J-20 O Caça Chinês de Quinta Geração
Em novembro de 2009, o General Chinês He Weirong anunciou que o novo caça de Quinta Geração chinês iria entrar em operação entre 2017 e 2019. A informação não foi levada muito a sério até que algumas fotos da nova aeronave começaram a parecer no dia 11 de janeiro de 2011. Logo foram questionadas e citadas com sendo desinformação, mas após o voo da aeronave e o surgimento de mais fotos com mais detalhes logo ficou claro que era o novo caça chinês.
O projeto é chamado de J-XX desde 1997 pela inteligência da US Navy e já era sugerido que seria um bimotor com configuração canard/delta e cauda dupla. Várias possíveis configurações da aeronave apareceram na internet. Os analistas americanos esperavam que voasse após 2020. A linha de produção do F-22 foi fechado pois não esperavam uma ameaça da China ou Rússia. Dois anos depois, com PAK-FA e o J-XX aparecendo, pensaram até em reabrir a linha de produção.
Pelos cálculos americanos em 2016 a USAF terá 300 caças F-35 e 180 caças F-22 com o J-20 ainda entrando em serviço. Em 2020 serão cerca de 50 caças J-20 e em torno de 200 em 2025 contra mais de mil caças furtivos operando na USAF e US Navy.
O problema maior não está no ar e sim a ameaça que o J-20 representa contra alvos em terra. Os números escondem o potencial do novo caça e o estrago que pode causar.
Estimando-se os dados como o centro gravidade, área da asa e entrada de ar é possível deduzir que o J-20 não foi otimizado para combate aéreo aproximado. Parece mais uma aeronave de ataque de alta velocidade.
Um tipo de cenário para a aeronave é passar pelos interceptadores e atacar alvos de alto valor como os porta-aviões americanos usando a invisibilidade como faria um submarino contra as escoltas. O J-20 parece otimizado para supercruzeiro para aumentar o alcance de armas atuando como plataforma de mísseis. Outra opção é interceptar aeronaves AWACS no ar ou em terra sendo mais fácil que atacar caças no ar. Os atuais caças de quarta e terceira geração seria alvos fáceis.
O J-20 não vai tentar encarar o F-22 no combate 1x1, mas também não existem muitos F-22 para contrapor. Os caças P-38 não eram bons contra os caças Zeros japoneses no combate aproximado, mas também não precisavam. A velocidade nivelada e a razão de subida superior permitia aos pilotos dos P-38 controlar o engajamento e só atacavam quando tinha vantagem.
A capacidade de ataque poderá ser o maior trunfo do J-20 tentando atacar os F-22, e outras ameaças, em suas bases aéreas. Assim o J-20 atuaria com arma anti-acesso ou negação de área. A estratégia chinesa inclui o uso de mísseis balísticos e mísseis de cruzeiro.
Por outro lado, mesmo não sendo otimizado para manobrabilidade, o combate aéreo aproximado pode ser vencido com furtividade, sensores, datalinks e armas sofisticadas como foi a abordagem no projeto do F-35 americano. A maioria dos combates aéreos é vencido com surpresa e a furtividade seria o primeiro passo para garantir o primeiro disparo.
No papel de superioridade aérea o J-20 atuaria sobre o território inimigo, atacando o inimigo no ar, mas também em terra. Os alvos incluiriam bases aéreas, radares e centro de comandos, todos relacionados com a batalha aérea. Como Escolta de longo alcance atuando ofensivamente para criar brechas para aeronaves de ataque convencionais atuar, ou protegendo os AWACS e reabastecedores chineses.
As defesas aéreas da USAF, US Army e US Navy não estão preparadas para conter aeronaves furtivas com o J-20 e o PAK FA. Radares ocidentais que operam na banda L como o MESA, APY-9 e EL/M-2075 podem ser melhores contra aeronaves furtivas, mas ainda são insuficientes. O efeito será o mesmo que o F-117 criou nos radares iraquianos de origem soviética na guerra do Golfo em 1991.
