Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

[Самодържец]

Запознат съм с въпроса само повърхностно.Спомням си от прочетеното за руски изследвания по въпроса от преди години, че опитно е установено че плоското сопло намалява леко ИЧ сигнатура(но дали само на двигателя или общата на целия самолет?) при намаляване на тягата на двигателя с около 15%.Дали това "леко" намаляване е наистина толкова леко, че да накара конструкторите на Раптъра да пожертват част от тягата в името на намалената забележимост.Отчитам и това, че дори и наистина ефекта да е малък, то приложен към цялостния комплекс от мерки за намаляване на забележимостта, то този ефект би имал своето голямо значение.Също така и че тази концепция налага като приоритет съсредоточаването в/у максималното намаляване на цялостната забележимост като основен инструмент за постигане на превъзходство във въздуха.Как би се изразило, например процентно, съотношението м/у загубата на тяга и намалената ИЧ сигнатутра, съответно само на двигателя и общо на целия самолет?Някой ще осветли ли този въпрос?

[slowtraveler]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

Хм... Интересен въпрос... Винаги съм смятал, че плоското сопло е компромис, заради невъзможност да направят добре работещо упрявляемо във всички посоки сопло, та затова са отишли към просто решение - 'тенекиите' за промяна на вектора само във вертикална посока... Наистина ще е интересно да ни просветли някой по-запознат с материята

[Любенов]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

Плоското сопло много лесно може да бъде направено "двустенно" като между стените му може да се вкара изолационен материал или студен въздух за охлаждане, от там и намаленото ИЧ излъчване.При класическите кръгли сопла понеже се състоят от множество подвижни елементи термоизолирането е почти невъзможно, освен ако цялото подвижно сопло не бъде вкарано в допълнителен външен кожух.Лесно се забелязва колко от задната част на двигателите при Су/Миг с управляем вектор е боядисана и колко е при Раптора.Правите сопла по отношение на тяга и управляемост са си стъпка назад в сравнение с кръглите.Многе лесно се ви

[mbenz]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

Съгласен съм с двамата колеги изказали се по-горе, че плоското сопло е по-просто и евтино, а вероятно и по-леко, като конструкция, както и че по-лесно се намалява топлинното излъчване.
М/у другото се възхищавам на материала, от който са направени частите и механизма на подвижното кръгло сопло, който трябва да издържа на огромни температури и налягания!
Мисля, че температурата на изходящите газове при форсажен режим е към, или над 1000С, но някой по-запознат да каже.

[davc]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

...е установено че плоското сопло намалява леко ИЧ сигнатура... ...при намаляване на тягата на двигателя...

Вярно е и едното, и другото. В края на краищата, всичко е въпрос на баланс - иначе казано: разумен компромис. Но когато тягата (и въобще параметрите на двигателя) е проблем така, или иначе, дилемата е несъстоятелна - всеки 5; 10; или колкото и да са процента допълнителни загуби са решаващи.

[nitro]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

Дали това "леко" намаляване е наистина толкова леко, че да накара конструкторите на Раптъра да пожертват част от тягата в името на намалената забележимост.

При F-22 философията е съвсем различна от колкото при другите самолети (без F-35).
Затова не е чудно, че се жертват някой параметри в полза на други.

Между другото бях чел за намален ресурс при плоското сопло, е сравнение с традиционното.

[Самодържец]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

Да, явно ф-119 не страдат от липса на тяга и конструкторите са преценили, че е удачно да намалят ИЧ излъчване за сметка на намаляване на тягата.Остава им достатъчно резерв от тяга за критичните режими на работа и за обезпечаване на заложените полетни характеристики, при удачно изпълнение на комплекса от мерки за намаляване на забележимостта.

Между другото бях чел за намален ресурс при плоското сопло, е сравнение с традиционното.

Имам смътен спомен, че е било споменато нещо и по отношение на ресурса, но нищо конкретно не зная.Но добре си спомням, че се обясняваше за спадането на тягата при използването на плоско сопло заради това че няма как да накарат газовете от кръгъл реактивен двигател да се държат като при кръгло сопло, използвайки плоско такова.Та има логика, натоварвайки нетипично двигателя(с нарушаването на нормалното изхвърляне на газовете и промяната в характеристиката на реактивната струя) да се влияе негативно на ресурса му.

[targa]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

Колкото и да е изолирано това сопло, като знам как свети човек от топлинното си излъчване на термо камерата, къде отива идеята за стелт? Една зенитка с термо камера и ............................ Или съм в грешка?

[Паджеровод]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

ИЧ ракетите търсят точков източник на топлина. Струята газове не им върши работа, защото стига на десетки метри след самолета и е като облак по време на буря.
Дефлекторите на Раптъра крият реалното сопло навътре, така че то се "вижда" от много тесни ъгли отзад. А то е "точката", която е нужна на ракетата.
Нищо чудно новият двигател за Т-50 да е подобен, та не бързайте да плюете плоското сопло. Сегашният е толкова видим, че и пеперудите му се лепят.

