Adaptacyjna konstrukcja silnika lotniczego. Jak działa chiński wynalazek
Prototyp zaprezentowany przez chińskich naukowców ma generować od 27 do 47 procent więcej ciągu od obecnie używanych silników tej klasy. Jednocześnie charakteryzuje się o jedną trzecią mniejszym zużyciem paliwa. Takie parametry przekładają się bezpośrednio na zwiększenie możliwości bojowych maszyn. Konwencjonalne silniki odrzutowe zmagają się z kompromisem między wydajnością a mocą. Turbowentylatory sprawdzają się przy niższych prędkościach, lecz zawodzą przy gwałtownych manewrach. Z kolei silniki turboodrzutowe zapewniają ogromną moc kosztem wysokiego zużycia paliwa. Rozwiązaniem tego problemu ma być adaptacyjny silnik cykliczny (ACE).
Czytaj też: Kto wpadł na taki szalony pomysł? Nowa Toyota nie bierze jeńców
Mechanizm działania przypomina posiadanie dwóch różnych jednostek napędowych w jednej obudowie. System na bieżąco dostosowuje wewnętrzne ścieżki przepływu powietrza, wartości ciśnienia i cykle spalania paliwa. Podczas startu i lotu z prędkościami poddźwiękowymi otwiera dodatkowe kanały obejściowe, funkcjonując podobnie do oszczędnego turbowentylatora. Gdy zachodzi potrzeba gwałtownego przyspieszenia, większość powietrza kierowana jest do rdzenia spalania, a silnik pracuje jak potężny turboodrzutowiec.
Trójstrumieniowa architektura silnika. Co daje dodatkowy kanał
Podczas gdy amerykańskie konstrukcje adaptacyjne GE XA100 i Pratt & Whitney XA101 wykorzystują podwójny system obejściowy, chińska propozycja wprowadza trzeci strumień chłodniejszego powietrza. Ta pozornie drobna modyfikacja otwiera nowe możliwości technologiczne. Konstrukcja z trzema strumieniami, spalaniem obejściowym i mieszaniem międzystopniowym oferuje kilka istotnych korzyści. Przede wszystkim zapewnia lepsze zarządzanie termiczne, ponieważ dodatkowy strumień może absorbować nadmiar ciepła z elektroniki pokładowej czy powłok zmniejszających widoczność. Obniżenie temperatury spalin redukuje również sygnaturę podczerwoną samolotu, utrudniając namierzanie przez rakiety naprowadzane termicznie.
W silniku zastosowano dodatkowo komorę spalania obejściowego, umożliwiającą spalanie paliwa bezpośrednio w powietrzu obejściowym. To rozwiązanie zapewnia dodatkowy impuls przy prędkościach naddźwiękowych i stanowi krok w kierunku napędu hipersonicznego, czyli technologii, która w przyszłości może umożliwić loty z prędkościami przekraczającymi pięć razy prędkość dźwięku.
Reakcja Stanów Zjednoczonych i pytania o wiarygodność
Silnik GE XA100 oferuje zwiększenie zasięgu o 30 procent, poprawę zarządzania termicznego o 2 procent oraz wzrost przyspieszenia o 20 procent. Jednostka została gruntownie przetestowana i jest gotowa do wdrożenia w myśliwcach F-35. Dwa prototypy pomyślnie przeszły badania w Arnold Engineering Development Complex oraz w zakładach GE w Ohio.
XA100 jest jedynym silnikiem, który pozwala amerykańskim żołnierzom lecieć dalej, szybciej i walczyć intensywniej przeciwko bliskim rywalom – tłumaczy H. Lawrence Culp Jr., CEO GE Aerospace
Parametry chińskiego silnika wyglądają imponująco na papierze, jednak pochodzą z krajowej konferencji akademickiej, a nie z recenzowanych źródeł zachodnich. Chiński przemysł lotniczy ma w przeszłości przypadki wykorzystywania „kamieni milowych testów naziemnych” jako narzędzia politycznego. Doniesienia o pracy z prędkością Mach 4 mogą odnosić się do symulacji w tunelu aerodynamicznym, a nie rzeczywistych lotów. Opisane zasady termodynamiczne pozostają wiarygodne i zgodne z globalnymi trendami badawczymi. Spalanie obejściowe i mieszanie trójstrumieniowe to rozwiązania rozwijane przez inżynierów na całym świecie. Gdyby Chiny rzeczywiście zbudowały funkcjonalny prototyp, oznaczałoby to, że dogoniły lub nawet wyprzedziły Stany Zjednoczone w dziedzinie napędów lotniczych.
Czytaj też: Stal ARCTIC15 zmienia przyszłość lotnictwa. Eksperci mówią o wielkim zwrocie akcji
Kongres USA wzmacnia finansowanie programów napędowych nowej generacji, co pokazuje, jak poważnie traktuje się potencjalne zagrożenie. W regionie Indo-Pacyfiku przewaga technologiczna w powietrzu może zadecydować o równowadze sił na nadchodzące dekady. Chiński silnik, jeśli okaże się realnym osiągnięciem, mógłby zapewnić przyszłym myśliwcom większą prędkość, mniejszą wykrywalność i znacznie lepszą efektywność paliwową. To cechy kluczowe dla projekcji siły na rozległych obszarach Pacyfiku. Wprowadzenie adaptacyjnych silników cyklicznych do służby operacyjnej zajmie zapewne jeszcze kilka lat, niezależnie od tego, która strona osiągnie technologiczną dominację. Kluczowe będzie nie tylko opracowanie samego silnika, lecz również integracja z platformami lotniczymi i systemami wsparcia.