TVC pro és kontra

[Montezuma]

Valaki írta, hogy a japánok 3D-s (ezek szerint koppintott) vektorálása nem hatékony. Mi a gond vele?

 

[blaze]

Az YF-22-es idején TVC technológia a gyakorlatban még csak a kacsaszárnyas NASA F-15S/MTD gépen üzemelt, időrendben csak ez után jelent meg a NASA-Rockwell-MBB X-31-ese.
Az EF előtt nem volt semmiféle TVC-s tech demo, sőt európában soha nem repült semmi ilyen gép, egyszeráen az MBB betársult az X-31-es programba és kész.

Igen így van csak nálam EF előtti techdemóként maradt meg az X-31 aztán lusta voltam utánézni megint, de szerintem napnál világosabb volt, hogy erről van szó.

Emiatt a tolóerő tengelyét a gép hossztengelyéhez képest felfelé kitérítve extra emelőerőt érhettek el.

Szerinted ez az előállított emelőerő nagyságrendileg hol van az egyébként a szárnyfelület illetve a törzs által generált felhajtóerőhöz képest? Mert énszerintem <i>high subsonic </i>tartományban kb. sehol, de te jobban értesz ehhez, ezért lennék kíváncsi.

Az YF-22-esnél így még a korábbi S/MTD rendszer 2D-s megoldását tudták csak alkalmazni, kifejezetten egyszerű működési elv szerint. Csak fel és le, csak párhuzamosan, a magassági kormányokkal egy bizonyos sebességtartományig kötelezően együttműködve dolgoznak, ezáltal impulzusszerű nyomatéknöveléssel a kereszttengely körül forgatva az állásszöget tudják nagy tempóval változtatni.

Ezen már korábban is gondolkoztam, hogy a Raptoron nincs aszimmetrikus TVC kitérítés amennyire tudom. Akkor hogy a fenébe befolyásolja az orsózó szögsebességet a TVC használat? Elvileg aszimmetrikus erőket kellene előállítani valahogy, a két gázsugár ugyanabban az irányban való eltérítése meg pont, hogy inkább szimmetrikus.

Amiről molnibalage és blaze ír, hogy a TVC nagy hátránya, hogy manőverezéskor a gépet túlságosan le lehet lassítani, amivel álló célponttá tesszük.
Ebben igazuk van, bár ne feledjük, hogy az új orosz gépeken nem csak az átesésig lassításhoz használják a rendszert.
Az alábbi videón jól látszik, hogy az amúgy nagy tempójú manőverezést az aerodinamikai kormányokkal meg-megszakítják egy-egy belehúzással, majd a TVC kifinomult mozgással lekíséri a manővert az irányíthatóság folyamatos fenntartásával, amíg a gép vissza nem gyorsul.

Kicsit pontosítok.

Amiről én írtam, hogy a Raptor pilóták beszámolói szerint a high subsonic tartományban történő TVC használat a légiharc szempontjából inkább hátrányos volt mert a sebesség túl gyorsan elkopott ezáltal az optimális sebességtartomány alá kerültek, ami a csökkent kitartott forduló szögsebesség miatt komoly hátrányt jelent. Az alapvető probléma itt az, hogy egy 2-körös harcban nem igen van lehetőség arra, hogy vissza gyorsítsak ha elfogyott a sebesség, mert azzal közel behozhatatlan előnyt adok a másik fél számára.

Pl. 1-körös harcban viszont jó lehet a TVC mert itt mindenki igen gyorsan eldobja a sebességet és a fordulósugár csökkentésére törekszik, és mint korábban írtuk valószínűleg a TVC hatása leginkább a kis és a közepes sebességtartomány alsó részében jön ki a legjobban.

Ami lényeges. A TVC előnye nem csak a ma már szinte elképzelhetetlen gépágyús légiharcoknál működhet.
A legkorszerűbb sisakcélzók és vektorálós, akár az indítás után is autonóm módon célt befogni képes kis hatótávolságú rakéták korában is adhat előnyt.
Ugyanis hiába lehet egy AIM-9X-et akár 90 fokos rálátási szöggel indítani, ha az pont ettől a pár intenzív manővertől veszti el mozgási energiáját.
Eközben a célpont is dolgozik és lehet, hogy az ő sebessége kisebb, lehet, hogy ez önveszélyesnek tűnik, de ha ő rá tud fordulni a célra, akkor a szintén vektorálós R-73-ast kényelmesebb pozícióból indíthatja, annak manőverezési tartalékával.

Nem is mondtuk, hogy fölösleges, de azért azt látni kell, hogy egy gépágyús harccal összehasonlítva a kapott előny jóval kisebb. HOBS rakéta hajigáláskor meg nagy eséllyel pont nem low subsonic tartományban fogsz repkedni (ha igen akkor már rég halott lennél).

Érdemes kipróbálni a sokat emlegetett DCS szimulátorban a Mach 0.8-0.9 környékéről indított géppár-géppár elleni légiharcnál is elég hamar le lehet koptatni a sebességet addig, hogy a közvetlen kormányzásra átkapcsolva a nagy állásszögű manőverezések világába kényszerítsük az F-15-öst.

