Supercruise

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fulgerul electric englez a fost primul avion cu capacitate de super-croazieră.

Se numește supercrociera ( Supercruise engleză , la rândul său, contracție de croazieră supersonică) zborul supersonic prelungit în timp al unei aeronave supersonice cu sarcină utilă (pasageri sau o sarcină utilă) și executat eficient, lucru care de obicei împiedică utilizarea arzătoarelor postale , dispozitive extrem de ineficiente. Majoritatea aeronavelor militare, chiar dacă sunt foarte puternice și bine apreciate în rolul lor, nu au capacități de super-croazieră, deoarece aceste aeronave sunt capabile să mențină condițiile de zbor supersonice doar pentru rafale scurte (de obicei cu utilizarea arzătoarelor), în timp ce în mod normal efectuează zborul de croazieră menținând viteze subsonice.

Unul dintre cele mai cunoscute și mai evidente exemple ale acestui tip de aeronavă a fost pasagerul supersonic anglo - francez Concorde . Datorită timpului de serviciu îndelungat pe liniile comerciale, Concorde are recordul pentru cel mai lung timp petrecut în modul super-croazieră: de fapt a petrecut mai mult timp în acest regim de zbor decât toate celelalte aeronave combinate [1] .

Pe de altă parte, există cazuri speciale de aeronave, cum ar fi avionul de recunoaștere foarte rapid american SR-71 Blackbird , care a fost conceput pentru a zbura continuu la viteze supersonice, menținând în același timp arzătoarele aprinse, datorită regimului dinamic foarte termofluid din interior. motoarele sale ( autoturboreactoare ).

Beneficii

Majoritatea avioanelor militare folosesc arzătorul secundar pentru a zbura ocazional la viteze supersonice, lucru pe care nu l-au putut atinge folosind singur impulsul „uscat” al motorului cu reacție . În aceste cazuri, arzătorul este extrem de ineficient în comparație cu modul normal de funcționare a motoarelor datorită presiunilor scăzute de obicei găsite în secțiunea de evacuare a motorului, iar motoarele în sine sunt mai eficiente atunci când arzătorul nu este activat, deși oferă o forță mult mai puțin propulsivă. Cu toate acestea, consumul tipic ridicat de combustibil al acestui mod de funcționare limitează majoritatea aeronavelor să folosească arzătorul numai pentru perioade scurte. Prin urmare, o aeronavă care este capabilă să exploateze capacitatea de a zbura supercrucișată are, în general, capacitatea de a zbura la viteze supersonice pentru un timp mult mai lung, pe care alții nu și-l pot permite din cauza consumului excesiv de combustibil.

Capacitatea de a zbura super-croazieră oferă, de asemenea, un avantaj notabil aeronavelor stealth , deoarece evită dezvăluirea prezenței lor prin aprinderea arzătorului, al cărui jet de ieșire incandescent, pe lângă faptul că este vizibil vizibil, ar reflecta semnalele radar și ar crea, de asemenea, o amprentă semnificativă în infraroșu [2] .

Istorie

Concorde a efectuat zboruri de rutină super-croazieră, în principal peste Atlantic , permițându-i să călătorească de la Londra la New York în 3 ore, un record care nu a fost încă bătut de niciun avion comercial în prezent în serviciu.

La 3 august 1954, o aeronavă de cercetare Gerfaut ( Girfalco ) din nordul francez, propulsată de un motor ATAR 101D2A , a trecut de Mach 1 în zbor la nivel, fără a folosi arzătorul post-arzător [3] [4] . Prima încercare a unei aeronave de producție de a depăși viteza Mach 1 în zbor de nivel fără ajutorul arzătoarelor a avut loc la 11 august 1954, cu prototipul P.1 al luptătorului Lightning Electric englezesc , propulsat de Armstrong Siddeley Sapphire (fără post-arzător).

