F-22 - Respuestas a preguntas
introducción
Recientemente, aparecieron muchas publicaciones sobre el F-22 en la red y en la prensa, que se dividen principalmente en dos campos. El primero incluye salmos entusiastas de los milagros.armasque es capaz de librar una batalla con cualquier enemigo en números en el mar, tierra, aire y bajo el agua. Sutil, súper maniobrable, tanto en un avión subsónico como en un avión supersónico, con el que los aviones de la generación anterior simplemente no son capaces de luchar. El segundo campamento combina artículos y declaraciones como el "Reptor", una maleta con alas, rellena por 200 millones con todo tipo de electrónica, que, en principio, puede volar, pero realmente no la necesita. Es cierto, no está claro cómo él al mismo tiempo demuestra todos estos trucos en un espectáculo aéreo, ¿o tal vez no es él? ¿Quizás todo esto fue filmado en el estudio por los malditos estadounidenses, como el alunizaje?
Mientras tanto, a la sombra de un acalorado debate y un chorro de saliva, el hecho importante de que los estadounidenses crearon una clase de combate fundamentalmente nueva pasó desapercibido. aviación técnicas, que discutiremos en detalle al final. Y ahora las respuestas prometidas a las preguntas sobre la aerodinámica del F-22.
• ¿Cómo mantiene el F-22 una buena estabilidad y capacidad de control en ángulos de ataque elevados, sin utilizar trucos aerodinámicos como la flexión, el CIP, los bordes en el borde delantero del ala y otros elementos aerodinámicos característicos de los cazas de la generación 4?
De hecho, el "Raptor" tiene la misma aerodinámica giratoria que los luchadores de la generación 4. Los requisitos de invisibilidad impuestos a sus restricciones extremadamente severas. El borde en la superficie lateral del fuselaje delantero, el borde superior de la toma de aire que forma vórtice y una pequeña afluencia en la raíz del ala (Fig. 1) son responsables de la formación del sistema de vórtice. El desarrollo experimental del borde superior de la toma de aire fue particularmente difícil. Aquí, varios requisitos conflictivos se juntaron: sigilo, operación de admisión de aire, generación de cuerdas de vórtice, estabilidad en la carretera, etc.
La figura 2, 3 muestra el sistema vortex, que está formado por la sección de la nariz del fuselaje F-22. La figura de la izquierda muestra el sistema vórtice en un flujo continuo. El vórtice se amontona desde el borde superior de la entrada de aire y la costilla de la parte de la nariz fluye a lo largo de las quillas desde ambos lados, y los remolinos de las afluencias: el ala y el plumaje horizontal. Con el desarrollo de los fenómenos de rotura (área oscura en la figura de la derecha), el patrón de flujo cambia. El arnés Vortex se separa del borde de la entrada de aire y se convierte en una hoja de vórtice, que no permite desarrollar áreas de corrientes separadas y, por lo tanto, mantiene la efectividad de la cola vertical en ángulos de ataque del orden de grados 30. En ángulos altos de ataque, la propiedad de las alas de pequeña elongación comienza a tener un efecto positivo, que se asocia con un gran ángulo de barrido del borde de ataque. Debido a la gran diferencia de presión, el gas comienza a fluir desde la superficie inferior del ala hasta su superficie superior a través del borde de ataque, esto forma un vórtice, evita la separación de la superficie superior del ala y mantiene la eficiencia de la cola (fig. 4).
Por supuesto, la carrera clásica del ala sería mejor. Después de todo, resuelve otro problema. Al pasar por la velocidad del sonido, el enfoque aerodinámico retrocede, como resultado, el margen de estabilidad estática aumenta y se produce una resistencia de equilibrio adicional. El influjo a velocidad supersónica crea una fuerza de elevación (es pequeña en el subsónico), lo que debilita el cambio de enfoque hacia atrás y reduce la resistencia de equilibrio (Fig. 5). El "Raptor" a la vanguardia del sigilo. Pero ¿qué pasa con la resistencia adicional? El motor es potente, hay una gran cantidad de combustible, así que puedes soportarlo.
Otra cosa es que los aviones de combate de la generación X-NUMX + de Rusia utilizaron toda la gama de mejoras aerodinámicas, lo que permite aumentar la calidad aerodinámica en una amplia gama de números de Mach y ángulos de ataque. Esto fue discutido en detalle en la segunda parte del trabajo [4]. Casi todos los desarrolladores de "Raptor" tuvieron que ser abandonados en favor del sigilo.
• ¿Dónde tiene el "Raptor" la velocidad angular de giro y rotación, que se demuestra en las exposiciones, porque parece que es típico de los aviones del esquema "sin cola"? ¿Quizás está en la desviación diferencial del vector de empuje?
De hecho, para todos los aviones con un pequeño alargamiento del ala, y no solo el esquema sin cola, una distribución más favorable de las cargas aerodinámicas es típica para el tramo que para las alas con un pequeño barrido, como el MiG-29, F-16, F-18 . Lo mejor en este aspecto, la configuración aerodinámica es un "pato" con una cola horizontal cercana al frente (GIP). Se considera como tal si el ala principal está ubicada en la zona de acción del bisel de la corriente desde la cola. Este esquema también se denomina a veces "biplano - tándem". La introducción de los pioneros fueron los suecos con su "Wiggen" (Fig. 6). El lavi israelí fue construido de la misma manera.
La combinación de un pequeño momento de inercia sobre el eje longitudinal de los aviones monomotores y una gran área de cuerpos de control transversales ubicados a lo largo de todo el borde posterior del ala permite una alta velocidad de rotación. El mejor entre ellos es el Mirage-2000. En este sentido, es interesante comparar las velocidades de los talones F-15, F-16 y F-22 (Fig. 7; los círculos están marcados con el control del vector de empuje (UHT) desactivado, con los cuadrados con UHT activado). Dado que el F-15 es bimotor y tiene un ala moderadamente barrida, y el F-16 es monomotor, el Falcon debe tener prioridad. Los motores "Raptor" están ubicados cerca del centro de masa, el ala de alargamiento pequeño, una gran barrida del borde de ataque y una cola muy grande. En teoría, debería estar en algún lugar en el medio.
En el ángulo de ataque cero, los tres combatientes son aproximadamente iguales por este indicador (aproximadamente 200 grados / seg.). A medida que aumenta el ángulo de ataque, F-16 se adelanta y retiene sus ventajas de carne a los ángulos de 30. incluso en el caso del control de vector de empuje "Raptor". Y solo en ángulos de ataque altos, la ventaja es para el F-22. El forastero, como se esperaba, era F-15.
En la fig. 7 muestra que la velocidad del talón F-22 sin UHT ya está en un ángulo de ataque de aproximadamente 20 grados. Casi igual a la del F-15. Se sabe que las boquillas de los motores Raptor están bloqueadas justo a tiempo para el ángulo de ataque 20. Para controlar el ángulo de giro y el ángulo de balanceo en ángulos de ataque altos, se conecta UHT. En este caso, las boquillas se desvían en una dirección, y no de manera diferencial, por extraño que parezca a primera vista. En ángulos altos de ataque, a medida que cambia el ángulo del talón, también cambia el ángulo de deslizamiento. Cuando giran alrededor del vector de velocidad, las boquillas se desvían hacia arriba y la aeronave se comporta como un automóvil con motor trasero en una esquina impulsada por la dirección. La tasa de rollos aumenta significativamente. Si es necesario realizar una rotación alrededor del eje longitudinal de la aeronave, entonces esta maniobra se realiza sin cambiar el ángulo de ataque. Anteriormente, estas maniobras se realizaban en el X-31. La rotación se realiza debido a la desviación diferencial de la cola y la desviación de las aletas de la boquilla, luego una, luego el otro lado.
