От Cat
К All
Дата 18.06.2000 00:01:29
Рубрики ВВС;

Ударный сверхзвуковой СВВП, или мой ответ Венику



Итак, ударный сверхзвуковой самолет вертикального взлета и посадки (только как конкурент Веника, я бы такую дуру сверхзвуковой делать не стал:). Взлетный вес 40 тонн (ВВ)или 55 тонн (норм. взлет)(короче, наш ответ FB-111). Двигатели- 4 шт. ТРДДФ (м=1..2) с тягой без форсажа и эжекторов по 10 тонн, с форсажом по 15 тонн (форсаж можно ставить не на всех моторах или вообще не ставить), эжекторы нужны для уменьшения температуры, скорости и шума струи на взлете. Двигатели попарно стоят в гондолах над крыльями и имеют общее щелевое сопло, вертикальный взлет осуществляется отклонением реактивной струи вниз с помощью щитков. Ниже дана схема работы щитков на разных режимах. Такая компоновка позволяет защитить воздухозаборник от поднимаемой пыли, экранировать ИК-излучение сопел, увеличить подъемную силу при нормальном взлете за счет обдува закрылков.
От Venik
К Cat (18.06.2000 00:01:29)
Дата 18.06.2000 01:37:53

И заодно мой рисуночек...

...чтоб было с чем сравнивать. Конечно не так красиво как у уважаемого Кота, но я по рисованию двоешник был, мне можно простить :-)

Venik
От Cat
К Venik (18.06.2000 01:37:53)
Дата 18.06.2000 16:26:55

Несколько вопросов

1. Зачем крыло изменяемой стреловидности, главная задача которого-улучшение взлетно-посадочных свойств, если у нас и так ВВП? Может, просто стреловидное или треугольное?
2. Подъемные вентиляторы- диаметр ИМХО слишком маленький, соизмерим с диаметром двигателя. То есть этот вентилятор и вентилятор второго контура имеют близкие характеристики, и нет смысла геморроится с его приводом/редуктором и доп.турбиной, проще отвести вниз струю вентилятора второго контура (как в Харриере). Если делать подъемный вентилятор, он должен быть раза в два больше. И,кстати, он воздухозаборник почти полностью перекрывает.
От Venik
К Cat (18.06.2000 16:26:55)
Дата 18.06.2000 20:49:20

Re: Несколько вопросов

>1. Зачем крыло изменяемой стреловидности, главная задача которого-улучшение взлетно-посадочных свойств, если у нас и так ВВП? Может, просто стреловидное или треугольное?

Для улучшения взлетных характеристик при укороченном и нормальном разбеге. Самолет тяжелый и при нормальном и укороченном разбеге его можно хорощо нагрузить. Зачем-же зарание ограничивать конструкцию...


>2. Подъемные вентиляторы- диаметр ИМХО слишком маленький, соизмерим с диаметром двигателя. То есть этот вентилятор и вентилятор второго контура имеют близкие характеристики, и нет смысла геморроится с его приводом/редуктором и доп.турбиной, проще отвести вниз струю вентилятора второго контура (как в Харриере). Если делать подъемный вентилятор, он должен быть раза в два больше. И,кстати, он воздухозаборник почти полностью перекрывает.

Схема Харриера безнадежно устарела и к нашему проекту неподходит. Подъемная турбина с приводом от основных моторов позволяет гораздо более эффективно использовать имеющуюся мощность. Можно оставить одну турбину - большую, посередине фюзеляжа сзади кокпита. Это решит проблему ВЗ.

Venik
От Cat
К Venik (18.06.2000 20:49:20)
Дата 19.06.2000 00:39:13

Re: Несколько вопросов

>>1. Зачем крыло изменяемой стреловидности, главная задача которого-улучшение взлетно-посадочных свойств, если у нас и так ВВП? Может, просто стреловидное или треугольное?
>
>Для улучшения взлетных характеристик при укороченном и нормальном разбеге. Самолет тяжелый и при нормальном и укороченном разбеге его можно хорощо нагрузить. Зачем-же зарание ограничивать конструкцию...

