Chiński “Czarny Orzeł”. Godny rywal Raptora?

Co charakterystyczne w przypadku praktycznie wszystkich typów najnowszej techniki bojowej pochodzącej z Chińskiej Republiki Ludowej (ChRL), największym źródłem informacji jest w zasadzie Internet. Natomiast sama armia i oficjalne źródła rządowe są bardzo wstrzemięźliwe i podają tylko te dane, których ujawnienie leży w ich interesie. Jest to również swego rodzaju akcja propagandowo-reklamowa ze strony władz Państwa Środka, mająca na celu wywołanie zamierzonych reakcji ze strony różnych krajów całego świata. Większości wojskowych i analityków militarnych pozostają więc jedynie spekulacje i wyciąganie wniosków z tego, co można zobaczyć lub otrzymać oficjalnie.

Nagły skok w rozwoju lotnictwa bojowego
Przed omówieniem konstrukcji J-20 warto w skrócie przypomnieć najważniejsze fakty z rozwoju lotnictwa bojowego Chin, miały one bowiem pewien wpływ na powstanie i rozwój tego samolotu.

Po dynamicznym rozwoju chińskiego lotnictwa bojowego w latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku, gdy w linii znajdowało się ponad 2 tys. odrzutowych maszyn bojowych, do czego doszło przy olbrzymim wsparciu ZSRR (m.in. maszyny J-5 (MiG-17F) czy J-6 (MiG-19), na początku lat sześćdziesiątych w wyniku wzajemnych napięć i animozji dostawy nowej techniki lotniczej nagle przerwano. Spowodowało to gwałtowną utratę efektywności bojowej lotnictwa chińskiego, a w szczególności powolne odstawanie technologiczne od reszty rozwiniętego świata (produkcję J-7 (MiG-21F-13) uruchomiono w tym kraju dopiero pod koniec lat siedemdziesiątych).

Wobec takiego stanu rzeczy, przemysł i instytuty badawcze próbowały samodzielnie tworzyć rodzaje uzbrojenia, które można było produkować samodzielnie (m.in. opracowano uderzeniowego Q-5 na bazie MiG-19) lub po prostu kopiowano pozyskiwane różnymi drogami technologie światowe. Szczególnie dotkliwy dla rozwoju krajowych konstrukcji okazał się (i nadal pozostaje) brak odpowiednich, własnych jednostek napędowych (była to jedna z najważniejszych przyczyn zakończenia prac nad myśliwcem J-13 i kilkoma innymi projektami).

W połowie lat siedemdziesiątych rozpoczęto prace nad ciężkim myśliwcem J-8, ale jego dopracowaną wersję J-8II oblatano dopiero w połowie lat osiemdziesiątych (już wtedy Amerykanie eksploatowali F-16 C/D i F-15C/D, a w ZSRR startowała produkcja seryjna Su-27 i Mig-29).

Na początku tego wieku pojawiały się pierwsze zdjęcia prototypów samolotów myśliwskich i wielozadaniowych, które nierzadko okazywały się doskonałymi retuszami maszyn zachodnich lub rosyjskich. Jedna z takich maszyn otrzymała też nieoficjalne oznaczenie J-14 (najprawdopodobniej po oznaczeniu J-12, jakie nadano dla kopii MiG-19 z jednym silnikiem WP-6 powstałej jeszcze w latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku). Częściowo istnienie takiego prototypu potwierdzały już wcześniej źródła amerykańskie, oznaczając go jako XXJ (J-X). Według nich miał to być myśliwiec o konfiguracji i gabarytach zbliżonych do F-15 lub MiG-31. Miano go opracować w zakładach w Shenyangu lub Chengdu przy współpracy inżynierów z OKB Suchoja (co potwierdzałaby kolejna pozyskana informacja, o kształcie zbliżonym do S-37 Bierkut (Su-47)). Już wówczas niektóre systemy takiego myśliwca przyszłości testowano m.in. na specjalnie dostosowanym J-8IIACT.

W tym samym mniej więcej czasie powoli wchodziły do eksploatacji jednosilnikowe myśliwce J-10 (produkcja seryjna od 2004 roku) oraz pracowano nad lekkim, wielozadaniowym samolotem bojowym FC-1 (JF-17 Thunder). W Chinach rozpoczął się też montaż ciężkich Su-27 i Su-30MKK pozyskanych na mocy umowy z Rosją (a właściwie z czasem ich kopi oznaczonych J-11B i J-16).

