Hornetin nopeus

[Bodyguard]

Joku F-15 lentäjä taisi joskus kertoa ettei ole kertaakaan käynyt urallaan yli Mach 1.8:ssa.

Sikäli kun tiedän, niin Hornetin nopeutta rajoittaa sen moottorien ilmanottoaukkojen muoto joka ei ole optimi korkeilla nopeuksilla, mutta jos ne ovat optimoitu matalille nopeuksille, niin luulisi niiden riittävän kaartotaisteluun.

Virtaustekniikassa pienikin profiilimuutos voi aiheuttaa muutoksia toiminnassa. Missä se optimipiste on, en tiedä, mutta ilmeisesti reilusti alle 2 Mach. Koska kysymys lienee nimenomaan ilmanottoaukon profiilista, ei sitä pystytä rakentamaan muuttuvaksi ( tai ainakin sellaisen tekeminen olis kallista ). Jos kysymys on virtauspinta-alan optimoinnista, voidaaan se helpostikin tehdä muuttuvaksi ( variable geometry ).

 

[SJ]

Joku F-15 lentäjä taisi joskus kertoa ettei ole kertaakaan käynyt urallaan yli Mach 1.8:ssa.

Sikäli kun tiedän, niin Hornetin nopeutta rajoittaa sen moottorien ilmanottoaukkojen muoto joka ei ole optimi korkeilla nopeuksilla, mutta jos ne ovat optimoitu matalille nopeuksille, niin luulisi niiden riittävän kaartotaisteluun.

Virtaustekniikassa pienikin profiilimuutos voi aiheuttaa muutoksia toiminnassa. Missä se optimipiste on, en tiedä, mutta ilmeisesti reilusti alle 2 Mach. Koska kysymys lienee nimenomaan ilmanottoaukon profiilista, ei sitä pystytä rakentamaan muuttuvaksi ( tai ainakin sellaisen tekeminen olis kallista ). Jos kysymys on virtauspinta-alan optimoinnista, voidaaan se helpostikin tehdä muuttuvaksi ( variable geometry ).

F-15:ssa tuo ilmanottoaukko on varsin selkeästi vaihtuvageometrinen.

http://www.military.cz/usa/air/in_service/aircraft/f15/f15_en.htm

Ekassa kuvassa näkyy ja seuraavassakin tuossa sivuprofiilissa.

 

[Bodyguard]

Ilman sen kummempaa sotilaskoneiden tuntemusta olettaisin, että tuota säädettävää ilmanottoaukkoa hyödynnettäisiin lähinnä palamisen optimointiin. Pienemmällä teholla pienempi virtauspinta-ala, suuremmalla suurempi. Jäin miettimään, muuttuuko diffuusorin profiili tuossa, voi muuttuakin.

 

[SJ]

Ilman sen kummempaa sotilaskoneiden tuntemusta olettaisin, että tuota säädettävää ilmanottoaukkoa hyödynnettäisiin lähinnä palamisen optimointiin. Pienemmällä teholla pienempi virtauspinta-ala, suuremmalla suurempi. Jäin miettimään, muuttuuko diffuusorin profiili tuossa, voi muuttuakin.

"Diffuusori"? Onko kyseessä se putken toinen pääty? Se on kyllä säädettävä.

 

[Bodyguard]

Sorry, taisin käyttää diffuusori termiä vähän huolimattomasti. Diffuusorihan on pelkistetyimmillään laajeneva putki, joka ohjaa virtausta ja muuttaa virtausnopeutta. Tyypillisesti diffuusoreja käytetään ahtimissa ja keskipakopumpuissa. Ajatuskatkos, sorry.

 

[fulcrum]

Ilmavirtauksen täytyy olla alisooninen kun se osuu suihkumoottorin kompressoriin tai turbiinin siipiin. Jos suihkukone lentää ylisoonisella nopeudella, niin moottoreihin tulevaa ilmavirtausta täytyy hidastaa. Mitä lujempaa mennään, sitä hankalampaa siitä tulee. Lisäksi ilmanoton täytyy olla tehokas laajalla nopeusalueella. Ennen 80-lukua useimpien suihkuhävittäjien ilmanotot suunniteltiin säädettäviksi, jolloin ne saatiin toimimaan hyvin sekä hitaassa että nopeassa lennossa. Uudemmissa tähän ei useinkaan enää vaivauduta koska useimmilla kiinteillä ilmanotoilla päästään sinne Mach 1.8-2.0 nopeuksiin. Muutama sata km/h lisänopeutta ei ole sen vaivan arvoista että koneeseen lisätään taas uusi mutkikas mekaaninen järjestelmä.

