Chương trình phát triển máy bay thế hệ 5 của Nga có lẽ đang vướng mắc ở phần động cơ. Nhà sản xuất Sukhoi đã phải nhiều lần lùi thời gian tiến độ và động cơ dành cho Su-57 - đây là phần được bảo mật chặt chẽ nhất trong chương trình phát triển máy bay thế hệ 5 của Nga đến lúc này, có rất ít tin tức về chương trình này được Nga công bố.
Hiện tại, việc thử nghiệm Su-57 vẫn đang tiếp tục, những mẫu sản xuất đầu tiên vẫn trang bị động cơ AL-41F1 (được dùng cho máy bay thế hệ 4+ và được lắp cho máy bay chiến đấu Su-35).
Theo thông báo của Tập đoàn Sukhoi, động cơ của Su-57 thuộc loại động cơ thế hệ 5, được thiết kế mới hoàn toàn, được gọi là "Sản phẩm 30" (Izdeliye 30), do Phòng thiết kế Lyul'ka phát triển. Hiện tại sản phẩm đang được thử nghiệm tại nhà máy Lytkarinsky của Tập đoàn sản xuất động cơ phản lực hàng đầu của Nga NPO Saturn.
Tiêm kích tàng hình Su-57 vẫn đang trong quá trình thử nghiệm.
Chuẩn động cơ thế hệ thứ năm
Máy bay chiến đấu Su-57 thuộc thế hệ thứ 5, ngoài yếu tố tàng hình, động cơ phải có khả năng cung cấp lực đẩy lớn, tạo khả năng siêu cơ động cho máy bay, khi bay ở tốc độ siêu âm mà không cần bật chế độ đốt sau cũng như khả năng bộc lộ hồng ngoại (bức xạ nhiệt) thấp.
Hiện nay các loại động cơ hiện đại nhất của Nga như AL-31F (lắp cho Su-27/30/35), AL-41F1 (sử dụng cho Su-35 và các phiên bản Su-57 thử nghiệm) đều không có được các đặc tính như vậy; do đó đòi hỏi nhà sản xuất phải phát triển một loại động cơ hoàn toàn mới, đáp ứng yêu cầu của động cơ thế hệ 5.
Các máy bay tiêm kích tàng hình Su-57 của Nga bay trình diễn. Ảnh: RT
Theo giới chuyên gia hàng không, sự khác biệt giữa các thế hệ động cơ phản lực được thể hiện trong sự thay đổi của các thông số chính. Sự gia tăng mạnh về lực đẩy hoặc mức giảm tiêu thụ nhiên liệu đó là tiêu chí để phân biệt sự khác nhau.
Theo các chỉ số này, động cơ giành cho Su-57 mang tên "Sản phẩm 30" có sự khác biệt lớn với các động cơ hiện có của Nga, đó là động cơ của thế hệ "5" hoặc "5+".
Để chế tạo được động cơ hiệu suất cao, nhà sản xuất sẽ sử dụng những công nghệ, vật liệu và giải pháp tiên tiến nhất, những phát minh mới cũng được áp dụng.
Động cơ “Sản phẩm 30” vẫn sử dụng loa phụt tiêu chuẩn có kiểm soát véc tơ lực đẩy 3D. Tuy nhiên, một số công nghệ tiên tiến đã phải từ bỏ.
Ví dụ, vào năm 2013 NPO Saturn đã cho thấy một thiết kế đầy hứa hẹn đó là sử dụng vật liệu bằng titan aluminide làm cánh quạt tua bin máy nén áp suất cao. Nhưng sau đó vật liệu này đã ko đáp ứng được yêu cầu gia tăng tải trọng cơ học và nhiệt độ của động cơ máy bay chiến đấu thế hệ 5.
Chi tiết kỹ thuật
Theo những thông tin được công bố, “Sản phẩm 30” là động cơ phản lực lưỡng mạch, có sử dụng buồng đốt sau. Về nguyên lý, nó không khác gì với những động cơ tiền nhiệm là AL-31 và AL-41; nhưng ở động cơ “Sản phẩm 30” đã có những cải tiến cơ bản, do vậy có thể khẳng định “Sản phẩm 30” là động cơ thế hệ tiếp theo.