HOBS képességgel rendelkező gépek közötti közelharc esetén ennek az esélye erősen konvergál a nullához. Egy ilyen harc valószínűleg úgy néz ki, hogy vagy alapból pofánlövik egymást, vagy a létező leggyorsabb útvonalon berántják a gépet a cél felé és indítják a rakétát. Amennyiben optimális sebességről indulsz ennyi idő alatt nem fog annyira kikopni a sebesség, hogy olyan nagy szükség legyen a TVC-re. Valamekkora előnyt biztos ad.

Az F-15C SAS kikapcsolva dogfight az meg a vicc kategória mert az orosz gépekkel összehasonlítva annyira szarul viselkedik a gép a leírt sebesség / AOA tartományban, hogy még jóval azelőtt lelőnek, hogy idáig eljutnál. Az F-15C vs. orosz gép dogfightok szimulátorban nagy átlagban csak akkor szoktak sikeresek lenni, amikor a 15-ös pilóta a lehető leggyorsabban elintézi a másikat. A hosszabb harcok mint írtad általában a sebesség elkopását eredményezik ami finoman szólva nem a 15-ös javára dönti a pályát, de még akkor sem egyszerű a feladat ha sikerül megtartani a sebességet.

 

[blaze]

Nagyon sokszor olvasom vissza azt a kijelentést, hogy a TVC működésekor az útirányú tolóerő komponens csökken. Ez nem igaz, mivel nagy állásszöggel indított manőverbevitelkor a gép útirányú vektorával közel párhuzamos a kitérített tolóerővektor, így nem az útirányú tolóerő komponens csökken, hanem a haladási irány ellenében a homlokellenállás nő meg.

A kis és közepes magasságon indított közelharcokban meg a kiindulóhelyzetből minden nagy csak az állásszög nem. M0.9-en a kezdeti forduló előtt repülve kis/közepes magasságon olyan kicsi az állásszög, hogy kb. említeni is fölösleges.

Az, hogy utána amikor 30 AoA-val rántod a gépet utána mi lesz az már egy teljesen más kérdés.

Amint a géppel elérik a manőverben a maximális állásszöget, a fúvócsövek és a stabilizátorok nyomott helyzetbe kerülnek, mivel az előrevándorolt nyomásközéppont mellé hozzáadódik a hossztengely fölé mutató vektor (útirány szerint a fúvócső lefelé tér ki) is, amivel a gép a manőver ívén a lehető legkevesebb sebességvesztéssel tartható (de a sebességvesztés elkerülhetetlen!)

Jól értem akkor, hogy az állandosúlt terhelésnél a fúvócső a hossztengelyhez képest nem fölfele, hanem lefele lesz kitérítve?

Gondoltam már erre de az én elgondolásom szerint ahhoz, hogy ez igazán megérje brutálisan nagy állásszög kellene, vagy nem így van?

Úgy fogalmaznék, hogy folyamatos, követő tolóerővektor kontrollal és megfelelő tolóerő/tömeg, illetve aktívan vezérelt légellenállás/tolóerő aránnyal adott állásszögű manőverezésnél nagyobb sebesség illetve intenzívebb kigyorsítás tartható fenn/érhető el, mint az impulzus szerű vektorálással, vagy csak szimplán az aerodinamikai úton előidézett szupermanőverezéssel.

Akkor a Raptor pilóták beszámolója szerint miért nem így van bizonyos helyzetekben? Szerintem nyilvánvaló, hogy a beszámolók alapján alapvetően 2-körös harcról van szó (máskülönben a francot se érdekelné az, hogy sebességben maradjon, meg hogy mekkora a kitartott fordulósugár).

Úgy érzem ezzel eldöntötted a vitát, vagyis a TVC a megfelelő szoftverrel hasznos dolog.

Sehol senki nem állította, hogy a TVC semmire sem jó, pusztán arról volt szó, hogy a légiharc jellemző tartományaiban a hatása közel sem olyan nagy, mint azt egyesek szeretik beállítani különböző repbemutatókon..

Azonban arrafelé pl. hajlok, hogy a US -illetve egyéb fejlesztők- által preferált irányok jobban megérik, akkor is, ha nagyságrendekkel nagyobb költségekről van szó... Mivel a "gyorsan odalopakodom és minél nagyon távolásgról lelövöm, majd gyorsan eltűnök" szerintem is fontosabb, mint a -leginkább közelharc szempontjából fontos- TVC.

Így van. Még ha úgy is van, ahogy AO írja, és a TVC kicsit többet ér közelharcban, mint azt eredetileg gondoltuk, attól még BVR harcban nem sok vizet zavar. Továbbá a közelharc sem feltétlen folytonos fordulózásról szól, főleg nem manapság, az F-35 DAS jellegű rendszerekkel megtámogatott gyors, akár képalkotás alapú célkeresés, azonosítás, felismerés jóval nagyobb jelentőséggel bír. Még ha sikerül is eljutni WVR határra, onnan egy mégnehezebb lépés fordulóharcot kezdeményezni, illetve az alapvető kérdés, hogy minek, mert egyszerűbb az indítási ablak szinte bármely pontjáról hajigálható HOBS fegyver indítása aminek a kikerülése a jelenlegi tudásunk szerint nagyon nem valószínű.