Toinen suihkuhävittäjien nopeutta rajoittava tekijä on kitkalämpö. 2.5 Machia alkaa olla sellainen raja että sitten pitää ruveta käyttämään kuomuissa, nokassa, siiven etureunassa yms. kalliita erikoismateriaaleja. Stoori kertoo että yhdessä välissä F-15:een ruvettiin asentamaan uusia kuomuja, jotka tiputtivat maksiminopeutta 0.7 Machia alaspäin.

 

[Bodyguard]

Niinpä tietysti. Onhan se ilmanottoputki sittenkin diffuusori, tottakai, koska ilmavirtauksen nopeutta pitää pudottaa. Anteeksiantamaton virhe multa.

 

[SJ]

Ilmavirtauksen täytyy olla alisooninen kun se osuu suihkumoottorin kompressoriin tai turbiinin siipiin. Jos suihkukone lentää ylisoonisella nopeudella, niin moottoreihin tulevaa ilmavirtausta täytyy hidastaa. Mitä lujempaa mennään, sitä hankalampaa siitä tulee. Lisäksi ilmanoton täytyy olla tehokas laajalla nopeusalueella. Ennen 80-lukua useimpien suihkuhävittäjien ilmanotot suunniteltiin säädettäviksi, jolloin ne saatiin toimimaan hyvin sekä hitaassa että nopeassa lennossa. Uudemmissa tähän ei useinkaan enää vaivauduta koska useimmilla kiinteillä ilmanotoilla päästään sinne Mach 1.8-2.0 nopeuksiin. Muutama sata km/h lisänopeutta ei ole sen vaivan arvoista että koneeseen lisätään taas uusi mutkikas mekaaninen järjestelmä.

Toinen suihkuhävittäjien nopeutta rajoittava tekijä on kitkalämpö. 2.5 Machia alkaa olla sellainen raja että sitten pitää ruveta käyttämään kuomuissa, nokassa, siiven etureunassa yms. kalliita erikoismateriaaleja. Stoori kertoo että yhdessä välissä F-15:een ruvettiin asentamaan uusia kuomuja, jotka tiputtivat maksiminopeutta 0.7 Machia alaspäin.

Tuo täsmää tarinan kanssa, jonka mukaan yli 1.8:n machin kohdilla kuomu alkaa pehmetä ja joissakin oloissa kuomuun saa kädellä painamalla käden jäljen.

 

[Einomies1]

Fulcrum puhuu asiaa. Venäläisten ym. muiden koneiden mach 2+ vauhdit on ns. Dash-speed nopeuksia, joita ne eivät voi pitää kauan yllä. Silloin kone ajaa jälkipoltolla korkealla (n.15 km) joka kuluttaa simaa vallan hurjasti ja syö rajusti toimintasädettä.

Lisäksi juuri kitkalämpö suurissa nopeuksissa tekee koneesta paremmin havaittavan ja vaikuttaa varmasti muutenkin lento-ominaisuuksiin.

Juuri tämän takia uudet jenkkikoneet ja esim. EF-Typhoon on optimoitu ns. "super-cruisereiksi" eli maksimit korkealla ovat max mach 2 tienoilla mutta koneet pystyvät pitämään jatkuvaa mach 1.2-1.6 "marssivauhtia" ilman jälkipolttoa ja pitämään paremman toimintasäteen, koneen koon (mm.tutkapinta-alan) kauheasti kasvamatta.

Lisäksi jos keskitytään nopeaan sprinttinopeuden saavuttamiseen, koneesta tulee suuri, koska tarvitaan suuret polttoainetankit ja moottorit. Tämä taas sitten tarkoittaa suurempaa tutkapinta-alaa ja parempaa tutkanäkyvyyttä.

