Lockheed Martin F-35 Lightning II
Jacek Gryzik
Jednym z podstawowych narzędzi realizacji amerykańskiej strategii militarnej jest lotnictwo wojskowe, które funkcjonuje w składzie sił powietrznych (US Air Force), marynarki wojennej (US Navy) i piechoty morskiej (US Marine Corps). Przewagę technologiczną nad potencjalnymi przeciwnikami powietrznymi mają zapewnić siłom zbrojnym USA nowoczesne samoloty bojowe i wsparcia, w tym myśliwce wielozadaniowe F-35 Lightning II. Program tego samolotu jest największym w historii i obecnie jednym z najważniejszych przedsięwzięć zbrojeniowych na świecie. F-35 jest samolotem bojowym, w którym wdrożono zasadę walki według koncepcji pętli OODA (Observe, Orient, Decide and Act), w której Lightning II ma obserwować otoczenie, sam będąc niezauważonym, automatycznie wykrywać i śledzić cele, a jego awionika dokonywać fuzji informacji taktycznych, które „podpowiedzą” pilotowi najlepszą decyzję i utrzymają jego koncentrację na celach, a nie na kontrolowaniu samolotu.
Geneza powstania myśliwca F-35 – program JAST
F-35 Lighting II powstał w wyniku realizacji programu JSF (Joint Strike Fighter), który rozpoczęto w kwietniu 1995 roku, po decyzji o połączeniu dwóch projektów samolotów bojowych nowego pokolenia – JAST (Joint Advanced Strike Technology) oraz CALF (Common Affordable Lightweight Fighter), inaczej A/STOVL (Advanced Short Take-Off and Vertical Landing). Zainicjowany oficjalnie w styczniu 1994 roku i finansowany przez DoD (Department of Defense) JAST był projektowany jako klasyczny myśliwiec, następca F-16 Fighting Falcon w USAF oraz służących w US Navy F-14D Tomcat i F/A-18C/D Hornet, te ostatnie również w USMC, a CALF/ASTOVL miał zastąpić eksploatowane przez Marines maszyny AV-8B Harrier II, a także brytyjskie Harriery: GR7 w Royal Air Force i F(A).2 w Royal Navy. Oblot prototypu JAST planowano w 1997 roku, a jego ewentualny rozwój miał doprowadzić do przyjęcia do służby w 2010 roku samolotu bazującego na tej koncepcji. Z kolei CALF był realizowanym formalnie od 1991 roku programem agencji DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) dotyczącym samolotu krótkiego startu i pionowego lądowania Thunder Cat – następcy AV-8B i brytyjskich Harrierów. Jeszcze w tym samym 1994 roku projekt CALF został wchłonięty przez JAST.W wyniku wielu badań i symulacji realizowanych w ramach tych projektów wypracowano wstępne założenia konstrukcyjne samolotu JAST, które stały się podstawą dalszych prac. Wskazano, że nowa lekka maszyna wielozadaniowa powinna posiadać jeden silnik (prawdopodobieństwo uszkodzenia tylko jednej turbiny w walce uznano za znikome) oraz być jednomiejscowa (pilotowanie niewymagające tak wielu czynności wykonywanych samoczynnie przez zintegrowany system awioniczny, dostarczana pilotowi przetworzona informacja umożliwiająca podjęcie szybkiej i prawidłowej decyzji). Połączenie tych wymagań wymuszało opracowanie – na bazie jednego płatowca – kilku wersji samolotu różniących się przede wszystkim układem napędowym, dostosowanym do wymogów różnych odbiorców. Uznano, że przy ówczesnym stanie zaawansowania techniki i technologii lotniczej oraz elektroniki możliwe jest zbudowanie jednego samolotu w odmianach konwencjonalnego startu i lądowania CTOL (Conventional Take-Off and Landing) dla USAF, pokładowego (Carrier Variant) dla US Navy, a także krótkiego startu i pionowego lądowania STOVL (Short Take-Off and Vertical Landing) dla USMC, Royal Air Force oraz Royal Navy. W związku z tym, że amerykański DoD wymagał opracowania czterech koncepcji myśliwca, zdecydowano, że zostaną wybrane dwa konkurujące ze sobą projekty, a każdy z nich będzie miał dwie wersje – klasyczną operującą z lotnisk i okrętów z pokładem lotniczym oraz z układem napędowym pozwalającym na pionowy start i lądowanie. W ramach projektu JAST przeprowadzono wiele badań i zdobyto znaczne doświadczenie w zakresie koncepcji konstrukcji płatowca i zespołu napędowego, w tym układu proponowanego dla najbardziej zaawansowanej wersji STOVL nowego myśliwca. Wstępna koncepcja konstrukcji płatowca z gotowych modułów musiała, w wyniku analizy rozbieżnych wymagań przyszłych użytkowników, ustąpić założeniu jak największej unifikacji podzespołów trzech planowanych wersji samolotu. Zakładano, że różnice między wersjami będą dość istotne, mimo zachowania zewnętrznego