Động cơ được bố trí những máy nén áp suất cao và thấp cũng như buồng đốt và tua bin nhiều tầng. Phía sau cùng các tuabin là buồng đốt sau và loa phụt với nhiệt độ cực cao (UHT). Các nhà phát triển của "Sản phẩm 30" không tiết lộ tất cả các chi tiết của thiết kế, nhưng một số tính năng của động cơ mới đã được biết đến.
Máy nén khí của động cơ nén không khí đến với mức 6,7 atmotphe- cung cấp tốc độ dòng khí lên tới 20-23 kg/s.
Buồng đốt được trang bị hệ thống đánh lửa plasma, được lắp đặt trực tiếp trên kim phun, như vậy nhiên liệu sẽ được đốt ngay sau khi vào buồng đốt và chế độ đốt này được gọi là “đốt tối ưu Flare”, giúp nhiên liệu cháy triệt để, nhiệt độ khí ở phía trước tuabin dao động từ 1.950 đến 2.100°K; để so sánh, động cơ nối tiếp AL-31F, tham số này không vượt quá 1.700°K
Động cơ "30" được trang bị một loa phụt mới có chức năng kiểm soát véc tơ lực đẩy, các thanh cấu tạo thành vòi phun bằng vật liệu đặc biệt, có hình dạng không đồng đều.
Động cơ “Sản phẩm 30” thử nghiệm
Một tính năng quan trọng cũng được nhà thiết kế quan tâm đầu tư đó là giảm mức độ bức xạ hồng ngoại của động cơ, để ngụy trang trước các phương tiện trinh sát hồng ngoại; cùng với đó là ngụy trang các cửa hút gió của động cơ bằng cách tạo ra các thiết kế tối ưu để giảm bộc lộ tín hiệu radar.
"Sản phẩm 30" được trang bị hệ thống điều khiển kỹ thuật số, các cảm biến khác nhau theo dõi hoạt động của tất cả các thành phần động cơ để cung cấp dữ liệu cho hệ thống điều khiển cũng như theo lệnh điều khiển của phi công.
Theo những thông tin được tiết lộ, lực đẩy động cơ tối đa của "Sản phẩm 30" đạt 11.000 kgf (kilogam lực), khi sử dụng chế độ đốt sau là 18.000 kgf. Để so sánh, động cơ hiện đại nhất của Nga hiện nay là AL-41F1 có lực đẩy tương ứng là 9.500 và 15.000 kgf.
Động cơ F119 lắp đặt trên máy bay F-22 Raptor của Mỹ được sản xuất theo đúng chuẩn "công nghệ tàng hình". Mỗi động cơ cung cấp một lực đẩy tối đa là 10.500 kgf (chưa đốt sau) và đã đốt sau là 15.900 kgf. Như vậy với các thông số, động cơ "Sản phẩm 30" vượt trội hoàn toàn so với các loại động cơ kế tiếp của Nga và Mỹ.
Với động cơ mới, Su-57 với khối lượng cất cánh tối đa vượt quá 35 tấn, sẽ có tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng lớn hơn 1; với trọng lượng cất cánh bình thường, thông số này sẽ đạt 1,15-1,2.
Các thông số cụ thể của động cơ mới đã được cải thiện hoặc duy trì ở mức của các sản phẩm trước đó. Công ty NPO Saturn tuyên bố, mặc dù có những tính năng vượt trội, nhưng mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể của "Sản phẩm 30" chỉ tương đương với động cơ AL-31F (khoảng 0,67 kg nhiên liệu/kgf/giờ).
Với các thông số như vậy, kích thước và khối lượng của "Sản phẩm 30" hầu như không có nhiều khác biệt so với các động cơ phản lực trước đó của Nga.
Tối ưu hóa các thông số chính của động cơ dẫn đến tăng hiệu suất máy bay. Theo các ước tính khác nhau, tốc độ bay siêu âm hành trình của Su-57 (không sử dụng bộ đốt sau), được cung cấp bởi hai động cơ có tải trọng 11.000 kgf, có thể đạt tốc độ M=1,5; hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu của động cơ phản lực thế hệ 5.