• ¿Cómo maneja tan bien el F-22 el ángulo de giro cuando realiza maniobras en ángulos de ataque altos con deslizamiento? Parece que él realiza libremente un sacacorchos plano controlado. La cosa es raznotyag motores?
Lo que se muestra en el programa "Raptor" no es un sacacorchos plano, sino una rotación alrededor del vector de velocidad (fig. 8) en ángulos de ataque sobre el granizo 55. Dado que la velocidad de balanceo en tales ángulos de ataque es de solo unos pocos grados por segundo, y la velocidad de precesión es de varias decenas de grados por segundo, parece que el avión cae como una hoja de arce, y esto parece un sacacorchos, pero no es un sacacorchos.
Al repetir la maniobra que se muestra en la Figura 8 varias veces, el piloto puede crear la ilusión de un giro plano en el espectador, que es lo que los estadounidenses usan en el espectáculo aéreo. Recuerde una vez más que la boquilla durante la rotación del "Raptor" se desvía solo de forma síncrona. Teóricamente, nada impide desviar las boquillas de forma diferencial. No hay conexiones mecánicas especiales que eviten esto. Sin embargo, desde el punto de vista de la dinámica de vuelo del F-22, esto es completamente inefectivo. Las boquillas están colocadas demasiado cerca una de la otra y al centro de gravedad. Además, las boquillas comienzan a funcionar solo en ángulos de ataque superiores a los grados 20. Con esto, el ángulo máximo de desviación es exactamente los grados 20, es decir, rechazarlos en diferentes direcciones no tiene mucho sentido. Los chorros de diseño supersónico planos y densamente ubicados tienen una gran capacidad de expulsión, por lo que la desviación hacia arriba de ambas boquillas estabiliza el flujo cerca de la superficie superior del fuselaje de la cola entre la cola vertical, lo que contribuye a la estabilidad de la pista, así como a la efectividad de los timones horizontales.
• ¿Cómo usa F-22 UHT en combate cuerpo a cuerpo y puede este “hierro” ganar el combate cuerpo a cuerpo del luchador de la generación 4 sin usar UHT?
El "Raptor" se caracteriza por una baja carga en el ala y una alta relación de empuje a peso, formas aerodinámicas limpias y un compartimiento interno para armas. Sin embargo, su ala tiene una alta inductancia, perfiles planos con propiedades de portador pobres. El fuselaje está sobredimensionado en el área de la sección central debido a la necesidad de colocar cuatro compartimentos de armas.
Se sabe por la teoría de que un luchador con suo alto tendrá una ventaja en ángulos de ataque bajos y en ángulos de ataque bajos, con un suo pequeño. En consecuencia, el "Raptor" en la batalla debe ir inmediatamente a los ángulos del orden de granizo 20. donde debido a la alta relación empuje-peso debe tener superioridad. Y hacerlo lo más rápido posible, es decir, La tasa de aumento del ángulo de ataque debe ser lo más grande posible. Comparando los esquemas de equilibrio de diferentes luchadores (Fig. 9), podemos concluir que los creadores de F-22 también sabían de esto.
El "Raptor" extremadamente cerca del centro de la masa localizó las boquillas del motor y una cola horizontal muy grande, rendida hacia atrás. Dicho esquema aerodinámico proporciona el doble de momento en el ángulo de ataque que el del F-16 sin ningún UHT (Fig. 10). La aplicación de boquillas de desviación solo aumenta la ventaja.
Por lo tanto, "Raptor" tiene la oportunidad, cómo entrar en una batalla cercana y maniobrable con un luchador de la generación 4 en un modo ventajoso, y salir de él. Además, la alta relación de empuje a peso le da una ventaja en los giros constantes, que realiza hasta el ángulo de ataque 16 - 22 granizo. (La mayoría de los luchadores de la cuarta generación a 10-12 grados.), Con números de Mach M = 0.5-0.8. En F-16, la velocidad máxima de la inversión constante se alcanza en un ángulo de ataque de aproximadamente 11 grados.
Los estadounidenses han logrado un resultado bastante bueno, es decir pudieron darle a su luchador nuevas cualidades (velocidad supersónica y la capacidad de maniobrar en M> 1), al tiempo que le proporcionaron una ventaja en los modos tradicionales. Otra cosa es que se anunció que era bastante diferente. Prometieron una superioridad decisiva.
La situación es diferente con los luchadores de la generación 4+ y 4 ++. Muchos de ellos han dominado las maniobras en ángulos de ataque supercríticos y velocidades de giro angulares de hasta 30 grados por segundo. Será difícil para "Reptoru" luchar contra ellos en los turnos establecidos. Lo único que se demostró en el "Reptor" del arsenal de super maniobrabilidad es un "aumento temporal en el ángulo de cabeceo" para apuntar el arma (Fig. 11). Con solo dos misiles a bordo, un avión por $ 200 millones en combate cuerpo a cuerpo podría no tener suerte.
• ¿El F-22 es súper maniobrable, se usa el UHT en el F-22 para aumentar la maniobrabilidad (disminuir los radios de giro, aumentar las velocidades angulares del giro) y por qué no se aplica el UHT a una velocidad supersónica?
UHT no se usa a velocidades supersónicas, porque el caza no tiene suficiente empuje del motor para esto. Recuerde que la sobrecarga disponible en M> 1 cae en un orden de magnitud [1]. En los misiles balísticos, por ejemplo, las boquillas guiadas son una solución técnica común, pero la relación de empuje al área de la superficie lavada es un orden de magnitud mayor.
Con el F-22, las boquillas desviables se usan solo a bajas velocidades y altos ángulos de ataque, cuando la eficiencia de las superficies de control aerodinámico no es suficiente (Figura 12).
La desviación simétrica de ambas boquillas se utiliza para controlar el cabeceo y la rodadura para mejorar el efecto de la cola horizontal a bajas velocidades y altos ángulos de ataque. El uso de boquillas desviadas incrementó la masa de la estructura en 15 ... 25 kg, mientras que un aumento equivalente en el área de la cola horizontal aumentaría esta masa en 180 kg.
Para crear los efectos de la super-maniobrabilidad no se utiliza UHT. Aquí es necesario recordar cómo se presentó el avión súper maniobrable de la generación 5 en el 1980-s. Se creía que este sería un avión relativamente pequeño, económico y muy maniobrable (Fig. 13).
UHT debía usarse para crear fuerzas laterales directas, es decir, participar junto con los controles aerodinámicos para controlar la posición espacial de la aeronave, independientemente de la trayectoria del movimiento (Fig. 14) y la trayectoria, independientemente de la posición espacial de la aeronave (Fig. 15).
La super maniobrabilidad permite reducir la sobrecarga que actúa sobre la aeronave y el piloto, así como ampliar el alcance del arma. Especialmente una amplia gama de oportunidades para los diseñadores proporciona una boquilla total. Equipado con tales boquillas, el avión es teóricamente capaz de realizar tipos de maniobras poco convencionales, por ejemplo, evasión de aire a aire. "Raptor" no sabe cómo hacer esto y nunca podrá hacerlo, simplemente no lo necesita, fue concebido por algo completamente diferente, supersónico, sutil y simplemente relativamente maniobrable.
Luego prevalecieron varias otras tendencias. Al comienzo de los 1980-s, el caza de la generación 5 comenzó a ser representado por un avión grande, en algún lugar con 35 toneladas, pero súper maniobrable, en el que se utilizarían las boquillas UHT y una variedad de controles aerodinámicos (Fig. 16). Para estudiar su efectividad, se desarrollaron modelos controlados por radio en la escala 1: 2 (Fig. 17).
El siguiente enfoque para el desarrollo final del concepto de la generación de cazas 5 fue el programa AFTI, durante el cual se planeó construir aviones experimentales utilizando un principio modular (Fig. 18).