[Самодържец]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

[targa]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

Явно термо камерата ще го види. Няма да е много ясно, нещо като летящо метално хале с обикновен радар.

[Любенов]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

ИЧ ракетите търсят точков източник на топлина. Струята газове не им върши работа, защото стига на десетки метри след самолета и е като облак по време на буря.
Дефлекторите на Раптъра крият реалното сопло навътре, така че то се "вижда" от много тесни ъгли отзад. А то е "точката", която е нужна на ракетата.
Нищо чудно новият двигател за Т-50 да е подобен, та не бързайте да плюете плоското сопло. Сегашният е толкова видим, че и пеперудите му се лепят.

На съвременните ракети с ИЧ насочване въобще не им е нужна температурата на двигателя за захват, напълно достатъчна е температурата на обшивката на самолета нагрята от триенето.

[Самодържец]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

Качвам тази статия, в която нещата се въртят около ф-22 и неговия УВТ заради обясненията, че УВТ-то доста "спъва" раптъра и дори в дадени ситуации товасе оказва опасно.Защо повдигам темата за някои негативни ограничения свързани с използването на УВТ в описаните в статията ситуации, тук където си говорим за плоското сопло и загубата на тяга?Ами защото търся връзката м/у ограниченията или недостатъците при ползване на УВТ и съществуващата загуба на тяга при плоското сопло.Разсъждавам дали е възможно да се получава един вид някакво наслагване на фактори, водещи до сериозно орязване на тягата на двигателя в конкретни режими и това от своя страна, като е посочено в материала, да води до частично влошаване на летателните и маневрени характеристики.Защо ф-22?Елементарно - за момента той е единствения използващ такъв двигател(съчетаващ УВТ с плоско сопло).
В материала най-общо казано се твърди, че при маневриране за да се използва УВТ(знаем, че УВТ не се използва при форсаж или поне използването е непрепоръчително...) главните недостатъци са, че пилота трябва да създава условия за използването на с-мата и загубата на тяга.В края на статията също се споменава и нещо интересно относно ИЧ отпечатък на самолета(нещо подобно на това,което по-горе Тарга е предположил) при средни дистанции и използването на модерни с-ми за ИЧ откриване на целта, и като цяло няколко думи за стелт характеристиките при определени условия.
Та както споменах, търсим зависимост м/у загубата на тяга в контекста на комбинацията от УВТ и плоско сопло, и конкретно отговор на въпроса - възможно ли е тези две технически решения в комбинация, взаимно, едно на друго, да засилват негативните си ефекти?




A couple of weeks ago, an experienced Eurofighter Typhoon industry test pilot wrote to The Aviationist to reply to a Lockheed F-35 test pilot who, talking to Flight’s Dave Majumdar, had claimed that all three variants of the Joint Strike Fighter will have better kinematic performance than any fourth-generation fighter plane with combat payload, including the Eurofighter Typhoon.
Now the same Typhoon pilot has once again chosen this blog (and I’m honored for this) to explain why thrust vectoring, considered one of the most important F-22 features, is not essential when you are involved in an air-to-air engagement WVR (Within Visual Range).
RAF Typhoons and U.S. Air Force F-22s are currently operating together in the U.S.: the joint mission started with a training exercise called Western Zephyr and will continue next week at the Red Flag 13-3 at Nellis Air Force Base.
As reported in an interesting Defensenews article, the agility of the American 5th generation fighter plane is among the things that impressed British pilots the most.
According to the piece, the commander of the RAF XI Sqn Wing Commander Rich Wells, said:
“Raptor has vector thrust: Typhoon doesn’t,” he said. “What the aircraft can do, it’s incredible. The Typhoon just doesn’t do that.”
Even if it is a matter of fact that the European top class fighter jet lacks thrust vectoring (TV) our source believes that this is not a big deal.
To be honest, the points he raises were already discussed in the article about the outcome of the dogfights between the U.S. Air Force F-22 Raptors and the German Air Force Eurofighter Typhoons during last year’s Red Flag – Alaska, when Americans said the F-22 performance was “overwhelming” while Germans said the costly stealth fighter was “salad” for the Eurofighter’s pilots lunch.
At that time, we said that the F-22 tends to lose too much energy when using TV and unless the Raptor can manage to immediately get in the proper position to score a kill, the energy it loses makes it quite vulnerable.
Anyway, here’s what he wrote to us:

