Mặc chê bai, F-35 Mỹ vẫn dẫn đầu: Đứng trên vai "người khổng lồ" Nga nhờ sao chép Yak-141?

"Máy bay chiến đấu của tương lai" F-35 có phải là bản sao của Yak-141 Liên Xô?

Không có gì phải nghi ngờ, cũng chẳng có gì đáng chê cười khi rõ ràng máy bay chiến đấu tàng hình thế hệ 5 F-35 của Mỹ được phát triển dựa trên cơ sở máy bay Yak-141 của Liên Xô/Nga.

Mọi việc bắt đầu từ khi hai hãng chế tạo máy bay chiến đấu Lockheed Martin của Mỹ và Yak của Nga liên doanh để chế tạo một máy bay cất hạ cánh thẳng đứng có khả năng bay tốc độ siêu âm (VTOL) trên cơ sở đã có của nguyên mẫu Yak-141.

Máy bay cất hạ cánh thẳng đứng Yak-38 cận âm (trái) và máy bay VLOT siêu âm đầu tiên trên thế giới Yak-141

Hơn một năm sau đó, Lockheed Martin đã chi ra khoảng 1 tỉ USD để hoàn thiện 3 nguyên mẫu thử nghiệm Yak-141, đồng thời phía Mỹ cũng được tiếp cận với hầu hết các thiết kế của Yak-141.

Nếu đặt hai máy bay F-35 và Yak-141 bên nhau ta khó mà kết luận được tỉ lệ giống và khác nhau giữa chúng, nhưng một điều chắc chắn rằng các kỹ sư của Lockheed Martin đã "học hỏi" nhiều điều từ các kỹ sư của Yak.

Yak-141 VTOL cất hạ cánh thẳng đứng ở Baku

Người Mỹ đã sao chép gì ở Yak-141?

Sự “sao chép” này không giống như cách Liên Xô sao chép máy bay ném bom B-29 thành Tu-4 hay Trung Quốc sao chép máy bay chiến đấu Su-27 thành J-11.

Người Mỹ đã "sao chép công nghệ", đặc biệt là khái niệm niệm thiết kế mới. Ví dụ như kỹ thuật cửa hút gió khuếch tán siêu âm trên F-35, trước khi áp dụng đã được thử nghiệm nhiều trên F-16 (kỹ thuật này cũng bị Trung Quốc sao chép đưa vào chiếc J-10C).

Nếu để tự hãng Lockheed Martin tự mày mò thiết kế, chắc chắn sẽ phải mất hàng chục năm và hàng chục tỉ USD chi phí mà chưa chắc đã hoàn thành.

Chiếc F-35 “sao chép” từ Yak-141 hoàn bảo tới mức nó phát triển và kế thừa mọi đặc tính của Yak-141 (chính điều này đã làm hại chiếc F-35, điều này sẽ được trình bày ở phần sau bài viết).

F-35 và Yak-141 cất hạ cánh

Trước tiên ta thấy kiểu thiết kế "ba thân" được áp dụng, tuy nhiên động cơ nâng của Yak-141 được thay thế bằng cánh quạt nâng trong F-35B.

Việc này có làm cho thiết kế của F-35B nặng hơn (khoảng 1,2 tấn so với 700 kg đối với bộ phận nâng phụ) tương đương với 8 tấn lực nâng hỗ trợ khi cất hạ cánh.

Nhưng nó cũng làm cho thiết kế của F-35B đơn giản hơn rất nhiều, đặc biệt là phần điều khiển, do tỉ lệ cơ khí giữa tua bin lai kéo cánh quạt nâng và tua bin lai kéo máy nén áp thấp của động cơ là cố định, cho nên không cần điều chỉnh cân bằng giữa lực nâng của động cơ chính và động cơ nâng như của Yak-141.

Việc áp dụng cửa hút khuyếch tán cũng làm giảm trọng lượng phần thân của F-35, hay việc chứa vũ khí trong thân không những làm giảm bộc lộ radar mà còn làm giảm các ảnh hưởng của luồng khí nóng từ động cơ.