J-10 był pierwszym produkowanym w Chinach samolotem bojowym, którego parametry techniczne nie odbiegały znacząco od jego światowych odpowiedników (chociaż wywodził się on z kooperacji z Izraelem (myśliwiec Lavi), a jego napęd to rosyjski silnik AL-31FN).

Z czasem Chińczycy skopiowali Su-33 (J-15), które to stały się pierwszymi maszynami pokładowymi w tym kraju.

O obecnym J-20 Black Eagle świat dowiedział się na przełomie lat 2010-11, choć pierwsza oficjalna informacja pojawiła się jeszcze w 2009 roku. Ujawniono wówczas prototyp tej maszyny. Co również interesujące, w październiku 2012 roku wzbił się w powietrze kolejny chiński samolot tzw. V generacji, czyli J-31/FC-31 Shen Fei.

Ciężki myśliwiec nowej generacji
Program opracowania następcy J-8II wystartował najprawdopodobniej ok. 1989 roku (oznaczono go "2-03") i - co szczególnie istotne - po raz pierwszy nie miał on wyraźnego odpowiednika w zrealizowanych konstrukcjach zachodnich lub rosyjskich, chociaż w pierwszej fazie jego opracowywania prawdopodobny jest udział inżynierów z OKB im. Mikojana oraz wykorzystanie dokumentacji i doświadczeń uzyskanych z badań nieukończonego myśliwca 1.42/1.44.

Początkowo Chińczycy liczyli jednak na pozyskanie dla swojej nowej maszyny wielu komponentów zachodnich (m.in. radiolokatora czy silników), ale pamiętne wydarzenia w Pekinie skutecznie te marzenia rozwiały i znacznie wydłużyły czas opracowania docelowego prototypu.

Dlatego też prawdopodobnie powstało wiele konfiguracji przyszłego myśliwca i dopiero ok. 2008 roku wybrano ostatecznie „Projekt 718” jako wyjściowy do dalszych prac. Okazał się on, jak na samych Chińczyków, konstrukcją naprawdę nowatorską, zrywającą z dotychczasową zasadą nie kierowania się tam, gdzie inni jeszcze nie poszli.

Za prace rozwojowe (w różnej fazie) nad tą maszyną odpowiada Instytut 601 i 611 (obecnie Chengdu Aircraft Design Institute) oraz fabryczne biuro konstrukcyjne SAC w Szenjangu czy biuro CAC.

Pierwszy lot nowego myśliwca odbył się również stosunkowo późno, bo dopiero 11 stycznia 2011 roku, na przyfabrycznym lotnisku Huangtianba w Czengdu. Bardzo szybko zaczęto też testować drugą maszynę o nieco innych/zmienionych rozwiązaniach konstrukcyjnych. Natomiast trzeci prototyp pojawił się ok. 2013-14 roku, wprowadzono na nim już szereg zmian, zapewne wynikających z uzyskanych wyników badań i testów. Dość szybko oblatano pięć kolejnych maszyn prototypowych, a na początku 2017 roku wzniósł się w powietrze samolot o numerze „2101”, który najprawdopodobniej był pierwszym pochodzącym ze wstępnej produkcji (tzw. Low Rate Initial Production).

Jak na razie wiadomo jest, że dalszy rozwoju samolotu blokują pewne problemy z układem jego sterowania, niedostatecznymi właściwościami powłoki pochłaniającej fale radarowe oraz brakiem docelowych silników (czyli rodzimych Xi’an WS-15). Ponadto nie do końca satysfakcjonujące są możliwości zastosowanego systemu wykrywania i śledzenia IRST (Infra-Red Search and Track) oraz wskazywania celu EOTS (Electro-Optical Targeting System). Samoloty z docelowymi silnikami WS-15, nieoficjalnie oznaczone mają być jako J-20B, natomiast z docelowym radiolokatorem AESA J-20D.

10 marca 2017 roku chińska telewizja przekazała informację o przyjęciu J-20 do eksploatacji w PLAAF. Nieoficjalnie mówiło się wówczas o 6-12 myśliwcach. Obecnie szacuje się, że w eksploatacji może być do 28 maszyn, a docelowe zapotrzebowanie jest oceniane na od 500 do nawet 700 egzemplarzy J-20B i ok. 100 starszych wersji J-20/20A (czyli znacznie więcej niż łączna liczba odpowiedników - F-22A i zmodernizowanych F-15X w USAF). Koszt jednostkowy samolotu jest szacowany na 110 mln USD (F-22 ponad 339 mln USD), a prace badawczo-rozwojowe pochłonęły już ponad 4.4 mld USD.

