Carichi esterni : resistenza aerodinamica

[Gian Vito]

Si parli di auto o d’aerei, prima o poi, la domanda “velocità?” si pone d’obbligo. Nel caso dei velivoli da combattimento, la velocità indicata dai produttori ha poco a che vedere con la realtà. La velocità massima viene raggiunta solo ad alta quota e per pochi secondi (60-90). Quella “ massima continua” è inferiore di 0,2-0,3 mach, e non è questo il peggio. Il punto è che un aereo da guerra privo di armi è solo un costoso, veloce, aereo da turismo. Ma cosa succede se, come logico ed inevitabile, aggiungiamo i carichi esterni? Una cellula dall’aerodinamica perfetta si trova nella stessa situazione di una Ferrari con un portapacchi esterno carico.

 

E’ difficile, però, calcolare l’impatto dei carichi esterni sulle prestazioni. Alcuni esempi possono dare un’idea (tra parentesi la velocità massima):

 

F15 Eagle in configurazione aria-aria: 1,78 mach ( 2,5)

Mig 21F con 2 carichi esterni: 1,6 mach (2)

F102 con 2 serbatoi ausiliari: 0,95 mach (1,25)

J 35 Draken con 2 serbatoi e 2 bombe 450 kg: 1,4 mach (2)

Su 11 con 2 serbatoi e 2 missili : 1,27 mach (2)

Su 7 con 4 piloni carichi: 1,2 mach (1,6)

Mirage 2000-5 con 4 missili A-A: 2 mach (2,2)

F16C con 4 A-A: 1,9 mach (2)

F18C con 4 A-A : 1,7 mach (1,8)

JAS 39 con 4 A-A : 1,56 mach (1,8)

EA6B Prowler con 5 pod ECM : 987 km/h (1048)

A7 con 2700 kg bombe:1040 km/h, con 4900 kg: 910 km/h (1100)

F111 con 12 bombe 372 kg, senza postbr.: 805 km/h, con 24 bombe: 727 km/h

 

E non stiamo parlando di carichi eccessivi! I carichi esterni determinano un peggioramento di tutte le prestazioni del velivolo: quota di tangenza, autonomia, agilità, accelerazione, massimo numero di G,ecc. risultano ridotte anche di oltre il 50%. Persino i piloni scarichi hanno un certo impatto sulle prestazioni, soprattutto gli eiettori multipli. E la traccia radar può superare quella di un B52.

Esistono dei sistemi per calcolare la resistenza aerodinamica di ogni singolo carico esterno, anche multiplo, semiannegato, tangente, di estremità, e così via. Il problema è che sono applicabili in genere a velocità subsoniche. Inoltre la stessa arma può sviluppare una resistenza diversa a seconda della posizione in cui si trova rispetto al velivolo, e diversi carichi vicini possono provocare interferenza aerodinamica tra loro, rendendo i calcoli un dramma. Ecco perché, spesso, le prove di compatibilità aerodinamica possono durare anni ( pensate quanti tipi d’armi diverse può trasportare un F16!). Naturalmente la stessa bomba, su aerei diversi, ne condiziona in modo diverso le prestazioni. Un metodo indica per ogni arma un valore caratteristico in “unità di resistenza” (drag unit), sommando le quali il pilota può valutarne l’impatto sulle prestazioni complessive (ma si trovano anche metodi per calcolare la drag area o il drag factor)

 

Ecco alcuni esempi tratti dal manuale di volo dell’F4 Phantom:

 

Aim 9 Sidewinder: 1,3 drag unit

Aim 7 Sparrow: 1,3 in fusoliera (semiannegati); 2,6 sotto le ali

Serbatoio centrale da 600 galloni: 9,6

Bomba Mk82 Snakeye: 2,4

Bomba Mk83: 1,8

Bomba M117: 3

Lanciatore Lau17 per aria-aria: 2,4

MER (multiple eject rack): 8

TER (triple eject rack): 5,5

 

Eccone altri per l’F104:

 

Serbatoio d’estremità: 8

Aim 9 d’estremità: 5

Aim 7: 6

Serbatoio (con pilone) sotto ala: 26

Mk83 sotto ala con pilone: 15

Bomba BL755 con pilone: 27

 

Così, supponiamo di avere un F4 con 12 bombe Mk82 su 2 travetti MER e 4 Aim7 in fusoliera. Dovremo sommare le resistenze delle bombe, dei missili, dei travetti, dei piloni ed anche degli adattatori! Otterremo un valore, anche questo inesatto, perché la resistenza aerodinamica di 6 bombe in tandem è diversa da quella delle stesse 6 bombe su 6 travetti singoli. La posizione semiannegata o tangente, riduce la resistenza dal 20% al 50%, perché le armi si trovano in parte all’interno dello strato limite, la posizione in “tandem”riduce la resistenza del 20-30%. I missili alle estremità alari riducono la resistenza indotta, così la loro influenza è molto debole, alle volte trascurabile.

