Ugello Bidimensionale

[Irkut]

Salve a tutti,

 

dopo un po' di ricerche ho le idee un po' confuse si questo tipo di ugelli, che se non mi sbaglio sono piuttosto recenti. Quali sono i vantaggi di un ugello 2d rispetto a quello tradizionale circolare ed assialsimmetrico? Ho letto in diversi articoli che le capacità stealth aumentano, ma non sono riuscito a capire in che modo esattamente, e non è facile trovare informazioni dettagliate; credo sia perchè è una soluzione piuttosto recente.

Grazie a tutti,

 

rollo

[Unholy]

Allora... forse stai veramente facendo confusione.

Gli ugelli detti 2D possono variare la direzione dei gas di scarico rispetto all'asse longitudinale dell'aereo.

Questo è il loro vantaggio! Spiego meglio, se il getto del motore può essere deviato verso l'alto e il basso (nel caso degl'ugelli 2D), ovviamente avranno effetto sulla manovrabilità dell'aereo. Il maggiore esempio d'impiego è l'F-22 Raptor. Basta una semplicissima ricerca su google e troverai fiumi d'informazioni. Poi, se si lascia un attimino perdere la stealthness, gli ugelli 3D sono il massimo! Il getto può essere deviato in qualsiasi direzione (ovviamente con certi limiti di angolo). In questo caso, puoi vedere il Mig-29OVT per avere un'idea d'impiego. Trovi anche tanti filmati su youtube.

La stealthness di uno rispetto all'altro sta nel formato degl'ugelli stessi, sempre vedendo gl'esempi che ti ho dato dovresti essree in grado di capire al volo!

[Irkut]

Che la manovrabilità aumenti è chiaro, il motivo della mia domanda era: perchè un aereo avanzato come l'F22 usa ugelli 2d?

 

Forse sull'F22 hanno preferito dare spazio alla tracciabilità piuttosto che ad una manovrabilità 3d.

 

La domanda allora diventa: in che modo aumenta la capacità stealth in un ugello 2D? Cioè, che tecniche si usano?

[-{-Legolas-}-]

Le tecniche? C'è scritto molto qua, spero ti torni utile.

 

Le ragioni sono proprio quelle: hanno deciso che la manovrabilità 3D fosse meno importate della tracciabilità.

 

Se cerchi "F-22 Nozzles" su Google trovi tutto, tanto per dirne una c'è chi si è posto la stessa domanda nel 2006

 

You make some good observations.

1. Dunno, but I'll take that as a valid assumption.

 

2. The tech was there but many just weren't convinced of its usefulness. Highly reliable BVR missles were maturing so people didn't think ACM would get so close that you'd need a TV advantage. There used to be an "axisymmetric thrust vectoring nozzle" Viper testbed that did some seriously wicked tricks but I think only the IDF/AF actually fielded it.

 

3. I'd look at it from the aspect of available space. If you look at the Su, the nozzles are placed under each vertical fin and have plenty of room for full 3D movement. But I'd suspect the nozzle's IR sig is pretty high also. On the Raptor, the nozzles are tucked in between the tails to help reduce the IR sig (thru active and passive means). So a 3D nozzle just wouldn't have the physical room to move throughout its envelope in such a confined space. The Flight Control gurus at Lockheed may have compensated by editing the FLCS algorithms to add more yaw authority via the rudder (the rudder area is quite large) coupled with other surface deflection to give a pseudo-vectored yaw axis.

 

Of course....if you're a Raptor driver and you let the engagement degrade to a close-in knife fight instead of splashing the guy with a Slammer up the snot locker, I'd tell ya to cranium back to Tyndall for some more schoolin'!

Modificato 3 Marzo 2009 da -{-Legolas-}-

[Irkut]

Ciao legolas,

 

avevo gia dato un'occhiata a quel link, forse non bene. Ora lo leggo di nuovo. grazie mille.

[Takumi_Fujiwara]

C'era un topic che parlava di un ugello di scarico di un f16 a bassa osservabilità radar.Questo per chiarire che anche con gli scarichi tradizionali è possibile far qualcosa "dentellando" i bordi dei petali che costituiscono l'ugello a geometria variabile del motore.

 

Per rispondere in maniera più chiara alla tua domanda provo a cercare di fare un pò più di ragionamenti:

I bordi delle 2 petali (o meglio pale in questo caso) hanno un taglio che corrisponde alla geometria dei bordi di uscita dei timoni dell'f22.Uno dei tanti principi della bassa osservabilità radar è quella di avere bordi "seghettati" che costringono le onde radar a "rimbalzare" al loro interno disperdendo la loro energia con frequenze sempre maggiore (il cono in cui va a finire l'onda radar si restringe).Per fare questo al meglio è necessario avere dei bordi che abbiano angolazioni il più possibili uguali (ecco perchè molti caccia di ultima generazione stealth sono così "brutti" a vedersi)(preciso che non è l'unica ragione per cui i caccia stealth hanno superfici con inclinazioni "parallele".Un'altra ragione è per concentrare la deflessione delle onde di rimbalzo residue verso direzioni precise.So che potrebbe essere superfluo aggiungerlo ,ma è per non generare troppa confusione).Con un ugello 2d è molto più semplice calcolare questa cosa perchè si tiene grossomodo conto solo della vista in "pianta" dell'aereo, specialmente a basso carico quando le 2 pale sono quasi semichiuse.La vista laterale degli ugelli viene mascherata dal bordo laterale svasato (anche quello con una determinata angolazione)della fusoliera (quella parte che ospita gli attuatori degli elevoni).