Os radares de engajamento como o MPQ-53/65 do Patriot e o SPG-62 do AEGIS, e radares de caças operando na banda C/X serão severamente degradados. Era uma situação não esperada pelo ocidente onde o desenvolvimento de sistemas terrestres priorizou a capacidade anti-mísseis balísticos e atualmente os sistemas C-RAM (anti foguete, artilharia e morteiros) para proteção de tropas. Já os russos investiram em radares operando na banda VHF com capacidade anti-furtiva e para contrapor as armas guiadas ocidentais. Agora poderá ser também a estratégia de desenvolvimento ocidental.
Um cenário típico pode ser um conflito entre a China e Taiwan. Com os caças Su-27 Flanker os chineses tentariam atacar aeronaves AWACS e de reabastecimento operando sobre a ilha. Grandes formações de Flankers avançariam em voo supersônico tentando saturar as defesas. Os que passassem tentariam atingir seus alvos. Porém, o Flanker não consegue voar mais de 10 minutos em voo supersônico pois o uso dos pós combustores gasta muito combustível. O problema seria ainda maior se os alvos fugissem na direção contrária.
Ao sobrevoarem a ilha a maior ameaça passaria a ser mísseis superfície-ar de longo alcance como os Patriot. Os AWACS e reabastecedores estariam posicionados de forma a aproveitar esta proteção. Os Flanker seriam engajados e os pilotos teriam que decidir se iniciam ações evasivas ou continuam o ataque e se transformam em alvos fáceis confiando nos seus sistemas de guerra eletrônica para sobreviver.
Com o J-20 o cenário seria bem diferente. O J-20 demoraria a ser detectado e o tempo de reação do inimigo seria bem menor. O J-20 poderia voar cerca de 30 minutos em voo supersônico usando o supercruzeiro tendo potencial de alcançar seus alvos, mesmo que estejam fugindo. A furtividade daria uma boa proteção contra os mísseis Patriot, que também entrariam na lista de alvos.
As asas do J-20 são relativamente pequenas e para compensar a perda de manobrabilidade foi usado o conceito de liftbody junto com os LERX para tornar os requerimentos supersônicos e subsônicos compatíveis. A manobrabilidade transônica costuma ser incompatível com requerimento de desempenho supersônico. Uma asa de grande razão de aspecto, pequeno angulo de enflechamento e grande espessura relativa da corda é necessária para manobrabilidade enquanto para voar supersônico é necessário uma asa de pequeno razão de aspecto, grande enflechamento e uma espessura bem pequena. Como um caça de Quinta Geração deve enfatizar o supercruzeiro, voando a Mach 1,5 por 30 minutos na potencia militar máxima, as formas aerodinâmicas são fundamentais, mas entram em conflito com a manobrabilidade a baixa velocidade. Com um motor potente o problema não seria tão grave, mas os chineses não tem este motor. Os motores atuais chineses tem razão de potencia de 7,5 e o necessário é pelo menos 10. Os motores americanos já atingem 11. O J-10 só se tornou viável com a disponibilidade de motores AL-31 russos ou demoraria muito tempo até se tornar operacional. A razão entre carga subsônica pela razão de arrasto determina o alcance máximo e o desempenho em curva. Os chineses aparentemente sacrificaram esta razão para melhorar o desempenho supersônico. As asas foram enflechadas 50 graus e tem razão de aspecto menor que a do F-22. A aerodinâmica foi otimizada com uma fuselagem bem comprido, as custas de um peso maior, e superfícies de controle menores e totalmente móveis, além da entrada de ar com técnica DSI.
GIF animada mostrando o acionamento do freio aerodinamico. O padrão atual é usar as superfície de controle de modo assimétrico para criar arrasto e ao mesmo tempo economizar peso e espaço.
Uma cauda totalmente móvel como a do F-117 o que é comum em aeronaves furtivas, mas também ajuda na manobrabilidade em velocidade supersônica. O canard de grande deflexão pode ser usado como freio aerodinâmico durante o pouso.
