A Fairchild-Republic A-10 csatarepülőgép, 5. rész

Ez a rész az A-10 felépítését, műszaki megoldásait, belső rendszereit mutatja be, mindenhol átszőve a túlélőképesség növelésére tett lépésekkel. Végül aztán a Hog repülési teljesítményéről is szó lesz. A sorozat előző része ITT, az első pedig ITT olvasható.

 

 

Egyszerű, de egyedi kialakítás

Az A-10A-t szubszonikus repülésre, földközeli manőverezésre és a bekapott találatok elkerülésére, de legalábbis túlélésére tervezték. Az 500 fős mérnökcsapatot Elliot Kazan vezette. Munkájukból egy teljesen egyedi, mással összetéveszthetetlen formavilágú repülőgép lett. A sérülésállóságot biztosító megoldások nem is választhatóak el a gép leírásától.

 

A viszonylag szögletes és tompa orrban – a feladatkörre és a korabeli technológiára tekintettel – nincs beépítve radar, de még rádió-távolságmérő sem. Ezek helyett az orr alját a gépágyú jókora csőkötege foglalja el, mellette az orrfutó, míg felül a légi utántöltést biztosító csatlakozó. Rögtön a szokatlan jegyek közé tartozik, hogy az orrfutó a menetirány szerint nézve jobbra van eltolva, míg a GAU-8 balra, mivel csak így fértek el egymás mellett. De ez az eltolás pontosan kiszámított a gépágyú esetében, mivel annak az éppen tüzelési pozícióba forduló csöve – bár folyvást a következőről van szó – mindig azonos pozícióban van. Ez az a pozíció, ami viszont pont a gép hossztengelyébe esik, kioltva így a legyező irányú nyomatékot, ami pedig nem lenne csekély az óriási tűzfegyvernél.

teto.PNG

Neubeck 30. o.

A kabintetőt meleg időben gyakran hagyják nyitva, némi szellőzést biztosítva a földön álló, felforrósodó fülkének. Ezzel a nyitott tetővel akár 93 km/h sebességig is lehet gurulni. Belül, a kereten három visszapillantó tükröt is elhelyeztek

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A General Dynamics F-16XL fejlesztése, 5. rész

Az utolsó részben az F-16XL-ek utolsó, kísérleti felhasználásáról és terveiről van néhány szó, majd következik számos, szintén az alap F-16 modell szárnyát érintő, de általában nem rendszeresített változatot tartalmazó, fő fejezet. Végül a források vannak megadva. Az előző rész ITT, az első pedig ITT.

 

A repülésvezérlő rendszer továbbfejlesztése és az utolsó időszak a NASA kötelékében

A légierő 1992-ben indított egy programot, mellyel a vadászgépek nagy állásszög melletti manőverjellemzőit kívánta javítani, mégpedig az orrnál keletkező örvények befolyásolásával. A stabilitás javítására akkorra már számos vadászgépen olyan orr-részt alkalmaztak, amely direkt befolyásolta a leváló örvénylést, extra felhajtóerőt generálva például, de mindez passzív módon, az orr alakja révén történt. A vortex flow control (VFC) angol nevű módszer azonban tovább lépett, és aktív módon kívánta módosítani az örvényléseket, az adott repülési helyzetnek megfelelően. Ennek kézenfekvő megoldása volt a NASA-USAF közös projekt, a Pneumatic Vortex Control (PVC), azaz a sűrített levegős örvényvezérlés. Elsősorban nagy állásszögnél, a kísérleti gép orrának két oldalán elhelyezett fúvókák levegő vagy más gáznemű anyag kijuttatásával, más esetben szabályozható résekkel eltérítették az örvénylést az egyik oldalon, tolóerőt generálva így végső soron. Az elvét tekintve tehát igen egyszerű módszer egyfajta reaktív kormányrendszer volt.

