy, związana z nim wydajność układu chłodzenia, a także tempo zużycia jednostki napędowej. Wszystkie te parametry należy szybko poprawić, by F-35 mógł spełnić pokładane w nim nadzieje. Modernizacja zbiorczo nazywana Block 4 składa się z 70 poprawek, zmian konstrukcyjnych, dodatków, a przede wszystkim aktualizacji oprogramowania. Mają „wydusić” z F-35 pełnię możliwości. O ile tylko pozwoli na to silnik i zasilane przez niego układy.

To wcale nie znaczy, że obecny napęd jest słaby. Turbowentylatorowy silnik odrzutowy F135 firmy Pratt&Whitney jest najmocniejszym napędem montowanym w myśliwcach. Wytwarza stały ciąg do 125 kN (silnik F100 z F-16 to 79 kN), a włączenie dopalacza zwiększa wartość do „kosmicznych” 191 kN.

Silnik jest olbrzymi. Każdy, kto widział stojące obok siebie F-16 i F-35, dostrzegł różnicę. W porównaniu ze smukłą sylwetką tego pierwszego F-35 wydaje się osiłkiem na sterydach. Wynika to z konieczności obudowania trudno wykrywalnymi powierzchniami kadłuba wszystkich wystających elementów, ale także z samej wielkości napędu. Schowana pod wielołopatkowymi pokrywami dysza wylotowa Lightninga II zdaje się mieć dwukrotnie większą średnicę niż w dobrze znanym Viperze. Ale jak się okazało już w toku eksploatacji maszyny w ciągu ostatniej dekady, nawet tak potężny motor nie dostarcza odpowiedniej energii. Nie chodzi tu o moc potrzebną do uniesienia samolotu w powietrze i „latania” nim, a o zasilanie systemów pokładowych, przede wszystkim układu wewnętrznego chłodzenia. Korzysta on z powietrza zasysanego przez sprężarkę – potężny „wentylator”, odsłonięty w silnikach zwykłych samolotów pasażerskich, tu jest ukryty w kadłubie (powietrze dociera przez wloty po bokach). Część powietrza odprowadzana jest na bok, by zasilać agregaty wytwarzające energię. Tyle że tego powietrza potrzeba było więcej, niż przewidzieli konstruktorzy silnika. By zapewnić jego wystarczającą ilość, silniki muszą pracować na podwyższonych obrotach. To z kolei powoduje powstawanie wyższych temperatur, przegrzewanie się jego elementów i szybsze zużycie. Konieczność wymiany i napraw zwiększa koszty, których nikt nie przewidział.

Problem z niewystarczającą intensywnością tego wewnętrznego obiegu powietrza został zauważony już w 2008 r., a później stał się tematem dyskusji między producentem samolotu (nie silnika) a Pentagonem. Resort obrony, w atmosferze krytyki dotyczącej kosztów i opóźnień F-35, odmawiał dofinansowania kolejnej pracy rozwojowej nad i tak drogą wobec założeń maszyną, która w dodatku spowodowałaby kolejne opóźnienia. Problem odłożony wtedy właśnie wybuchł z nową siłą.

Jak obsłużyć Block 4

Jak każda współczesna konstrukcja lotnicza F-35 podlega nieustannej modernizacji, której poszczególne szczeble w amerykańskiej terminologii określa się mianem bloków (Amerykanie mają też na to akronim C2D2, Continuous Capability Development Delivery). Przygotowywany aktualnie dla F-35 Block 4 to nie będzie zwykła aktualizacja, a przeskok do pełni możliwości skrycie działającego, cyfrowego, sieciowego myśliwca.

Często tak bywa, że opracowanie nowatorskiej platformy, zwłaszcza w lotnictwie, pokazuje i wymusza nowe kierunki rozwoju sensorów i uzbrojenia, trudno więc wszystko naraz złożyć w całość. Tak było przy F-35, w którym udało się stworzyć świetną, trudno wykrywalną „skorupę” i wyposażyć ją we „wszystkowidzące” czujniki, ale połączenie ich w całość pokazało, że potrzebny jest nowy komputer, wyższa szybkość wymiany danych, agresywniejsze wyposażenie do walki elektronicznej, a także więcej miejsca na uzbrojenie przenoszone w kadłubie. Niewielka przebudowa samej konstrukcji płatowca okazała się najmniejszym problemem. Natomiast potężniejszy hardware i szybszy software wersji Block 4 będzie wymagał lepszego zasilania i chłodzenia, a z tym – przez niedostatki silnika – problem jest już w obecnych, bazowych wersjach F-35.