En el proceso de investigación, boquillas redondas y planas, se compararon diferentes versiones de controles, incluyendo un ala de giro completo. El esquema de "triplano" se consideró obligatorio para el control directo de las fuerzas aerodinámicas laterales. Todas estas innovaciones prometieron las capacidades no tradicionales de combate en el combate maniobrable, y el gran tamaño, un alcance amplio y una gran cantidad de municiones.
El avión 4-35 ton equipado con misiles 37 - 12 de corto, mediano y largo alcance, equipado con dos motores de 14 - 20 tons con UHT, 22 - 10 controla superficies aerodinámicas y sistemas de autodefensa. revisar Podría parecerse a las imágenes graciosas de compañeros chinos (Fig. 14, 19). Ahora, por cierto, este modelo se utiliza en un juego de computadora.
El concepto de aplicación en aquellos primeros años vio algo como esto. Los combatientes, equipados con un poderoso radar, que maniobran a velocidades supersónicas, disparan al enemigo en una descarga. No nos importaba especialmente el sigilo; Se creía que para imponer su iniciativa en la batalla, el radar debía estar encendido, y allí ya no era suficiente para prestar atención. Se creía que un misil de crucero de combate podía atacar desde una distancia de al menos 25 km, y los combatientes enemigos desde una distancia de 50 - 70 km. En el combate cuerpo a cuerpo, la super maniobrabilidad y el complejo circular de autodefensa aseguraron el lanzamiento de cohetes, tanto en el hemisferio delantero como en la retaguardia.
Poco a poco se hizo evidente que al pasar a las nuevas tecnologías y eliminar las armas en los compartimientos de las armas, el avión podría ser mucho más compacto. Un mayor grado de integración del ala y el fuselaje permitió aumentar la proporción de combustible en la masa de la aeronave, y nuevos avances en aerodinámica, para reducir el consumo de combustible en crucero. Como resultado, se obtuvo un avión de dimensiones desde 20 a 30 t según el esquema de "pato", con un fuselaje fuertemente plano. Con tal esquema, se lavó para usar boquillas planas, ya que Se podría contar con el efecto de la supercirculación. Un ejemplo se muestra en la Fig. 21, no es un poco como nuestro MiG - 1.42.
¿Y qué hay de todo este rico trabajo de fondo que utilizó Lockheed en el proyecto F-22?
AHORA-QUE. CUENTA ANIMAL CUALQUIER COSA. "RAPTOR" - NO SUPERMANEURO.
• Escriben que una parte significativa del empuje crea una entrada de aire. Pero entonces, ¿cómo se equilibran y dónde se aplican las fuerzas cuando se desvían las aletas de la boquilla plana?
De hecho, a velocidades supersónicas, la entrada de aire crea una tracción significativa. No es difícil explicar esto considerando el diseño de la entrada de aire supersónica (fig.22). Detrás de un choque de cierre directo, la corriente es subsónica. En la parte de expansión de la entrada de aire (difusor), el flujo continúa siendo inhibido. Dado que la presión en ella es mayor que en el ambiente, la distribución de la presión en las paredes internas da la dirección hacia adelante resultante.
Para la creación de empuje del motor es la ley de conservación del impulso. El avión no repele el aire de una corriente en chorro, hélice o compresor, como mucha gente piensa hasta ahora. Lo mejor de todo es que el principio de la DMA, incluida la UHT, se describe en un libro bastante antiguo [2], pero, según los controladores, desde entonces no se ha publicado el mejor libro de texto. En general, consiste en lo siguiente. La entrada de aire y el compresor sirven para comprimir el aire. Esto es necesario para su suministro a la cámara de combustión en una cantidad suficiente para quemar combustible en la proporción óptima con él. Los productos de combustión resultantes hacen girar la turbina de gas, que impulsa el compresor a través del eje. A continuación, los gases entran en la boquilla. Para que la aeronave se mueva, es necesario que la velocidad de salida del chorro desde la boquilla sea mayor que la velocidad de la aeronave.
A qué partes del motor se aplican, la fuerza de empuje no es tan importante, pero es conveniente rastrearla en los diagramas de Pv (presión-incremento de velocidad). En áreas del motor donde aumenta la velocidad, surge una fuerza de empuje. Se puede ver que la mayor parte del empuje es generado por una boquilla (fig. 23).
El compresor (sección BC), por el contrario, crea resistencia. Como la ley de conservación del momento es un vector, la desviación del chorro permite obtener un empuje dirigido en la dirección opuesta. La fuerza se aplica a las paredes y aletas de la boquilla. Aquí hay una confirmación de que el UHT en el F-22 no se usa directamente para aumentar la maniobrabilidad. No hay nada para equilibrar los momentos emergentes. Por el contrario - UHT se utiliza para equilibrar. En el MiG-29OVT este problema no lo es, porque los ejes de las boquillas están separados, y las boquillas en sí son de vista general, el vector de empuje puede dirigirse a través del centro de masa. No hay problemas en los aviones de pato. Aquí PGO se utiliza para equilibrar.
• ¿Por qué las boquillas UVT de todos los ángulos son efectivas solo en el posquemador?
Esto, tal vez, desde el campo de las curiosidades. Esto, aparentemente, se trata del MiG-29 y el sistema UHT CLIVT de NPO. Klimov. En este sistema de control de vector de empuje, no todas las boquillas, como en el Su-30, por ejemplo, se desvían, sino solo las aletas de la parte supercrítica de la boquilla. Cuando se apaga el dispositivo de poscombustión, la boquilla RD-33 reduce el diámetro de la sección crítica. Con esta configuración, las aletas de su parte supersónica simplemente no pueden ser rechazadas.
Recuerde también que UHT tiene sentido cuando hay una falta de eficiencia en las superficies de control aerodinámico. En tales modos, es improbable que alguien se desplace sin el dispositivo de poscombustión.
Para comprender que el dispositivo de poscombustión en sí no está relacionado con la efectividad de la terapia de ondas de choque, debemos recordar el principio de su funcionamiento. Afterburner se instala detrás de la turbina y solo calienta los productos de combustión, lo que aumenta su energía interna. Se podría quemar combustible adicional delante de la turbina, si pudiera soportar y no tendría que ajustar el compresor. Y sería posible, teóricamente, poner un calentador eléctrico. Lo principal es cuál será la presión y la temperatura totales del gas frente a la boquilla.
• ¿Por qué se aplica una boquilla plana en el F-22 y una boquilla redonda en el F-35, cuáles son sus ventajas?
Los inconvenientes de una boquilla plana son bien conocidos: gran peso, pérdida de empuje, flexión de cargas. En la variante F-35 para la Infantería de Marina, estos factores son de importancia crítica, pero el sigilo, simplemente se desvanece en el fondo. Por lo tanto, se selecciona una boquilla redonda (fig. 24).
La dinámica de los gases conoce otro serio inconveniente de las boquillas planas, lo que complica su uso en aviones con KVP. En los puntos de transición de una sección transversal circular a una rectangular, aparecen fuertes choques de boquilla (Fig. 25).
En las boquillas redondas también pueden ocurrir saltos de boquilla, pero los más débiles. Para la destrucción de saltos de boquilla en las boquillas planas se pueden instalar tabiques longitudinales, como en el F-117. En los aviones de despegue y aterrizaje de corto alcance, los saltos de las boquillas causan una fuerte erosión de la cubierta del aeródromo.
Al mismo tiempo, las boquillas planas están bien ensambladas en aviones supersónicos con fuselajes planos. Pueden reducir significativamente la presión del fondo a velocidades supersónicas, lo que puede crear hasta un 40% de resistencia. Para el F-22 esto es crucial. Además, las boquillas planas permiten simplemente utilizar efectos aerodinámicos tales como el efecto Coanda (chorro pegado a una superficie cercana) y el efecto de supercirculación, que aumenta significativamente la calidad aerodinámica de la aeronave. Esto fue parcialmente usado en el YF-23.