Động cơ “Sản phẩm 30” được lắp bên trái của chiếc Su-57 thử nghiệm, các vòi phun chỉnh hướng 3 chiều.
Kế hoạch cho tương lai
Mặc dù "Sản phẩm 30" đầy hứa hẹn, nhưng vẫn còn ở trong giai đoạn thử nghiệm (cả trên mặt đất và trên không). Đến nay, NPO Saturn đã sản xuất khoảng 20 động cơ với mục đích để thử nghiệm.
Các thử nghiệm của động cơ còn tiếp tục trong hơn một năm (và có thể mất nhiều thời gian hơn). Vì vậy, vào đầu năm ngoái, đã có báo cáo rằng toàn bộ quá trình thử nghiệm riêng về động cơ có thể mất ba năm.
Hiện tại lực lượng hàng không vũ trụ Nga đã nhận được một số máy bay chiến đấu Su-57 sản xuất trong lô đầu tiên nhưng chỉ được lắp động cơ AL-41F1. Theo dự kiến, đến năm 2020, hợp đồng cung cấp lô Su-57 thứ hai mới có thể được trang bị động cơ "Sản phẩm 30", động cơ mới sẽ trở thành tiêu chuẩn cho tất cả loạt Su-57 tiếp theo.
Hiện tại, nhiệm vụ chính của các nhà chế tạo động cơ trong khuôn khổ chương trình Su-57 là hoàn thiện động cơ "Sản phẩm 30" và đưa vào sản xuất loạt, những kỹ thuật mới đòi hòi thời gian thử nghiệm; trong khi đó chương trình Su-57 đã bị kéo dài.
Động cơ 117S (AL-41F-1S) lắp cho những chiếc Su-57 thử nghiệm.
Theo các chuyên gia, việc nhanh đưa động cơ mới cũng như sản xuất loạt lô máy bay Su-57 thứ hai của Nga khó trở thành hiện thực bởi lý do, hiện nay Nga đang lâm vào khủng hoảng kinh tế, nên kinh phí dành cho các chương trình quốc phòng bị cắt giảm.
Bên cạnh đó, một số công ty công nghiệp quốc phòng Nga đang chịu sự cấm vận của Mỹ và các nước phương Tây, do Nga bị cáo buộc can thiệp vào công việc nội bộ của Ukraina và sau sự kiện sáp nhập Crimea. Một số doanh nghiệp hiện tham gia vào chuỗi cung ứng sản xuất động cơ đã không thể hoàn thành nghĩa vụ theo hợp đồng.
Hiện nay trên thế giới, Mỹ là quốc gia duy nhất đã chế tạo thành công động cơ máy bay thế hệ 5.
Trong lĩnh vực chế tạo động cơ máy bay thế hệ 5, ngoài Mỹ ra, hiện tại chỉ có Nga là nước thứ hai trên thế giới đã tiến gần đến mục tiêu này.
Ở châu Âu, động cơ máy bay thế hệ thứ 5 vẫn chưa bắt đầu và Trung Quốc, mặc dù có nhiều tiềm lực, nhưng vẫn chưa nắm vững được công nghệ sản xuất động cơ cho máy bay thế hệ thứ 4.
Chế tạo được động cơ máy bay hiện đại là một chỉ số đánh giá về trình độ công nghệ mà đất nước đó đạt được. Đây là kết quả của tất cả các thành tựu của ngành công nghiệp nên sẽ không có gì đáng ngạc nhiên khi chỉ có hai quốc gia trên thế giới có đủ khả năng để tạo ra và chế tạo động cơ của thế hệ thứ 5, đó là Mỹ và Nga.
Đến thời điểm hiện tại, mặc dù Nga đã có chương trình quảng bá rầm rộ cho loại máy bay mới thế hệ 5 đầy triển vọng của họ.
Song, theo các chuyên gia đánh giá, máy bay Su-57 của Nga chưa thể đạt tiêu chuẩn tiêm kích thế hệ 5 nếu chưa hoàn thiện động cơ ở mức độ tương ứng. Trong điều kiện hiện nay, Nga khó có thể giải quyết được trong thời gian tới.