Înainte de P.1, pre-prototipul cu înregistrare militară WG760 [5] , pilotat de pilotul de testare Roland Beamont, trecuse din neatenție pe Mach 1 în timpul urcării primului său zbor: la 4 august 1954, chiar dacă din cauza unei erori de poziție, Machmeterul arătase doar maximum 0,95 Mach și Beamont, care nu observase nicio modificare în comportamentul aeronavei, a fost surprins când a fost informat despre acest fapt după ce datele de zbor au fost analizate [6] . Cu toate acestea, această primă demonstrație de supercruising a fost extrem de limitată: Lightning putea zbura supercruising la aproximativ Mach 1,02 [7], în timp ce versiunile ulterioare au reușit să atingă viteze mult mai mari.

Avionul britanic TSR-2 de bombardier / recunoaștere, care a zburat pentru prima dată la 27 septembrie 1964, a fost unul dintre primele avioane militare special concepute pentru a zbura super-croazieră: unul dintre profilurile sale de misiune a implicat o croazieră supersonică la Mach 2.00 la 50 -58.000 de picioare (15.000 - 17.400 m) [8] , în timp ce viteza de supraîncrucișare la altitudini mici a fost Mach 1.1 la 200 de picioare (60 m) [9] . TSR-2 folosea motoare Bristol Olympus , dintre care o versiune ulterioară ar alimenta și Concorde.

TSR-2 a expus la Muzeul de Război Imperial Duxford în livrea albă anti-flash : ar fi trebuit să zboare ore întregi pe un supercruciș.

Doar Concorde și Tu-144D sovietic, cea mai recentă versiune a Tu-144 , au petrecut cea mai mare parte a timpului zborurilor lor de super-croazieră fără a fi nevoie de un post-arzător. Pentru comparație, unele avioane de luptă care sunt declarate a fi „capabile să facă o croazieră superioară” pot face acest lucru numai fără împiedicarea unei încărcări externe de arme. Pe Concorde, post-arzătorul a fost activat pentru decolare , pentru a compensa creșterea în greutate care a avut loc după proiectele inițiale, dar din moment ce a fost instalat și, prin urmare, a putut fi exploatat, a fost folosit și pentru accelerația transonic , pentru a reduce timpul necesar și combustibilul folosit pentru a atinge viteza de croazieră. Tu-144D rus avea în schimb motoare mai ieftine, fără arzător, în comparație cu Tu-144S, care și-a mărit gama de utilizare la sarcină maximă, de la 3.080 la 5.330 km (cea a Concorde a fost de 6.470 km) [10] .

Utilizare militară

Termenul „Supercruise” (de aici și supercrociera italiană ) a fost folosit inițial pentru a descrie o cerere de performanță ridicată pentru un luptător, propusă de colonelii John Boyd, Pierre Sprey și Everest Riccioni, experți ai strategiei USAF , susținătoriiFalcon F -16 .

După ce F-16 a intrat în producție, au început să lucreze la un proiect de luptător îmbunătățit, cu capacitatea de zbor supersonic susținut pe teritoriul inamic timp de cel puțin douăzeci de minute. Întrucât lupta aeriană este adesea rezultatul unei surprize, iar viteza luptei este determinată de cea a aeronavei neașteptate, acest lucru ar fi conferit unei aeronave capabile de super-croazieră, în multe situații tactice, un avantaj semnificativ de performanță. Vânătoarea necesară ar fi avut o viteză maximă chiar peste Mach 1 și o fracțiune de combustibil (sau fracțiunea de combustibil: raportul dintre greutatea combustibilului la bord și greutatea brută a aeronavei la decolare) mai mare de 40%, minimul necesar pentru a îndeplini cerința de zbor supersonic de douăzeci de minute. Cerința privind fracțiunea de combustibil necesită un design foarte de bază, cu o electronică puțin avansată. La început, SUA nu a manifestat niciun interes pentru această propunere, dar ani mai târziu a preluat termenul de supercruiser și l-a redefinit, pentru a-l aplica cerințelor Advanced Tactical Fighter [11] , programul care a generat F-22 Raptor .

