Двигатель истребителя F-35 из-за "несоответствия спецификации" работает при слишком больших температурах и поэтому жизненно необходима его модернизация

Американские военные считают критически важной запланированную модернизацию двигателей для всех вариантов истребителя F-35 Joint Strike Fighter, поскольку по словам высшего офицера, отвечающего за программу, двигатели Pratt & Whitney F135, которыми оснащены все истребители F-35, "не соответствуют спецификации с самого начала".  Это означает, что двигатели регулярно работают при более высоких, чем ожидалось, температурах, что привoдит к увеличению затрат на техническое обслуживание и логистику, а также привoдит к снижению общего уровня готовности F-35.

Высокопоставленные военные чиновники США подчеркнули ограничения двигателя F135, защищая вчера перед членами подкомитета Комитета по вооруженным силам Палаты представителей план модернизации ядра двигателя (ECU).

Бюджетное предложение Пентагона на 2024 финансовый год, опубликованное в начале этого месяца, показало, что ВВС, ВМС и Корпус морской пехоты США, основываясь на программе Advanced Engine Transition Program (AETP), решили не требовать полностью новый двигатель для своих F-35, из-за высоких ожидаемых затрат и технических препятствий. ВВС заявили, что работа, проделанная в рамках AETP, будет использована в последующей программе Next Generation Adaptive Propulsion (NGAP).

Они также подчеркнули важность усовершенствования системы энерго- и терморегулирования (PTMS) для этих самолетов. Это необходимо для удовлетворения дополнительных потребностей в электроэнергии и охлаждении, которые потребуются в рамках программ обновления технологии-3 (TR-3) и модернизации Block 4, обе из которых продолжают страдать от задержек.

"Мы сравнили все варианты двигателя для F-35 - двигатель AETP, текущий двигатель и модернизацию текущего двигателя", пояснил генерал-лейтенант ВВС Майкл Шмидт, нынешний глава Объединенного программного управления (ОПУ) F-35. Он добавил , что его управление также провело работу по "выявлению значительных требований к системе энерго- и терморегулирования, и мы оценили многочисленные варианты систем энерго- и терморегулирования, которые позволят нам достичь различных уровней охлаждения и мощности, которые необходимы".

"С самого начала программы мы сокращали срок службы этого двигателя, потому что мы занизили спецификацию двигателя и его требования", - продолжил он. "Мы закладываем затраты в эту программу, увеличивая срок службы этого двигателя за счет дополнительных капитальных ремонтов, которые ожидаются в течение всего срока действия программы".

В своих письменных показаниях глава ОКБ F-35 предоставил дополнительные подробности о том, что именно это означает.

"Первоначальная спецификация двигателя программы предусматривала 15 кВт отбора стравливаемого воздуха для обеспечения требований к охлаждению системы, и двигатель F135 был разработан, испытан и квалифицирован в соответствии с этой спецификацией с запасом на будущее", - написал Шмидт. "На заключительных этапах разработки самолета требования к охлаждению воздушного судна выросли настолько, что превысили запланированный объем отвода воздуха".

"Для обеспечения необходимого стравливания воздуха двигатель должен работать более горячим, и программа осознает последствия этого через повышение рабочей температуры и снижение срока службы двигателя, что приводит к более раннему выводу из эксплуатации и увеличению стоимости жизненного цикла", - добавляется в письменных показаниях.

Таким образом, "у меня также есть производное требование к мощности и терморегулированию, потому что в конце модернизации Block 4 мощность будет на исходе", - добавил Шмидт, выступая на слушаниях.

"Без дальнейшей модернизации, добавление возможностей модернизации Block 4 приведет к дальнейшему снижению ресурса двигателя и увеличению стоимости жизненного цикла программы, потому что в то время как нынешние варианты TR-2 и TR-3 имеют достаточное охлаждение и мощность (хотя это и влияет на ресурс двигателя, как указано выше), возможности модернизации Block4 и последующих увеличат требования к охлаждению и мощности, превышающие текущие возможности воздушной системы", - уточнил он в своих письменных замечаниях.

Три основных варианта F-35 оснащены различными вариантами двигателей марки F135. Вариант F135-PW-400 для размеэаемых на авианосце F-35C отличается от F135-PW-100 на F-35A прежде всего использованием коррозионно-стойких материалов, которые лучше подходят для работы на море. На F-35B, способном совершать вертикальный взлет и посадку, используется двигатель F135-PW-600, который имеет шарнирное выхлопное сопло и другие особенности, необходимые для соединения с большим подъемным вентилятором в передней части фюзеляжа на этой версии.