Amerykanie poinformowali również, że w ramach operacji szpiegowskiej Chińczycy pozyskali kilka technologii z F-35, które wykorzystano w konstrukcji J-20. M.in. mówi się o technologii powłoki pochłaniającą fale radiolokacyjne oraz elektrooptycznym systemie obserwacji i wskazywania celu.

Konstrukcja
Nowy myśliwiec przewagi powietrznej jest wolnonośnym grzbietopłatem z napędem w postaci dwóch silników. Jego długość to ok. 20,4 metra, rozpiętość 13,5 metra, wysokość 4,45 metra a powierzchnia nośna ok. 78 m². Masa bojowa wynosi ok. 32 100 kg, maksymalna startowa ponad 37 000 kg (pustego 19 391 kg). Bojowy promień działania sięga 1100 km (m.in. dzięki zbiornikom wewnętrznym o dużej pojemności).\

Ma on trapezowe, prawie trójkątne skrzydła z krótkimi, prostymi napływami, które są przesunięte na tył kadłuba, tak że krawędzie spływu sięgają połowy dysz silników. Same skrzydła mają nieznaczny, ujemny wznios, niewielką rozpiętość, klapy noskowe na krawędzi natarcia, klapy i klaplotki na krawędziach spływu.

Trapezowe stery wysokości ze ściętymi narożami znajdują się za kabiną pilota (przed krawędzią natarcia skrzydeł) na krawędzi kadłuba i mają dodatni wznios. Stateczniki pionowe, również ze ściętymi narożami, są silnie rozchylone i w całości ruchome. Pod ustrzeżeniem pionowym zamontowano trapezowe, nieruchome powierzchnie aerodynamiczne, niewielkie i rozchylone pod podobnie dużym kątem, jak ustrzeżenie. Pionowe powierzchnie aerodynamiczne są umieszczone na krótkich, spłaszczonych belkach, zlokalizowanych na zewnątrz dysz silników.

Taki układ aerodynamiczny jest optymalny do lotów w zakresie supercruise (z prędkością naddźwiękową bez użycia dopalacza) dlatego, że skrzydło znajduje się za falą uderzeniową tworzącą się na przedzie kadłuba samolotu. Jednak duże powierzchnie ruchome nie sprzyjają zachowaniu odpowiednich właściwości stealth.

Prostokątne, nieregulowane wloty powietrza są ustawione ukośnie względem płaszczyzny pionowej kadłuba i podcięte skośnie w dół. Na kadłubie, przed wlotami, znajdują się spore wybrzuszenia regulujące przepływ powietrza i redukujące echo radiolokacyjne generowane przez same wloty. Na kolejnych prototypach ponownie zmodyfikowano wloty powietrza zgodnie z wymogami efektywności naddźwiękowej (Diverterless Supersonic Inlet) i w celu zmniejszenia masy i sygnatury radarowej (RCS).

Przeciwpompażowe, prostokątne klapy znajdują się na górnej powierzchni kadłuba w pobliżu wlotów.

Kadłub samolotu ma przekrój pięciokątny, z płaskim dołem oraz rozchylonymi na zewnątrz bokami. Wypukła górna część za kabiną pilota płynnie przechodzi w osłony dwóch jednostek napędowych, zabudowanych z tyłu. Przód kadłuba ma poziomą krawędź, zmniejszająca echo radiolokacyjne, której linia jest przedłużeniem naroża centralnej części o przekroju trapezu. Boczne ściany są z kolei mocno nachylone, co sprzyja redukcji echa, a dodatkowo kadłub jest szeroki na wysokości wlotów, ale silniki znajdują się blisko siebie. Dzięki temu wloty powietrza są rozsunięte na boki względem obrysu turbin i te ostatnie nie są widoczne od przodu (redukcja echa). Ponadto sprawia to, że w kadłubie za kabiną jest sporo miejsca na wewnętrzną komorę do przenoszenia uzbrojenia. Z kolei dwie mniejsze komory zlokalizowano po bokach kadłuba, w przedniej jego części.

Według Amerykanów, oceniających skuteczność właściwości stealth J-20, skuteczna powierzchnia odbicia radiolokacyjnego wynosi około 0,025 m² (w wypadku F-35 Lightning II jest to ok. 0,001 m²). Również całkiem niedawno indyjskie lotnictwo informowało, że piloci Su-30MKI (radiolokatory N011 Bars z anteną ze skanowaniem fazowym) obserwują na swoich ekranach J-20.

