Nadzvukový vstup bez přepínání - Diverterless supersonic inlet

Vought XF8U-3 Crusader III
Testování nadzvukového vstupu F-35 bez přepínání na upraveném F-16. Původní příjem je zobrazen na horním obrázku.
J-10B se zobrazeným přívodem vzduchu bez přepínače Airshow Čína 2018

A nadzvukový vstup bez přepínání (DSI) je typ tryskový motor přívod vzduchu používají někteří moderní bojová letadla k řízení proudění vzduchu do jejich motorů. Skládá se z „boule“ a vpředu zametaného přívodního krytu, které společně odvádějí mezní vrstva proudění vzduchu od motoru letadla. To eliminuje potřebu a rozdělovací deska, zatímco stlačuje vzduch, aby jej zpomalil z nadzvukových na podzvukové rychlosti. DSI lze použít k nahrazení konvenčních metod řízení nadzvukových a mezních vrstev proudění vzduchu.

DSI lze použít k nahrazení sací rampa a vstupní kužel, které jsou složitější, těžší a dražší.[1]

Technické zázemí

Když letadlo letí, rychlost vzduchu ve vztahu k motoru se rovná rychlosti letu letadla. Současné turbínové motory však nejsou schopné zvládnout nadzvukové proudění vzduchu. To je proto, že rázové vlny spojené s nadzvukovými rychlostmi mohou poškodit nebo způsobit nebezpečné vibrace v lopatkách turbíny, což má za následek ztrátu tahu nebo poruchu motoru. V důsledku toho musí být v letadlech letících nadzvukovou rychlostí vzduch vstupující do vstupu zpomalen na podzvukový rychlosti před dosažením lopatek kompresoru a turbíny tryskový motor. Kromě toho musí být proud vzduchu také optimální rychlostí a objemem, aby poskytoval maximální tah.[2]

Vstupy

Moderní bojová letadla toho dosahují různými způsoby, a to prostřednictvím konstrukce vstupu. Vstup leží před kompresorem a má silný vliv na čistý tah motoru. Dobře navržený přívod narovná tok a napájí kompresor vzduchem s nízkou turbulencí při relativně konstantní rychlosti a objemu. Toho je snadné dosáhnout u podzvukových letadel, jako jsou trysky pro cestující, které neprovádějí vysokorychlostní manévry s vysokým G, které vedou k turbulentnímu proudění vzduchu.[3] Vstupy do podzvukových letadel jsou jednoduché a kratší: otvor navržený k minimalizaci odporu.[4]

U nadzvukových vojenských trysek jsou vstupy obvykle mnohem složitější a používají rázové vlny ke zpomalení vzduchu a pohyblivé vnitřní lopatky k tvarování a řízení toku. Nadzvukové letové rychlosti vytvářejí rázové vlny v sacím systému a snižují zpětně získaný tlak v kompresoru, takže některé nadzvukové přívody používají zařízení, jako je kužel nebo rampa, ke zvýšení zotavení tlaku účinnějším využitím rázových vln. Složitost těchto vstupů se zvyšuje se zvyšováním maximální rychlosti. Rychlosti přes Mach 2 vyžadují mnohem propracovanější design vstupu. To omezuje většinu moderních bojových letadel na maximální rychlost 1,8–2,0 Mach.[Citace je zapotřebí ]

Vstupy bez přepínání

Náraz DSI funguje jako kompresní povrch a vytváří rozložení tlaku, které brání vstupu většiny vzduchu mezní vrstvy do vstupu rychlostí až Mach 2. V zásadě DSI odstraňuje složité a těžké mechanické systémy.

Dějiny

Počáteční výzkum DSI provedl Antonio Ferri je padesátá léta a je dále rozvíjena a optimalizována Lockheed Martin na počátku 90. let pomocí výpočetní dynamiky tekutin. První Lockheed DSI byl letecky převezen 11. prosince 1996 v rámci projektu technologické demonstrace. Byl nainstalován na F-16 Block 30 stíhací letoun, který nahradil původní směrovač sání letadla. Upravená F-16 prokázala maximální rychlost Mach 2,0 (Mach 2,0 je čistá certifikovaná maximální rychlost F-16) a jízdní vlastnosti podobné normální F-16. Bylo také prokázáno, že podzvukový specifický přebytek výkonu byl mírně vylepšen.

Koncept DSI byl do programu JAST / JSF zaveden jako položka obchodní studie v polovině roku 1994. Bylo to porovnáno s tradičním vstupem typu „stříška“. Obchodní studie zahrnovaly další CFD, testování a analýzy hmotnosti a nákladů. DSI byl později začleněn do designu Lockheed Martin F-35 Lightning II poté, co se prokázalo, že je o 30% lehčí a vykazuje nižší náklady na výrobu a údržbu oproti tradičním vstupům, přičemž stále splňuje všechny výkonnostní požadavky.[1]

Výhody

Snížení hmotnosti a složitosti

Tradiční přívody letadel obsahují mnoho těžkých pohyblivých částí. Ve srovnání s tím DSI eliminuje všechny pohyblivé části, což je mnohem méně složité a spolehlivější než dřívější vstupy přepínací desky. Odstranění pohyblivých částí také snižuje hmotnost letadla. [5]

Tajnost

DSI zlepšují velmi nízké pozorovatelné vlastnosti letadla tím, že eliminují radarové odrazy mezi odkloněním a kůží letadla.[1] Navíc „nerovný“ povrch snižuje vystavení motoru radaru, což významně snižuje silný zdroj radarového odrazu[6] protože poskytují další stínění ventilátorů motoru před radarovými vlnami.

Analytici si všimli, že DSI snižuje potřebu aplikace materiály absorbující radar.[1][7]

Seznam letadel s DSI

Aktivní

Budoucnost

Reference

  1. ^ A b C d Hehs, Eric (15. července 2000). "JSF Diverterless Supersonic Inlet". Časopis Code One. Lockheed Martin. Citováno 11. února 2011.
  2. ^ http://kakunhome.tripod.com/aviation.htm
  3. ^ Prezentace univerzity na programu JSF
  4. ^ Návrh vstupu a typy vstupů, NASA.
  5. ^ Technologie F-35 JSF
  6. ^ „Fast History: Lockheed's Diverterless Supersonic Inlet Testbed F-16“ Archivováno 7. září 2013, v Wayback Machine aviationintel.com, 13. ledna 2013
  7. ^ „Podpis J-20 představuje zajímavé neznámé“ Archivováno 2013-05-15 na Wayback Machine. Letecký týden. Vyvolány 13 January 2013
  8. ^ „歼 -10B 改进型“. AirForceWorld.com. Archivovány od originál dne 08.08.2013. Citováno 2013-08-01.
  9. ^ „JL-9 Trainer Jet získává vstup DSI, Guizhou Čína“. AirForceWorld.com. Archivovány od originál dne 5. srpna 2013. Citováno 29. srpna 2011.
  10. ^ „Paris Air Show 2011 - čínský sdělovací prostředek odhalen námořní letecký trenér“. home.janes.com, 15. února 2012.
  11. ^ „AMCA mohla létat nezjištěná během nebezpečných misí“. OnManorama. 5. února 2020. Citováno 2020-02-06.

externí odkazy