Кризис системы охлаждения F-35: недостатки конструкции порождают для Пентагона дилемму на 2 триллиона долларов

Пентагону предстоит принять трудное решение в отношении хронических проблем F-35, связанных с перегревом, вызванным его недостаточной охлаждающей способностью.

Должны ли американские налогоплательщики оплатить дорогостоящую модернизацию системы охлаждения стелс-истребителя, которая удовлетворит его ближайшие потребности, или же они должны заплатить за гораздо более дорогостоящую модернизацию, которая теоретически может удовлетворить возросшие потребности в охлаждении в будущем?

Прежде чем мы кратко рассмотрим два варианта, стоящих перед Пентагоном, давайте разберемся, почему охлаждающая способность так важна для F-35 и почему самая дорогая в мировой истории программа создания систем вооружения привела к созданию самолета, который с самого начала был обречен на недостаточное охлаждение.

Достаточное охлаждение жизненно важно, потому что авионика истребителя, радар и другие электронные системы истребителя выделяют тепло. Хотя воздушное охлаждение всегда является частью решения проблемы охлаждения, в современных истребителях на относительно небольшом пространстве размещается так много тепловыделяющей электроники, что одного воздушного охлаждения недостаточно.

Необходимы различные типы жидкостного охлаждения, особенно для энергоемких радаров. Это особенно верно в отношении F-35, который рекламируется как летающий суперкомпьютер, напичканный тепловыделяющими компьютерами, средствами связи и авионикой. Когда дело доходит до производства тепла, лидирует мощный радар AN/APG-81 AESA.

В итоге получается, что для того, чтобы придать F-35 его широко разрекламированные возможности и сделать его самым лучшим истребителем в мире, требуется множество электронных компонентов, которые выделяют много тепла.

Независимо от обоснованности претензий на превосходство, нет никаких сомнений в том, что конструкторы F-35 создали истребитель, который с самого начала не имел достаточного охлаждения.

Эта практически неразрешимая проблема усугублялась по мере добавления новых возможностей, требующих большей вычислительной мощности и выделяющих больше тепла.

В частности, группа новых возможностей Block IV, которые, как нам говорят, необходимы для того, чтобы F-35 выполнил свое давнее обещание стать доминирующим истребителем пятого поколения, потребует еще большего охлаждения.

В основе кризиса охлаждения лежит то, что конструкторы F-35 спроектировали его с мощностью охлаждения всего 14 киловатт (кВт). Однако F-35 был объявлен полностью готовым к эксплуатации только после того, как в него были включены возможности Block 3F, которые требовали примерно 32 кВт охлаждения и были внедрены только недавно, спустя примерно 30 лет после начала разработки F-35 Joint Strike Fighter.

Модернизация Block 3F потребовала изменения системы охлаждения F-35. Это негативно сказалось на долговечности и надежности двигателя F135, который и без того испытывал проблемы с надежностью.

Почему же охлаждающая способность F-35 изначально была настолько занижена?

Ответ на этот вопрос также является ответом на большинство проблем, с которыми столкнулся самолёт, созданный в результате процесса проектирования комитетом — процесса, в ходе которого предполагалось, что это будет недорогая и относительно лёгкая замена F-16 и F/A-18 A и C «Хорнет», которая дополнит более крупные и дорогие истребители, такие как F-22 и F/A-18E/F «Супер Хорнет» ВМС.

В конечном итоге то, что должно было стать относительно недорогим и лёгким дополнением к большим двухмоторным истребителям, таким как F-22 и F/A-18E/F, превратилось в одномоторный истребитель, который тяжелее многих двухмоторных истребителей.

Из-за большого веса F-35 компании Pratt & Whitney пришлось разработать двигатель с гораздо более высоким соотношением мощности к весу, чем у всё ещё современного двигателя F119, установленного на F-22. Это также означало, что F-35 пришлось пройти через жёсткую программу по снижению веса, где каждая унция имела значение. Компании Pratt & Whitney удалось увеличить мощность, повысив рабочую температуру намного выше, чем это когда-либо делалось для двигателей серийных истребителей.