Yak-141 là một tuyệt tác công nghệ của nền khoa học Xô Viết. Việc kết hợp giữa cất cánh thẳng đứng và bay ở tốc độ siêu âm tưởng như là đối nghịch trên một máy bay, nhưng nó đã được giải quyết bằng các giải pháp kỹ thuật ra đởi trên thành tựu khoa học kỹ thuật mới nhất.

Dù Yak-141 chưa thực hành bay siêu âm trên thực tế, nhưng F-35 ở mọi biến thể đã tiến hành bay siêu âm, chứng minh tính đúng đắn của thiết kế Yak-141.

Ba biến thể của F-35

Những vấn đề "trầm kha" của F-35

Tuy nhiên F-35 vẫn không thể nào thoát ra khỏi hạn chế, thách thức mà Yak-141 gặp phải. Sau ngày 26/9/1991, chiếc máy bay thử nghiệm số 48-2 gặp nạn, Nga đã đưa ra tuyên bố, không thể hoàn thành được Yak-141 với trình độ khoa học hiện tại của nước Nga.

Vô số những rào cản và hạn chế, nhưng ba điểm chính là:

Đầu tiên là do thiết kế ba thân, việc đặt các động cơ vào thân giữa thì những bộ phận quan trọng hoặc dễ bị tổn thương phải đặt ra hai bên, nếu tăng lớp giáp bảo vệ thì cũng đồng nghĩa với việc tăng khối lượng máy bay, thêm nữa kết cấu ba thân cồng kềnh cũng làm tăng khối lượng.

Kết quả là cả Yak-141 và F-35 đều nặng khoảng 12 tấn, so với 8 hoặc 9 tấn ở các máy bay cùng phân khúc hạng trung như EF-2000, Rafael, J-10.

Thứ hai là khó điều khiển, với kết cấu ba thân và để linh hoạt thì đây là loại máy bay đầu tiên trên thế giới cân bằng tĩnh âm cả ba chiều, cộng với việc kết hợp cất hạ cánh thẳng đứng thì nó giống như chiếc tàu ngầm khi lặn, phải cân bằng cả sáu hướng nếu muốn đứng yên.

Chưa nói tới cất hạ cánh thẳng đứng, F-35 đã trở nên quá khó để điều khiển tới mức tương đương việc điều khiển chiếc máy bay ném bom tàng hình B-2 của Mỹ.

Để biết mức độ khó điều khiển như thế nào? Hiện tại Mỹ vẫn loay hoay bổ sung, cập nhật phần mềm điều khiển cho F-35A là biến thể dễ điều khiển nhất, chứ chưa nói đến F-35C hay F-35B.

Hai chiếc máy bay tàng hình F-35 và máy bay ném bom tàng hình B2

Thứ ba là động cơ không đủ công suất. Một điểm yếu chí tử khiến Yak-141 chưa thể bay được siêu âm chính là điểm yếu này.

Động cơ là yếu tố quan trọng số 1 của máy bay, anh em nhà Wrigh là những người đầu tiên đưa ra kết luận này, họ nhận thấy khi không có một động cơ nào được thiết kế cho máy bay và họ phải tự làm một động cơ ba xi lanh công suất 25 mã lực nặng 75 kg.

Họ đã thành công và trở thành những người phát minh ra máy bay vì phát hiện ra tỉ lệ công suất trên khối lượng máy bay chứ không phải là động cơ xăng hay cánh nâng máy bay, mặc dù họ phát minh ra hầm gió để làm thực nghiệm.

Rất nhiều thiết kế máy bay, kể cả đã sản xuất hàng loạt và đưa vào trang bị cũng đành loại biên sớm vì động cơ yếu, tiêu biểu và gần đây nhất là F104 của Mỹ.

Việc trang bị động cơ mạnh hơn không khó, nhưng nó lại nảy sinh hàng loạt vấn đề khác mà người Mỹ hiện nay vẫn đang phải giải quyết.

Những giải pháp tình thế?

Vậy người Mỹ có biết trước những vấn đề này không? Họ biết rõ rằng kinh nghiệm "đến từ Nga", chính vì vậy nó đã thúc đẩy họ phải hợp tác với người Nga trên mẫu Yak-141.