• ¿Cuál es el notorio bloqueador de radar dentro del F-119, en qué medida afecta la pérdida de tracción?
Este dispositivo se muestra en la Fig. 26 y es una especie de impulsor. Cierra las palas de la turbina de la estación de radar del enemigo. Las aspas de la turbina están perfiladas y reflejan las olas en todas las direcciones, no peor que los reflectores de esquina. Al mismo tiempo, las cuchillas, que son visibles en la foto, cubren los elementos calientes del dispositivo de poscombustión de las cabezas de misiles guiadas por infrarrojos. Como el gas acelera principalmente en la boquilla, y el bloqueador de radar se instala delante de ella, en un área donde la velocidad de flujo es pequeña, la pérdida de empuje es relativamente pequeña. En cualquier caso, son más pequeñas que las pérdidas causadas por la transición de una boquilla redonda a una plana.
• Con el F-119, no está claro dónde se encuentra el aire del segundo circuito. Parece ser el esquema DDRDF clásico que consiste en llevar aire al segundo circuito después del ventilador y mezclar los flujos del primer y segundo circuito detrás de las turbinas, frente a los dispositivos de poscombustión. Y con el F-119, el aire secundario se usa solo para enfriamiento. Resulta que es un circuito único? O dibujos publicados en la página web del fabricante - ¿desinformación?
Hay dos esquemas TDRD, con y sin mezcla de flujo. Dado que el modo de vuelo principal no está configurado, ¿por qué es sorprendente que el esquema elegido no mezcle el flujo? El abanico crea algo del empuje. Además, el aire del segundo circuito se descarga al ambiente, pero esto no hace que el motor esté en un solo circuito. En los motores para los cuales el modo de posquemador es básico, por ejemplo, en el D-30F, los flujos se mezclan frente al posquemador.
• Conclusiones. F-22 como una nueva clase de aviones de combate.
EN LAS PRIMERAS DISCUSIONES SOBRE LA ESENCIA DEL COMBATE DE LA QUINTA GENERACIÓN EN LA SOMBRA, SIGUIÓ EL HECHO MÁS IMPORTANTE: LOS AMERICANOS CREARON UNA NUEVA CLASE DE TÉCNICA DE AVIACIÓN. Por analogía con la batalla principal un tanque F-22 podría llamarse el principal avión de combate. Este es el primer avión de combate, que puede desempeñar casi igualmente el papel de un interceptor y un bombardero de primera línea. La aviación mundial ha asistido a este evento durante 40 años. ¿Cómo lograste esto y por qué no sucedió antes?
El primer intento de crear un avión universal terminó con la aparición del bombardero F-111 de primera clase, que hasta ahora no se ha superado en los Estados Unidos. Luego intentaron crear un vehículo multipropósito basado en el caza F-15. El F-15E resultante adquirió la capacidad de atacar objetivos terrestres, mientras mantiene un alto potencial en el combate aéreo. Tal vez no tuvo análogos directos durante mucho tiempo, hasta el advenimiento de Su-27MKI. Sin embargo, la carga de ala baja y el barrido moderado del borde de ataque conducen a sacudidas inaceptables cuando se vuela a baja altura. Como resultado, las capacidades de impacto de F-15E se consideran mediocres.
A principios de 1980-ies comenzó a tomar forma una nueva imagen del avión de ataque. Se suponía que este era un avión capaz de hacer un lanzamiento supersónico para escapar del ataque de los combatientes, lo suficientemente maniobrable para realizar una maniobra antimisiles sin una bomba. El hecho es que la experiencia de la guerra en el Medio Oriente ha demostrado que los bombarderos de combate hasta el 80% de las pérdidas se producen a la salida del ataque. Por lo tanto, el bombardero requiere un ala grande y una alta relación empuje-peso. Esto, a su vez, permitió que el bombardero fuera diseñado como un vehículo eficiente, es decir, la masa de la carga de la bomba y el combustible puede ser una parte significativa de la masa de la aeronave. Aumenta el rango.
Pero, ¿cómo en el caso de un ala grande para lidiar con el aumento de la turbulencia de la atmósfera cuando se vuela a altitudes extremadamente bajas? La forma más fácil se realiza con la ayuda de [PGO] en el esquema "pato". El sistema de control automático evita las vibraciones. Se encontraron soluciones posteriores para la configuración aerodinámica normal. Un ala con un gran borde de ataque es resistente a las ráfagas verticales de viento.
Entonces, si de todo lo que se dice en este párrafo para retirar la carga de la bomba, ¿qué pasará? Así es, el interceptor, además de un radio de acción y municiones muy grande. Al darse cuenta de esto, Israel comenzó a diseñar "Lavi", al que llamaron el avión de ataque con un alto nivel de maniobrabilidad. En la URSS, al mismo tiempo, el C-37 (el primero con este nombre) fue desarrollado con datos aún más altos, lo que fue considerado como un sustituto del avión de ataque, el caza-bombardero y el caza de primera línea.
F-22 representa un verdadero avance en esta dirección. AFAR funciona igual de bien tanto para objetivos terrestres como aéreos. Los compartimentos internos contienen bombas y misiles aire-aire. ¿Recuerdas cuántos años escribieron que no era posible traer la raza de pilotos universales? Y no lo hagas! Es suficiente que los bombarderos e interceptores con un planeador idéntico y los datos de vuelo vayan al ataque. Y que algunos pilotos sean maestros del combate de maniobra cercano, y este último solo será entrenado, lanzando bombas, para separarse del enemigo a velocidad supersónica. Y este será un gran paso adelante.
Las personas extrañas son estos americanos. Declaró la creación de un solo avión para diferentes tipos de tropas F-35 y obtuvo un automóvil con un diseño total de no más de 35%. Crearon un avión que, en base a un solo planeador y equipo, por primera vez en el mundo reemplaza a un interceptor frontal y un bombardero frontal, y están en silencio. El planeador unificado era: MiG-25P y MiG-25РБ, pero un solo avión fue definitivamente la primera vez. Realice el ejercicio completo de las tácticas de ejercicios de aplicar F-22 en la versión del caza y del bombardero en la misma línea y manténgase tranquilo. Extraño, sin embargo.
Literatura
1. P.V. Bulat Sobre el problema de lanzar cohetes desde compartimentos a velocidades supersónicas.
2. Teoría de los motores a reacción. Ed. Dr. tecn. Ciencias S.M. Shlyakhtenko, M., “Ingeniería mecánica”, 1975, 568 p.
Recientemente, aparecieron muchas publicaciones sobre el F-22 en la red y en la prensa, que se dividen principalmente en dos campos. El primero incluye salmos entusiastas de los milagros.armasque es capaz de librar una batalla con cualquier enemigo en números en el mar, tierra, aire y bajo el agua. Sutil, súper maniobrable, tanto en un avión subsónico como en un avión supersónico, con el que los aviones de la generación anterior simplemente no son capaces de luchar. El segundo campamento combina artículos y declaraciones como el "Reptor", una maleta con alas, rellena por 200 millones con todo tipo de electrónica, que, en principio, puede volar, pero realmente no la necesita. Es cierto, no está claro cómo él al mismo tiempo demuestra todos estos trucos en un espectáculo aéreo, ¿o tal vez no es él? ¿Quizás todo esto fue filmado en el estudio por los malditos estadounidenses, como el alunizaje?
Mientras tanto, a la sombra de un acalorado debate y un chorro de saliva, el hecho importante de que los estadounidenses crearon una clase de combate fundamentalmente nueva pasó desapercibido. aviación técnicas, que discutiremos en detalle al final. Y ahora las respuestas prometidas a las preguntas sobre la aerodinámica del F-22.