F-22 Raptor este capabil să mențină un regim de super-croazieră la Mach 1,7 [12] (dar în această fotografie are arzătoarele aprinse ).
Eurofighter Typhoon este capabil să mențină un regim de super-croazieră la Mach 1.5. [13]
Gripen într-un muzeu suedez. Acest luptător este capabil să mențină un regim de super-croazieră la Mach 1.2 [14]
Dassault Rafale este capabil să mențină un regim de super-croazieră la Mach 1.4. [15]
Chengdu J-20 , noul luptător stealth pe care China lucrează pentru a-i oferi capacități de super-croazieră. [16]

Capacitățile de super-croazieră ale F-22 Raptor au fost prezentate ca un avantaj esențial de performanță față de alți luptători: viteza sa de super-croazieră a fost confirmată până la aproximativ Mach 1,7 [17] . Practic, toate avioanele de reacție actuale și anterioare anterioare F-22 au o viteză de croazieră de aproximativ Mach 0,8 - 0,9 atunci când transportă o încărcătură de arme semnificativă din punct de vedere militar [18] . În realitate, pentru aceeași distanță parcursă, super-croazieră folosește mai mult combustibil decât la viteze subsonice. Asociația Forțelor Aeriene (o organizație independentă din SUA care studiază capacitățile Forței Aeriene SUA ) estimează că utilizarea supercrucișătorului pe o distanță de 100 de mile marine (190 km) în timpul unei misiuni F-22 i-ar micșora raza de acțiune. aproximativ 600 (1.110 km) până la aproximativ 450 mile marine (830 km). Această reducere nu este confirmată oficial, deoarece altitudinea și profilul de zbor sunt clasificate , ca majoritatea caracteristicilor F-22, dar este încă mult mai mică decât reducerea care ar rezulta folosind un post-arzător.

Motoare supercruiser

Există foarte puține motoare în producție care au fost concepute special pentru a permite super-croazieră semnificativă din punct de vedere tactic:

  • Două F119 de la Pratt și Whitney alimentează F-22 Raptor , făcându-l cel mai performant luptător în serviciu în ceea ce privește super-croazieră. F-22 poate zbura în supercruise până la Mach 1.7 fără sarcini externe [19] .
  • Motorul EJ200 construit de EuroJet Turbo GmbH oferă Eurofighter Typhoon capacitatea de super-croazieră : aeronava este capabilă să zboare în acest regim până la Mach 1,5 cu sarcina unei rachete de superioritate aeriană [13] . Piloții Typhoon au confirmat că Mach 1.3 poate fi obținut și în configurație de luptă cu sarcini externe [20] .
  • General Electric F414G care echipează luptătorul suedez JAS 39 Gripen NG este proiectat pentru a zbura supercrucișeuri și s-a dovedit că poate duce avionul până la Mach 1,2 [14] .
  • Două motoare Snecma M88 echipează luptătorul francez Dassault Rafale , permițându-i să zboare supercrucișeri până la Mach 1.3[21] .
  • Complet independentă de proiectele occidentale, Rusia lucrează la Izdelje 30 și RD33MKRU Morskaya Osa, precum și la un motor AL-41 complet nou, cu o reproiectare completă, pentru a echipa luptătorul stealth Sukhoi Su-57 cu supercruise. Această muncă nu pare încă terminată, dar motorul improvizat 117S produs pentru această aeronavă pare să fi atins deja obiectivul de super-croazieră . Recent s-a anunțat că, în timpul unei sesiuni de testare, un luptător Su-35BM echipat cu aceste motoare, în timp ce zbura chiar deasupra vitezei sunetului, a continuat să accelereze fără a utiliza post-arzătorul, sugerând astfel că are capacitatea de a crește, deși este încă de verificat dacă acest lucru este posibil cu o sarcină de luptă [22] . Aceleași motoare AL-41F au echipat și demonstratorul tehnologic MiG 1.44 , cunoscut și sub numele de MiG-MFI ( Multifunctional Frontline Fighter ) și au rămas în stadiul de prototip: capacitatea de super-croazieră a fost asumată și pentru acest avion.
  • China efectuează, de asemenea, studii autonome asupra motorului AL-41 , pentru a echipa noul luptător stealth Chengdu J-20 cu capacitate de super - croazieră. Noul motor numit WS-15 , de concepție și producție națională, ar trebui să echipeze modelul definitiv; elicea pare creditată cu o tracțiune de 17.000 kgN , echipată cu o duză de tracțiune tridimensională și teoretic va fi capabilă să garanteze aeronavei o performanță excelentă de supraîncrucișare [16] .