Kroplowa osłona kabiny pilota jest odchylana do tyłu, tak samo jak odchylony jest fotel pilota (lepsze znoszenie przeciążeń). W kabinie znajduje się duży, kolorowy i wielofunkcyjny wyświetlacz ciekłokrystaliczny, podzielony na dwa pola, na których zobrazowane są różne dane (m.in. z radiolokatora, mapa terenu czy inne dane na temat położenia przeciwnika i sił własnych). Ponadto są tam trzy mniejsze pomocnicze wyświetlacze obrazujące dane o stanie maszyny i uzbrojenia oraz szerokokątny holograficzny HUD. Sterowanie samolotem odbywa się za pomocą bocznego drążka. Sama kabina jest dostosowana do użycia celownika nahełmowego (ale dotychczas lotnictwo chińskie nie korzysta z tej opcji).

Już wcześniej Chińczycy wspominali o zamontowaniu na samolocie własnego radiolokatora ASEA Typu 1475 lub KLJ-5 z 1856 modułami nadawczo-odbiorczymi. Analiza przekroju części nosowej pozwala stwierdzić, że można tam zamontować radiolokator z nawet 2000-2200 takimi modułami. Jednak możliwe jest, że prace nad takim radiolokatorem nadal trwają, a pierwsze samolotu wyposażono jedynie w zmodyfikowaną stację z J-10C.

Samolot ma również drugi radiolokator, umieszczony w sekcji ogonowej, co zapewnia pełne pokrycie 360⁰ obszaru obserwacji.

Ponadto pod spodem przedniej części kadłuba umieszczono wielokątną osłonę z blokiem czujników optoelektronicznych - systemu wykrywania i śledzenia EORD-31 IRST oraz wskazywania celu EOTS-86.

Nowy myśliwiec może współpracować z wieloma systemami walki, zbierania danych i dowodzenia. Nie tylko przesyła pozyskane za pomocą własnych systemów informacje, ale też korzysta z danych zgromadzonych np. przez inne samoloty bojowe, BSP czy satelity.

W układzie podwozia zastosowano przednią goleń z pojedynczym kołem (składaną do przodu, do wnęki umieszczonej pod kabiną) oraz jednokołowe golenie główne składane do wnęk umieszczonych w bokach kadłuba (zamykanych dużymi i dwuczęściowymi, prostokątnymi pokrywami).

Samolot wyposażono w spadochron hamujący umieszczony w komorze zlokalizowanej w górnej części kadłuba, pomiędzy komorami silników.

Początkowo jako napęd zastosowano dwa silniki AL-31FN2 (FM2) o ciągu 123 kN lub 117S (AL-37FU) o ciągu ok. 145 kN (z dopalaniem) importowane z Rosji. Ponadto prototyp miał być również napędzanym krajowymi silnikami WS-10B, a powstała też ich wersja WS-10G o ciągu 130 kN ze sterowanymi dyszami. Ten pierwszy silnik zastosowano też w maszynach ze wstępnej produkcji.

Są to jednak jednostki za słabe dla tak ciężkiego myśliwca, wobec czego Rosjanie oferują Chińczykom zmodyfikowane AL-31 a nawet AL-41, a krajowe wytwórnie nadal pracują nad WS-15. Ten ostatni silnik miałby osiągnąć ciąg w granicach 180 kN, ale niektóre źródła podają, że może on być jeszcze większy. W przypadku zastosowania silnika o takiej mocy, samolot osiągnąłby prędkość maksymalną ponad Ma=2,2 (obecnie wydaje się być ona ograniczona do ok. Ma=2).

J-20 przenosił będzie zarówno starsze jak i najnowsze wzory rakiet powietrze-powietrze. Na pewno będzie to więc krótkiego zasięgu PL-10 (wykorzystuje szerokopasmowe skrzydło o wąskiej rozpiętości i konfigurację TVC, przypominającą konfigurację IRIS-T) oraz średniego zasięgu naprowadzane radiolokacyjnie PL-12 (SD-10 w wersji C ze składanymi statecznikami a w wersji D z napędem w postaci silnika strumieniowego i zasięgiem w granicach 100 km).

Nowymi pociskami dalekiego zasięgu będzie PL-15 (masa 270 kg, długość 5500 mm, średnica 250-300 mm i zasięg szacowany na 300-400 km) i najnowszy PL-21. Ten drugi (podobny do brytyjskiego Meteor Beyond Visual Range) to rozwojowa wersja PL-12 o zasięgu dużo większym niż 100 km. Oprócz większej średnicy i długości, posiada on dodatkowe cztery małe powierzchnie stabilizujące w przedniej części i dwukierunkowe łącze wymiany danych.

