Суперплани: Dassault Rafale

Епизод I - Dassault Rafale, анализ, част I

Това не е оригинална статия, а превод в няколко части от анализ на групата по въпросите на отбраната, публикуван в края на август 2013 г.

Снимка: Rafale B в Либия

Снимка: шампионът по аеродинамика

Крилата имат стартова релса, монтирана на върховете и има един вертикален стабилизатор. Тъй като правите крила са ограничени до дозвуков полет, а крилата с ъгъл на падане над 60 градуса имат лоши характеристики на кацане/излитане, повишена якост на носене и ниска маневреност, крилото със стрела в съвременния въздушен бой винаги е между 20 и 60 градуса., полето, в което се намират и крилата на Rafale.

Снимка: с увеличаването на AoA се наблюдава и увеличаване на устойчивостта на напредване, като решението е AoA да се поддържа на минимално необходимия във времето с увеличен коефициент на носещо състояние, като се използват допълнителни решения за допълнително носещо.

Освен това делта крилото има добри характеристики в случай на загуба на товар/достигане на ограничението на скоростта. Докато носещата повърхност се повдига бързо, тя създава значителна „завихряне“ (в превод „турбулентност“) във въздушния поток, подобрявайки както лагера, така и повдигащия момент (кабрация). Резултатът е подобрение на моменталната норма на възвръщаемост. Над Clmax (максимален коефициент на повдигане) на AoA (ъгъл на атака) загубата на товар е по-постепенна.

Снимка: проучване ONERA, крило Делта при 0 градуса AoA и висока AoA; вихър, видян отгоре и модел на самолет-изтребител за вихрово повдигане.

Патиците са, както споменах, с „тясно свързана“ конфигурация (разположени близо до крилата). Това има предимство за аеродинамичните характеристики на самолета както при дозвуков, така и при свръхзвуков полет в сравнение с конвенционалното делта крило или класическата конфигурация крило/опашка. Една от причините за този избор е фактът, че малки вихри се произвеждат от патици, които са много силни непосредствено зад самата патица и стават все по-слаби. Това води до тенденция за повдигане на муцуната, в резултат на което се получава аеродинамично нестабилно устройство (центърът на тежестта е пред центъра на масата), което също означава по-бързо незабавно връщане поради момента на повдигане (преобръщане).

Снимка: видими следи от "бояджийски изделия" в максимизираната аеродинамична област; мястото, където двете вихри на патешките корени се комбинират заедно с разширяващия се ламинарен слой от предната част на фюзелажа, което води до енергизиране на въздушния поток около връзката на фюзелажа/крилото; същият ефект се възпроизвежда (без патици) на дъното.

Освен това вихрите, създадени от корена на патицата, в допълнение към подобряването на натоварването на крилото по време на маневри, взаимодействат с вихрите, създадени от LERX (LERX от своя страна създава вихри както в корена, така и в кръстовището с крилото, помагайки на натоварването на фюзелажа както и крилото; вихрите в горната част на патицата енергизират други части на крилото и не взаимодействат с други набори от вихри, но помагат да се избегне загуба на повдигане на върха на крилото и да се подобри реакцията на входовете на елерона) това взаимодействие между LERX и вихрите на патешкия корен води до завихряния, които се засилват, добавяйки увеличение на Clmax и намаляване на ъгъла на атака за Clmax, чрез ефективно намаляване на ъгъла на атака на крилото. Тази ситуация, от друга страна, може да доведе до по-малко носене при много малки ъгли на атака, но вертикалното разделяне между патицата и крилото гарантира, че това не е налице (причина за патицата на Грипен в стрелката).

Снимка: Рафале, "стерео-типичен" французин: секси и немит. Но има обяснение ! 🙂

Откъснатият вихър на крилото е стабилизиран, така че има увеличен вихров лифт и автоматично увеличаване на лифта при големи ъгли на атака; вихровият лагер също започва по-рано за конфигурацията на "тясно свързани" патици, отколкото за "чисто" делта крило (и тъй като патицата не взаимодейства с крилото, конфигурацията на патицата с "дълги ръце" може да се счита за "чиста" делта за тази цел ).

Снимка: Друг пример за "бояджийски изделия" точно там, където вихърът на патешкия корен "захранва" въздушния поток над крилото в района на патиците.

