Thiết kế khó hiểu
Trung Quốc vẫn thường tự hào về những chương trình chiến đấu cơ nội địa và xem chúng như minh chứng cho khả năng của nền công nghiệp quốc phòng nước này, đặc biệt là dự án máy bay tàng hình J-20.
Tuy nhiên, điều mâu thuẫn là chính J-20 lại cho thấy sự hạn chế trong năng lực thiết kế và khả năng sáng tạo của họ. Cụ thể là trong giải pháp dùng cánh mũi thay cho cánh đuôi ngang.
J-20 hiện vẫn đang trong quá trình phát triển
Thông thường có 2 hướng chính trong việc sử dụng cánh mũi trong thiết kế máy bay.
Trong hướng thứ nhất, cánh mũi được dùng đơn thuần để điều khiển máy bay. Trong các thiết kế này, tiêu biểu như Eurofigher Typhoon, cánh mũi có kích thước tương đối nhỏ và đặt khá xa cánh chính.
Hướng thiết kế thứ 2 dùng cánh mũi không chỉ để điều khiển mà còn để cải thiện hiệu năng vận hành của máy bay, như sức nâng, góc tới tối đa, tốc độ hạ cánh…
Với hướng thiết kế này, cánh mũi có kích thước lớn hơn và đặt gần cánh chính hơn, cả cánh mũi và cánh chính có sự tương tác về mặt khí động học. Tiêu biểu cho hướng thiết kế thứ 2 là Rafale, Gripen.
Tuy nhiên, cho dù theo hướng thiết kế nào thì các nghiên cứu cho thấy vị trí tối ưu của cánh mũi là được đặt ở vị trí cao hơn so với cánh chính.
Trên thực tế, hầu hết các mẫu máy bay sử dụng cánh mũi cũng đều đặt cánh mũi cao hơn so với cánh chính, kể cả mẫu J-10 của Trung Quốc. Nhưng với J-20, cánh mũi và cánh chính lại được đặt ngang nhau.
Rafale, Typhoon, Gripen, J-10 (từ trên xuống) đều đặt cánh mũi cao hơn cánh chính
Riêng J-20 đặt cánh mũi ngang cánh chính
Đối với kiểu thiết kế thứ 2, nguyên tắc này càng quan trọng, vì khi ở vị trí này, cánh mũi sẽ giúp tạo ra những xoáy nâng ở rìa cánh chính và làm tăng lực nâng cho máy bay.
Như vậy, khi những nhà thiết kế Trung Quốc đặt cánh mũi ngang cánh chính trên J-20, họ đã triệt tiêu đáng kể lợi ích của chúng.
Những xoáy trên rìa cánh chính giúp tăng sức nâng
Tất nhiên, những nhà thiết kế của Trung Quốc hiểu rõ điều này, ngay cả chiến đấu cơ nội địa J-10 của họ cũng có cánh mũi đặt cao hơn cánh chính.
Vậy tại sao với J-20, họ lại đặt cánh mũi ở vị trí bất lợi và triệt tiêu phần nào tác dụng của chúng? Đó là do yêu cầu cần đảm bảo tính năng "tàng hình" cho loại máy bay này.
Đặt cánh mũi ở vị trí cao hơn đồng nghĩa với việc vô tình tạo ra một bề mặt phản xạ tín hiệu radar thứ cấp.
Như trong hình dưới đây, tín hiệu radar tới rìa cánh 1 chiếc Gripen (màu xanh) thay vì phản xạ theo hướng khác đã bị phản xạ một lần nữa vào bề mặt của cánh mũi và quay trở lại hướng của radar đối phương (màu đỏ).
Cánh mũi có thể trở thành bề mặt phản xạ thứ cấp & làm tăng RCS
Ngoài ra, quá trình này cũng có thể diễn ra ngược lại. Tín hiệu radar dội vào mặt dưới của cánh mũi, phản xạ lại vào rìa cánh chính và quay về nguồn phát.
Như vậy, cánh mũi góp phần làm tăng diện tích bề mặt phản xạ radar (RCS) của máy bay.
Đó là lí do vì sao những nhà thiết kế chiếc Eurofigher Typhoon đã cố ý đặt cánh mũi rất xa cánh chính, chấp nhận làm giảm hiệu quả tạo xoáy nâng.
Tương tự, J-20 không chỉ đặt cánh mũi ngang với cánh chính, mà còn ở một khoảng cách khá xa và do đó càng làm giảm hiệu năng của cánh mũi.
Khả năng sáng tạo hạn chế
Tuy vậy, ngay cả khi chấp nhận phá vỡ các nguyên tắc thiết kế thông thường và đặt cánh mũi ở cùng độ cao với cánh chính thì khả năng "tàng hình" của máy bay vẫn bị ảnh hưởng.
Cánh đuôi ngang của máy bay thường cố định, chỉ một phần của nó - cánh lái độ cao - là di động.
Còn với đa số những máy bay dùng cánh mũi thay cho cánh đuôi ngang, toàn bộ diện tích cánh mũi di động, bao gồm cả J-20.
Những bề mặt di động trên máy bay là cơn ác mộng đối với việc kiểm soát diện tích bề mặt phản xạ radar, vì con số này sẽ thay đổi mỗi lần các bề mặt này di chuyển.
Nguyên tắc của các máy bay tàng hình là đồng dạng hóa các bề mặt và các phần rìa.
Nếu nhìn vào thiết kế các máy bay tàng hình thì trên thực tế, đó là tập hợp của những đường, mặt phẳng song song.
B-2, máy bay tàng hình hàng đầu thế giới hiện nay, có RCS nhỏ như vậy là do nó gần như chỉ là một mặt phẳng duy nhất.
Trong khi đó, cánh mũi của J-20 gần như hiếm khi cùng mặt phẳng với cánh chính. Hơn nữa, nó lại được đặt phía trước nên sẽ càng làm tăng chỉ số RCS từ phía trước, mà đây lại là nơi cần có RCS nhỏ nhất.
Những máy bay tàng hình dùng cánh đuôi ngang như F-22, F-35 thì tuy có cánh lái độ cao di động nhưng chúng được đặt phía sau và phần nào được che chắn khỏi tín hiệu radar nhờ vào cánh chính.
Như vậy, giải pháp thiết kế của J-20 vừa ảnh hưởng đến khả năng tàng hình, vừa phải chấp nhận giảm hiệu năng của cánh mũi.
Câu hỏi đặt ra là tại sao Trung Quốc không đơn giản là sử dụng thiết kế cánh đuôi ngang, như F-22 hay F-35?
Nhiều khả năng đó là vì họ vẫn phải dựa trên thiết kế cũ của chiếc J-10, mà theo nhiều chuyên gia là chịu ảnh hưởng từ thiết kế của dự án Lavi, Israel.
Với những cường quốc khác, khi chế tạo một loại máy bay mới, họ có thể cho ra đời những thiết kế hoàn toàn khác nhau, ứng dụng những thành tựu công nghệ mới và sau đó chọn thiết kế phù hợp với yêu cầu nhiệm vụ nhất.
Trong khi đó, Trung Quốc vẫn phải dựa vào những thiết kế cũ, mặc dù chúng hoàn toàn không phù hợp với yêu cầu mới, hoặc sao chép những thiết kế có sẵn như với J-11/J-15.
Đây là minh chứng cho năng lực thiết kế và khả năng sáng tạo vẫn còn khá hạn chế của nước này.