Możliwe, że samolot będzie też zabierał pocisk przeciwradiolokacyjny LD-10 z pasywną głowicą naprowadzającą się na źródło promieniowania mikrofalowego. Ma on długość 3934 mm, średnicę 203 mm i przenosi na odległość do 80 km głowicę o masie 20 kg. Pocisk wyposażono w inercyjny system pozycjonowania i pasywną głowicę radiolokacyjną o zasięgu 10-12 km, w przypadku wyłączenia będzie lecieć do ostatniego miejsca emisji radaru. Ponadto samolot mógłby zostać też uzbrojony w najnowszy CM-102 o zasięgu ponad 100 km i masie głowicy bojowej 80 kg. Ten z kolei typ pozwala na atakowanie źródeł emisji zakresu od 2 do 18 GHz, a jego CEP wynosi mniej niż 7 metrów.

Ponadto samolot przenosił będzie i inne uzbrojenie kierowane, jak np. bomby LS-6 (małej średnicy o masie 100 kg) lub też inne typoszeregu FT, LS lub LT o wagomiarze 100, 250 oraz 500 kg.

Uzbrojenie może być odpalane z katapultowych zamków umieszczonych w komorach wewnętrznych (typowa konfiguracja to cztery rakiety średniego/dalekiego zasięgu w komorze głównej i po jednej krótkiego zasięgu w bocznych). Możliwe, że do wykonywania niektórych zadań samolot przenosił również będzie uzbrojenie na zamkach zewnętrznych. Na pewno do przebazowania na czterech węzłach podskrzydłowych można zaczepić dodatkowe zbiorniki paliwa.

Podsumowanie
Trzeba zaznaczyć, ze jeszcze stosunkowo niedawno eksploatowana w Chinach bojowa technika lotnicza reprezentowała poziom technologiczny odpowiadający przełomowi lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych ubiegłego wieku w rozwiniętych krajach zachodnich. Obecnie zaś nowe konstrukcje powstają tam dużo szybciej niż w wielu innych państwach i - co istotne - są one coraz bardziej zaawansowane technicznie.

Sami Chińczycy produkują już samodzielnie większość komponentów i zespołów, w tym tych bardzo zaawansowanych, jak radiolokatory AESA, stacje optoelektroniczne, czy silniki z wektorowaniem ciągu. Ponadto nie potrzebują oni do rozwoju kolejnych konstrukcji żadnych partnerów zewnętrznych, samodzielnie mogąc sobie pozwolić na ich finansowanie. Chińskie maszyny bojowe, znacznie tańsze niż ich zachodnie czy rosyjskie odpowiedniki, powoli zdobywają coraz szersze grono klientów.

Konstruując J-20 czy w dalszej kolejności J-31, Chińczycy wyprzedzili takie „zasłużone” dla rozwoju lotnictwa kraje jak Wielka Brytania, Niemcy czy Francja, a nawet prześcignęli Rosję (która do niedawna pomagała im w rozwoju lotnictwa bojowego i konstruowaniu nowych samolotów). J-20 to również pierwszy samolot V generacji, który wszedł do eksploatacji w krajach azjatyckich i drugi ciężki myśliwiec przewagi powietrznej eksploatowany na świecie (po F-22 w USAF).

Według założeń najnowszej doktryny rozwojowej PLAAF to właśnie samoloty takie jak J-20 Black Eagle, bombowce H-20 czy ciężkie transportowe Y-20 Kunpeng staną się trzonem drugiego etapu rozbudowy Sił Powietrznych zapewniając im docelowo ok. 2035 roku globalną projekcję siły na całym świecie. Oznacz to, że z obecnej doktryny defensywnej Chiny przejdą do typowo ofensywnej struktury swoich SZ a nowe maszyny będą jednym z narzędzi jej realizacji.

Oczywiście, trudno odnieść się do samych realnych możliwości J-20, mając tak ograniczone dane na jego temat. Należy jednak pamiętać, że tych samolotów będzie znacznie więcej niż ich odpowiedników w innych krajach, a z czasem Chińczycy poradzą sobie z różnymi, technicznymi kłopotami „wieku dziecięcego”, czy brakiem odpowiednich możliwości. Możliwe też jest, że niedługo dowiemy się o pracach nad jeszcze bardziej zaawansowaną maszyną VI generacji.