===Это типа "и то и другое и можно без хлеба"? У нас и так самолет перетяжелен, а КИС еще веса добавит- придется уменьшать вооружение при вертикальном взлете. Сейчас мода на такое крыло прошла, используют либо прямое для тихоходных дозвуковых (А-10) или сверхзвуковых (F-16), либо стреловидное/ треугольное для сверхзвуковых/ трансзвуковых/околозвуковых. А взлет у нас и так укороченный из-за большой тяговооруженности, и взлетный вес уже определяется не длиной разбега, а прочностью конструкции.

>
>Схема Харриера безнадежно устарела и к нашему проекту неподходит.

====Почему устарела? С некоторыми нюансами она ИМХО наиболее перспективна, а всякие доп.вентиляторы не вышли из стадии экспериментальных разработок.

.Подъемная турбина с приводом от основных моторов позволяет гораздо более эффективно использовать имеющуюся мощность.

===Да, но и весит она (кстати, это он-вентилятор, который ты упорно называешь турбиной) с приводом нехило, и места занимает. Достоинство вентилятора- низкая скорость струи, это да. Но не совсем понятно, где ставить турбину для привода этого вентилятора (с учетом того, что при крейсерском полете газы нужно направлять в обход этой турбины).

.Можно оставить одну турбину - большую, посередине фюзеляжа сзади кокпита. Это решит проблему ВЗ.

===Можно. А еще лучше поставить отдельный подъемный двигатель, работающий на этот вентилятор- по массе выйдет то же самое, и не будет гимора с перепуском газов в обход турбины.

От Venik
К Cat (19.06.2000 00:39:13)
Дата 19.06.2000 07:56:34

Re: Несколько вопросов

>====Почему устарела? С некоторыми нюансами она ИМХО наиболее перспективна, а всякие доп.вентиляторы не вышли из стадии экспериментальных разработок.

А JSF? Проект идет полным ходом и у Боинга и у Локхида. Обе компании избрали подъемный вентилятор а не систему Харриера. Англичане Харриер не развивают а будут закупать JSF.


Но не совсем понятно, где ставить турбину для привода этого вентилятора (с учетом того, что при крейсерском полете газы нужно направлять в обход этой турбины).

За практическую основу принята уже успешно испытанная система модифицированного двигателя Ф119 и состыкованной с ним подьемной турбины Аллисон.

Конкретные схемы на примере проектов JSF Боинга (Х-32) и Локхида (Х-35) представлены на этом сайте:

http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ac/jsf.htm

В нашем проекте эта схема будет дублирована, что даже позволит упразднить некоторые контрольные элементы необходимые для одномоторного варианта. За основу берем двигатель с классом тяги более 20000 кг (АЛ-41Ф и будущие модификации).

Ниже приведены схемы двигателей Боинга Х-32 и Локхида Х-35 соответственно. Я придерживаюсь системы Х-35.






Venik
От Cat
К Venik (19.06.2000 07:56:34)
Дата 19.06.2000 19:34:04

Re: Несколько вопросов

>А JSF? Проект идет полным ходом и у Боинга и у Локхида. Обе компании избрали подъемный вентилятор а не систему Харриера. Англичане Харриер не развивают а будут закупать JSF.

===Ну прямо такие амеры откровенные, такие откровенные, все свои секреты потенциальным противникам и конкурентам готовы выложить...


>За практическую основу принята уже успешно испытанная система модифицированного двигателя Ф119 и состыкованной с ним подьемной турбины Аллисон.

====Хотелось бы эту "систему" в разрезе увидеть. И что такое "подъемная турбина"?