Os chineses não costumam anunciar dados das suas novas aeronaves como é comum no ocidente. No caso do caça J-10 a aeronave só foi anunciada oficialmente quando estava em operação e com um Regimento completo equipado com a aeronave. Então é possível deduzir que o novo caça só será anunciado publicamente na mesma situação o que pode ocorrer no começo em torno de 2020. Mesmo assim as autoridades chinesas não tiveram preocupação nenhuma em espantar os spotters na pista da fabricante Chendug e nem censurar as fotos na internet.
Uma das primeiras dúvidas é se a aeronave é um demonstrador de tecnologia ou um protótipo de desenvolvimento. A China não libera informações como Rússia e muito menos como o Ocidente. Outra dúvida é o objetivo do projeto pois pode ser desenvolver um interceptador para substituir o J-9 ou um bombardeiro para substituir o JH-7 ou as duas opções.
Os dados sobre a aeronave são todos estimados a partir de fotos na internet. O que se tem certeza é que é um caça tático pesado e a configuração canard-delta. As dimensões foram estimadas como sendo 22 a 24 metros de comprimento e 13 a 14 metros de largura.
O peso máximo de decolagem foi estimado em torno de 40 toneladas o que o coloca na mesma classe do F-111 com raio de ação de 1800 km, mas com intenção de entrar em combate aéreo. A configuração da fuselagem sugere uma fração combustível alta, com grande volume e asa delta. O tamanho semelhante ao F-111 pode significar também a mesma missão - ataque de penetração, também tendo capacidade anti-navio respeitável.
O grande alcance do J-20 seria uma ótima forma de defesa. Existem mais de 200 bases aéreas disponíveis para a frota de J-20 dispersar não precisado atuar em bases avançadas onde estaria mais vulneráveis. O J-20 pode ficar bem dentro território chinês e ser reabastecido antes de entrar na área de operação.
O projeto do J-20 parece otimizado para supercruzeiro a grande altitude. A fuselagem não tem "regra de área" o que significa que é otimizado para voo a Mach 1 a 1.5. A entrada de ar em forma de "S" tem bom potencial de diminuir o RCS no setor frontal.
A entrada de ar usa a técnica DSI (Diverterless Supersonic Inlet) como usado no F-35 para diminuir o RCS. Os chineses já tinham testado uma entrada de ar com conceito DSI no caça J-10B. O DSI é ideal para voo supersônico, mas é otimizada para um Mach específico (por exemplo Mach 1,6 para supercruzeiro). A entrada de ar é longa, e futuramente pode receber um motor maior.
Foram vistos dois protótipos do J-20 e estavam equipados com motores diferentes. Aparentemente é uma versão do AL-31F e da WS-10G (copia chinesa da AL-31). A AL-31 não é otimizada para voo supersônico e o novo caça vai precisar de um novo motor. Serve para um protótipos e até foram vistos decolar sem ligar o PC.
No inicio de 2009 foi anunciado que os chineses estavam desenvolvendo o WS-15 de 17-18 toneladas de empuxo, sendo ideal para o J-20. Mesmo equipado com o WS-15 o J-20 terá uma relação peso:potência menor que um caça de quarta geração, continuando a favorecer a carga e velocidade ao invés da agilidade.
O novo motor poderá ser o maior problema pois a Shnyang Liming (fabrica 606) já esta tendo dificuldade de produzir o motor WS-10 em massa, então uma versão mais potente deve demorar mais ainda.
O desenvolvimento de eletrônicos e motores em terra pode estar já acelerado. Os chineses geralmente estão décadas atrás ocidente, mas o gap está se estreitando rapidamente. A parte mais essencial dos eletrônicos do J-20 é a capacidade fusão de sensores para acompanhar alvos com o mínimo de transmissões enquanto voa bem baixo com uma navegação precisa.
A imagem acima é tida como sendo o simulador do J-20.