podobieństwa samolotów. Najprostsza konstrukcyjnie miała być odmiana dla sił powietrznych, odmiana pokładowa powinna mieć wzmocnioną konstrukcję, zmodyfikowane podwozie umożliwiające start z katapulty i dynamiczne hamowanie oraz składane skrzydła o zwiększonej rozpiętości pozwalające uzyskać mniejszą prędkość lądowania. Odmiana krótkiego startu i pionowego lądowania miał posiadać płatowiec zbliżony do wersji klasycznej, ale mieć najbardziej zaawansowaną konfigurację napędu. Co istotne konstrukcja zespołu napędowego dla tej wersji zdeterminowała kształt wszystkich opracowywanych wersji samolotu. Nowa maszyna miała być napędzana silnikiem nowej generacji. Propozycjami przemysłu były turbiny Pratt&Whitney F119 o ciągu 155,7 kN lub nieznacznie mocniejszy General Electric YF120 (160 kN) – ten ostatni to zbudowany od podstaw awangardowy silnik o zmiennym stosunku obiegu zimnego do gorącego, tj. VCT (Variable Cycle Technology). Ostatecznie wybrano tę pierwszą opcję, YF120 znajdował się bowiem we wcześniejszym stadium opracowania. Warto zauważyć, że była to druga porażka jednostki napędowej koncernu General Electric – w kwietniu 1991 roku USAF odrzuciły ten silnik wraz z projektem myśliwca YF-23A Black Widow II na korzyść konstrukcji Lockheeda i Pratt&Whitney, czyli YF-22A i YF119. Wskazana turbina P&W, w zależności od wymagań konstruktorów samolotów, miała być odpowiednio zmodyfikowana i wyposażona w urządzenia pomocnicze, np. ruchome dysze wylotowe, układy odprowadzenia gazów wylotowych, sterowania i inne. Wspólne dla wszystkich potencjalnych odbiorców wymagania dotyczyły zintegrowanej awioniki z nowoczesnymi sensorami umożliwiającej realizację przez samolot zadań w środowisku sieciocentrycznym, obniżonej wykrywalności, czyli zastosowania technologii stealth oraz bardzo wysokiej zwrotności, m.in. dzięki silnikowi z dyszą wylotową z kierowaniem wektorem ciągu. Ten ostatni wymóg z czasem złagodzono, uznając, że wystarczy zwrotność na poziomie F-16, którą JSF miał osiągać bez sterowania wektorem ciągu w locie. Podstawowe środki bojowe miały być przenoszone w wewnętrznych komorach uzbrojenia. Standardowym uzbrojeniem samolotu miały być nowe wzory – rakiety i bomby kierowane – opracowane po wyciągnięciu krytycznych wniosków w zakresie skuteczności uzbrojenia zastosowanego w czasie „Pustynnej Burzy” w 1991 roku. Zgodnie z założeniami Affordability, tj. „dostępności cenowej”, w 1994 roku przyjęto, że cena samolotu w wersji dla USAF nie może przekroczyć 30 mln USD, dla USMC – 32 mln USD, a dla US Navy – 34 mln USD. W grudniu 1995 roku do konkursu stanęły cztery zespoły konstrukcyjne z firm Boeing, McDonnell Douglas, Northrop Grumman oraz Lockheed. Propozycje dość istotnie różniły się konfiguracją płatowca i napędu, podyktowanymi wyborem innego układu silnikowego dla wersji STOVL. Boeing zaproponował samolot napędzany silnikiem z ruchomymi dyszami wylotowymi, Northrop opracował projekt z pionowym silnikiem pomocniczym o ciągu 70 kN, umieszczonym za kabiną (odmiany bez silnika miały w tym miejscu mieć dodatkowy zbiornik paliwa) i silnikiem głównym z dodatkowymi dyszami, McDonnell Douglas zaprojektował układ z pionową turbiną umieszczoną za kabiną i napędzaną częścią gazów odprowadzanych od silnika głównego, który miał ruchome dysze wylotowe, a Lockheed przedstawił koncepcję z wentylatorem nośnym napędzanym przez wał, odprowadzający część mocy silnika głównego, posiadającego jedną ruchomą w pionie dyszę wylotową – system określono później mianem SDLF (Shaft Driven Lift Fan). W marcu 1996 roku nazwę programu JAST zmieniono na JSF (Joint Strike Fighter), co było oznaką przejścia z fazy formułowania koncepcji CDDR (Concept Definition and Design Research) do etapu projektowania demonstratora konstrukcji – CDP (Concept Demonstration Phase), która trwała od listopada tego roku do października 2001 roku. Wstępne zamówienie amerykańskie szacowano na 1800 samolotów dla USAF, 700 dla USMC i 300 dla US Navy, z kolei Wielka Brytania anonsowała zakup od 50 do 100 nowych maszyn. Zanim doszło do rozstrzygnięcia, w lipcu 1995 roku z rywalizacji wycofał się Northrop Grumman, którego koncepcję z turbiną napędzaną gazami wylotowymi przejął McDonnell Douglas. Ta ostatnia firma z kolei niedługo później połączyła siły z Boeingiem.
Pełna wersja artykułu w magazynie Lotnictwo 12/2015