Condiții de zbor ale supercrucișătorului

Toate avioanele cunoscute care au capacități de super-croazieră pot atinge această stare doar la o înălțime considerabilă, unde aerul este mai subțire și, prin urmare, oferă o rezistență aerodinamică mai mică. Cu toate acestea, acest lucru împiedică utilizarea zborului la altitudine mică pentru a evita detectarea de către apărarea inamicului.

Alte aeronave

Rachetele Statorjet (sau ramjet ) au zburat constant la viteză supersonică în ultimul secol, dar nu mai sunt folosite. Evoluțiile lor, bazate pe conceptul de scramjet , au zburat deocamdată doar în timpul unor experimente scurte.

Avioane concepute pentru a zbura continuu cu arzătorul

Lockheed SR-71 ar putea zbura continuu la Mach 3 cu ajutorul arzătoarelor postale [23]
XB-70A Valkyrie a fost proiectat pentru a zbura continuu la Mach 3 cu utilizarea parțială a post-arzătorilor [24]

Motorul Pratt & Whitney J58 utilizat în Lockheed A-12 și SR-71 Blackbird a fost proiectat pentru zbor continuu la viteză supersonică cu utilizarea unui post-arzător. Misiunile SR-71 au fost îndeplinite, folosind diverse realimentări în zbor, la diferite combinații de viteză și altitudine. Zborurile cu raza de acțiune maximă au fost efectuate cu arzătorul post-setat la raza de acțiune minimă pentru 98% din timp [23] .

Valkyrie XB-70A a folosit șase motoare General Electric YJ-93 pentru zboruri continue la Mach 3.0, semnul distinctiv al designului [25] . Spre deosebire de motorul J-58 al SR-71, YJ-93 nu necesita un combustibil special, ci standardul JP-6 [25] . Pentru zborul de croazieră a fost utilizat un post-arzător parțial [24] . Prototipul XB-70A AV-2 a menținut o viteză peste Mach 3 timp de 32 de minute în timpul unui singur zbor. Această aeronavă a fost proiectată să funcționeze la viteză maximă pentru perioade de ore, cu autonomie intercontinentală [26] .

Tu-144D 77115 din vechea livră Aeroflot la MAKS Airshow din 2007 . Doar ultima variantă avea capacități reale de super-croazieră.