Em 2011 apareceram fotos na internet de um caça J-10B com uma antena de radar AESA. A tecnologia de desenvolvimento de eletrônicos avançados na china está se aproximando da capacidade ocidental e russa. Os russos podem estar ajudando os chineses a desenvolver seus sistemas.
A forma da aeronave é critica para um projeto furtivo. Os chineses certamente aproveitaram dados de imagens e talvez dados secretos dos caças americanos. O acesso a artigos técnicos, livros, cursos, patentes e outras fontes abertas devem ter sido amplamente utilizadas. Outras tecnologias são mais difíceis de obter como material absorvente de radar, radome seletivo a frequencia, antenas de baixa assinatura e tecnologia dos escapes dos motores.
Os chineses tiveram acesso a tecnologia furtiva do F-117 que caiu na Sérvia em 1999. A tecnologia furtiva usada no F-117 já é considerada ultrapassada. O F-117 não tinha antenas sofisticadas e a única disponível era retrátil. A janela do FLIR usava uma tela de titânio sendo uma técnica que não é mais usada. O material absorvente de ondas eletromagnética usada no F-117 era pesado e espesso. Talvez nem seja compatível com uma aeronave supersônica.
As técnicas furtivas visíveis no J-20 parecem bem melhores que as usadas no PAK-FA russo. Os russos não parecem se preocupar com defesas aéreas multicamadas como o da OTAN nem em atacar os porta-aviões americanos. O projeto usa conceitos comprovados, uma forma politicamente correta de dizer que copiaram os americanos. A seção frontal lembra muito a do F-22 Raptor.
A técnica de alinhamento de plataforma e bordas é visível indicando que concentram o RCS em poucas direções. As portas e aberturas tem serrilhados como é visível em outras aeronaves furtivas. Algumas fotos posteriores mostraram os contornos serrilhados das baias de armamento inferior e as portas de baias laterais abertas.
A parte traseira não é furtiva, mas ainda pode ser uma situação provisória até o novo motor entrar em serviço. Mesmo assim a furtividade frontal é a mais importante podendo ser usado em circunstancias onde desengajaria, vira e foge, mantendo o controle do engajamento.
Bem mais difícil de estimar, principalmente em um protótipo, são as técnicas usadas nos pequenos detalhes como aberturas das antenas, radome seletivo a frequencia e material absorvente de radar. Uma parte importante da tecnologia furtiva é um bom sistema de planejamento de missão que cria um caminho entre os radares inimigos de forma que a aeronave voe automaticamente mostrando sempre as faces de baixo RCS para as ameaças.
A reação americana contra caças furtivos já está em operação na forma de novos radares de caças. Em testes em 2009, um radar do F-35 cativo no 757 de testes conseguia detectar e jammear o radar do F-22. Nos testes do radar AESA do F-15 em Okinawa também mostrou que podia detectar pequenos objetos no ar e era este o objetivo. O radar MESA band L do 737 AEW tem mais potencial ainda contra alvos furtivos.
Fotos recentes mostram detalhes das portas do compartimento interno de armas do J-20.
Imagem da baia lateral de armamento.
As portas do trem de pouso são serreadas sendo o padrão em aeronaves furtivas. O detalhe foi percebido logo no primeiro voo e está visível em toda a aeronave.
Os detalhes do cockpit lembra muito o F-22. O tamanho do piloto dá uma idéia da dimensão da aeronave.
Os chineses vêm desenvolvendo novas armas guiadas para seus caças incluindo armas pequenas que podem ser instaladas em compartimentos internos de armas. Na foto acima um caça J-11B chinês foi visto com uma versão do PL-12 com asas curtas. O míssil está sendo chamado de PL-12C sendo uma versão para ser levada internamente no J-20.
A china vem desenvolvendo muitas armas ar-superfície guiadas recentemente. Uma é a LT-3 de 500kg comparável a JDAM Laser americana. A LT-3 é pequena o suficiente para ser levada em um compartimento interno de armas.