Разработка двигателя F135, который был создан на основе двигателя F119, используемого на стелс-истребителе F-22 Raptor, началась еще в конце 1980-х годов. Первоначально планировалось разработать альтернативный двигатель для семейства F-35 - General Electric/Rolls-Royce F136, но в 2011 году он был отменен в качестве меры по сокращению расходов на самом позднем этапе разработки. Оглядываясь назад, теперь, включая вчерашнее откровение о том, что F135 все это время имел заниженную спецификацию, все больше кажется, что это было недальновидным решением.

Двигатели F135-PW-100 и F135-PW-400 (согласно данным компании Pratt & Whitney) имеют заявленную максимальную тягу на форсаже 43 000 фунтов, F135-PW-600 имеет немного меньшую максимальную тягу - 41 000 фунтов.

Проблемы с двигателем F135 в последние годы становятся все более очевидными. Два года назад возникло огромное отставание в техническом обслуживании, в котором обвинили широкую комбинацию факторов, включая износ теплозащитных покрытий на лопатках турбин двигателей раньше, чем ожидалось.

Как раз между декабрем и февралем 2023 года поставки новых двигателей F135 были приостановлены на фоне расследования причин драматической аварии с участием F-35B на военно-морской авиабазе Форт-Уэрт в Техасе. Самолет, о котором идет речь, находился в воздухе во время испытательного полета перед поставкой Корпусу морской пехоты США, когда он упал, ударившись о землю и заставив пилота катапультироваться.

На вчерашнем слушании в Конгрессе, генерал-лейтенант Шмидт подтвердил предыдущие сообщения о том, что основная причина декабрьского инцидента была связана с "проблемой резонанса между главным топливным дроссельным клапаном и трубкой". Он объяснил, что впоследствии было разработано и внедрено исправление, включающее модифицированное "отверстие".

Проблемы с двигателем F135 усугубляются проблемами с обеспечением достаточного количества запасных частей и нехваткой квалифицированных ремонтников, о чем вы можете прочитать здесь. Сегодня агентство Bloomberg сообщило, что уровень готовности всех истребителей F-35, находящихся на вооружении США, в совокупности составляет около 53,1 процента, что более чем на десять процентов ниже целевого показателя. Неясно, является ли это показателем полной готовности к выполнению миссии или же он отражает имеющиеся в наличии самолеты с какой-либо степенью частичной готовности к выполнению миссии.

Это также значительно ниже целевого показателя в 80%, который Пентагон при министре обороны Джеймсе Мэттисе пытался установить для всех тактических боевых самолетов, начиная с 2018 года.

Тем не менее, американские правительственные чиновники, похоже, не заявляли ранее прямо о том, что сам двигатель имеет заниженные характеристики и был таковым все это время.

Подчеркивая этот момент, в ходе вчерашних слушаний Дональд Норкросс, представитель демократов из Нью-Джерси, упомянул о "сокращении до 1600 часов" в отношении ресурса двигателя F135. По всей видимости, это относится к целевому времени между плановым техническим обслуживанием этих двигателей, которое в прошлом составлядло около 2 000 летных часов. Если цифра Норкосса действительно такова и является точной, то это означает, что американские военные получают лишь чуть более 75 процентов от ожидаемого срока службы этих двигателей, прежде чем потребуется значительная работа.

Генерал-лейтенант морской пехоты США Майкл Седерхольм, заместитель командующего авиацией, также предложил дополнительные подробности о преимуществах ЭБУ для двигателя F135. "С точки зрения Корпуса морской пехоты, модернизация ядра двигателя дает нам больше возможностей для возвращения на корабль. Что это значит? Мы можем вернуть на корабль имея в запасе на 1000 фунтов больше, топлива, что дает нам жизнь", - объяснил он. "Топливо - это жизнь для нас. Вот почему мы рады модернизации ECU и PTMS".

Для пилотов F-35B и C ВМС и морской пехоты, действующих с палуб авианосцев и десантных кораблей, наличие дополнительных запасов топлива в конце вылета может стать чрезвычайно ценным дополнительным запасом прочности, учитывая потенциальное отсутствие альтернативных мест для посадки. Как отметил генерал-лейтенант Седерхольм, дополнительный запас топлива также позволит самолетам больше времени находиться в воздухе во время выполнения боевых задач. Это также поможет увеличить дальность полета, что является еще одной давней проблемой для F-35.

Здесь также стоит вспомнить, что морская пехота - единственное подразделение вооруженных сил США, эксплуатирующее истребитель F-35B, в котором используется двигатель F135-PW-600 с меньшей максимальной тягой. Серьезные опасения по поводу способности F-35B поддерживать достаточную мощность для вертикального полета при высоких температурах возникли еще в 2019 году. Производитель самолета, компания Lockheed Martin, тогда заявила, что для решения этих проблем будет внесено исправление в программное обеспечение самолета.