A NASA-nak egy tesztgépre volt szüksége a PVC kísérletekhez, és választása az XL-1-re esett. Mindenképpen egy elektronikus repülésvezérlésű típus kellett, mivel hagyományos megoldásúnál gyakorlatilag képtelenség lett volna integrálni a PVC rendszer kezelését és felkészíteni a gépet az azzal elérhető manőverekre. Ugyanakkor az XL-eknek még csak analóg fly-by-wire rendszere volt, ezért azt előbb digitálisra cserélték. Ezt 1997-ben a Lockheed Martin végezte el, felhasználva az F-16C Block 40 sorozat hardvereit és szoftverelemeit, természetesen az XL-re átszabva. Az állásszöggel kapcsolatos funkciók mellett elsősorban a mozgatható belépőélre és a rendszer bemenő adatainak kezelésére koncentráltak az átalakítás során.

A módosítás mellékhatásaként a gép amúgy is kimagasló orsózó képességei még tovább javultak – pusztán a vezérlés módosításával! Azonban ezzel a 25%-os növekedéssel már olyan szintet értek el, amit viszont az XL műszerezése képtelen volt megfelelően kezelni, mérni, és nagyon megnőtt a veszélye a túlterhelési limit meghaladásának. Ez ráadásul, a korábban írtnak megfelelően, amúgy is gondja volt a típusnak. Továbbá, ez a bizonytalanság visszacsatolódott volna a vezérlésbe a számítógépeken át, ami persze megengedhetetlen volt. Ezért a gépet innentől csak a Cockpit Stores Configuration Switch CAT III állásában lehetett használni. Ezzel az alrendszerrel kapcsolták át a limiteket a különféle terhelési (fegyverzeti) konfigurációknak megfelelően. A CAT III a nehéz bombafegyverzetnek felelt meg, és 75°/s értékkel csökkentette minden helyzetben az orsózó szögsebességet. A független, túlterhelési korlátozást is 7,2 g-re állították át, nehogy meghaladják az orsózástól eltérő manővereknél is a 9 g-t mégis. Végül is a mozgásparaméterekben az új korlátozások elég jelentősek voltak: 1,6 Mach sebesség, 18 fokos állásszög, 10,67 km repülési magasság.

85956main_fs-008-dfrc_popup5.jpg

A Grumman X-29 repüléseinek egy fázisában is teszteltek egy PVC rendszert, de itt aktív, nitrogént kifújó tartályokat építettek be. A rendszer alapelvét mutatja az ábra (forrás)

308613main_ec97-44354-1_full.jpg

A digitális elektronikus vezérlésre átépített XL-1 felszállása Dana Purifoy NASA pilóta vezetésével, a program első repülésekor (forrás)

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A General Dynamics F-16XL fejlesztése, 4. rész

A sorozat 4. részében az F-16XL-ek, mint a NASA kutatógépei szerepelnek, számos, igazán érdekes aerodinamikai kísérlet alanyaiként, részeseiként. Az előző rész ITT, az első pedig ITT.

A NASA kutatógépeiként

De miért is szól egy harcigép-programról egy 400 oldalas NASA-kiadvány? Nem szokatlan, hogy a légügyi és űrkutatási hivatal katonai repülőgépeket alkalmaz azok teljesítménye miatt, például kísérőgépként. De az sem, hogy velük aerodinamikai és más kísérleteket végez. Utóbbi csoportba tartozik a két F-16XL, melyek a NASA-nál másodvirágzásukat élték pár évvel a DRF kiírás elvesztését követően, mint áramlástani kutatórepülőgépek.

A SCAMP-ből származó XL program keretes szerkezetét ismét a szuperszonikus utasszállító (SST) gépek adták. Míg a NASA korábbi kutatási adatai a kettős nyilazású deltaszárnyról is a ’60-as évek amerikai projektjéből származtak, úgy most a jövőbeli SST-k számára kellett kutatógép, mégpedig több alterületen is. Miután a két XL-t a GD gondosan lekonzerválta a DRF-et követő repülések után, most kézenfekvő volt, hogy a tervek szerint a sokkal nagyobb, polgári gépen is használandó szárnyformát ezekkel vessék alá újabb teszteknek. Nyilván ezúttal nem gyors orsókra és kitartott manőverekre volt szükség, hanem minél kedvezőbb légellenállásra és nyugodt repülőtulajdonságokra, tehát volt mit vizsgálni – nem szólva az egyéb, egészen speciális kísérleti átalakításokról.

