Перед тем как произвести посадку, летчик выполнил несколько проходов над полосой заводского аэродрома, как бы предоставляя «любителям авиации» возможность отснять себя со всех сторон. Фотографы запечатлели самолет с разных углов, и увидели все, что хотели, кроме створок внутреннего отсека вооружений. Они либо были тщательно замаскированы, либо просто не установлены на первый летный прототип, либо закрашены самими фотографами по просьбе очень компетентных органов. Интересно заметить, что первый полет прототипа истребителя следующего поколения пришелся на время пребывания в Поднебесной министра обороны США Роберта Гейтса. В Пекине ему предстояло уладить недовольство китайской стороны новыми поставками американской военной техники Тайваню, который считается правительством неотъемлемой частью Китая.
В тот же день 11 января в сети Интернет появились фотографии, которые запечатлели новую машину в воздухе. Эти снимки, сделанные с разных ракурсов, дают новую интересную информацию о самолете. В частности, на них лучше видна форма крыла в плане. Вновь выложенные фотографии дают возможность проанализировать особенности аэродинамической компоновки самолета с целью понять, под какие задачи проектируется машина, какие у нее будут летно-технические характеристики, конструктивные и технологические особенности.
J-20 представляет собой сравнительно большой тактический боевой самолет аэродинамической схемы «утка» с большим дельтовидным крылом и цельно поворотным передним горизонтальным оперением (ЦПГО). Предположительно, длина самолета составляет порядка 25 метров, размах крыла – 13-15 метров, максимальный взлетный вес – в районе 40 тонн, вес конструкции – на половину меньше. Если, как предполагают иностранные эксперты, на самолет установлено два двигателя из семейства объединяющего «Изделие 117» , АЛ-31Ф, WS-14 и WS-10 Taihang, их суммарная тяга на полном форсаже – от 30 до 40 тонн силы. Можно с уверенностью утверждать, что возможности силовой установки достаточны для обеспечения режимов supercruise (крейсерский полет на сверхзвуковой скорости без применения форсажа) и вертикального набора высоты без потери скорости (на дозвуковых режимах вблизи земли с неполными баками и ограниченным боезапасом).
Еще вчера на западных интернет ресурсах появились первые попытки анализа летных фотографий J-20. Однако они ограничивались «проговариванием» нескольких тезисов, без содержательного резюме. Горячий спор и интенсивный обмен мнениями идет относительно классификации новой машины. Что это: истребитель превосходства в воздухе? Сверхзвуковой бомбардировщик? Многоцелевой, многорежимный самолет? Даже именитые журналисты, такие как Bill Sweetman (Aviation Week&Space Technology) и Stephen Trimble (Flight International), исписавшие ни одну сотню страниц на темы пятого поколения, пока не дали собственного развернутого вывода на этот счет. А ведь у них в консультантах – весьма информированные источники в государственных структурах США, вооруженных силах и промышленности. Похоже, даже такие советчики шокированы происходящим и все еще «собираются с мыслями» на сей счет.
Ну что же, попробуем провести анализ самостоятельно, без подсказок. Для начала определим положение центра тяжести J-20. Для этого надо взять снимок, на котором самолет сфотографирован «в профиль». На нем летательный аппарат предстает практически как в умных книжках, в которых даются «чертежи трех видов» самолета, в данном случае речь идет о продольном. На снимке видим стойку основной опоры шасси. У самолета J-20 шасси – трехопорное с носовой стойкой, – классика истребительного жанра. При такой схеме шасси нам легко предугадать примерное размещение центра тяжести самолета – оно находится чуть выше и ближе к носу самолета от места крепления стойки к фюзеляжу.
Вот первый сюрприз: предполагаемый центр тяжести самолета окажется... далековато от предполагаемой точки четверти САХ (средней аэродинамической хорды) крыла, где-то в районе передней кромки крыла. Это нонсенс для маневренного истребителя! По классике, центр тяжести должен располагаться где-то вблизи четверти САХ, где ожидается приложение вектора подъемной силы, которое генерирует крыло в полете. На самом деле тут нонсенса нет, потому что… но об этом будет сказано чуть позже!
Для себя мне было интересно отметить, что в первый день обсуждения только что появившихся летных фотографий мало кто обратил внимание на другой интереснейший факт. Почему-то на самолете, заходящем на посадку, не отклонены закрылки. Спрашивается, а почему летчик не выпустил закрылки (флапероны) в посадочное положение?! А летчик-то знал, что их выпускать нельзя! Это – второй ключ к разгадке тайн J-20. Чтобы не томить читателей, дам промежуточный ответ: особенности аэродинамической компоновки и размещение центра масс самолета не позволяют задействовать закрылки (флапероны), поскольку момент на пикирование, который будет создан при их отклонении вниз, просто нечем сбалансировать. Возможностей имеющегося ЦПГО для этого недостаточно. Смотрим на полетные фотографии: даже при убранных закрылках (флаперонах) ЦПГО уже прилично отклонено вверх на кабрирование, чтобы компенсировать момент пикирования, которое дает «чистое» крыло. А если выпустить закрылки, ЦПГО придется отклонить еще больше вверх. Но в этом случае угол отклонения получится слишком большой, что чревато срывами с верхней поверхности оперения.
Из истории авиации хорошо известно, что надо сделать с ЦПГО, чтобы сбалансировать-таки момент на пикирование от выпущенных закрылков в случае с самолетами схемы «утка». Его надо вынести далеко вперед, установить в носовую часть самолета. Тогда у ЦПГО увеличится плечо и, соответственно, появится возможность создавать больший момент. Но проектировщики Chengdu так не сделали. Почему? А потому, что им надо было «вписать» ЦПГО "в сверхзвуковой конус", который "сажается" на кончик носа самолета при переходе к числам Маха больше единицы. На Ту-144 проблему решили просто: там «крылышки» выпускали только перед посадкой, а на остальных режимах полета они были убраны в фюзеляж и не работали.