Однако, как показало время, резкое повышение температуры на входе в турбину до безумных 3600 градусов по Фаренгейту — от 900 до 1100 градусов выше, чем у большинства других двигателей истребителей, — гарантировало, что двигатель будет страдать от проблем с надежностью и долговечностью.

Тот факт, что мощность двигателя требуется для охлаждения, только усугублял проблему, поскольку требования к мощности при каждом обновлении возможностей F-35 увеличивали потребность в охлаждении, а это означало, что двигатель F-35 подвергался большей нагрузке.

То, что это так и будет, должно было быть понятно команде разработчиков F-35, но они также понимали, что без значительного увеличения мощности двигателя, возможного только за счет повышения рабочей температуры двигателя F-35 до предельных значений, программа F-35 окажется на волоске от гибели и что добавление любого веса для чего-либо также поставит программу под серьезную угрозу.

Следовательно, решение занизить мощность охлаждения F-35 было принято потому, что включение достаточной охлаждающей способности в конструкцию F-35, чтобы обеспечить разумный рост, привело бы к увеличению веса, что уменьшило бы дальность полета и полезную нагрузку всех вариантов F-35, но в особенности F-35 для морской пехоты с возможностью вертикального взлета и посадки, где любой дополнительный вес угрожал снизить дальность полета и комбинацию полезной нагрузки ниже минимально приемлемых параметров производительности.

По правде говоря, возможности, заложенные в F-35, имели бы смысл и в двухдвигательном варианте. Однако менять конструкцию F-35 на двухдвигательную было нельзя, поскольку это сразу же развеяло бы иллюзии о том, что F-35 станет недорогой заменой F-16. Не менее важно и то, что для Корпуса морской пехоты не существовало двухмоторного самолета вертикального взлета и посадки (СВВП) F-35.

Итак, в конце концов, F-35 был выпущен с двигателем, обреченным на ненадежность, с охлаждающей способностью, о которой ни один опытный аэрокосмический инженер не мог бы с уверенностью заявить, что она удовлетворит будущие потребности в охлаждении.

Это возвращает нас к вопросу о том, имеет ли смысл выбирать дорогое краткосрочное решение или дорогостоящее долгосрочное решение по охлаждению. С точки зрения продаж, это выбор из двух положительных моментов, на которых Пентагон хотел бы сосредоточить наше внимание.

Но прежде чем принять решение по представленным вариантам, давайте подумаем о том, что нынешние двигатели F-35 изнашиваются быстрее, чем было обещано. Блоки управления двигателями, которые якобы сделают их надежными, должны быть разработаны только к 2029 году.

Также следует учесть, что стоимость программы, включая поддержание, по прогнозам, превысит 2 триллиона долларов, что на 400 процентов больше с учётом поправки на инфляцию, чем по оценке GAO 2007 года. Кроме того, как уже не раз бывало, смета может снова вырасти.

Наконец, нет никаких гарантий, что крайне необходимая модернизация ядра двигателя от Pratt & Whitney, которая должна быть поставлена в 2029 году, будет выполнена в срок или что она действительно сделает двигатель F-35 надежным.

Следовательно, учитывая, что уровень риска и затрат на программу F-35, похоже, только растет, возможно, нам стоит подумать о творческом способе заставить существующие F-35 летать с каким-то разумным уровнем надежности. Прежде чем строить новые F-35, следует тщательно отобрать набор аппаратных и программных возможностей, которые не требуют увеличения мощности и охлаждения.

Выполнение этого было бы значительным достижением!

Источник перевода: newsstreet.ru

Больше интересных статей, которые я не успеваю переводить, но которые можно почитать через онлайн-переводчики, можно найти здесь: t.me/murrrzio

5 Advancements In The F-35 Block 4 Upgrade

Block 4 is implemented via the Technology Refresh 3 (TR-3) upgrade