 

Cosa sappiamo: un F16 con 2 Aim9 alle estremità, 12 bombe Mk82 su due travetti sestupli, un serbatoio da 300 galloni sotto la fusoliera e un pod ALQ119 sotto un’ala, ha una resistenza aerodinamica doppia (!) rispetto allo stesso F16 con i soli Aim9. Un F4 con 12 Mk82 su un travetto sestuplo e due tripli, non supera Mach 1,1, e solo a media quota (secondo Rivista Difesa). Anche la quota massima raggiungibile risente del peso e della portanza inferiore: un F111 con 48 bombe Mk82 non sale oltre i 16000 piedi. Le soluzioni? Trasporto conforme o tangenziale: riduce la resistenza del 50% a velocità subsonica e del 35% a velocità supersonica. Oppure la stiva interna: soluzione ideale che riduce, però, il volume interno disponibile per il carburante e non è ovviamente applicabile agli aerei retroattivamente.

 

Appello a tutti coloro che hanno dati disponibili: se i carichi esterni totalizzano, supponiamo, 100 drag unit, di quanto cala la velocità massima? Del 50%? Di più?

Avete altri dati comparativi sul calo di velocità a seconda dei carichi esterni?

Grazie dell’aiuto!

[I-TIGI]

La velocità massima, la si trova nell'intersezione delle curve di potenza ( o spinta, dipene dai casi) necessaria e disponibile. Dunque dovresti impostare un sistema eguagliando questi due parametri ed usando la velocità come incognita, da ricavare facilmente in 2 o 3 passaggi....

[brain_use]

Interessantissimo!

 

Altri dati?

[Black Knight]

La stiva interna è una soluzine ottimale, solo che bisogna adottare una forma in pianta alre di tipo a delta o come succede più comunemente un'ala rasremata.

Non per niente quest'ultimo tipo di ala è stata scelta per nei progetti della Looked Martin.

Sicuramente è impossibile allogiare molto carburante in un'ala a freccia....

 

Diciamo inoltre che la stiva interna ti consente di lasciare una traccia radar nettamente inferiore....

 

Ore vi faccio io una domanda...Ma se sui piloni esterni venissero montati gli Item con una piccola incidenza forse si otterrebbe un valore di portanza....certo la resistenza è un fattore che non si potrà annullare totalmente...

[Flaggy]

La stiva interna è una soluzine ottimale, solo che bisogna adottare una forma in pianta alre di tipo a delta o come succede più comunemente un'ala rasremata.

Non per niente quest'ultimo tipo di ala è stata scelta per nei progetti della Looked Martin.

Sicuramente è impossibile allogiare molto carburante in un'ala a freccia....

 

Diciamo inoltre che la stiva interna ti consente di lasciare una traccia radar nettamente inferiore....

 

Ore vi faccio io una domanda...Ma se sui piloni esterni venissero montati gli Item con una piccola incidenza forse si otterrebbe un valore di portanza....certo la resistenza è un fattore che non si potrà annullare totalmente...

La pianta alare non c’entra nulla con la presenza della stiva o meno…e aerei come l'F-22 hanno la maggioranza del carburante in fusoliera...

Se decidi di mettere la stiva, indipendentemente dalla formula alare, ti tocca fare una fusoliera piu’ grossa per contenerla.

 

I carichi applicati ai piloni non sono fatti per generare portanza, anche se, essendo corpi immersi in un fluido, non generano solo resistenza...

D’altra parte anche la fusoliera da un contributo portante in funzione dell’incidenza.

Comunque per disturbare il meno possibile il flusso alare solitamente i piloni vengono montati in modo che i carichi producano la resistenza piu' bassa possibile con l'aereo in crociera.

Cercare a tutti i costi di fargli produrre portanza farebbe prima di tutto aumentare considerevolmente la resistenza.

Modificato 18 Aprile 2008 da Flaggy

[Gian Vito]

Qualche altro dato sulla diminuzione di velocità a causa dei carichi esterni:

 

F104S con serbatoi d’estremità: 1,9 mach (velocità originale: 2,2 mach)

Tu128 Fiddler con 4 aria-aria: 1,44 mach (1,65 mach)

Mig27 con carichi esterni a bassa quota: 0,95 mach (1,1 mach)

Mirage 2000 con 8 bombe 250 kg: 1100 km/h (1470 km/h)

F84G con 24 razzi HVAR : velocità ridotta di 180 km/h

Me 262 con 1 bomba SC250: velocità ridotta del 3,6%

Me 262 con 2 bombe SC250: velocità ridotta del 7,3%

Me 262 con 1 bomba SC500: velocità ridotta del 4,6%

Ar234 con 1 bomba SC500 : 690 km/h (740)

OV 1B Mohawk con 2 serb.ausiliari: 445 km/h (480)

P51B Mustang con 2 serb.ausiliari: velocità ridotta di 56 km/h

 

Se avete altri dati, scriveteli…Perché tutto aiuta a completare il quadro.