• ¿Cómo mantiene el F-22 una buena estabilidad y capacidad de control en ángulos de ataque elevados, sin utilizar trucos aerodinámicos como la flexión, el CIP, los bordes en el borde delantero del ala y otros elementos aerodinámicos característicos de los cazas de la generación 4?
De hecho, el "Raptor" tiene la misma aerodinámica giratoria que los luchadores de la generación 4. Los requisitos de invisibilidad impuestos a sus restricciones extremadamente severas. El borde en la superficie lateral del fuselaje delantero, el borde superior de la toma de aire que forma vórtice y una pequeña afluencia en la raíz del ala (Fig. 1) son responsables de la formación del sistema de vórtice. El desarrollo experimental del borde superior de la toma de aire fue particularmente difícil. Aquí, varios requisitos conflictivos se juntaron: sigilo, operación de admisión de aire, generación de cuerdas de vórtice, estabilidad en la carretera, etc.
La figura 1. La vista inferior de los elementos del vórtice F-22.
La figura 2, 3 muestra el sistema vortex, que está formado por la sección de la nariz del fuselaje F-22. La figura de la izquierda muestra el sistema vórtice en un flujo continuo. El vórtice se amontona desde el borde superior de la entrada de aire y la costilla de la parte de la nariz fluye a lo largo de las quillas desde ambos lados, y los remolinos de las afluencias: el ala y el plumaje horizontal. Con el desarrollo de los fenómenos de rotura (área oscura en la figura de la derecha), el patrón de flujo cambia. El arnés Vortex se separa del borde de la entrada de aire y se convierte en una hoja de vórtice, que no permite desarrollar áreas de corrientes separadas y, por lo tanto, mantiene la efectividad de la cola vertical en ángulos de ataque del orden de grados 30. En ángulos altos de ataque, la propiedad de las alas de pequeña elongación comienza a tener un efecto positivo, que se asocia con un gran ángulo de barrido del borde de ataque. Debido a la gran diferencia de presión, el gas comienza a fluir desde la superficie inferior del ala hasta su superficie superior a través del borde de ataque, esto forma un vórtice, evita la separación de la superficie superior del ala y mantiene la eficiencia de la cola (fig. 4).
La figura 2. Estabilización de la estabilidad de la vía con la ayuda de arneses de vórtice. Ángulo de ataque 22 granizo.
La figura 3. Supresión de la parada en un sacacorchos con una sábana arremolinada. Ángulo de ataque 22 granizo.
La figura 4. Torbellinos rompiendo desde el borde delantero del ala.
Por supuesto, la carrera clásica del ala sería mejor. Después de todo, resuelve otro problema. Al pasar por la velocidad del sonido, el enfoque aerodinámico retrocede, como resultado, el margen de estabilidad estática aumenta y se produce una resistencia de equilibrio adicional. El influjo a velocidad supersónica crea una fuerza de elevación (es pequeña en el subsónico), lo que debilita el cambio de enfoque hacia atrás y reduce la resistencia de equilibrio (Fig. 5). El "Raptor" a la vanguardia del sigilo. Pero ¿qué pasa con la resistencia adicional? El motor es potente, hay una gran cantidad de combustible, así que puedes soportarlo.
La figura 5. La raíz clásica del ala y su influencia en las características aerodinámicas.
Otra cosa es que los aviones de combate de la generación X-NUMX + de Rusia utilizaron toda la gama de mejoras aerodinámicas, lo que permite aumentar la calidad aerodinámica en una amplia gama de números de Mach y ángulos de ataque. Esto fue discutido en detalle en la segunda parte del trabajo [4]. Casi todos los desarrolladores de "Raptor" tuvieron que ser abandonados en favor del sigilo.
• ¿Dónde tiene el "Raptor" la velocidad angular de giro y rotación, que se demuestra en las exposiciones, porque parece que es típico de los aviones del esquema "sin cola"? ¿Quizás está en la desviación diferencial del vector de empuje?
De hecho, para todos los aviones con un pequeño alargamiento del ala, y no solo el esquema sin cola, una distribución más favorable de las cargas aerodinámicas es típica para el tramo que para las alas con un pequeño barrido, como el MiG-29, F-16, F-18 . Lo mejor en este aspecto, la configuración aerodinámica es un "pato" con una cola horizontal cercana al frente (GIP). Se considera como tal si el ala principal está ubicada en la zona de acción del bisel de la corriente desde la cola. Este esquema también se denomina a veces "biplano - tándem". La introducción de los pioneros fueron los suecos con su "Wiggen" (Fig. 6). El lavi israelí fue construido de la misma manera.
La figura 6. Un ejemplo de una configuración aerodinámica biplan en tándem. Saab "Viggen"
La combinación de un pequeño momento de inercia sobre el eje longitudinal de los aviones monomotores y una gran área de cuerpos de control transversales ubicados a lo largo de todo el borde posterior del ala permite una alta velocidad de rotación. El mejor entre ellos es el Mirage-2000. En este sentido, es interesante comparar las velocidades de los talones F-15, F-16 y F-22 (Fig. 7; los círculos están marcados con el control del vector de empuje (UHT) desactivado, con los cuadrados con UHT activado). Dado que el F-15 es bimotor y tiene un ala moderadamente barrida, y el F-16 es monomotor, el Falcon debe tener prioridad. Los motores "Raptor" están ubicados cerca del centro de masa, el ala de alargamiento pequeño, una gran barrida del borde de ataque y una cola muy grande. En teoría, debería estar en algún lugar en el medio.
La figura 7. La dependencia de la velocidad del ángulo de talón en el ángulo de ataque.
En el ángulo de ataque cero, los tres combatientes son aproximadamente iguales por este indicador (aproximadamente 200 grados / seg.). A medida que aumenta el ángulo de ataque, F-16 se adelanta y retiene sus ventajas de carne a los ángulos de 30. incluso en el caso del control de vector de empuje "Raptor". Y solo en ángulos de ataque altos, la ventaja es para el F-22. El forastero, como se esperaba, era F-15.
En la fig. 7 muestra que la velocidad del talón F-22 sin UHT ya está en un ángulo de ataque de aproximadamente 20 grados. Casi igual a la del F-15. Se sabe que las boquillas de los motores Raptor están bloqueadas justo a tiempo para el ángulo de ataque 20. Para controlar el ángulo de giro y el ángulo de balanceo en ángulos de ataque altos, se conecta UHT. En este caso, las boquillas se desvían en una dirección, y no de manera diferencial, por extraño que parezca a primera vista. En ángulos altos de ataque, a medida que cambia el ángulo del talón, también cambia el ángulo de deslizamiento. Cuando giran alrededor del vector de velocidad, las boquillas se desvían hacia arriba y la aeronave se comporta como un automóvil con motor trasero en una esquina impulsada por la dirección. La tasa de rollos aumenta significativamente. Si es necesario realizar una rotación alrededor del eje longitudinal de la aeronave, entonces esta maniobra se realiza sin cambiar el ángulo de ataque. Anteriormente, estas maniobras se realizaban en el X-31. La rotación se realiza debido a la desviación diferencial de la cola y la desviación de las aletas de la boquilla, luego una, luego el otro lado.
• ¿Cómo maneja tan bien el F-22 el ángulo de giro cuando realiza maniobras en ángulos de ataque altos con deslizamiento? Parece que él realiza libremente un sacacorchos plano controlado. La cosa es raznotyag motores?