We have all been around long enough to recognize there is not a single sensor able to turn the night into day, nor a unique aerodynamic design feature capable of ensuring by itself air dominance if implemented.
The effectiveness of an air superiority fighter relies on the successful combination of a range of design elements including thrust-to-weight ratio, wing loading, avionics and weapons integration. Furthermore, appropriate tactics and valuable aircrew training must be developed to exploit the full potential of the weapon system.
Typically, when time comes to decide how to achieve the required “nose pointing capability” for high thrust-to-weight ratio airplanes three solutions are on the table:
- extremely high short term sustained Angle of Attack values (characteristic of twin tailed airplanes);
- High Off-Bore-Sight Weapons, preferably supported by Helmet Cueing;
- Thrust Vectoring.
Thrust Vectoring is one of the design elements that can contribute to create a certain advantage during close air combat by generating impressive pitch and yaw rates, but only in a limited portion of the flight envelope at velocities well below “corner speed”.
However, Thrust Vectoring can also transform in a few seconds an energy fighter in a piece of metal literally falling off the sky, making it an easy prey for those who have been able to conserve their energy.
Moreover, Thrust Vector operation requires the pilot to “create the opportunity” for its usage, spending valuable time in manoeuvring the aircraft to achieve a suitable condition and managing the activation of the Thrust Vector Control.
If you are “defensive” and your aircraft has Thrust Vectoring, you can possibly outturn your enemy, but that most likely won’t prove to be a great idea: an energy fighter like the Typhoon will conveniently “use the vertical” to retain energy and aggressively reposition for a missile or gun shot. Also the subsequent acceleration will be extremely time (and fuel) consuming, giving your opponent the opportunity to tail chase you for ever, exploiting all its short range weapon array.
If you are “neutral," when typically vertical, rolling and flat scissors would accompany the progressive energy decay, similarly performing machines would remain closely entangled, negating the opportunity for Thrust Vector activation.
If you are “offensive," probably stuck in a never ending “rate fight," Thrust Vector could provide the opportunity for a couple of shots in close sequence. Make sure nobody is coming to you from the “support structure”, otherwise that could be also your last move.
Talking of twin tailed aircraft, Angles of Attack in excess of 30-35 degrees are capable of creating drag conditions unsustainable no matter the engine/airframe matching, and developing energy decays intrusive of the tactical flying but also of the flight control system protections. Roll rates would also deteriorate at the higher values of AoA and target tracking ability would quickly decay.
Eurofighter has decided to develop for the Typhoon High Off-Bore-Sight Weapons, supported by Helmet Cueing, to retain energy and target tracking ability while manoeuvring WVR (Within Visual Range) at relatively high but sustainable Angles of Attack. For those who may require some additional AoA, the “Strakes” package is progressing well and soon it will be offered to Typhoon’s Customers. Nevertheless, Strakes is not purely about extreme AoA, but also suitable Roll Rates and manageable energy characteristics. Because in the European way of doing things, an all around balanced solution counts more than a single eye opening performance.
It is a fact that against Eastern produced fighters provided with Thrust Vectoring, throughout the years the Typhoon has showed an embarrassing (for them) kill-to-loss ratio.
It is a fact that after some initial encounters between the Raptor and the Typhoon, the situation appears of absolute equity. Too early to say if it is the Helmet Cueing or the Thrust Vector, or how much tactics and training are a player in all this. For sure, we are facing two impressively capable machines.

The typical answer to any critics to the F-22 air dominance is: “since it is stealthy, you should not even consider the possibility of a close encounter with another jet.”
Even if this can be true, the risk of coming to close range is still high. At a distance of about 50 km the Typhoon IRST (Infra-Red Search and Track) system could be capable to find even a stealthy plane “especially if it is large and hot, like the F-22″ as a Eurofighter pilot once said.
Furthermore, Raptors are not always stealthy as one might believe: for instance, when they carry external store, rejoin with tankers or talk on the radio (secure or unsecure ones) they become more vulnerable to detection.
But this is another story, that we will discuss in the near future…

[Паджеровод]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

Не знам защо разглеждаш УВТ и плоското сопло като отделни елементи. В случая те са едно цяло. Плоските дефлектори играят ролята на створките при УВТ на руските двигатели. Удължението от форсажната камера до плоските дефлектори е минимално, съизмеримо до това на створките на другите, но поради формата на дефлекторите, ъглите на директна ИЧ видимост са много по-малки. Така че не знам за какви загуби става дума. В статията става дума за големите загуби на енергия именно при врътките на малка скорост и свръхманевреност, но няма друг начин, щом крилете не го държат, трябва да се опира на двигателите тогава.

Юрофайтъра разчита на други начини за увеличение на маневреността, така че директно сравнение няма защо да се прави. Сега, за бойни възможности не съм компетентен да коментирам. Само аеродинамика и силова установка. Другото е комплекс с въоражението, а там инфото е несигурно. Както Юрофайтъра вижда в ИЧ, така вижда и Раптъра, но не вярвам той да е по-видим от европееца. Всичко опира до това кой е в по-изгодна позиция в началото на догфайта.

[Самодържец]

От: Съотношение между тяга и инфрачервена сигнатура при плоско сопло

Именно, това се опитвам да разбера - дали не се вдига процента на загуба на тяга при комбинацията от двете, в сравнение с двигател с УВТ, но със сtандартно сопло.