Modificato 4 Maggio 2008 da gianvito

[Gian Vito]

Due ulteriori dati sull’F-15:

velocità massima con 2 serbatoi conformi: 2,3 mach

velocità massima con 3 serbatoi convenzionali : 1,1 mach

 

Torno poi sull’argomento con altre informazioni reperite su di un documento del National Aeronautical Laboratory di Bangalore (1977). Lo studio tratta proprio il comportamento aerodinamico dei carichi esterni, e i metodi per ridurne la resistenza aerodinamica.

I test sono stati eseguiti nella galleria del vento su di un modello di velivolo, in varie configurazioni.

Le velocità di studio variavano tra 0,7 e 1 mach.

 

Per i test sono stati impiegati i seguenti carichi:

tipo A (bomba) : rapporto lungh./diam. 5.43

tipo B (serbatoio) : 7

tipo C (serbatoio lungo) : 11

 

Aereo senza carichi esterni : resistenza 1

 

1° test : 4 bombe.

 

4 bombe su 4 piloni: 1,4 (aumento del 40% della resistenza)

2 bombe sui piloni e 2 sotto la fusoliera: 1,3

2 bombe sui piloni e 2 in tandem sotto la fusoliera: 1,25

4 bombe in 2 tandem sotto fusoliera: 1,17

 

2° test : 4 bombe e 3 serbatoi.

 

4 bombe su piloni intermedi ed esterni, 2 serbatoi su piloni interni e 1 sotto la fusoliera: 2,08

Spostando i serbatoi sui piloni intermedi : 2,06

Spostando i serbatoi sui piloni più esterni : 1,71-1,81

 

3° test: 4 bombe e 2 serbatoi lunghi.

 

4 bombe in 2 tandem sotto la fusoliera e 2 serbatoi lunghi su piloni interni: 1,48

Idem con serbatoi su piloni intermedi : 1,35-1,42

Idem con serbatoi su piloni esterni: 1,33-1,36

 

 

I risultati (prevedibili) sono i seguenti: i carichi di sezione ridotta sotto la fusoliera hanno la minor resistenza e non variano la stabilità dell’aereo a causa della parziale immersione nello strato limite.

A parità di capacità complessiva, 3 serbatoi piccoli provocano sempre una maggiore resistenza aerodinamica di 2 serbatoi lunghi.

I serbatoi ausiliari hanno la minima resistenza se posti ai piloni più esterni.

Una disposizione ottimale dei carichi, in base alla loro dimensione e alla posizione relativa (per ridurre la possibile interferenza), permette una riduzione media del 25% nella resistenza complessiva.

[M-346 MASTER]

Quando il Jaguar monta gli AIM-9 sopra le ali che cosa succede?In che modo diverso risponde l aereo?

[Gian Vito]

Per quanto ne so, non succede niente di particolare. Può destare qualche perplessità l’installazione dei serbatoi ausiliari sul Lightning:

 

 

 

Ma per queste cose… Ti consiglio il nostro gruppo di ingegneri (sono preparatissimi ! ).

[Flaggy]

Ops, il prezioso e sempre puntuale Gianvito è arrivato per primo!

 

In generale come dice giustamente lui non è che a mettere qualcosa sopra l'ala succedano disastri, semplicemete se si può evitare è meglio farlo...

Nel caso del Jaguar (pochi piloni disponibili sotto l'ala) e del Lightning (impossibilità a mettercene altri a causa della disposizione del carrello) certe soluzioni sono accettabili, ma sono scomode (vai a caricare, scaricare e soprattutto sganciare in volo qualcosa sopra l'ala...) e aerodinamicamente non proprio ottimali.

Mettere qualcosa sopra l'ala disturba il flusso aerodinamico...Per carità, questo succede anche sotto, ma il dorso alare contribuisce per 2/3 alla portanza e di conseguenza un elemento perturbatore là sopra rende l'ala meno efficiente (in termini di rapporto portanza/resistenza) e la penalizzerebbe più di quanto non farebbe sotto, senza contare che il flusso sopra è più...per così dire "delicato" ed esposto potenzialmente a fenomeni di stallo indesiderati.

Modificato 11 Settembre 2009 da Flaggy

[M-346 MASTER]

Grazie per le risposte,vi posto qualche foto del Jaguar,radiato credo 2 anni fa.

[Gian Vito]

Sul sito f-16.net ho trovato uno dei metodi di calcolo impiegati. Ora è tutto chiaro.