>Конкретные схемы на примере проектов JSF Боинга (Х-32) и Локхида (Х-35) представлены на этом сайте:

====Верхний-это фактически харриеровская схема, подъемным вентилятором там и не пахнет. Про нижний я уже сказал- пока не вижу, как осуществляется отключение турбины при крейсерском полете.

>В нашем проекте эта схема будет дублирована, что даже позволит упразднить некоторые контрольные элементы необходимые для одномоторного варианта. За основу берем двигатель с классом тяги более 20000 кг (АЛ-41Ф и будущие модификации).

====А степень двухконтурности какая? А бесфорсажная тяга? (при ВВП про форсаж лучше забыть)
От vlad
К Cat (19.06.2000 00:39:13)
Дата 19.06.2000 06:17:25

Re: Несколько вопросов

>>>1. Зачем крыло изменяемой стреловидности, главная задача которого-улучшение взлетно-посадочных свойств, если у нас и так ВВП? Может, просто стреловидное или треугольное?
>>
>>Для улучшения взлетных характеристик при укороченном и нормальном разбеге. Самолет тяжелый и при нормальном и укороченном разбеге его можно хорощо нагрузить. Зачем-же зарание ограничивать конструкцию...
>
>===Это типа "и то и другое и можно без хлеба"?
*********************
Тогда уж надо добавить раздвижной щелевой закрылок, обдув его реактивной струей как на ан-72, раздвижную переднюю стойку шасси (чтобы разбегаться при большем угле атаки, ну и откидной - нет выдвижной оно же стелс - киль под фюзеляжем, чтобы хвостом за землю не зацепить), могучие воздушные тормоза (чтобы садиться на короткие полосы, проскочив над возможным препятствием в конце полосы), тормозной парашют, реверс тяги, предусмотреть использование ракетных ускорителей, катапульты, и аэрофинишера. Да, еще надо взлет с пустыми баками и дозаправку в воздухе - "улучшению взлетных характеристик при укороченном и нормальном разбеге" тоже сильно способствует (для СВВП это совсем просто - в режиме висения по шлангу с земли, а на малой скорости - с вертолета-заправщика, взлетевшего вертикально :-). Да, еще взлет с трамплина, вывешивание самолета высоко в воздух телескопической стрелой (чтобы устранить вредное влияние земли), ну и отклоняемый вниз носок крыла вместе с зависающими элеронами хорошо б. Пневматики малого давления не забыть, чтоб не просто с короткой полосы, а с короткой грунтовой полосы. Лыжно-колесное шасси тоже - на раскисшие полосы садиться. Слив остатков топлива в полете, сброс бомб на "невзрыв" и сброс контейнера с боеприпасами к встроенной пушке. Откидной воздухозаборник над вентиллятором (чтобы использовать скоростной напор при взлете с коротким разбегом, когда он работает на половину мошности, и в маневренном воздушном бою при частично отклоненном вниз векторе тяги). Набор выдвижных аэродинамических гребней по всему фюзеляжу (чтобы ограничить перетекание выхлопной струи, отклоненной вниз, в воздухозаборники). Два ряда противозудовых створок по губе воздухозаборника, как на "Харриере" - чтоб нормально работал при вертикальном взлете, когда скоростного напора нет...
делать так делать...

А если серьезно, Веник - площади крыльев у СВПП меньше, чем у самолетов не вертикального взлета того же веса. Причина - малая нагрузка на крыло это хорошо при взлете и посадке, но плохо на крейсерской скорости (крыло стоит в потоке не под углом атаки максимального качества). Если можно было бы уменьшить площадь крыла (наплевав на рост взлетной скорости), то уж ударным машинам всем бы уменьшили. СВПП позволяет это сделать (взлет либо вертикальный либо с коротким разбегом т.е. с отклоненной вниз струей), и это делают, и правильно - летные характеристики от этого здорово выигрывают. Посмотрите на машины любого класса за 20-30 лет - идет непрерывный рост нагрузки на крыло. На некоторых фото (от ракурса зависит) "Харриера" и Як-38 видно, что крыло непропорционально малО. Т.е. никакое изменение стреловидности не поможет (площади нет).