 

A szuperszonikus lamináris áramlás vizsgálata

A 2000-es évtizedre megvalósítandó szuperszonikus utasszállító számára a NASA legfontosabb aerodinamikai programja a High-Speed Research (HSR) volt, melyet a ’80-as évek végén indítottak el, szoros együttműködésben a légiipari szereplőkkel. Ezek néhány alapkutatás megvalósítását kérték az állami ügynökségtől, amik számukra vállalhatatlanok voltak üzletileg, csökkentve a végső típus fejlesztési kockázatait. Amúgy is azzal számoltak, hogy a jegyek az eredetileg  High-Speed Civil Transport (HSCT) névre hallgató tanulmányterven alapuló gépre 20-30%-kal drágábbak lehetnek, mint a normál árak azonos utakra. A HSCT-t a Boeing vagy a McDonnell Douglas kívánta megvalósítani – ironikus, hogy nem sokkal később a Boeing megvette az MD-t. A cél egy 2,4 Mach utazósebességű, 300 személyes, 9260 km-es hatótávú, 340 tonnás utasszállító volt. A HSCT gazdaságosságát mindenképpen javítani kellett, tekintettel a várható fogyasztására, ezért megvizsgálták a lehetőségeket, és a szuperszonikus lamináris áramlású szárny mellett döntöttek. A lamináris áramlású levegő zavartalanul fut végig a szárnyon (vagy legalábbis annak egy részén, lásd később), és így, kisebb örvénykeltése révén csökkenti a légellenállást, ezzel pedig a fogyasztást. A HSR előrehaladásával egyre inkább ez a kutatási irány került a fókuszba, mely a továbbiakban angol rövidítése után SLFC-ként szerepel (Supersonic Laminar Flow Control, mely utal arra, hogy maga a kísérleti program a lamináris áramlás „irányítására”, felügyeletére, azaz biztos megvalósítására vonatkozik).

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A General Dynamics F-16XL fejlesztése, 3. rész

Ebben a részben az F-16XL mint F-16E, a katonai repülőgép kerül bemutatásra. Ehhez szorosan kapcsolódik az USAF ETF/DRF tendere, ami eldöntötte a típus sorsát. Az előző rész ITT.

 

F-16XL, mint vadászbombázó

Katonai gépként az F-16XL-t viszonylag kiterjedt fegyverzettel, és a precíziós bevetésükhöz szükséges elektronikával is el kívánták látni.

A négy, szárnytőbe süllyesztett AIM-120 mellett a nagy húrhosszúságú szárny alatt arra is bőven volt hely, hogy ne egymás melletti függesztőkön, hanem egymás mögöttieken helyezzék el a fegyverzetet, jelentősen csökkentve azok homlokellenállását. Ez még a súlypontváltozást is csökkentette, vagyis kisebb trimmelési ellenállást eredményezett. Akkoriban még elsődleges fontosságú volt a nem irányított bombák nagyobb számú hordozási képessége, azaz tucatnyi, 227 kg-os Mk 82 bomba számos összevetésben említésre került az F-16XL kapcsán. Az előzőekben már szó esett a kettős nyilazású deltaszárny biztosította, inherens aerodinamikai előnyökről, összehasonlítva a normál F-16 trapézszárnyával. Hasonlóan szignifikáns javulást értek el a LODE-14 jelű (Low Aerodynamic Drag Ejector), kis légellenállású függesztőkön egyesével, de egymás mögött vitt bombákkal. Maguk a függesztők is alacsonyabb – akár 50%-kal is! – súlyt jelentettek a korábbiakhoz mérve. Ezeken hordozva 12 db Mk 82 akkora ellenállást produkált, mint az alapváltozaton a szokásos, két darab tripla függesztőn (TER), egymás mellett (háromszög alakban) vitt hat darab, ugyanilyen fegyver. Azonos darabszámnál, 0,9 Mach körül a bombák ellenállása 60%-kal kisebb volt, míg a teljes légellenállás 36%-kal. Az AIM-120-asok esetében a 4 db rakéta 70%-kal kevesebb ellenállást generált. Mindez szinte teljesen szükségtelenné tette a külső póttartályok függesztését, hatalmas, tömegben és ellenállásban mért hátrányt megszüntetve, továbbá szabadon hagyva a pilonokat fegyverek számára. A sokkal kedvezőbb aerodinamika növelte az egyidejű bombaoldás pontosságát, mert kisebb, saját maguk keltette örvénylésben távolodtak el a fegyverek a géptől. A szerkezet terhelése is egyenletesebben oszlott meg, mivel nem egy ponton húzta a szárnyat egy-egy tripla függesztő teljes súlya. Ez jól mérhető volt: az A változat nehéz fegyverzettel 5,58 g-re volt korlátozva, de az XL csak 7,33-ra. Ez harchelyzetben a túlélést jelenthette. Légiharc-fegyverzettel (6 rakéta) és maximális üzemanyagfeltöltéssel – vagyis 16330 kg tömeggel – az XL a szerkezeti határt is jelentő, 9 g-s manővereket is végrehajthatott. A fülke egy kapcsolójával levegő-föld módba került a gép, ami például az orsózó szögsebesség 308°/s-es limitjét 230-ra vette vissza, és ez alatt szabályozta is ezt a fedélzeti számítógép, a hordozott eszközöket figyelembe véve.