Liên Xô tan rã tạo cho Mỹ cơ hội vàng tiếp cận các công nghệ mà có "nằm mơ" Châu Âu cũng không cho họ tiếp cận như máy bay chở khách siêu thanh Concorde. Họ đã có thể lái thử và làm nhiều thí nghiệm trên máy bay Tu-144, hoặc có thể mua được tên lửa S-300.

Về vấn đề khối lượng và điều khiển của F-35, người Mỹ khá tự tin vì khi đó họ đã có F117A, F-22 và B-2, những loại máy bay làm bằng vật liệu và phần mềm điều khiển khá hoàn hảo.

Họ đã dùng rất nhiều vật liệu composite trên chiếc F-35 (trong khi Nga tập trung vào vật liệu ti tan, để giảm khối lượng và chịu nhiệt).

Loại vật liệu này cho phép F-35 vừa giảm khối lượng, vừa tàng hình, chịu nhiệt cũng khá, nhưng có nhược điểm chí mạng là chịu quá tải kém và lão hóa nhanh, việc này khiến chiếc F-35 khó mà ngoặt gấp, cơ động tránh tên lửa.

Quá trình lắp ráp các tấm composite vào thân máy bay

Hệ thống điều khiển cũng đang hoàn thiện dần với việc nâng cấp lần thứ tư (người Mỹ hay "khoe" mảng điện tử vũ khí hay radar), mới đây họ tuyên bố trí tuệ nhân tạo (AI) của F-35 có thể tự lái ngay cả khi phi công bất tỉnh (khỏa lấp bớt sự yếu kém trong lập trình điều khiển).

Chỉ còn vấn đề động cơ là không thể giải quyết trong tương lai gần, nếu chỉ có mỗi việc tăng công suất động cơ thì người Mỹ đã tăng công suất rồi đấy thôi, với lực đẩy đốt lần hai lên 18 tấn thì đây là động cơ mạnh nhất thế giới ở kiểu loại này.

Nhưng chính người Nga năm 1990 đã bác bỏ đề xuất lắp động cơ NK-321 của máy bay ném bom Tu-160 cho máy bay Yak-141 với lập luận rằng không nên lắp động cơ máy bay ném bom cho máy bay chiến đấu vì nó quá to và việc tản nhiệt là bất khả thi.

Mặc dù động cơ F-135 của máy bay F-35 được chế tạo riêng cho máy bay chiến đấu, nhưng nó lại theo công nghệ của máy bay ném bom và vấn đề tản nhiệt đã trở thành "cơn đau đầu" người Mỹ.

Nếu sử dụng giải pháp làm mát bằng nhiên liệu thì chiếc F-35 có một vấn đề là sẽ không thể khởi động khi nhiệt độ nhiên liệu lên quá 40 độ C (một chuyện hài hước rằng Mỹ đã phải xây nhà chứa cho xe bồn chở dầu nạp cho máy bay F-35 để tránh nhiệt độ nhiên liệu quá cao).

Một chiếc F-35 được tiếp nhiên liệu

Còn khi bay siêu âm, nhiệt tỏa ra từ động cơ quá nóng, nó làm cho F-35 mất tính năng tàng hình do bị lộ ở dải hồng ngoại.

Giải pháp cho kiểu máy bay này chính là động cơ tua bin thay đổi tỉ số “By pass” (Các động cơ máy bay hiện đại với MIG-21 là chiếc đầu tiên loại này), động cơ chia ra hai luồng khí, 1phần được nén lên áp suất cao đi vào buồng đốt, một phần chỉ được nén áp thấp đi ra phía sau tua bin giãn nở, luồng khí này gọi là “by pass”.

Giải pháp này làm tăng hiệu suất của động cơ, giảm lượng đốt dầu, nhưng có nhược điểm tăng lực cản của động cơ, nếu tỉ lệ của luồng “by pass” trên luồng vào buồng đốt lớn hơn hay bằng 1 thì máy bay không thể bay siêu âm.