Резултатът е, че Rafale не трябва да достигне ъгъл на атака за Clmax, както в случая с "чистото" делта крило, като по този начин намалява индуцираното съпротивление, претърпяно от устройства с делта крилото при високи ъгли на атака; той също така печели повече при Clmax, до 50%. Центърът на налягане на крилото се движи назад едновременно с увеличаването на броя на Мах поради забавянето на загубата на товар от патицата върху външните панели на крилото и има намаляване на промяната на центъра в дозвуковите-свръхзвукови аеродинамични фази, което означава, че устройството остава нестабилно. дори при свръхзвукови скорости, като по този начин подобрява ефективността при управление.

Снимка: Rafale има много чист и стабилен въздушен поток по време на маневри с висок AoA, разчитайки особено повече от други проекти на добро ниво на контрол на ламинарния слой около конструкцията, резултат от оптимизации на дизайна. Когато започне да става нестабилно, можем да сме сигурни, че AoA и G започват да стават много големи ...

Всички тези ефекти са по-силни за патици, разположени над крилото, отколкото тези, разположени на същото ниво като крилото; мобилните патици също са по-добри инструменти за увеличаване на товароносимостта от фиксираните канали или LERX. Вихрите на LERX, освен че помагат за поддържането на крилото, също така увеличават носещата способност на фюзелажа по време на маневри, което е възможно чрез наличната в Rafale конфигурация на „смесване на корпуса на крилото“. Друго предимство е намаляването на огъващия момент на крилото и конструктивното тегло поради изменението на аеродинамичния товар, разпределен вътре/в центъра.

Снимка: Друг пример за генериране на вихри, големият брой Gs може да се "отгатне" по начина, по който въздушният поток става нестабилен.

"Пасните" патици на Rafale позволяват на устройството да маневрира в режим "след спиране" (след загуба на товароносимост) чрез увеличаване на максималния коефициент на носене (Clmax), което го прави супер маневрено.

(Режимът след спиране е всеки ъгъл на атака над Clmax; TVC - управление на тягата - не се изисква за маневри след спиране, дори устройства като F-18 могат да достигнат ъгли на атака над Clmax. Максимален ъгъл на атака, достигнат от Rafale по време на тестовете е 100 градуса, показващи разширени възможности за обработка след спиране)

Снимка: n.t. «Това е 100 градуса» ... този човек говори за… маневра «Кобра на Пугачов» ? J

Това е резултат от взаимодействието на патица-крило, като присъствието на патицата елиминира разкъсването на вихъра на крилото. PSM (маневра след спиране) позволява на Rafale да договаря енергия за позиционно предимство в въздушен бой един на един (но това не е добра идея в полет в полет или ескадрила в ескадра, камо ли в по-многобройни срещи) . Той също така позволява възстановяване от спирала и суперинсталация; с други думи, устройствата с тясно свързани патици са почти невъзможни за „безпокойство“ от контролиран полет (без докосване на FCS - системи за контрол на полета - и механични проблеми). Допълнителното предимство на тясно свързани патици е, че вихрите в патешкия корен енергизират въздушния поток около дрейфа (вертикална "опашка"), което означава, че той остава ефективен дори при високи ъгли на атака (същия ефект, който позволява контролните повърхности на крилото да останат ефективен и при екстремни ъгли на атака).

Снимка: турбулентна? И така ? Ям бурно на закуска ...

Снимка: официално е, обичам Рафале, цялата ситуация ми напомня на моите глупости „Конфигурация на Паджура“, тоест двупланен реактивен изтребител. Тук добавям и слуховете, че отговорниците за Тайфун могат да въведат в хоризонта на 2020 г. модел с патици, поставени по-близо до крилата (в стила на Рафале), заемащи мястото на така наречените „страйкове“. Ако се случи, е ясно, излиза със "скандал" J

Високата степен на "смесване" на фюзелажа на крилото означава, че вихрите, особено тези, произхождащи от корена на патицата, позволяват повишено натоварване на фюзелажа по време на маневри. Освен това намалява съпротивлението по време на полет, подобрявайки разстоянието/обхвата. Вихрите също така карат крилото да реагира по-добре на входа от контролни повърхности, включително ролката.

Заедно с патиците и LERX, Rafale може да подобри лагера при ниски скорости, като използва клапи, които предотвратяват отделянето на въздушния поток при високи ъгли на атака. Комбинацията от LERX, патици и клапи също води до значително намаляване на съпротивлението на ъглите на атака при типични маневри, подобрявайки степента на устойчиво връщане.

Снимка: опростено сравнение между SAAB JAS-37 и F-16