Kép: A WS-15-ös hajtómű; China-Arms
A kínai vadászrepülőgép technológia nagy lépést tett előre 2023. június 29-én, amikor végrehajtották az első repülési tesztet a J-20 lopakodó vadászgép új, 2052-es sorozatszámú változatával, amelybe WS-15-ös kétáramú hajtóművet építettek. Ez a hajtóműprojekt a 2000-es évek eleje óta élénk érdeklődést váltott ki Kínán belül és kívül, feltéve a kérdést, hogy ezzel a tempóval Kína mikor érheti utol az Egyesült Államok hajtóműveinek a minőségi szintjét.
WS-15-ös fejlesztési háttere
Június végén a Chengdu Aircraft Corporation (CAC) végrehajtotta az új, WS-15-ös kétáramú hajtóműveivel, más néven „Emei”-vel felszerelt J-20-as vadászgép első repülését. Kína a 2000-es évek közepén kezdett bele ennek a hajtóműnek a fejlesztésébe a J-XX program keretében.
A WS-15-ös hajtóműről 2006-ban jelent meg az első fénykép, öt évvel a J-20-as prototípus bemutatása előtt. A szállított alkatrészeket azonban kezdetben csak egyedi teszteléshez használták.
A teljes körű demonstrációs projektet 2012-után fejezték be, majd a következő években kiterjedt kísérletek következtek. 2018 júliusában a hajtóművek kutatás-fejlesztését Pekingben felügyelő kínai akadémikus, Liu Daxiang bejelentette, hogy a WS-15-ös fejlesztése gyorsan halad, és három éven belül teljesen befejeződik.
A J-20-as vadászgépet eredetileg is a WS-15-ös hajtóművekkel tervezték szolgálatba állítani, de a kínai vadászgép ipar még csak kialakulóban volt. Ez arra kényszerítette Kínát, hogy ideiglenes hajtóművet használjon az új lopakodó vadászgépének meghajtására, amíg a végleges hajtómű készen nem áll a beépítésre.
Kezdetben az orosz AL-31F hajtóművet építették a J-20-asba. Ezt 2019-ben a hazai WS-10C hajtómű váltotta fel, amelyet Kína a 2000-es évek elején kezdett el fejleszteni a J-11-es vadászgéphez. Kína így csökkenteni tudta az importot, de a WS-10C nem volt alkalmas egy lopakodó vadászgép meghajtására, tolóereje elégtelen volt a szupercirkáló sebesség biztosítására és hiányzott a tolóerővektor elfordító képesség is, így hosszú távú megoldásra elégtelen volt.
Az időbecslések attól függően változnak, hogy a WS-15-ös fejlesztése mikor kezdődött. Egyesek az 1990-es évekre utalnak, míg mások úgy vélik, hogy az igazi kezdet 2006-ban volt, azzal érvelve, hogy az 1990-es években csak előzetes lépések történtek a teljes körű fejlesztés előtt. Mindenesetre a hosszú időkeret iterációs tervezési fejlesztéseket tett lehetővé, mielőtt elérte volna a jelenlegi változatot.
Míg a WS-15 hajtómű teljes képességeit továbbra is titok övezi, nyugati jelentések felfedték a kezdeti jellemzőit.
A kínai hajtómű nagyobb tolóerővel kecsegtet, mint a korábban a J-20-as vadászgéphez használt ideiglenes erőművek. Szakértők szerint a hajtómű nagyobb kinematikai teljesítményre és szuperszonikus sebességre képes, mint az elérhető nyílt információk mutatják.
A WS-15-ös hajtómű képes biztosítani a gép számára a szupercirkáló üzemmódot. Ezzel a képességével a második ilyen vadászgép az amerikai F-22-es után. A szupercirkáló üzemmód lehetővé teszi a hangsebesség feletti repülést anélkül, hogy üzemanyag-fogyasztást növelő utánégető bekapcsolására lenne szükség.
A WS-15-ös egy utánégetős kétáramú hajtómű, fejlett technikai jellemzőkkel, amely nagy tolóerőt és jobb üzemanyag hatékonyságot biztosít a korábbi kínai hajtóművekhez képest.
A WS-15-ös tolóereje utánégető üzemmód nélkül 107 kN, míg bekapcsolt utánégetővel állítólag eléri a 177 kN körüli értéket, ami még az F-22-es hajtómű tolóerejét is felülmúlja. Ez a tolóerő alacsonyabb, mint az F-35-ös többcélú harci gép F135-ös hajtóművének a tolóereje, de a J-20-as két WS-15-ös hajtóműve együttesen 214 kN tolóerőt képes generálni. A WS-15-ös hajtómű tolóerő-tömeg aránya körülbelül 9,7 szemben a F135-ös hajtómű 11,5-ös tolóerő-tömeg arányával.