Как бы ни был важен план модернизации ядра двигателя (ECU), он все еще находится на расстоянии многих лет от того, чтобы стать реальностью. Генерал-лейтенант Шмидт сказал, что МСС F-35 надеется, что модернизация начнет внедряться на действующих самолетах в период между 2030 и 2032 годами, но подчеркнул, что эти даты все еще очень "условны". На слушаниях Эндрю П. Хантер, помощник министра ВВС по закупкам, технологиям и логистике, отдельно сказал, что он ожидает, что разработка пакета модернизации займет, по крайней мере, от пяти до шести лет. ВВС являются ведущей службой, отвечающей за программу ECU.

Шмидт предупредил, что ограничения в существующей инфраструктуре летных испытаний F-35 могут стать сдерживающим фактором, и что это уже привело к задержкам в разработке пакета модернизации TR-3. Усовершенствования TR-3 лежат в основе предстоящих модернизаций Block 4, о чем вы можете прочитать здесь.

Теперь ожидается, что разработка TR-3 будет завершена не ранее апреля 2024 года, что на год позже, чем предполагалось. Lockheed Martin надеется завершить работу раньше, возможно, к декабрю этого года, по словам Шмидта. Он также уточнил, что эта цель определяется как способность поддерживать возможности, эквивалентные TR-2, на репрезентативном самолете в конфигурации TR-3. В настоящее время ожидается, что дополнительный пакет модернизации Block 4 не будет развернут до 2029 года.

Стоит также отметить, что модернизация TR-3, как и усовершенствования Block 4, должны быть интегрированы в старые самолеты, а также включены в новые серийные самолеты после завершения этапа разработки. Роб Виттман, представитель-республиканец из Вирджинии, который является заместителем председателя Комитета по вооруженным силам и председателем его подкомитета по тактическим воздушным и наземным силам, выразил на слушаниях обеспокоенность тем, что эта часть длительного процесса модернизации может оставить подразделения F-35 без достаточного количества самолетов для выполнения задач.

В ходе слушаний обсуждался вопрос о возможности увеличения производства самолётов F-35 для удовлетворения этого и других требований. Однако Фредерик "Джей" Стефани, исполняющий обязанности помощника министра ВМС по исследованиям, разработкам и закупкам и старший исполнительный директор по закупкам программы F-35, сказал, что основным ограничивающим фактором для увеличения количества ежегодно производимых F-35 является то, что центральные секции фюзеляжа для всех трех вариантов в настоящее время поступают с одной производственной линии, обслуживаемой компанией Northrop Grumman. Он сказал, что МСС F-35 изучает варианты привлечения второго поставщика для этой части самолета, чтобы увеличить общие производственные мощности.

Следует также отметить, что официальное решение об утверждении полномасштабного производства F-35 еще не принято, что зависит от завершения процесса первоначальных эксплуатационных испытаний и оценки (IOT&E). Завершение IOT&E по-прежнему сдерживается, главным образом, проблемами с новым учебным инструментом Joint Simulation Environment. Генерал-лейтенант Шмидт сказал, что сейчас есть надежда, что решение о полном серийном производстве может быть принято в декабре этого года.

Все это вместе взятое поднимает вопросы о том, когда в конечном итоге появятся обновления ECU, PTMS, TR-3 и Block 4 истребителя F-35, а также каковы могут быть затраты на их полную интеграцию даже в часть существующих флотов всех трех вариантов. Это особенно важно, учитывая, что ВВС, в частности, рассматривают модернизацию Block 4 как необходимое условие для обеспечения актуальности F-35A в будущих высокотехнологичных конфликтах, например, против потенциального ближайшего противника, такого как Китай или Россия.

Как это может повлиять на дополнительные опасения по поводу долгосрочных затрат на поддержание этих самолетов, которые уже сейчас являются значительными, еще предстоит выяснить. Усовершенствования ECU и PTMS, безусловно, направлены на решение проблем технического обслуживания и логистики, а также проблем, связанных с характеристиками и возможностями.

Программа F-35 в целом приложила значительные усилия для решения многолетних технических и других проблем, поскольку самолеты все больше интегрируются в повседневные операции ВВС, ВМС и Корпуса морской пехоты. В то же время, что особенно подчеркивается раскрытием информации о заниженных характеристиках двигателя F135, еще предстоит проделать значительную работу по решению застарелых системных проблем, которые продолжают ограничивать возможности и доступность самолетов.