Jostain ilmailu-lehdestä luin aikanaan että AMRAAM ohjuksen nopeus on noin mach 4, eli kyllä reilusti suurempi kuin millään nykyisellä hävittäjällä. Lisäksi ohjus on niin pieni että vaikka lentokone havaittaisiin aikaisemmin, niin ohjusta ei koska sen tutka-pinta-ala on varsinkin kohti tulevana ääriimmäisen pieni. Tai se kyllä havaitaan mutta silloin on liian myöhäistä paeta...

AMRAAMin toiminta kertauksena:

Maali kaukana (kymmeniä kilometrejä) :
1.maalin suunta, nopeus, sijainti ja korkeus annetaan summittaisesti laukaisevan koneen tutkalta, toisen koneen tutkalta, maatutkalta datalinkillä tai vaikka lämpökameralta (NASAMS).
2. Ohjus laukaistaan ja se käyttää inertia-paikannusta (ainakin) alkuvaiheen suunnistukseen (eli ei tarvita tutka-lukitusta, ohjus ei lähetä mitään aktiivista signaalia maalin tietoon).
3. Ohjuksen lentovaiheessa tulenjohto-tutka voi päivittää maalitietoja ohjukselle.
4. Ohjuksen tultua maalin lähi-alueelle se käynnistää oman tutkansa ja aloittaa maalinhaun.
5. Ohjus löytää maalin ja lukittuu siihen ja aloittaa loppulähestymisen.
6. Jos maali lähettää häirintäsignaalia, ohjus vaihtaa aktiivisen tutkahaun ja hakeutuu häirinnän kohteeseen.
7. Tutka-herätesytytin toimii metrien etäisyydellä maalista (aktivoituu viime metreillä, estäen sytyttimen häirinnän ja ennenaikaisen räjähdyksen) ja varmistuksena iskusytytin.

Jos maalitiedot annetaan joltain muulta tukalta kuten maa-yksiköltä tai toiselta koneelta, ei ohjuksen laukaisupaikkaa edes välttämättä havaita saati tiedetä onko ohjus laukaistu. Ruotsin ilmapuolustus ja varmasti suomenkin nojaavat tähän "ground-control-operator" malliin jossa ilmavalvontakeskus antaa tiedot hävittäjille ja ne toimivat vain laukaisulevetteina. Näin niiden ei tarvitse käyttää omaa tutkaansa ja niitä ei havaita yhtä hyvin.
Edellyttää tietysti että ilmapuolustustutkia on olemassa.

AMRAAMin toiminnan olen lukenut alan ilmailulehdistä (siivet ym.) enkä muista vuosia, mutta ovat kyllä varmasti asiantuntevampia kuin joku helvetin WIKIPEDIA!

 

[Peiper]

Einomies1: En ole mikään suuri wikipedian fani, mutta kyllähän siellä käytetään juuri tuollaisia julkaisuja lähteinä. Sitäpaitsi, jos mietitään esimerkiksi Suomen sotilas-lehteä ja sen hyvinkin asenteellista kirjoittelua, niin miksi pitäisi niihin ilmailulehtiin sen enempää?

 

[Einomies1]

Einomies1: En ole mikään suuri wikipedian fani, mutta kyllähän siellä käytetään juuri tuollaisia julkaisuja lähteinä. Sitäpaitsi, jos mietitään esimerkiksi Suomen sotilas-lehteä ja sen hyvinkin asenteellista kirjoittelua, niin miksi pitäisi niihin ilmailulehtiin sen enempää?

Jos katsot esimerkiksi sitä Suomen sotilas-lehteä, niin kirjoittajina on nykysiä ja entisiä ammattiupseereita, sotilasasiantuntijoita ja sotilasasiamiehiä, joista monet ovat olleet ulkomaantehtävissä urallaan. Antaa se kyllä HIEMAN enemmän uskottavuutta kuin joku netissä asiaa seurannut kolumnisti joka kuvittelee tietävänsä jotain jostain, kun on pelannut vähän sotapelejä tietokoneella 5 - vuotiaasta.

 

[Peiper]

Einomies1: En ole mikään suuri wikipedian fani, mutta kyllähän siellä käytetään juuri tuollaisia julkaisuja lähteinä. Sitäpaitsi, jos mietitään esimerkiksi Suomen sotilas-lehteä ja sen hyvinkin asenteellista kirjoittelua, niin miksi pitäisi niihin ilmailulehtiin sen enempää?

