Túlzásba vitt kompozitozás?
Nézd, az EF Typhoon első szériái már kibuktak.
A klasszikus ex-szovjet MiG-29-esekkel szemben, ahol a hagyományosan óvatos orosz élettartam kalkuláció miatt utólag derült ki, hogy a 2500 óra, az lehet akár 4000 is, az első szériás Typhoon-oknál a nagy reményekkel várt 4-6000 órás élettartamról derült ki, hogy az kevesebb, mint 2500 óra.
Szériahiba? Legyen.
De ott van a Rafale M. Eleve ciki, mert ebből az alváltozatból csak annyi van, amennyit a francia haditengerészet használ. Persze, elviekben a Rafale C sárkányáról beszélünk, ami alá betettek egy erősebb orr- és főfutót és fékhorgot, meg a korróziót jobban viselő festést kapott. Tehát elviekben konverzióval, vagy gyors átállással pótolható lenne a kiesés.
És mi is derült róluk? Hogy ezek se bírják tovább 2500 óránál!
Szériahiba ez is? Aligha. Sokkal inkább a kihegyezett konstrukció, a kompozitok nagy randomitása és az a bizonyos, már említett, lényegesen magasabb előfordulási számú dinamikus terhelés.
A hajófedélzeti le- és felszállások ismétlődő igénybevételei.
A híresen fafejű és merev US Navy, amelyik az F-35C érkeztéig nem is használt kompozit konstrukciójú gépeket, talán mégse olyan ostoba, mikor évtizedekkel ezelőtt eldöntötte, hogy a hajófedélzeti üzem ismétlődő dinamikus igénybevételeinek komplex hatását ellensúlyozandó, egyszerűen ott képeznek tartalékot a gépek élettartamán, ahol a leginkább nyilvánvaló: lekorlátozták az összes típusokat 7.5 g-re.
Ez ugyanolyan régivágású üzemmérnöki attitűd, mint az oroszok hagyományosan óvatos élettartam kalkulációja, vagy az a masszív tervezői ráhagyás, ami a B-52-est, de akár az F-15E, vagy F-16C sárkányát is jellemzi.
A kompozitok lényegesen kisebb tömeg mellett azonnal nyilvánvaló, rögvest jelentkező terhelhetőségi fölényben vannak a hagyományos fém konstrukciókhoz képest.
Csakhogy az elemi szálak folytonossági hibái, a felületekre nem kifutó belső rétegekben jelentkező hibák, az egyfelől előny, másfelől hátrány irányfüggő terhelhetőség visszásságai mind megbosszulják magukat, ha random eloszlású, de ismétlődő és gyors lefutású, dinamikus terhelésekről beszélünk.
Az ezzel kapcsolatos - szerintem véleményes - tervezői, de sokkal inkább projekt menedzseri, illetve koncepcionális elvárás láthatóan kezdi megbosszulni
Az F135-ös sugárhajtómű a Rafale M egyébként csodálatos kompozit sárkányához hasonlóan mesés tulajdonságokkal bír.
A nikkel bázisú, egykristály turbina lapátok olvadási hőmérsékletéhez képest magasabb(!) a turbina előtti üzemi hőfok. Hogy lehetséges ez? Nos, a komplex bevonatolás, a fátyolhűtés 3D áramlásai segítenek ebben.
Ilyen technológiát persze manapság már visszaszármaztatnak a lényegesen konzervatívabb, régebbi dizájnú F100PW229-esekbe is EEP szérianév alatt (Enhanced Engine Package).
Ezeknél nincs is baj, nettó nyereség mérhető az élettartamon, hiszen a gázhő és így a teljesítmény nem változott, csak a lapátok kialakítása.
De az F135-ösnél ezekre a “dupla, vagy semmi” kihegyezett, “istenkísértő” üzemi paraméterekre a lényegesen jobb teljesítmény miatt volt szükség.
Aminél egyértelmű, hogyha bármi okból megsérül a bázisfémhez képest amúgy totál más jellegű bevonat, a lapát szerkezete azonnal tönkre megy.
A hajtómű élettartamát ciklusokban mérik.
A ciklus pedig maga a dinamikus terhelés.
Egy utasgépen ebből lehet egy 12 órás Budapest - New York útvonalon összesen egy darab.
Egy 8 perces F-35A bemutatón meg akár 10-16. És lényegesen nagyobb dinamizmussal, rövidebb periodicitással és szélsőségesebb amplítúdóval.
Ez a helyzet a turbinával. És a konpresszor?
Bár a 30-33-as sűrítési viszonyú F100PW229-eshez képest az F135PW100-as kissé “moderált” a maga 29-es értékével, a hajtómű levegőátfutása a kompresszor átmérőjéhez és a kétáramúsági fokhoz képest azért nem épp csekély.
A gyorsan váltakozó fordulatszám, gyorsan változó mechanikai igénybevételekkel is jár és nem csak a centrifugális erőkre kell gondolni.
A relatíve nagy levegőtömeg sűrűsége fokozatról fokozatra - hála a korszerű, tehát viszonylag alacsony fokozatszámú kompresszornak - relatíve nagy lépcsőkben emelkedik.
Emiatt a pompázshajlam nagy.
Nincs is ezzel semmi gond, mert ott figyel a mindig résen lévő FADEC és a mozgatható állólapátozással ott avatkozik be, ahol kell.
Csak ugye ez kb olyan terhelésváltozás a forgó lapátoknak (még konstans fordulatszámnál is!), mint egy műrepülőgép szárnyának, műrepüléskor. És ebből a pilóta nem érzékel semmit, így aztán önfeledten “fűrészel” a gázkarral és dicséri a konstrukciót, hogy milyen kezes, milyen gyorsan reagál mindenre.
Mi meg tapsolunk, hogy micsoda bemutató repülés, micsoda manőverek!
A lapátok meg törnek szanaszét...