Inżynierowie wiedzą, że zbudować udany silnik jest znacznie trudniej niż doskonały aerodynamicznie samolot. Dlatego w lotnictwie cywilnym, sportowym czy nawet wojskowym czasem wiele typów samolotów korzysta z jednego, nieznacznie poprawianego typu silnika. Nic dziwnego, że w dyskusji nad F-35 i F135 również przeważyła opcja modernizacji centralnej części istniejącego silnika zamiast wymiany całego bloku napędu na nowy. Kłopot w tym, że zdaniem audytorów z GAO nie pomierzono wartości, o jakie trzeba poprawić efektywność silnika i chłodzenia, by instalacja pakietu modernizacyjnego Block 4 nie okazała się dla niego zabójcza. Nie wybrano żadnej z zaproponowanych w toku analizy opcji modernizacji układu chłodzenia. Pomimo znanego zniecierpliwienia Kongresu rosnącymi kosztami i opóźnieniami nikt nie fatyguje się, by cokolwiek policzyć. Modernizacja energetyczno-termiczna ma być wrzucona do jednego wielkiego, ale dziurawego worka z pieniędzmi w programie F-35.

Ludzie zajmujący się techniczną stroną F-35 wskazują, że policzyć cokolwiek wcale nie jest łatwo, czego dowodem wcześniejsze niedoszacowanie efektywności termicznej silnika i układu chłodzenia. Silniki F-35, podobnie jak samoloty, występują w trzech wersjach: dla lotnictwa sił powietrznych, dla lotniskowcowych skrzydeł marynarki wojennej i dla korpusu piechoty morskiej (samoloty startujące i lądujące pionowo). Dwie pierwsze różnią się nieznacznie, ale trzecia to zarazem technologiczne arcydzieło i skomplikowane monstrum, w którym niełatwo cokolwiek zmienić. To jeden z negatywnych efektów „wspólnotowości” nowego myśliwca, która, choć miała być panaceum na koszty i zaowocować stworzeniem samolotu uniwersalnego, odbija się czkawką. „Nigdy więcej”, zdają się mówić amerykańscy wojskowi i ani myślą powtarzać tej „federacyjnej” koncepcji przy projektowaniu samolotów kolejnej generacji, które zresztą chcą widzieć w powietrzu bardzo szybko, mniej więcej wtedy, gdy będzie już wdrożony F-35 Block 4.

Ale najważniejszy wniosek jest taki, że osiągnięcie pełni możliwości tej najnowszej wersji nieuchronnie przesunie się na kolejną dekadę, a jeśli okaże się, że przebudowa silnika nie zapewnia wystarczającej poprawy zasilania i chłodzenia, wymiana na nowy przesunie osiągnięcie dojrzałości całego systemu o minimum następne dziesięć lat. Bo nikt dziś nie potrafi zagwarantować, że poprawiony silnik F135 wystarczy dla Block 4. Nie przypadkiem chyba kilka lat temu zorganizowano wstępny konkurs ofert, w którym zarówno Pratt&Whitney, jak i największy amerykański konkurent General Electric przedstawili swoje propozycje nowego, mocniejszego i lepszego termicznie silnika. Do wyboru oferty jednak nie doszło, F-35 ma zostać z lekko poprawionym napędem (ECU, engine core upgrade), a inżynierowie mają się skupić na nowym silniku dla kolejnej, szóstej generacji samolotów.

Oficjalnym uzasadnieniem było to, że nowy silnik wymagałby tak głębokiej przebudowy samolotów w wersji morskiej i dla marines, że byłoby to nieopłacalne. W tle są też oczywiście interesy zaangażowanych firm, miejsca pracy w przemyśle (na całym świecie) i biliony dolarów. Decydujący głos w sprawie przyszłości samolotu mają przy tym Amerykanie i Brytyjczycy jako główni partnerzy technologiczni. Reszta klientów może przyglądać się ich decyzjom, ewentualnie negocjować udział w produkcji podzespołów, komponentów czy elementów konstrukcji. Na wybór silnika i jego efektywność wpływ mają w praktyce żaden, choć jego efektywność ostatecznie zdecyduje o zdolnościach operacyjnych i kosztach utrzymania wszystkich F-35 kupionych na świecie.