Jos katsot esimerkiksi sitä Suomen sotilas-lehteä, niin kirjoittajina on nykysiä ja entisiä ammattiupseereita, sotilasasiantuntijoita ja sotilasasiamiehiä, joista monet ovat olleet ulkomaantehtävissä urallaan. Antaa se kyllä HIEMAN enemmän uskottavuutta kuin joku netissä asiaa seurannut kolumnisti joka kuvittelee tietävänsä jotain jostain, kun on pelannut vähän sotapelejä tietokoneella 5 - vuotiaasta.

No jos se sotapelejä pelannut käyttää asiallista lähdettä, niin ei kai siinä mitään uskottavuusongelmaa ole?

 

[AlphaBravo]

Sikäli kun tiedän, niin Hornetin nopeutta rajoittaa sen moottorien ilmanottoaukkojen muoto joka ei ole optimi korkeilla nopeuksilla, mutta jos ne ovat optimoitu matalille nopeuksille, niin luulisi niiden riittävän kaartotaisteluun.

Tässä on vinha perä.

Hornet ja Mig-29 ovat paperilla hyvin vertailukelpoisia. Suunnilleen samanpainoisia ja suunnilleen saman verran työntövoimaa. Jopa samankokoinen siipi. Miksi toinen lentää nopeammin kuin toinen?

Nopeuteen vaikuttavat tietysti vastus ja työntövoima. Erot voisivat periaatteessa johtua suunnittelun ja valmistuksen laadusta, mutta merkittäviä eroja tuskin on, kun kyseessä ovat tämän kaliiperin toimijat. Niinpä kysymys on optimoinnista. Karkeasti sanottuna suuriin nopeuksiin optimoitu kone ei ole edullinen pienillä nopeuksilla ja päinvastoin. Kaikkea ei voi saada.

Nopeusalue, jolle kone optimoidaan vaikuttaa mm. ilmanoton ja siiven muotoiluun. Työntövoima eri nopeuksilla riippuu vahvasti ilmanotosta. Työntövoima-painosuhde taas on (muiden asioiden ohessa) verrannollinen kaartokykyyn. Hornet on lisäksi "vortex-lift"-kone. Pyörrenostovoimaa syntyy suurilla kohtauskulmilla siiven voimakkaista etujatkeista (LERX, leading edge root extension). Pitäisin hyvin todennäköisenä, että Hornetilla on etu Migiin nähden pienillä nopeuksilla.

Kokonaan oma kysymyksensä sitten on, mihin analyysiin kummankin koneen optimointi perustuu. Mikä on realistisin tilanne?

 

[baikal]

Onko nyt ymmärrettävä niin, että puolen machin, jopa yli, nopeusero huipuissa ei tarkoita yhtään mitään? Miksi kuitenkin isot sotavaltiot sitkeästi puurtavat saadakseen nopeampia koneita kehiin? Kai sillä joku syynsä täytyy olla?

 

[Hejsan]

Suunnilleen samanpainoisia ja suunnilleen saman verran työntövoimaa. Jopa samankokoinen siipi. Miksi toinen lentää nopeammin kuin toinen?

No Migillä on vahvempi mootori......

 

[SJ]

Onko nyt ymmärrettävä niin, että puolen machin, jopa yli, nopeusero huipuissa ei tarkoita yhtään mitään? Miksi kuitenkin isot sotavaltiot sitkeästi puurtavat saadakseen nopeampia koneita kehiin? Kai sillä joku syynsä täytyy olla?

Miten niin nopeampia koneita? Mach 2-2.5 on ollut aika standardi jo pitkään? Se että kone pystyy lentämään yliääninopeuksilla ilman jälkipolttoa on sitten ihan käytännön juttu.

 

[baikal]

Onko nyt ymmärrettävä niin, että puolen machin, jopa yli, nopeusero huipuissa ei tarkoita yhtään mitään? Miksi kuitenkin isot sotavaltiot sitkeästi puurtavat saadakseen nopeampia koneita kehiin? Kai sillä joku syynsä täytyy olla?

Miten niin nopeampia koneita? Mach 2-2.5 on ollut aika standardi jo pitkään? Se että kone pystyy lentämään yliääninopeuksilla ilman jälkipolttoa on sitten ihan käytännön juttu.