А взлет с коротким разбегом - вовсе не для того, чтобы подъемную силу с крыла поиметь (и для этого тоже, конечно, но это вторично). При таком взлете выхлопные газы не подсасываются в воздухозаборник (при вертикальном взлете их много попадает) - можно выводить двигатель на полные обороты не опасаясь помпажа, и температура на входе двигателя ниже (т.е. тяга больше, она падает с ростом температуры). Именно поэтому в конце взлета на авианосцах типа "Инвинсибл" трамплин - самолет задирает нос и струя из сопла становится ближе к вертикали, т.е. ее подъемная сила больше (ну и превратить набранную горизонтальную скорость в скорость вертикальную, т.е. подбросить самолет вверх в чистый воздух, тоже конечно). А подъемная сила крыла мало кого беспокоит, на таких скоростях (да еще при большой нагрузке на крыло) многого не взять.

И на "Харриер" зря нападаете - это классика, первый серийный СВПП, 30 лет на вооружении в Англии, США, Испании, и вроде Индии, Фолклендскую войну вуыиграл, независимость Белиза сохранил, и еще долго послужит. Достойная машина, профессионально сделанная, единственный принципиальный недостаток его схемы - на сверхзвук невозможно выйти имея двигатель такой степени двухконтурности (и соответствующие воздухозаборники, т.е. он (и все кто за ним последует) - дозвуковой по определению.

С уважением.
От Cat
К vlad (19.06.2000 06:17:25)
Дата 19.06.2000 20:21:21

Не путаете?


>А если серьезно, Веник - площади крыльев у СВПП меньше, чем у самолетов не вертикального взлета того же веса. Причина - малая нагрузка на крыло это хорошо при взлете и посадке, но плохо на крейсерской скорости (крыло стоит в потоке не под углом атаки максимального качества). Если можно было бы уменьшить площадь крыла (наплевав на рост взлетной скорости), то уж ударным машинам всем бы уменьшили. СВПП позволяет это сделать (взлет либо вертикальный либо с коротким разбегом т.е. с отклоненной вниз струей), и это делают, и правильно - летные характеристики от этого здорово выигрывают. Посмотрите на машины любого класса за 20-30 лет - идет непрерывный рост нагрузки на крыло. На некоторых фото (от ракурса зависит) "Харриера" и Як-38 видно, что крыло непропорционально малО. Т.е. никакое изменение стреловидности не поможет (площади нет).
>А взлет с коротким разбегом - вовсе не для того, чтобы подъемную силу с крыла поиметь (и для этого тоже, конечно, но это вторично). При таком взлете выхлопные газы не подсасываются в воздухозаборник (при вертикальном взлете их много попадает) - можно выводить двигатель на полные обороты не опасаясь помпажа, и температура на входе двигателя ниже (т.е. тяга больше, она падает с ростом температуры).

====А если воздухозаборник вынесен вперед? А на Харриере там сначала идет струя из второго контура (она и будет засасываться в первую очередь), а струя первого контура далеко сзади- то есть ничего страшного. А короткий разбег- это все-таки в первую очередь чтобы крыло задействовать: увеличенная нагрузка на крыло означает всего лишь увеличение взлетной скорости, а с учетом втрое большей тяговооруженности получить эту скорость можно на достаточно короткой ВПП

.Именно поэтому в конце взлета на авианосцах типа "Инвинсибл" трамплин - самолет задирает нос и струя из сопла становится ближе к вертикали, т.е. ее подъемная сила больше (ну и превратить набранную горизонтальную скорость в скорость вертикальную, т.е. подбросить самолет вверх в чистый воздух, тоже конечно).