Polska „diamentowa” szpica

Polska ma zacząć otrzymywać F-35 w przyszłym roku. Rzecz jasna nie będzie to zamówiona wersja Block 4, a samoloty w najnowszej dostępnej wersji TR3. Producent zapewnia, że aktualizacja do docelowej konfiguracji będzie polegać głównie na wgraniu nowego oprogramowania. Wypowiedzi na temat silnika były do tej pory bardzo skąpe – zarówno od dostawców, jak i zamawiających. Ale sytuacja – opóźnienia samego pakietu Block 4 i niewiadome dotyczące efektywności napędu – każe przynajmniej w publicystycznej formie postawić pytanie, ile rząd wiedział o programie F-35, jakie gwarancje otrzymał ze strony rządu USA w sprawie ewentualnych przyszłych kosztów dostosowania i modernizacji.

Nie będzie niespodzianką, jeśli MON rozłoży ręce, bo sytuacja z F-35 nie przestaje zaskakiwać głównego użytkownika – samych Amerykanów – i innych krajów partnerskich czy klientów eksportowych. Nikt tu też niczego nie ukrywał, wiele niespodzianek wyszło na jaw dopiero w toku użytkowania samolotu. Jak wiele innych krajów Polska będzie musiała się zmierzyć z odpowiedziami na powstałe problemy. Dla przypomnienia, Polska do 32 samolotów zamówiła tylko jeden zapasowy silnik F135. Już w momencie zakupu wydawało się to błędem, teraz absolutną koniecznością wydaje się domówienie kilku kolejnych. Tak samo jak docelowo modernizacja silników do takiej wersji, która będzie spełniać wymogi zdolności Block 4. To wszystko oznacza dodatkowe miliardy dolarów, bo na wielkie zdolności negocjacyjne rządu w rozmowach z Amerykanami nie ma co liczyć. Nie będziemy jedynymi, którzy będą musieli dosypać. Choć na razie nikt nie spieszy się z deklaracjami.

W naszych realiach może rzeczywiście nie trzeba się spieszyć. F-35 będą takim przeskokiem generacyjnym w polskim lotnictwie i – jak się wydaje – dadzą taką przewagę nad lotnictwem (i pozostałymi rodzajami sił) Rosji, że nawet ich oszczędne używanie, z akceptacją niepełnych zdolności Block 4, może w zupełności wystarczyć. Siły powietrzne i tak będą bardzo ostrożnie wykorzystywać F-35, by nie eksponować zbytnio tych maszyn m.in. na rosyjskie środki rozpoznania i wywiadu. Jak to kiedyś określił szef amerykańskiego lotnictwa, a przyszły szef połączonych sztabów gen. CQ Brown, F-35 ma być jak Ferrari, którym wyjeżdża się na niedzielną przejażdżkę, a nie auto do codziennych dojazdów do pracy. Widać, że w polskich realiach do codziennych dojazdów do pracy służyć mają raczej koreańskie FA-50, „wystarczająco dobre” do wykonywania większości zadań patrolowych i szkoleniowych, zadania bardziej skomplikowane i bardziej wymagające wykonywać mają F-16 (które zyskają drugą młodość po przewidywanej w drugiej połowie dekady modernizacji), a F-35 mają być „diamentową” szpicą rozpoznawczo-uderzeniową, oszczędzaną na złe czasy i zarezerwowaną dla najlepszych pilotów. Taki obraz wyłania się zarówno z pakietu zdolności poszczególnych typów maszyn, jak i ich publicznie deklarowanego przez dowódców zastosowania.

Warto jednak mieć na uwadze, że w drugiej połowie lat 30. na Zachodzie zaczną pojawiać się samoloty szóstej generacji, a F-35 Block 4 przestanie być najbardziej zaawansowaną maszyną bojową. Trudno przewidzieć, czym będzie dysponowała wówczas Rosja – wiele zależy od wyniku wojny, ewentualnego zacieśnienia sojuszu z Chinami, jej statusu ekonomicznego. Dla Polski F-35 jest najpoważniejszą inwestycją w lotnictwo od wielu dekad i na wiele dekad, bo przy obciążeniach związanych ze wszystkimi wydatkami na wojsko trudno zakładać, że realny będzie kolejny przeskok generacyjny. Jeśli więc szał kupowania zastąpi kiedyś planowanie rozwoju, silnik dla polskiego F-35 powinien być w nim jedną z istotniejszych pozycji.