Az XL-ek nagyon nagy számú, bár nem mindig egyszerre használható felfüggesztő ponttal rendelkeztek. Nyolc, dedikált célún kívül (lásd képaláírás) további, összesen 5 db 907 és 16 db (!) 454 kg terhelhetőségű pilon állt rendelkezésre. Előbbiek póttartályok hordozására is alkalmasak voltak (szürkével, középen a 9-es, illetve 2H, 4H, 14H, 16H, ahol a H a heavy, azaz nehéz jele), de a szárnyak alatti belső kettő blokkolta a velük egy vonalban lévő két-két, 454 kg-osat (4A, 4F és 14A, 14F, ahol az A/F az aft/forward, azaz hátsó/elülső jele); méghozzá annyira, hogy ezeket fizikailag le is kellett szerelni előbbiek használatakor. A 454 kg-osokból a belső sorban egymás mögött már három is elfért, melyeket, ha kellett, egyedi módon, közösen lehetett használni két, tandem függesztésű Mk 84, 907 kg-os bomba hordozására (5A/C/F és 13A/C/F, ahol a C a center, azaz középső). A dedikáltakon kívül tehát szárnyanként 10 függesztő volt, melyekből maximum 8-at használhattak egyszerre. A törzs alá, egy adapterrel az egyetlen nehéz sínre (9) két 227 kg-os bomba is elfért.

fully_loaded.pngA képen valószínűleg az egyik legteljesebb fegyverzetvariációval megpakolva áll az XL-1, azaz a levegő-levegő rakétáin kívül 14 db Mk 82 bombával (lásd korábban alulnézetből is ugyanezt) (forrás)

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A General Dynamics F-16XL fejlesztése, 2. rész

A folytatásban az F-16XL gyártása után a berepülésének tapasztalatai következnek, a repülési jellemzőktől kezdve, a légi utántöltési tulajdonságokon át a fegyverzet alkalmazásáig. Az első rész ITT.

 

Gyártás és az első repülések

A gyártáshoz 1400 tervrajz készült. Ezeken, és a tényleges készítési munkákon mintegy 540 ember dolgozott, köztük 205 tervezőmérnök, 260 gyári munkás, 20 anyagbeszerző, 10 tesztmérnök, 12 gyártásirányító, 20 minőségellenőr és 13 menedzser. Az USAF részéről további 600 fő vett részt a programban, mindezen személyek pedig összesen durván 1 millió munkaórát áldoztak az F-16XL-re annak első repüléséig. Mire ez megtörtént, az ipar saját zsebből állt költségei már összesen 65,4 millió dollárra rúgtak.