===Ну, трамплины еще до WW2 использовали. Просто самолет, не успевший набрать взлетную скорость, после схода с полосы проседает и продолжает разгоняться уже в воздухе. Чтобы он не просел до воды, и делают трамплин- при проседании гасится вертикальная составляющая скорости, но знак сменить она не успевает. А изменение направления струи не так уж много дает.

.А подъемная сила крыла мало кого беспокоит, на таких скоростях (да еще при большой нагрузке на крыло) многого не взять.

====См.выше

>И на "Харриер" зря нападаете - это классика, первый серийный СВПП, Достойная машина, профессионально сделанная, единственный принципиальный недостаток его схемы - на сверхзвук невозможно выйти имея двигатель такой степени двухконтурности (и соответствующие воздухозаборники, т.е. он (и все кто за ним последует) - дозвуковой по определению.

===А вот тут можно поспорить. Степень двухконтурности у него m=1,44- не так уж много (у В-1В m=1,8, у F-111 m=0,9- а они сверхзвуковые). Воздухозаборники можно сделать регулируемыми (выдвижными), а большая тяговооруженность обеспечивает преодолнение звукового барьера без форсажа и полет на высоте при 1,6...2 Махах. Скорее недостатки- конструкция поворотных сопел, в которых теряется тяга и при верт. взлете, и при крейсерском полете, разделение струй контуров (я бы их объединил) и один двигатель (я бы поставил как минимум два, а лучше все четыре-см. начало ветки)
От vlad
К Cat (19.06.2000 20:21:21)
Дата 19.06.2000 23:45:46

Вроде нет?

При таком взлете выхлопные газы не подсасываются в воздухозаборник (при вертикальном взлете их много попадает) - можно выводить двигатель на полные обороты не опасаясь помпажа, и температура на входе двигателя ниже (т.е. тяга больше, она падает с ростом температуры).
>
>====А если воздухозаборник вынесен вперед? А на Харриере там сначала идет струя из второго контура (она и будет засасываться в первую очередь), а струя первого контура далеко сзади- то есть ничего страшного.
***************************
Даже если засосать всю струю второго контура обратно в воздухозаборник - воздуха не хватит (расход через воздухозаборник больше расхода через второй контур). Помимо этого:
- струи смешиваются
- воздух прошедший второй контур нагрет сжатием его в компрессоре (т.е. его попадание обратно на вход также снижает тягу
- да, воздухозаборник вынесен вперед, но на взлете отктываются створки на боковой его поверхности (особенно заметно на американском АВ-8б, их там два ряда), т.е. забор идет не только спереди, но и сбоку, где сопла
- именно для борьбы с этими нехорошестями под фюзеляжем стоят два аэродинамических гребня (заменяются на два контейнера с пушками "Аден" работающими как гребни, если самолет несет пушки) - они мешают потоку пойти "вниз-под фюзеляж-вперед"

> А короткий разбег- это все-таки в первую очередь чтобы крыло задействовать: увеличенная нагрузка на крыло означает всего лишь увеличение взлетной скорости, а с учетом втрое большей тяговооруженности получить эту скорость можно на достаточно короткой ВПП
******************
подъемная сила пропорциональна квадрату скорости. Вроде бы "си харриеры" отрываются при 80 км/ч - т.е. будет ну дай бог 20% от взлетного веса на крыле, а если учесть что его выводят не на влетный угол атаки на трамплине, а на много больший -то меньше (самолет резко тормозится из-за большого лобового сопротиовления при таком взлете, что ведет к падению этой 20-процентной подъемной силы, созданной крылом, учтите еще что продольная составляющая тяги мала, т.к. сопла отклонены вниз).

