Problemele cu răcirea la avioanele F-35, generate de o proiectare defectuoasă, dau bătăi de cap Pentagonului

Pentagonul se confruntă cu o decizie dificilă în ceea ce priveşte problemele cronice şi paralizante de supraîncălzire ale avionului F-35, cauzate de capacitatea sa insuficientă de răcire.

Dar ar trebui contribuabilii americani să plătească pentru o modernizare costisitoare a sistemului de răcire al avionului de luptă stealth, care va răspunde nevoilor sale imediate, sau ar trebui să plătească pentru o modernizare mult mai costisitoare care, teoretic, ar putea răspunde nevoilor viitoare crescute de răcire?

Înainte de a aborda pe scurt cele două opţiuni cu care se confruntă Pentagonul, să analizăm de ce capacitatea de răcire este atât de importantă pentru F-35 şi de ce cel mai costisitor program de sisteme de arme din istoria lumii a produs un avion care a fost destinat să aibă o răcire inadecvată încă de la început.

Răcirea adecvată este vitală deoarece avionica, radarul şi alte sisteme electronice ale unui avion de vânătoare generează căldură. În timp ce răcirea cu aer este întotdeauna o parte a soluţiei de răcire, avioanele de luptă moderne înghesuie atât de multe componente electronice generatoare de căldură într-un spaţiu relativ mic, încât numai răcirea cu aer este insuficientă.

Sunt necesare diverse tipuri de răcire cu lichid, în special pentru radarele mari consumatoare de energie. Acest lucru este valabil în special în cazul avionului F-35, care este prezentat ca un supercomputer zburător plin de computere care produc căldură, comunicaţii şi echipamente de avionică. Când vine vorba de producerea de căldură, puternicul său radar AN/APG-81 AESA este în frunte.

Concluzia este că e nevoie de o grămadă de componente electronice care să producă o grămadă de căldură pentru a oferi modelului F-35 capacităţile mult lăudate şi pentru a-l transforma în cel mai important avion de luptă din lume.

Indiferent de validitatea afirmaţiilor privind preeminenţa, nu există nicio îndoială că proiectanţii F-35 au conceput un avion de luptă care, de la bun început, nu a avut o răcire suficientă. Această problemă aproape iremediabilă a fost exacerbată pe măsură ce au fost adăugate noi capacităţi, care necesită mai multă putere de calcul şi generează mai multă căldură. În special, grupul de noi capacităţi Block IV, despre care ni se spune că sunt necesare pentru ca F-35 să îşi îndeplinească promisiunea mult aşteptată de a fi un avion de vânătoare dominant din a cincea generaţie, va necesita mult mai multă răcire.

Problemă care stă la baza crizei de răcire este că echipa de proiectare a F-35 a proiectat F-35 doar cu 14 kilowaţi (kW) de putere de răcire. Cu toate acestea, F-35 nu a fost declarat pe deplin operaţional până când nu au fost încorporate capacităţile Blocului 3F - capacităţi care au necesitat aproximativ 32 kW de răcire şi care au fost lansate abia recent, la aproximativ 30 de ani de la începerea dezvoltării avionului F-35 Joint Strike Fighter. Actualizarea Block 3F a necesitat modificarea sistemului de răcire al F-35. Aceasta a avut un impact negativ asupra longevităţii şi fiabilităţii motorului F135 al F-35, care se confruntă deja cu probleme de fiabilitate.

Aşadar, de ce capacitatea de răcire a modelului F-35 a fost iniţial atât de puţin dezvoltată?

Răspunsul la această întrebare este, de asemenea, răspunsul la majoritatea problemelor care au afectat un avion care a ieşit dintr-un proces de proiectare prin comitet - un proces care a luat ceea ce ar fi trebuit să fie un înlocuitor low-cost, relativ uşor pentru F-16 şi F/A-18 A şi C Hornet, care să completeze avioane de luptă mai mari şi mai scumpe precum F-22 şi F/A-18E/F Super Hornet al Marinei.

În cele din urmă, ceea ce ar fi trebuit să fie un complement relativ ieftin şi mai uşor pentru avioanele de vânătoare mari cu două motoare, precum F-22 şi F/A-18E/F, a devenit un avion de vânătoare cu un singur motor mai greu decât multe avioane de vânătoare cu două motoare.