Avioane cu capacitate de super-croazieră

Notă

  1. ^ Defence & Security Intelligence & Analysis - IHS Jane's 360 , pe janes.com . Accesat la 4 septembrie 2015 .
  2. ^ Proiectarea stealth a avioanelor / avioanelor stealth , pe fighter-planes.com . Accesat la 4 septembrie 2015 .
  3. ^ "The Development of Jet and Turbine Aero Engines" ediția a IV-a, Bill Gunston, 2006, ISBN 0 7509 4477 3 , p. 160
  4. ^ 1956 | 0414 | Flight Archive , pe flightglobal.com . Accesat la 4 septembrie 2015 .
  5. ^ WG760 - Muzeul RAF Cosford, Shropshire , la thunder-and-lightnings.co.uk .
  6. ^ English Electric | Armstrong Siddeley | Rolls-Royce Avon | 1957 | 0541 | Flight Archive , pe flightglobal.com . Accesat la 4 septembrie 2015 .
  7. ^ English Electric Aircraft and the predecessors , Stephen Ransom și Robert Fairclough, Putnam, Londra, 1987, (p. 227)
  8. ^ Imagine: tna-air2-17329e53a_02.JPG, (627 × 490 px) ( JPG ), pe nuclear-weapons.info . Accesat la 4 septembrie 2015 .
  9. ^ Imagine: ddSy1.jpg, (2711 × 1832 px) ( JPG ), pe i.imgur.com . Accesat la 4 septembrie 2015 .
  10. ^ TUPOLEV Tu-144, Gordon, Komissarov și Rigmant 2015, Schiffer Publishing Ltd., ISBN 978-0-7643-4894-5 , p. 248
  11. ^ "The Cutting Edge", p. 141
  12. ^ http://www.af.mil/News/Article-Display/Article/135233/general-jumper-qualifies-in-fa-22-raptor/
  13. ^ a b Eurofighter Typhoon - Luftüberlegenheitsrolle | Site-ul austriac Eurofighter în limba germană , la eurofighter.at , web.archive.org. Adus la 4 septembrie 2015 (arhivat din original la 15 august 2009) .
  14. ^ a b „Gripen Supercruises”. Gripen International , 21 ianuarie 2009.
  15. ^ FoxThree
  16. ^ a b washingtonpost.com .
  17. ^ Ayton, Mark. „F-22 Raptor”. AirForces Monthly, august 2008, p. 75. Accesat: 19 iulie 2008.
  18. ^ "Galeria armelor USAF" , pp. 147–155. Revista Forțelor Aeriene, mai 2006.
  19. ^ US Air Force.mil , pe af.mil .
  20. ^ EuroFighter Typhoon , pe fighter-planes.com . Accesat la 4 septembrie 2015 .
  21. ^ "FoxThree"
  22. ^ О ходе испытаний нового российского истребителя Су-35БМ: Наука и техника: Lenta.ru , pe lenta.ru . Accesat la 4 septembrie 2015 .
  23. ^ a b "Flying the SR-71", Col. Graham, USAF (Ret.), ISBN 978-0-7603-3239-9 , Zenith Press, 2008, p.132
  24. ^ a b "Duze de evacuare cu geometrie variabilă și efectele acestora asupra performanței avionului" Ammer și Punch, General Electric Co., SAE 680295, Society of Automotive Engineers
  25. ^ a b "Raportul final al studiului aeronavei B-70 Volumul III", aprilie 1972, SD-72-SH-0003, Divizia spațială, North American Rockwell
  26. ^ Dennis R. Jenkins, Tony R. Landis, Alvin S. White și Fitzhugh L. Fulton, Valkyrie: North American's Mach 3 Superbomber , Specialty Press, 2005, p. diverse pagini, ISBN 1-58007-072-8 .
  27. ^ Un produs total superior ( PDF ), în Gripen News , iunie 2001, p. 2.
  28. ^ Gripen Supercruises (comunicat de presă), pe gripen.com . Accesat la 4 decembrie 2009 .
  29. ^ Vladimir Karnozov, Sukhoi dezvăluie luptătorul multi-rol Su-35-1 „supercruising” , în Flightglobal , 4 septembrie 2007. Accesat la 24 aprilie 2013 ( arhivat la 24 august 2013) .
  30. ^ "Probleme de apărare"
  31. ^ Powerplant , ConcordeSST. - descrie ciclul complet al motorului Concorde, de la decolare până la aterizare, inclusiv aprinderea post-arzătorului pentru a porni super-croaziera la Mach 1.7.

Elemente conexe