Az F135-ös és a WS-15-ös geometriai méreti nagyon közel állnak egymáshoz: az F135-ös átmérője 1,09 m, hossza 5,59 m, míg a WS-15-ös átmérője 1,02 m, hossza 5,05 m. Közel azonos geometriai méretek mellett – az F135-ös hosszabb 0,54 m-el – a WS-15-ös tömege 167 kg-al nagyobb az F135-ös tömegénél.
Az F135-ös nagyobb kétáramúsági fokú hajtómű 0,57:1, míg a WS-15-ös kétáramúsági értéke csak 0,25:1. Az F135-ös kompresszorának a sűrítési viszonya 28:1, míg a WS-15-ösé 25…26:1, hasonlóképpen az F135-ös turbina előtti gázhőmérséklete 1980 ﹾC, míg a WS-15-ösé 1580 ﹾC.
Összegezve a nagyobb sűrítési arány, a magasabb turbina előtti gázhőmérséklet magasabb termikus hatásfokot és tolóerőt eredményez. Mindehhez a magasabb kétáramúsági fok kedvezőbb üzemanyag-felhasználást tesz lehetővé az F135-ös hajtómű számára. A WS-15-ös 1580 ﹾC-os turbina előtti gázhőmérséklete a negyedik generációs hajtóművek gázhőmérsékletének felel meg: Rafale M88-as hajtómű: 1577 ﹾC; Eurofighter hajtómű EJ200: 1527 ﹾC; Szu-30-as hajtómű AL-41F1: 1472 ﹾC, tehát nem valószínű, hogy a WS-15-ös hajtómű turbinalapátjai kerámia mátrix technológiával készültek.
A fejlődés lépései
Kína történelmileg a Szovjetunióra, majd Oroszországra támaszkodott a vadászrepülőgépek hajtóműveinek gyártásakor, de az 1970-es évektől belföldi gyártást is folytatott, orosz és nyugati cégekkel partneri kapcsolatban a pótalkatrészek, összeszerelő sorok és know-how terén.
Ez lehetővé tette a műszaki ismeretek és eszközök fokozatos elsajátítását a hazai hajtóművek fokozatos fejlesztéséhez, és végül az orosz Szu-27-es technológiák másolása lehetővé tették Kína első saját fejlesztésű hajtóművének a megalkotását.
Kína első teljesen hazai tervezésű, gyártású és tesztelt kétáramú hajtóművét a WP-14-est a 2022-es Zhuhaj Airshow-n mutatták be, amelynek kifejlesztése 20 évig tartott.
Annak ellenére, hogy a WP-14-es nem volt élvonalbeli hajtómű, jelentős mérföldkövet jelentett a kínai hajtómű ipar számára, alapot teremtve a WS-10-es hajtómű kifejlesztésére, amely kulcsfontosságú lépés Kína vadászgép hajtóművei képességének növelésében és a külföldi függőség csökkentésében.
Ennek ellenére Kína arra a következtetésre jutott, hogy sürgősen orvosolnia kell a megbízható, hatékony vadászgépek tervezésében meglévő hiányosságait és a túlzott külföldi függést.
Ezért 2016 augusztusában Kína az állami tulajdonban lévő Aviation Industry Corporation of China (AVIC) különböző hajtóműgyártó egységeit egy új független egységbe, a kínai Aero Engine Corporation-be (AECC) konszolidálta, amelynek értéke akkor 7,5 milliárd dollár volt.
Az AECC Kína egyik kiemelkedő gázturbinás hajtómű fejlesztő vállalata, amelyet jelentős beruházások mellett hoztak létre a kínai vadászgép-program előmozdítása érdekében. 2018-ra az AECC vállalat öt különböző hajtóművet mutatott be a Zhuhaj Airshow-n, ezek közül a legjelentősebb a WS-10 Taihang volt, amely a kétáramú hajtóművek új generációját jelenti, élen a WS-15-sel.
Összefoglalva, a WS-15-ös hajtómű fejlesztése alátámasztja Kína általános és vadászgép-specifikus repülési ágazatának fejlődését. Ez összhangban van néhány nyugati becsléssel, miszerint Kína gyorsan halad a vadászgép technológia élvonala felé.
Andreas Rupprecht a „Modern kínai harci gépek” könyv szerzője, és lelkes követője a kínai katonai hajtóművek projekteknek, úgy véli, hogy Kína határozottan a nyugati hajtómű technológia mögött jár, de a kormány által biztosított jelentős anyagi támogatás hatására komoly előrelépést tett a hajtóművek fejlesztése terén.
Dobos Endre