Lo que se muestra en el programa "Raptor" no es un sacacorchos plano, sino una rotación alrededor del vector de velocidad (fig. 8) en ángulos de ataque sobre el granizo 55. Dado que la velocidad de balanceo en tales ángulos de ataque es de solo unos pocos grados por segundo, y la velocidad de precesión es de varias decenas de grados por segundo, parece que el avión cae como una hoja de arce, y esto parece un sacacorchos, pero no es un sacacorchos.
La figura 8. Maniobra dinámica en U usando rotación alrededor del vector de velocidad
Al repetir la maniobra que se muestra en la Figura 8 varias veces, el piloto puede crear la ilusión de un giro plano en el espectador, que es lo que los estadounidenses usan en el espectáculo aéreo. Recuerde una vez más que la boquilla durante la rotación del "Raptor" se desvía solo de forma síncrona. Teóricamente, nada impide desviar las boquillas de forma diferencial. No hay conexiones mecánicas especiales que eviten esto. Sin embargo, desde el punto de vista de la dinámica de vuelo del F-22, esto es completamente inefectivo. Las boquillas están colocadas demasiado cerca una de la otra y al centro de gravedad. Además, las boquillas comienzan a funcionar solo en ángulos de ataque superiores a los grados 20. Con esto, el ángulo máximo de desviación es exactamente los grados 20, es decir, rechazarlos en diferentes direcciones no tiene mucho sentido. Los chorros de diseño supersónico planos y densamente ubicados tienen una gran capacidad de expulsión, por lo que la desviación hacia arriba de ambas boquillas estabiliza el flujo cerca de la superficie superior del fuselaje de la cola entre la cola vertical, lo que contribuye a la estabilidad de la pista, así como a la efectividad de los timones horizontales.
• ¿Cómo usa F-22 UHT en combate cuerpo a cuerpo y puede este “hierro” ganar el combate cuerpo a cuerpo del luchador de la generación 4 sin usar UHT?
La figura 9. Comparación del esquema de balanceo del F-22 y otros luchadores
El "Raptor" se caracteriza por una baja carga en el ala y una alta relación de empuje a peso, formas aerodinámicas limpias y un compartimiento interno para armas. Sin embargo, su ala tiene una alta inductancia, perfiles planos con propiedades de portador pobres. El fuselaje está sobredimensionado en el área de la sección central debido a la necesidad de colocar cuatro compartimentos de armas.
Se sabe por la teoría de que un luchador con suo alto tendrá una ventaja en ángulos de ataque bajos y en ángulos de ataque bajos, con un suo pequeño. En consecuencia, el "Raptor" en la batalla debe ir inmediatamente a los ángulos del orden de granizo 20. donde debido a la alta relación empuje-peso debe tener superioridad. Y hacerlo lo más rápido posible, es decir, La tasa de aumento del ángulo de ataque debe ser lo más grande posible. Comparando los esquemas de equilibrio de diferentes luchadores (Fig. 9), podemos concluir que los creadores de F-22 también sabían de esto.
El "Raptor" extremadamente cerca del centro de la masa localizó las boquillas del motor y una cola horizontal muy grande, rendida hacia atrás. Dicho esquema aerodinámico proporciona el doble de momento en el ángulo de ataque que el del F-16 sin ningún UHT (Fig. 10). La aplicación de boquillas de desviación solo aumenta la ventaja.
La figura 10. La tasa de cambio de ángulo de ataque.
Por lo tanto, "Raptor" tiene la oportunidad, cómo entrar en una batalla cercana y maniobrable con un luchador de la generación 4 en un modo ventajoso, y salir de él. Además, la alta relación de empuje a peso le da una ventaja en los giros constantes, que realiza hasta el ángulo de ataque 16 - 22 granizo. (La mayoría de los luchadores de la cuarta generación a 10-12 grados.), Con números de Mach M = 0.5-0.8. En F-16, la velocidad máxima de la inversión constante se alcanza en un ángulo de ataque de aproximadamente 11 grados.
Los estadounidenses han logrado un resultado bastante bueno, es decir pudieron darle a su luchador nuevas cualidades (velocidad supersónica y la capacidad de maniobrar en M> 1), al tiempo que le proporcionaron una ventaja en los modos tradicionales. Otra cosa es que se anunció que era bastante diferente. Prometieron una superioridad decisiva.
La situación es diferente con los luchadores de la generación 4+ y 4 ++. Muchos de ellos han dominado las maniobras en ángulos de ataque supercríticos y velocidades de giro angulares de hasta 30 grados por segundo. Será difícil para "Reptoru" luchar contra ellos en los turnos establecidos. Lo único que se demostró en el "Reptor" del arsenal de super maniobrabilidad es un "aumento temporal en el ángulo de cabeceo" para apuntar el arma (Fig. 11). Con solo dos misiles a bordo, un avión por $ 200 millones en combate cuerpo a cuerpo podría no tener suerte.
La figura 11. Un aumento temporal en el ángulo de ataque para apuntar el arma al objetivo.
• ¿El F-22 es súper maniobrable, se usa el UHT en el F-22 para aumentar la maniobrabilidad (disminuir los radios de giro, aumentar las velocidades angulares del giro) y por qué no se aplica el UHT a una velocidad supersónica?
UHT no se usa a velocidades supersónicas, porque el caza no tiene suficiente empuje del motor para esto. Recuerde que la sobrecarga disponible en M> 1 cae en un orden de magnitud [1]. En los misiles balísticos, por ejemplo, las boquillas guiadas son una solución técnica común, pero la relación de empuje al área de la superficie lavada es un orden de magnitud mayor.
Con el F-22, las boquillas desviables se usan solo a bajas velocidades y altos ángulos de ataque, cuando la eficiencia de las superficies de control aerodinámico no es suficiente (Figura 12).
La figura 12. Uso UHT en ángulos altos de ataque para equilibrar
La desviación simétrica de ambas boquillas se utiliza para controlar el cabeceo y la rodadura para mejorar el efecto de la cola horizontal a bajas velocidades y altos ángulos de ataque. El uso de boquillas desviadas incrementó la masa de la estructura en 15 ... 25 kg, mientras que un aumento equivalente en el área de la cola horizontal aumentaría esta masa en 180 kg.
Para crear los efectos de la super-maniobrabilidad no se utiliza UHT. Aquí es necesario recordar cómo se presentó el avión súper maniobrable de la generación 5 en el 1980-s. Se creía que este sería un avión relativamente pequeño, económico y muy maniobrable (Fig. 13).
La figura 13. Imagen de un avión experimental AMDAC con control directo de la fuerza aerodinámica lateral y efecto de supercirculación
UHT debía usarse para crear fuerzas laterales directas, es decir, participar junto con los controles aerodinámicos para controlar la posición espacial de la aeronave, independientemente de la trayectoria del movimiento (Fig. 14) y la trayectoria, independientemente de la posición espacial de la aeronave (Fig. 15).
La super maniobrabilidad permite reducir la sobrecarga que actúa sobre la aeronave y el piloto, así como ampliar el alcance del arma. Especialmente una amplia gama de oportunidades para los diseñadores proporciona una boquilla total. Equipado con tales boquillas, el avión es teóricamente capaz de realizar tipos de maniobras poco convencionales, por ejemplo, evasión de aire a aire. "Raptor" no sabe cómo hacer esto y nunca podrá hacerlo, simplemente no lo necesita, fue concebido por algo completamente diferente, supersónico, sutil y simplemente relativamente maniobrable.
La figura 14. Super maniobrabilidad. Controlando la posición de la aeronave en el camino.
La figura 15. Super maniobrabilidad. Control de la trayectoria
La figura 16. La aparición de un luchador prometedor, desarrollado por el programa HiMAT.