Các máy bay vận tải hay chở khách có tỉ lệ “by pass” lớn có khi là 10. Động cơ trang bị trên những chiếc Boeing 737 Max có cánh quạt hút âm, tỉ lệ “by pass” lớn hơn 20 nên rất kinh tế.

Nhưng các máy bay chiến đấu thì cần bay nhanh hơn, bay xa hơn và chở nặng hơn. Để dung hòa các yếu tố này mới sinh ra khái niệm động cơ có tỉ lệ “by pass” thay đổi. Khi cất cánh cần lực đẩy lớn thì tỉ lệ “by pass” lớn, khi bay nhanh cần tỉ lệ “by pass” nhỏ để giảm sức cản).

Xin nhắc lại kết luận của người Nga là động cơ thiếu lực đẩy, chứ không phải là động cơ yếu, nếu động cơ yếu chỉ cần làm động cơ to lên là được, nhưng cho tới hiện tại cả người Nga và người Mỹ đều không thành công.

Động cơ P&W F-135 và GE F-136 được thiết kế và lắp đặt cho F-35

Mỹ vẫn nên theo đuổi chương trình F-35

Với những hạn chế trên và chương trình máy bay F-35 đang "thiêu đốt" ngân sách Mỹ, đổi lại chỉ nhận được sự chê bai chỉ trích, vậy có nên tiếp tục chương trình chế tạo F-35 hay dừng lại?

Câu trả lời là Mỹ vẫn đang chế tạo và ngày càng đẩy nhanh tốc độ chế tạo F-35. Họ có những lý do rất chính đáng:

Thứ nhất là F-35 khó bay tốc độ siêu âm, thực tế là các loại máy bay chiến đấu rất ít khi bay ở tốc độ này, chủ yếu là bay tốc độ cận âm, chỉ khi tấn công hay chạy trốn mới bay ở tốc độ siêu âm, thậm chí nếu phòng không đối phương yếu hay không có thì không cần tới tốc độ siêu âm.

Thứ hai là loại máy bay đối đầu được với F-35 chưa ra đời, hay nói chính xác là chưa được trang bị. Su-35, J-31 thậm chí cả F-22 cũng chưa phải là đối thủ của F-35.

Thiết kế của J-31 (hai động cơ) rất giống F-35 (một động cơ)

Lý do là ngày nay không còn phương án không chiến đấu quần vòng hay chia cặp một chọi một hoặc những “Kẻ lang thang” như thời thế chiến 2 nữa.

Một tốp F-35 liên kết chặt chẽ với nhau, với các phương tiện chiến đấu khác cùng tham chiến thì hiện tại chưa có bất kỳ loại máy bay nào đối đầu được (các loại máy bay khác chưa có liên kết kiểu này).

Thêm nữa, như đã nói ở trên, đây là một trong những loại máy bay cân bằng tĩnh âm ba chiều đầu tiên nên nó có tính siêu cơ động, khi xem các clip của Yak-141 hay F-35 ta thấy chúng bay linh hoạt và mượt mà với mọi động tác cơ động tốc độ chậm.

Tính năng tàng hình cũng là một điểm cộng rất lớn cho F-35, dù sao đi nữa thì nó cũng khó bị phát hiện hơn các kiểu máy bay khác không có tính năng tàng hình và khi ngắm bắn vào một mục tiêu nhỏ thì rõ ràng là khó hơn nếu so với một mục tiêu lớn.

Khi mà Su-57 của Nga (loại có đủ khả năng đối đầu với F-35) được đưa vào biên chế và phát triển hoàn chỉnh, có lẽ F-35 cũng đã có tiến một bước dài.

Đặc biệt, sau khi loại động cơ có tỉ số “by pass” thay đổi được đưa vào sản xuất thì F-35 sẽ trở nên hoàn hảo. Chính vì lẽ này, người Nga sau một thời gian tạm bỏ cuộc, nay lại có dấu hiệu họ sẽ khôi phục chương trình Yak-141, nhưng với các công nghệ hiện đại của riêng họ.

Tóm lại, F-35 là kiểu loại máy bay chiến đấu của tương lai, không nên đánh giá nó ở hiện tại.