Szerintem a TVC akkor lesz újra fontos amikor az ellenség gépe is lopakodó meg a tiéd is. Olyankor lényegében nincs BVR.
A nagy állásszögben indítható rakéta is addig előny amíg a másiknak nincs. Ha van neki akkor megint egyenlőek az erőviszonyok.
Ilyenkor a TVC a akár döntő tényező is lehet. Feltételezem ezért van benne a Raptorban is.

Van igazság abban amit írsz, de alapvetően az erőviszonyok nem azonosak. HOBS rakéta nélkül kibaszott nagy előny lenne a TVC. HOBS rakétás gép manőverezőképessége a HOBS rakétával nem rendelkező gépéhez képest kis túlzással elhanyagolható. HOBS vs HOBS esetén is még TVC-vel megfejelve is a rakétához képest a gép nagyon gyengén vagy egyáltalán nem tud manőverezni abban az időkeretben ami számít. Valami minimális előnyt ad és ennyi.

 

[blaze]

A fúvócső ebben a helyzetben már nem felfelé, hanem lefelé tér ki, így a kis erőkaron a felhajtóerővektor felé mutatva azzal összeadódik. Ellenükben hat a légellenállás és a gravitáció, tehát az extrém állásszögű kitartott előrehaladáskor a fenti komponensek játéka hajtja előre a repülőgépet, mégpedig igen lassan.
Nagyon fontos, hogy ilyenkor se fix a fúvócső pozíciója, hanem folyamatosan a véghelyzetek között "ingáznak", attól függően, hogy a gyorsulás érzékelők és a csúszásjelzők alapján milyen vezérlőjelet kapnak a számítógéptől. Ez a folyamatos kitérítés "lök-emel" a gépen, ami így állandó sebességgel haladhat előre.

Tehát akkor jól értettem, hogy negatívan térítik ki a fúvócsövet. De ez mekkora AoA tartományban működik? Csak mert ahogy mások is írták, 20-30 foknyi AoA fölé egy átlagos közelharcban kb. soha nem fogsz menni. Ilyen AoA tartományban mekkora jelentősége lehet a TVC-nek high subsonic tartományban?

 

[blaze]

(máskülönben a francot se érdekelné az, hogy sebességben maradjon, meg hogy mekkora a kitartott fordulósugár).

Itt egy kis elírés történt, kitartott forduló szögsebességről van szó.

 

[Törölt tag]

@blaze

<i>Ezen már korábban is gondolkoztam, hogy a Raptoron nincs aszimmetrikus TVC kitérítés amennyire tudom. Akkor hogy a fenébe befolyásolja az orsózó szögsebességet a TVC használat? Elvileg aszimmetrikus erőket kellene előállítani valahogy, a két gázsugár ugyanabban az irányban való eltérítése meg pont, hogy inkább szimmetrikus.</i>

Ezen már én is elgondolkodtam és ezt a választ találtam rá:

Vagyis - az én értelmezésem szerint - TVC használata lehetővé teszi hogy az aerodinamikai kormányfelületek ne (vagy kevésbé) a kereszt tengely körüli mozgatást végezzék, hanem nagyobb mértékben (vagy teljes egészében) a hossztengely körüli mozgást biztosítsák.

(Igen tudom ez az YF22-es diagramja, de szerintem az F22-nél is hasonló lehet a helyzet..)

forrás: dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/p010448.pdf

 

[blaze]

Köszönöm. Ezek szerint akkor a TVC a Raptoron csak a bot húzása (fordulás) közbeni rollrate-t növeli, ha csak simán egyenesen repülsz akkor nem (mert akkor ugye a kormányfelületek nincsenek kitérítve).

 

[Törölt tag]

Köszönöm. Ezek szerint akkor a TVC a Raptoron csak a bot húzása (fordulás) közbeni rollrate-t növeli, ha csak simán egyenesen repülsz akkor nem (mert akkor ugye a kormányfelületek nincsenek kitérítve).

Én valami olyasmire gondoltam hogy amikor egy normál vezetett orsót csinálsz akkor ugye nem csak a csűrőt használod hanem kell bele a magassági kormány is (meg persze az oldalkormány).
Ha ilyen esetben a TVC részben vagy egészben helyettesíteni tudja a magassági kormányt akkor az F22 egyébként baromi nagy vízszintes vezérsíkjai - amik szintén tudnak differenciáltan is mozogni - csűrőkét is funkcionálhatnak (ld.: lenti videón 1:30-nál) és besegíthetnek a szárnyakon lévő flaperonoknak.

https://www.youtube.com/watch?v=gGtj1x_Pnsk

 

[Allesmor Obranna]

Szépen látszik, hogy egy nagy állásszögű vektorálásnál a fúvócsövekkel az aerodinamikai felületek nullapontját és ezzel a szükséges irányba a kitérítési tartományát, illetve a feladatkörét is át tudják hangolni.