Luego prevalecieron varias otras tendencias. Al comienzo de los 1980-s, el caza de la generación 5 comenzó a ser representado por un avión grande, en algún lugar con 35 toneladas, pero súper maniobrable, en el que se utilizarían las boquillas UHT y una variedad de controles aerodinámicos (Fig. 16). Para estudiar su efectividad, se desarrollaron modelos controlados por radio en la escala 1: 2 (Fig. 17).
La figura 17. Modelo de radio control HiMAT
El siguiente enfoque para el desarrollo final del concepto de la generación de cazas 5 fue el programa AFTI, durante el cual se planeó construir aviones experimentales utilizando un principio modular (Fig. 18).
La figura 18. El concepto de pruebas comparativas modulares de luchadores AFTII altamente maniobrables
En el proceso de investigación, boquillas redondas y planas, se compararon diferentes versiones de controles, incluyendo un ala de giro completo. El esquema de "triplano" se consideró obligatorio para el control directo de las fuerzas aerodinámicas laterales. Todas estas innovaciones prometieron las capacidades no tradicionales de combate en el combate maniobrable, y el gran tamaño, un alcance amplio y una gran cantidad de municiones.
El avión 4-35 ton equipado con misiles 37 - 12 de corto, mediano y largo alcance, equipado con dos motores de 14 - 20 tons con UHT, 22 - 10 controla superficies aerodinámicas y sistemas de autodefensa. revisar Podría parecerse a las imágenes graciosas de compañeros chinos (Fig. 14, 19). Ahora, por cierto, este modelo se utiliza en un juego de computadora.
La figura 19. Ideas chinas sobre el luchador súper maniobrable.
La figura 20. Control directo de fuerzas aerodinámicas.
El concepto de aplicación en aquellos primeros años vio algo como esto. Los combatientes, equipados con un poderoso radar, que maniobran a velocidades supersónicas, disparan al enemigo en una descarga. No nos importaba especialmente el sigilo; Se creía que para imponer su iniciativa en la batalla, el radar debía estar encendido, y allí ya no era suficiente para prestar atención. Se creía que un misil de crucero de combate podía atacar desde una distancia de al menos 25 km, y los combatientes enemigos desde una distancia de 50 - 70 km. En el combate cuerpo a cuerpo, la super maniobrabilidad y el complejo circular de autodefensa aseguraron el lanzamiento de cohetes, tanto en el hemisferio delantero como en la retaguardia.
La figura 21. Fighter 5-th generación en la visión de la compañía "Rockwell", desarrollado por el programa AFTII
Poco a poco se hizo evidente que al pasar a las nuevas tecnologías y eliminar las armas en los compartimientos de las armas, el avión podría ser mucho más compacto. Un mayor grado de integración del ala y el fuselaje permitió aumentar la proporción de combustible en la masa de la aeronave, y nuevos avances en aerodinámica, para reducir el consumo de combustible en crucero. Como resultado, se obtuvo un avión de dimensiones desde 20 a 30 t según el esquema de "pato", con un fuselaje fuertemente plano. Con tal esquema, se lavó para usar boquillas planas, ya que Se podría contar con el efecto de la supercirculación. Un ejemplo se muestra en la Fig. 21, no es un poco como nuestro MiG - 1.42.
¿Y qué hay de todo este rico trabajo de fondo que utilizó Lockheed en el proyecto F-22?
AHORA-QUE. CUENTA ANIMAL CUALQUIER COSA. "RAPTOR" - NO SUPERMANEURO.
• Escriben que una parte significativa del empuje crea una entrada de aire. Pero entonces, ¿cómo se equilibran y dónde se aplican las fuerzas cuando se desvían las aletas de la boquilla plana?
De hecho, a velocidades supersónicas, la entrada de aire crea una tracción significativa. No es difícil explicar esto considerando el diseño de la entrada de aire supersónica (fig.22). Detrás de un choque de cierre directo, la corriente es subsónica. En la parte de expansión de la entrada de aire (difusor), el flujo continúa siendo inhibido. Dado que la presión en ella es mayor que en el ambiente, la distribución de la presión en las paredes internas da la dirección hacia adelante resultante.
La figura 22. Diseño de admisión de aire
Para la creación de empuje del motor es la ley de conservación del impulso. El avión no repele el aire de una corriente en chorro, hélice o compresor, como mucha gente piensa hasta ahora. Lo mejor de todo es que el principio de la DMA, incluida la UHT, se describe en un libro bastante antiguo [2], pero, según los controladores, desde entonces no se ha publicado el mejor libro de texto. En general, consiste en lo siguiente. La entrada de aire y el compresor sirven para comprimir el aire. Esto es necesario para su suministro a la cámara de combustión en una cantidad suficiente para quemar combustible en la proporción óptima con él. Los productos de combustión resultantes hacen girar la turbina de gas, que impulsa el compresor a través del eje. A continuación, los gases entran en la boquilla. Para que la aeronave se mueva, es necesario que la velocidad de salida del chorro desde la boquilla sea mayor que la velocidad de la aeronave.
A qué partes del motor se aplican, la fuerza de empuje no es tan importante, pero es conveniente rastrearla en los diagramas de Pv (presión-incremento de velocidad). En áreas del motor donde aumenta la velocidad, surge una fuerza de empuje. Se puede ver que la mayor parte del empuje es generado por una boquilla (fig. 23).
La figura 23. Creando fuerza de tracción en diferentes partes de TRD.
El compresor (sección BC), por el contrario, crea resistencia. Como la ley de conservación del momento es un vector, la desviación del chorro permite obtener un empuje dirigido en la dirección opuesta. La fuerza se aplica a las paredes y aletas de la boquilla. Aquí hay una confirmación de que el UHT en el F-22 no se usa directamente para aumentar la maniobrabilidad. No hay nada para equilibrar los momentos emergentes. Por el contrario - UHT se utiliza para equilibrar. En el MiG-29OVT este problema no lo es, porque los ejes de las boquillas están separados, y las boquillas en sí son de vista general, el vector de empuje puede dirigirse a través del centro de masa. No hay problemas en los aviones de pato. Aquí PGO se utiliza para equilibrar.
• ¿Por qué las boquillas UVT de todos los ángulos son efectivas solo en el posquemador?
Esto, tal vez, desde el campo de las curiosidades. Esto, aparentemente, se trata del MiG-29 y el sistema UHT CLIVT de NPO. Klimov. En este sistema de control de vector de empuje, no todas las boquillas, como en el Su-30, por ejemplo, se desvían, sino solo las aletas de la parte supercrítica de la boquilla. Cuando se apaga el dispositivo de poscombustión, la boquilla RD-33 reduce el diámetro de la sección crítica. Con esta configuración, las aletas de su parte supersónica simplemente no pueden ser rechazadas.
Recuerde también que UHT tiene sentido cuando hay una falta de eficiencia en las superficies de control aerodinámico. En tales modos, es improbable que alguien se desplace sin el dispositivo de poscombustión.
Para comprender que el dispositivo de poscombustión en sí no está relacionado con la efectividad de la terapia de ondas de choque, debemos recordar el principio de su funcionamiento. Afterburner se instala detrás de la turbina y solo calienta los productos de combustión, lo que aumenta su energía interna. Se podría quemar combustible adicional delante de la turbina, si pudiera soportar y no tendría que ajustar el compresor. Y sería posible, teóricamente, poner un calentador eléctrico. Lo principal es cuál será la presión y la temperatura totales del gas frente a la boquilla.
• ¿Por qué se aplica una boquilla plana en el F-22 y una boquilla redonda en el F-35, cuáles son sus ventajas?
Los inconvenientes de una boquilla plana son bien conocidos: gran peso, pérdida de empuje, flexión de cargas. En la variante F-35 para la Infantería de Marina, estos factores son de importancia crítica, pero el sigilo, simplemente se desvanece en el fondo. Por lo tanto, se selecciona una boquilla redonda (fig. 24).