A szárny borításának gyártása során a 345 MPa feszültséget is elviselő kompozit anyagot 0,635 és 1,905 cm közötti vastagsággal alkalmazták, 30 és 166 réteg közötti számban. A rétegek formába öntése kézzel történt, mivel ipari robotok ekkor még nem álltak készen erre a feladatra. Egymáshoz képest pontosan meghatározott szögekben fektették egymásra a rétegeket, ami megadott időn belül kellett, hogy megtörténjen, különben tönkrement a kiöntött adag. Az így elkészített szerkezetet egy autoklávba tették, ahol magas hőmérsékleten és nyomáson kezelték, szilárd, mégis megfelelően rugalmas borítást kapva eredményül. A fém borításhoz képest a GD szerint 270 kg-ot takarítottak meg, ráadásul egyszerűbb és olcsóbb volt ezt használni, mivel rendkívül komplex felületeket kellett kialakítani a nagyméretű szárnyon.

teherviselo.png

A bal szárny szerkezete, a törzs felől a szárnyvég felé tekintve

mert_ez_muanyag.png

A GD hölgy munkatársai készítik épp az egyik jobb szárnyat. A kompozit anyag ekkor még ilyen lágy, és úgy fektethető, mint egy gumiszalag. A gyártó 2,5-szeres tartósságot várt egy azonos tulajdonságú fém burkolathoz képest

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A General Dynamics F-16XL fejlesztése, 1. rész

A kifejezetten esztétikus General Dynamics F-16XL az amerikai vadászgéptervezés egyik aerodinamikai csúcsterméke. A szép vonalú, kettős nyilazású deltaszárny segítségével a könnyűvadász F-16-osból egy kísérleti vadászbombázó készült, melynek története sokkal több, mint az F-15E ellen elvesztett tender. A NASA dedikált kiadványa alapján ez a sztori következik most.

general_dynamics_f-16xl_2_big.jpg

Az F-16XL eredete

Egy jobb F-16…

1976-ban, nem sokkal az F-16A szolgálatba állítása után a gyártó, a General Dynamics (GD) megkezdte vadászgépe lehetséges továbbfejlesztésének vizsgálatát. A hagyományos módon történt képességjavítás révén napjainkra tucatnyi változatban létezik a Fighting Falcon, de akkoriban ezeknél sokkal egzotikusabb ötleteket tanulmányoztak. Alapvetően aerodinamikai változtatásokban gondolkoztak, mégpedig elég komolyakban. Teljesen új szárnykialakításokról volt szó, így előrenyilazott (FSW, forward-swept wing), kettős nyilazású delta (cranked-arrow wing), és hagyományos, 60 fokban nyilazott deltaszárny plusz kacsa vezérsíkok szerepeltek az első vázlatokon. Az eredetivel nagyban egyező, 40 fokos nyilazású trapézszárnyra is született elképzelés, amely könnyű, kompozit műanyagok használata révén azonos tömege mellett nagyobb felületű és fesztávolságú lehetett. Ez volt az azonos súlyú kompozit szárny, angolul equally weight composite [wing], EWC. Ezekhez az átalakításokhoz adott esetben hosszabb törzs is járhatott.

Az elsődleges cél a nagyobb harci hatósugár biztosítása volt, ami nagyobb mennyiségű üzemanyagot igényelt, melyet pedig leghatékonyabban a növelt belső térfogatú szárnyakban lehetett elhelyezni. Egyidejűleg többlet fegyverzet hordozása, jobb manőverezőképesség, kedvezőbb fel- és leszállási tulajdonságok, javított túlélőképesség is a célok között szerepelt. Nagyobb vonalakban mind a levegő-levegő, mind a levegő-föld harcászati jellemzők fejlesztését el kívánták érni, az eredeti F-16-osra alapozva. A többlet üzemanyag és terhelhetőség igényét elsősorban szem előtt tartva, a legfőbb kérdéssé a lehetséges szárnyak belső térfogata vált. Más jellemzők mellett ezt mutatja be az alábbi táblázat, referenciaként az eredeti F-16A szárnnyal.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….