Greutatea masivă a F-35 a însemnat că Pratt & Whitney a trebuit să proiecteze un motor cu un raport putere/greutate mult mai mare decât motorul F119 al F-22, încă de ultimă generaţie. De asemenea, a însemnat că F-35 a trebuit să fie supus unui program draconic de reducere a greutăţii în care fiecare gram a contat. Pratt & Whitney a reuşit să obţină puterea prin creşterea temperaturii de funcţionare mult peste ceea ce se făcuse vreodată pentru un motor de vânătoare de serie.

Cu toate acestea, după cum a demonstrat timpul, creşterea masivă a temperaturii de intrare a turbinei la o valoare nebunească de 1982 grade Celsius - între 482 şi 593 de grade mai mult decât majoritatea celorlalte motoare de avioane de luptă - a asigurat că motorul va avea probleme de fiabilitate şi longevitate. Faptul că puterea motorului este necesară pentru răcire nu a făcut decât să exacerbeze problema, deoarece cerinţele de putere pentru fiecare actualizare a capacităţii F-35 au adăugat nevoia de mai multă răcire, ceea ce a însemnat că motorul F-35 a fost supus mai multor solicitări.

Echipa de proiectare a F-35 trebuia să înţeleagă că acest lucru se va întâmpla, dar a înţeles, de asemenea, că fără creşterea masivă a puterii motorului, posibilă doar prin creşterea temperaturii de funcţionare a motorului F-35 până la limita extremă, programul F-35 era mort în apă şi că adăugarea de greutate pentru orice altceva ar fi pus, de asemenea, serios în pericol programul.

În consecinţă, decizia de a sub-specifica capacitatea de răcire a F-35 a avut loc deoarece încorporarea unei capacităţi de răcire suficiente în proiectarea F-35 pentru a permite o creştere rezonabilă ar fi adăugat greutate care ar fi redus autonomia şi sarcina utilă a tuturor variantelor F-35, dar, în special, a modelului F-35 cu capacitate VTOL al Marinei, unde orice greutate suplimentară ameninţa să reducă autonomia şi sarcina utilă sub parametrii de performanţă minim acceptaţi.

Dacă este să spunem adevărul, capacităţile pe care le oferă F-35 ar fi avut sens în cazul unui model cu două motoare. Cu toate acestea, schimbarea modelului F-35 într-unul cu două motoare nu a fost posibilă, deoarece ar fi risipit imediat iluzia că F-35 urma sa fie un înlocuitor low-cost pentru F-16. La fel de important, nu a existat niciun proiect de F-35 bimotor cu aterizare verticală şi decolare (VTOL) pentru Corpul Infanteriei Marine.

Aşadar, în cele din urmă, F-35 a fost lansat cu un motor destinat să nu fie fiabil şi cu o capacitate de răcire despre care niciun inginer aerospaţial cu experienţă nu ar fi putut afirma în mod credibil că va satisface nevoile viitoare de răcire.

Acest lucru ne readuce la întrebarea dacă are sens să optăm pentru o soluţie costisitoare pe termen scurt sau pentru o soluţie costisitoare de răcire pe termen lung. Din perspectiva vânzărilor, aceasta este o alegere între două aspecte pozitive pe care Pentagonul ar dori să ne concentrăm. Dar înainte de a ne angaja faţă de opţiunile prezentate, să luăm în considerare faptul că actualele motoare F-35 se uzează mai repede decât s-a promis. Unităţile de control ale motoarelor care se presupune că le vor face fiabile nu trebuie să fie finalizate până în 2029.

De asemenea, să luăm în considerare faptul că, în prezent, costul programului, inclusiv costurile de întreţinere, este estimat la peste 2.000 de miliarde USD, cu 400% mai mult în dolari ajustaţi în funcţie de inflaţie decât estimarea GAO din 2007. În plus, aşa cum s-a întâmplat de atâtea ori până acum, estimarea costurilor ar putea creşte din nou.

În cele din urmă, nu există nicio garanţie că actualizarea nucleului motorului Pratt & Whitney, care este extrem de necesară şi care ar trebui să fie livrată în 2029, va fi livrată la timp sau că va face motorul F-35 fiabil.

În consecinţă, având în vedere că nivelul de risc şi costurile pentru programul F-35 nu fac decât să crească, poate ar trebui să ne gândim la o modalitate creativă de a face ca F-35-urile noastre existente să zboare cu un nivel rezonabil de fiabilitate. Înainte de a construi noi F-35, ar trebui luat în considerare un set atent ales de capabilităţi hardware şi software care nu necesită creşteri de putere şi răcire.

A face acest lucru ar fi o realizare semnificativă!

Punctele de vedere exprimate în acest articol sunt opiniile autorului şi nu reflectă neapărat opiniile The Epoch Times.