La figura 24. Motor VTVP F-35
La dinámica de los gases conoce otro serio inconveniente de las boquillas planas, lo que complica su uso en aviones con KVP. En los puntos de transición de una sección transversal circular a una rectangular, aparecen fuertes choques de boquilla (Fig. 25).
La figura 25. Choques de boquilla dentro de la boquilla plana
En las boquillas redondas también pueden ocurrir saltos de boquilla, pero los más débiles. Para la destrucción de saltos de boquilla en las boquillas planas se pueden instalar tabiques longitudinales, como en el F-117. En los aviones de despegue y aterrizaje de corto alcance, los saltos de las boquillas causan una fuerte erosión de la cubierta del aeródromo.
Al mismo tiempo, las boquillas planas están bien ensambladas en aviones supersónicos con fuselajes planos. Pueden reducir significativamente la presión del fondo a velocidades supersónicas, lo que puede crear hasta un 40% de resistencia. Para el F-22 esto es crucial. Además, las boquillas planas permiten simplemente utilizar efectos aerodinámicos tales como el efecto Coanda (chorro pegado a una superficie cercana) y el efecto de supercirculación, que aumenta significativamente la calidad aerodinámica de la aeronave. Esto fue parcialmente usado en el YF-23.
• ¿Cuál es el notorio bloqueador de radar dentro del F-119, en qué medida afecta la pérdida de tracción?
Este dispositivo se muestra en la Fig. 26 y es una especie de impulsor. Cierra las palas de la turbina de la estación de radar del enemigo. Las aspas de la turbina están perfiladas y reflejan las olas en todas las direcciones, no peor que los reflectores de esquina. Al mismo tiempo, las cuchillas, que son visibles en la foto, cubren los elementos calientes del dispositivo de poscombustión de las cabezas de misiles guiadas por infrarrojos. Como el gas acelera principalmente en la boquilla, y el bloqueador de radar se instala delante de ella, en un área donde la velocidad de flujo es pequeña, la pérdida de empuje es relativamente pequeña. En cualquier caso, son más pequeñas que las pérdidas causadas por la transición de una boquilla redonda a una plana.
La figura 26. Bloqueador de radar
• Con el F-119, no está claro dónde se encuentra el aire del segundo circuito. Parece ser el esquema DDRDF clásico que consiste en llevar aire al segundo circuito después del ventilador y mezclar los flujos del primer y segundo circuito detrás de las turbinas, frente a los dispositivos de poscombustión. Y con el F-119, el aire secundario se usa solo para enfriamiento. Resulta que es un circuito único? O dibujos publicados en la página web del fabricante - ¿desinformación?
Hay dos esquemas TDRD, con y sin mezcla de flujo. Dado que el modo de vuelo principal no está configurado, ¿por qué es sorprendente que el esquema elegido no mezcle el flujo? El abanico crea algo del empuje. Además, el aire del segundo circuito se descarga al ambiente, pero esto no hace que el motor esté en un solo circuito. En los motores para los cuales el modo de posquemador es básico, por ejemplo, en el D-30F, los flujos se mezclan frente al posquemador.
• Conclusiones. F-22 como una nueva clase de aviones de combate.
EN LAS PRIMERAS DISCUSIONES SOBRE LA ESENCIA DEL COMBATE DE LA QUINTA GENERACIÓN EN LA SOMBRA, SIGUIÓ EL HECHO MÁS IMPORTANTE: LOS AMERICANOS CREARON UNA NUEVA CLASE DE TÉCNICA DE AVIACIÓN. Por analogía con la batalla principal un tanque F-22 podría llamarse el principal avión de combate. Este es el primer avión de combate, que puede desempeñar casi igualmente el papel de un interceptor y un bombardero de primera línea. La aviación mundial ha asistido a este evento durante 40 años. ¿Cómo lograste esto y por qué no sucedió antes?
El primer intento de crear un avión universal terminó con la aparición del bombardero F-111 de primera clase, que hasta ahora no se ha superado en los Estados Unidos. Luego intentaron crear un vehículo multipropósito basado en el caza F-15. El F-15E resultante adquirió la capacidad de atacar objetivos terrestres, mientras mantiene un alto potencial en el combate aéreo. Tal vez no tuvo análogos directos durante mucho tiempo, hasta el advenimiento de Su-27MKI. Sin embargo, la carga de ala baja y el barrido moderado del borde de ataque conducen a sacudidas inaceptables cuando se vuela a baja altura. Como resultado, las capacidades de impacto de F-15E se consideran mediocres.
A principios de 1980-ies comenzó a tomar forma una nueva imagen del avión de ataque. Se suponía que este era un avión capaz de hacer un lanzamiento supersónico para escapar del ataque de los combatientes, lo suficientemente maniobrable para realizar una maniobra antimisiles sin una bomba. El hecho es que la experiencia de la guerra en el Medio Oriente ha demostrado que los bombarderos de combate hasta el 80% de las pérdidas se producen a la salida del ataque. Por lo tanto, el bombardero requiere un ala grande y una alta relación empuje-peso. Esto, a su vez, permitió que el bombardero fuera diseñado como un vehículo eficiente, es decir, la masa de la carga de la bomba y el combustible puede ser una parte significativa de la masa de la aeronave. Aumenta el rango.
Pero, ¿cómo en el caso de un ala grande para lidiar con el aumento de la turbulencia de la atmósfera cuando se vuela a altitudes extremadamente bajas? La forma más fácil se realiza con la ayuda de [PGO] en el esquema "pato". El sistema de control automático evita las vibraciones. Se encontraron soluciones posteriores para la configuración aerodinámica normal. Un ala con un gran borde de ataque es resistente a las ráfagas verticales de viento.
La figura 27. C-37
Entonces, si de todo lo que se dice en este párrafo para retirar la carga de la bomba, ¿qué pasará? Así es, el interceptor, además de un radio de acción y municiones muy grande. Al darse cuenta de esto, Israel comenzó a diseñar "Lavi", al que llamaron el avión de ataque con un alto nivel de maniobrabilidad. En la URSS, al mismo tiempo, el C-37 (el primero con este nombre) fue desarrollado con datos aún más altos, lo que fue considerado como un sustituto del avión de ataque, el caza-bombardero y el caza de primera línea.
F-22 representa un verdadero avance en esta dirección. AFAR funciona igual de bien tanto para objetivos terrestres como aéreos. Los compartimentos internos contienen bombas y misiles aire-aire. ¿Recuerdas cuántos años escribieron que no era posible traer la raza de pilotos universales? Y no lo hagas! Es suficiente que los bombarderos e interceptores con un planeador idéntico y los datos de vuelo vayan al ataque. Y que algunos pilotos sean maestros del combate de maniobra cercano, y este último solo será entrenado, lanzando bombas, para separarse del enemigo a velocidad supersónica. Y este será un gran paso adelante.
Las personas extrañas son estos americanos. Declaró la creación de un solo avión para diferentes tipos de tropas F-35 y obtuvo un automóvil con un diseño total de no más de 35%. Crearon un avión que, en base a un solo planeador y equipo, por primera vez en el mundo reemplaza a un interceptor frontal y un bombardero frontal, y están en silencio. El planeador unificado era: MiG-25P y MiG-25РБ, pero un solo avión fue definitivamente la primera vez. Realice el ejercicio completo de las tácticas de ejercicios de aplicar F-22 en la versión del caza y del bombardero en la misma línea y manténgase tranquilo. Extraño, sin embargo.
Literatura
1. P.V. Bulat Sobre el problema de lanzar cohetes desde compartimentos a velocidades supersónicas.
2. Teoría de los motores a reacción. Ed. Dr. tecn. Ciencias S.M. Shlyakhtenko, M., “Ingeniería mecánica”, 1975, 568 p.
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