Спросим себя, а почему китайцы ТАК скомпоновали самолет?! Может, они «забыли» основы науки проектирования? Нет, не забыли: в первом «публичном» полете прототип J-20 сопровождал двухместный легкий истребитель J-10. На нем проектировщиками компании Chengdu все сделано «правильно», «по книжке». Равно как J-20, самолет J-10 отличается аэродинамической схемой «утка», вот только у него стойки шасси расположены «где надо», недалеко от четверти САХ большого треугольного крыла.
Так почему же китайские инженеры так скомпоновали свой новый самолет?
ПЕРВОЕ. Хорошие параметры потока воздуха на входе в компрессор низкого давления (КНД) маршевых двигателей с целью обеспечения высокой эффективности работы силовой установки на сверхзвуковых режимах полета. А это на короткой длине воздушного канала не сделаешь. Поэтому канал – длинный, и это было важным соображением при проектировании.
ВТОРОЕ. Требовалось экранировать КНД двигателей, с тем, чтобы снизить радиолокационную заметность самолета при облучении его локаторами противника спереди. Для этого надо было «искривлять» поток в воздушном канале, что и было сделано. Попутно заметим, что воздухозаборники J-20 спроектированы с оглядкой на технические решения, примененные при создании американского истребителя F-35 Lightning II. Выходит, работу силовой установки китайской машины тоже рассчитывали на сверхзвуковые режимы.
ТРЕТЬЕ. И самое главное. Попытаемся нарисовать эпюру площадей в поперечном сечении самолета J-20. Обратим внимание, как выполнены воздухозаборники. На входе воздушного потока они «широко расставлены» в стороны, а затем "поджимаются" в фюзеляж. В общем, если правильно нарисовать эпюру площадей в поперечном сечении J-20, то она получится ровной (без пиков) на большом протяжении, начиная от входа воздухозаборников и до хвостовой части самолета, завершающейся соплами моторов. Вот это и было главной целью компоновщиков из Chengdu! Им надо было максимально «обузить» самолет, снизить размер поперечного сечения самолета (не фюзеляжа, а именно самолета, с учетом толщин ЦПГО и крыла), и, при этом, разместить в районе центра масс самолета большой внутренний отсек вооружения. Внутренняя подвеска бомб и ракет – особенность истребителей пятого поколения, это есть и на F-22A Raptor, и на F-35 Lightning II и на Т-50 (ПАК ФА).
Если бы проектировщики из Chengdu делали все «по классике» и не пошли на «вынос» крыла далеко назад, практически в хвостовую часть самолета, у них бы не получилось ровной эпюры площадей. В этом главная особенность компоновки J-20. Она выделяет его из общего ряда истребителей пятого поколения, перечисленных выше. У этих самолетов эпюра поперечного сечения более «горбатая», с пиком в центре, в районе пресловутой четверти САХ. В этой точке у них сошлось все – и воздушные каналы, и внутренние отсеки вооружения, и крыло. Как следствие, эпюра получала «горб».
Ровная эпюра площадей в поперечном сечении самолета – важное соображение для трансзвуковых режимов. В аэродинамике это называется «правило площадей», на соответствие ему проектируются все сверхзвуковые самолеты. Для больших чисел сверхзвука «правило площадей» тоже важно, но уже в меньшей степени, поскольку там обтекание уже установилось в соответствии с законами сверхзвуковой аэродинамики. Представляется, что J-20 скомпонован на максимальное соответствие т.н. "правилу площадей" с одновременной минимизацией величины поперечного сечения.
Выводы из нашей попытки предварительно анализа аэродинамической компоновки нового китайского самолета следующие. J-20 – бескомпромиссная машина на режимы «supercruise», а правильнее сказать - на трансзвук и "ограничено сверхзвуковые" крейсерские режимы полета, с числами Маха в районе 1,3-1,6. Такие скорости на нем можно получить без включения форсированного режима работы двигателей. Если же его задействовать, самолет разогнаться до М=2 и более. Но при этом существенно увеличится расход топлива и, соответственно, сократиться дальность полета, а также повысится заметность самолета тепловыми сенсорами.
Думаю, китайцы решили оптимизировать свою машину на крейсерские скорости М=1,3-1,6. Отсюда догадка: главное назначение J-20 – носитель ракет, способный в случае необходимости уклониться от встречи с перехватчиками за счет высокой скорости полета. Возможно, J-20 сможет стать неплохим перехватчиком. Но главное его применение будет против боевых кораблей некого условного противника. Того самого, который неоднократно заявлял о готовности прийти на помощь некому свободолюбивому острову, если тому будет угрожать центральное правительство его собственной страны, желающее единства.
История создания могучих военно-морских сил США, the US Navy, ведется со знаменитого поединка между кораблем южан Merrimack и северян Monitor в марте 1862 года. Необычное, революционное для своего времени боевое судно представляло низкосидящий в воде бронекорпус и установленную на него огромную орудийную башню. Южане добились сотен попаданий в Monitor, но не смогли пробить его броню. После битвы северяне построили большую серию «мониторов», составивших основу их военно-морских сил. За своеобразную компоновку корабли подобного типа получили кличку «консервные банки на плотах». Со времен памятного боя (the Battle of Hampton), североамериканцы более никогда не проигрывали морских сражений. Их «консервные банки» плавают где захочется. J-20 – китайский лом для их вскрытия.