Ecco che quindi un ugello 2D confinato tra questi 2 "pezzi" di fusoliera risulta più conveniente dovendo muoversi solo sul piano verticale.In caso contrario i progettisti avrebbero dovuto allargare la "baia" che ospita i 2 ugelli per permettergli di muoversi anche in orizzontale.Una modifica per ridurre la segnatura degli ugelli a spinta vettoriale dei caccia russi (ma non avrebbe senso,è solo per farti capire come si potrebbe intervenire in quell'area) potrebbe essere quella di avere delle "carenature laterali" opportunamente sagomate con le giuste angolazioni (più o meno simili alle carenature marylin monroe che c'erano sulf102) che coprano più o meno gli ugelli lungo l'arco di movimento che hanno.

Si può sagomare un ugello circolare in modo che sia completamente stealth (e non solo a bassa osservabilità) anche dalla vista laterale senza dover ricorrere a una carenatura?Credo di si, il problema che un ugello a geometria variabile deve già sottostare a molti vincoli legati al motore e all'aereodinamica.Se si dovesse anche modificare la sua forma per seguire ulteriori vincoli dovuti alla segnatura radar credo che si avrebbe un deciso calo delle prestazioni dell'ugello e del motore.Ecco perchè credo che al momento una soluzione "carenata" sia la più semplice.

 

Almeno ,questo è quello che mi verrebbe da dire guardando quei caccia.Se qualcuno ha da aggiungere,correggermi qualcosa è sempre il benvenuto.

Modificato 5 Marzo 2009 da Takumi_Fujiwara

[Irkut]

Ciao Takumi,

 

grazie mille. Mi sembra di capire che stavo guardando nella direzione sbagliata. Dimmi se sbaglio, ma per quanto ne so ci sono principalmente tre modi di ridurre la tracciabilità di un aereo militare:

 

1) ridurre l'emissione di fumi (il che ha a che fare con la camera di combustione)

 

2) ridurre la temperatura di uscita (che ha a che fare con il raffreddamento nella zona di uscita dell'ugello)

 

3) ridurre la radar cross section (che ha a che fare con la geometria)

 

Questi almeno sono quelli che conosco io, ma forse ce ne sono altri. In ogni caso il punto è che io spesso leggevo che l'ugello 2d aiuta le capacità stealth dell'aereo, e riferivo questa caratteristica alla sensibilità agli infrarossi. Quindi credevo che con questo tipo di ugello si postesse in qualche modo raffreddare meglio il gas all'uscita, e non capivo in che modo.

Dalla tua spiegazione invece mi sembra di capire che questo incremento nelle capacità stealth abbia a che fare principalmente con la riduzione della radar cross section.

 

E' corretto quello che dico?

 

Grazie,

 

rollo

[Takumi_Fujiwara]

Ohh,tocchi un punto sensibile.

Un esempio di ugello in 2 dimensioni non orientabile specificamente progettato per raffreddare i gas di scarico è quello dell'f117.Perchè funziona tanto bene?Perchè la miscela degli scarichi viene diluita con aria fredda, poi si ha una dispersione orizzontale del getto che raffredda ulteriormente gli scarichi, per il fatto che lo scarico del motore non sia direttamente visibile dall'esterno (condotto di uscita non dritto) e ultimo per i materiali usati fortemente refrattari al calore.

 

Veniamo all'f22.Il fatto che non sia costretto ad usare spesso i postbruciatori già aiuta a diminuire la traccia termica (anche se potenzialmente ,parlando di supercrociera,aumenterebbe la traccia IR della cellulla dovuto alla maggior velocità,ma vabbè trascuriamola).L'uso di materiali di rivestimento delle palette di vettoramento spinta e di tutta la struttura che circonda i motori è un altro punto.Il fatto che in vista laterale gli scarichi risultino nascosti,annegati in quella baia sono un altro punto.Ma veniamo a noi.Premetto che son tutte ipotesi mie personali che esprimo la mia posizione su questa discussione.Un ugello 2d è il requisito per ridurre la traccia IR?

La mia risposta è dipende. Fondamentalmente ti direi di no.Non è tanto se è quadrato o circolare la sezione a favorire il raffreddamento quanto l'appiattirsi e l'allungarsi dello stesso (o paradossalmente potresti avere uno scarico altissimo e strettissimo).Per capirsi anche uno scarico elittico particolarmente piatto dovrebbe raffreddare la scia dei gas facendoli passare da una sezione circolare concentrata a una sezione molto allargata e bassa.Per capirsi lo scopo è quello di disperdere il più possibile il calore su più "superficie" possibile (non so come esprimerlo meglio).

Il fatto che a bassi potenza poi le pale si chiudano (per motivi termodinamici però) sullo scarico mascherandolo meglio è un plus.Lo scarico dell'f22 è rettangolare ma non è sufficientemente piatto e largo da disperdere bene la scia.Quindi è stato costruito così per un altro motivo,cioè ridurre la rcs posteriore.

 

Detto questo nonostante tutti gli accorgimenti lo scarico di un f22 è ancora chiaramente tracciabile in quanto un caccia che viaggia a velocità supersoniche, che manovra in maniera brusca lascia cmq molta traccia infrarossa non minimizzabile come nel caso dell'f117 che è un bombardiere subsonico.Quando è stato costruito f22 sono state fatte delle scelte e dei compromessi.Uno di questi è stato avere un caccia stealth che avesse una traccia infrarossa abbastanza bassa e accettabile per un caccia.