>===Ну, трамплины еще до WW2 использовали. Просто самолет, не успевший набрать взлетную скорость, после схода с полосы проседает и продолжает разгоняться уже в воздухе. Чтобы он не просел до воды, и делают трамплин- при проседании гасится вертикальная составляющая скорости, но знак сменить она не успевает. А изменение направления струи не так уж много дает.
********************************
Вроде бы 14 градусов, плюс при разгоне стабилизатор и руль высоты уже работают (пользуясь ими пилот поднимает нос - создав отрицательную подъемную силу на стабилизаторе, разгружает переднюю стойку шасси, и она, не отрывая колеса от палубы, удлиняясь, еще увеличивает угол).


>>И на "Харриер" зря нападаете - это классика, первый серийный СВПП, Достойная машина, профессионально сделанная, единственный принципиальный недостаток его схемы - на сверхзвук невозможно выйти имея двигатель такой степени двухконтурности (и соответствующие воздухозаборники, т.е. он (и все кто за ним последует) - дозвуковой по определению.
>
>===А вот тут можно поспорить. Степень двухконтурности у него m=1,44- не так уж много (у В-1В m=1,8, у F-111 m=0,9- а они сверхзвуковые).
******************************
у них двигатели с форсажными камерами у обоих, а у "Харриера" нет - пример не чистый. И "Харриеру" при его схеме нужны 4 камеры - пепелац получится. А без форсажа они оба дозвуковые с этой двухконтурностью

> Воздухозаборники можно сделать регулируемыми (выдвижными),
********************************
Они фактически и есть регулируемые (противозудовые створки увеличивают его сечение чуть ли не в полтора раза при взлете-посадке). Губа у ВЗ толстая дозвуковая - это да (и это практически все что можно поменять).

> а большая тяговооруженность обеспечивает преодолнение звукового барьера без форсажа и полет на высоте при 1,6...2 Махах.
*************************
Форсажная камера нужна, много вы машин с бесфорсажным сверхзвуком при 2 махах найдете? А это расход топлива дикий помимо проблеммы, куда камеру сунуть, а его вес остро критичен для СВПП (посмотрите на боевой радиус 175 км при полной нагрузке с вертикальным взлетом - лишнего топлива не взять то есть, хотя баки есть).

> Скорее недостатки- конструкция поворотных сопел, в которых теряется тяга и при верт. взлете, и при крейсерском полете, разделение струй контуров (я бы их объединил) и один двигатель (я бы поставил как минимум два, а лучше все четыре-см. начало ветки)
*******************************
Делали сознательно - все имеет как плюсы так и минусы. Конструкция сопел (кстати они в результате нерегулируемые, это еще одна причина, почему о сверхзвуке можно забыть) позволяет вести воздушный бой с частично отклоненным вниз вектором тяги (сокращает радиус виража если надо, сюрприз который позволял сбивать аргентинские "Мираж-3" имеющие очень малую нагрузку на крыло, наполовину выработанное топливо, и форсажную камеру, в воздушных боях), хорошо расположенные вокруг центра тяжести машины сопла (нужна маломощная струйная система управлвния, значит надо мало воздуха брать для нее - меньше падение тяги при энергичном маневрировании в режиме висения), простота конструкции и надежность - один двигатель (немаловажно для дорогого СВПП, в т.ч. и с точки зрения цен - дозвуковой Харриер когда-то стоил 47 что ли миллионов, за эти деньги тогда можно было купить супернавороченный свехзвуковой ударный самолет навроде Ф-15Е, с наверно втрое более высокими боевыми возможностями. Начать городить многодвигательную навороченную машину - так цена вообще вознесется за озоновый слой, проще Б-2 будет построить -:).

С уважением.
От Cat
К Cat (18.06.2000 00:01:29)
Дата 18.06.2000 00:06:28

А тут- схема работы щитков



Первый режим-вертикальный взлет /посадка. Тут вроде все ясно. Второй режим- переход к горизонтальному полету, укороченная посадка, полет на малых скоростях (100-200 км/ч). Третий режим- крейсерский полет, а также нормальный взлет (в этом случае также могут открываться створки эжектора)