Eli puolen machin nopeusero ei meinaa siis mitään ilmataisteluissa? Se tarkoittaa kuitenkin neljänneksen nopeuseroa. Vähän sama juttu, kun Toisessa maailmansodassa olisi pantu 350 km/h lentävä hävittäjä tappeluun 500 km/h lentävän kanssa....oisko tuossa tullut noutaja?

Minusta Hornet on pommittaja. Olisinkohan ihan väärässä, jos Isojen vaihtoviikkojen aikana paljastuisikin, että pari kolme tusinaa Hornetteja on lopun perin melko vähän lennettyjä, ne jatkavat hamaan tulevaan pommittajina ja uushankintana hommataan pari tusinaa täysveristä ilmataistelukonetta? Ei noita uusien sukupolvien koneita näköjään hypetyksestä huolimatta ihan jatkuvasti tuutista tule ulos...näinköhän pommittajaroolissa Hornet on edes wanhanaikainen vielä 2025? (vertailua on jokseenkin tylsää tehdä amerikkalaisiin koneisiin, tokko sitä amerikkalaisten kanssa ihan tukkanuottasille ruvetaan)

 

[AlphaBravo]

Onko nyt ymmärrettävä niin, että puolen machin, jopa yli, nopeusero huipuissa ei tarkoita yhtään mitään? Miksi kuitenkin isot sotavaltiot sitkeästi puurtavat saadakseen nopeampia koneita kehiin? Kai sillä joku syynsä täytyy olla?

Tietysti se tarkoittaa jotain. Nopeampi kone ei kuitenkaan ole yksiselitteisesti parempi kone. Jos koneen kiinteä ilmanotto on optimoitu yli 2 machin lentämiseen, ei saada parasta tehoa irti kun ruvetaan kaartotaisteluun alisoonisella alueella. Se on heikkous. Toisaalta korkea huippunopeus antaa muita etuja.

Esimerkiksi Hornetilla ja Mig-29:llä on hyvin samankaltaiset lähtökohdat, mutta Mig lienee optimoitu jonkin verran korkeampiin nopeuksiin kuin Hornet. Eli karrikoiden Hornet olisi enemmän kaartotaistelija ja Mig enemmän "interceptori".

Ja vaikka tuossa toisin väitin, superhävittäjään pitäisi saada kaikkea hyvää kerralla: korkea (+2 Mach) huippunopeus, supercruise ja hyvä kaartokyky sekä kiihtyvyys laajalla nopeus- ja korkeusalueella. Ja kun tarpeeksi voimaa ja tekniikkaa on takana, se myös onnistuu. Mutta aina joudutaan vähän optimoimaan.

 

[AlphaBravo]

Eli puolen machin nopeusero ei meinaa siis mitään ilmataisteluissa? Se tarkoittaa kuitenkin neljänneksen nopeuseroa. Vähän sama juttu, kun Toisessa maailmansodassa olisi pantu 350 km/h lentävä hävittäjä tappeluun 500 km/h lentävän kanssa....oisko tuossa tullut noutaja?

Potkurihävittäjä ja suihkukone eivät vertaudu noin. Potkurihävittäjässä juttu on suoraviivainen: enemmän potkua, enemmän nopeutta, parempi kone. Stoppi tulee vastaan vasta, kun aletaan lähestyä äänennopeutta potkurinlapojen kärjissä, jolloin hyötysuhde romahtaa. Sitäpaitsi kaikki potkurihävittäjät toimivat aerodynamiikan kannalta samalla nopeusalueella, eli selvästi alisoonisella alueella. Suihkarin näkökulmasta kaikki potkurihävittäjät ovat siis hitaaseen lentämiseen optimoituja!

Suihkuhävittäjässä nopeus vaikuttaa työntövoimaan ja ilmanottoaukon muotoilu on tärkeää. Joko teet siitä muuttuvan tai sitten optimoit sen jollekin nopeusalueelle (jolloin se on sivussa optimista muilla nopeuksilla). Lisäksi nopeusalue josta puhutaan on todella laaja (alisoonisesta yli 2 machiin), joten samat keinot eivät käy kautta koko linjan.

 

[baikal]

Jep jep.