 

AIRCRAFT DRAG INDEX POINTS - Tactical aircraft carry stores in various combinations. Each store has a different drag load which affects range. The pilot needs to know the total drag load in order to determine his aircraft range on a particular mission. Adding up the total drag in pounds of force for wind resistance would be cumbersome. Therefore, the drag of the stores is compared to a known reference drag (usually the aircraft), and expressed as a percentage of aircraft drag multiplied by some constant. This ratio is variously called drag count, drag index, or drag points. For instance, if a missile has 100 pounds of drag and the reference aircraft drag is 50,000 pounds, the ratio is 100/50,000 = 0.002. Multiply this by a constant of 100 (for example) and the drag index point is 0.2. The pilot only needs to look on a chart to see what the drag index points are for his stores, add up the drag points, and look on a chart to see what his aircraft range and best range (or endurance) speed will be.

 

Concludendo: il calcolo è concettualmente semplice ma i risultati, ovviamente, variano da velivolo a velivolo. E non sono prevedibili a priori.

[Gian Vito]

Ecco quattro tabelle con la resistenza aerodinamica dei carichi esterni su alcuni velivoli:

 

 

 

Degno di nota il fatto che aerei “lenti” come l’A-10 ne risentano molto poco e caccia “piccoli” come l’F-16 ne risultino invece molto penalizzati.

 

http://www.f-16.net/f-16_forum_viewtopic-t-14939.html

Modificato 16 Giugno 2012 da Gian Vito

[Mustanghino]

mmhhhhh Gianvito, secondo il mio parere il drag index è specifico per ogni tipo di aereo, altrimenti non si spiega che lo stesso armamento abbia valori diversi se montato su aerei diversi.

Secondo me il drag index è un valore adimensionale riferito al coefficiente di resistenza dello specifico tipico di aereo

 

Aereo X -> coefficiente di resistenza = 100

carichi esterni -> coefficiente di resistenza = 30

-----> i carichi esterni aumentano del 30% la resistenza dell'aereo X

 

cosi si spiega che anche notevoli carichi influiscono poco sull'A-10 in quanto già di suo ha un coefficiente di resistenza elevato (occhio che il 100 dell'A-10 non è il 100 di un X-15!)

 

Piccola osservazione. Gli AMRAAM hanno DI = 0 per gli F-16.

Modificato 16 Giugno 2012 da Mustanghino

[Gian Vito]

No, no, su questo non ci piove...Vedi inizio discussione. Anzi è più che logico.

 

Per quanto riguarda gli AIM-120 e l'F-16: anche se non specificato, è chiaro che i missili sono in questo caso alle estremità alari.

 

In numerose occasioni, i carichi d'estremità influiscono poco o nulla sulla resistenza aerodinamica. Possono anzi avere alcuni effetti positivi.

 

Nel caso dell'F-104 i due serbatoi d’estremità danno solo 16 unità complessive !

 

I due serbatoi sotto le ali (e i loro piloni) ben 52 unità.

 

Qui c'è una tabella:

 

http://web.tiscalinet.it/F104-Starfighter/to1appen.htm

Modificato 17 Giugno 2012 da Gian Vito

[Gian Vito]

Ho scoperto un documento sull’F-8J Crusader che contiene una tabella con le “unit drag” dei vari carichi esterni e dei piloni/lanciatori. Eccola:

 

http://www.alternatewars.com/SAC/F-8J_Crusader_SAC_-_March_1973.pdf

 

Tra i dati:

 

 

AIM-9 : 5 unità

Pilone singolo per AIM-9 : 2,5

Pilone doppio per AIM-9 : 7,5

Pilone sulle ali : 10

Rastrelliera TER : 9

Rastrelliera MER : 20,5

Serbatoio esterno : 14

Bomba MK 81 : 3,5

Bomba MK 82 : 4,8

Bomba MK 83 : 5,8

Bomba MK 84 : 5,5

Bomba M-117 : 10,5

Snakeye MK 81 : 5,3

Snakeye MK 82 : 7,5

MK20 Rockeye II : 10,5

Lanciarazzi LAU-3 : 2

Lanciarazzi LAU-10 con punta aerodinamica : 5

Lanciarazzi LAU-10 senza punta : 16

 

E molti altri.

 

Cosa ne risulta ? Un F-8J con 4 Sidewinder ha un “drag” aggiuntivo di 35 unità !

Due piloni sulle ali con rastrelliere MER sestuple ognuna con 4 bombe MK-82 danno 99,4 unità, se non ho sbagliato le somme. E l’aereo, probabilmente, è già divenuto subsonico. E potremmo continuare.

 

“The individual drag count numbers for each store are then combined to obtain the total drag count for a given loading. This number is then applied to a chart which defines the performance

of an aircraft over a range of drag counts (indices).”

 

Quello che invece ancora non è chiaro è l’influenza sulle prestazioni: 100 unità raddoppiano la resistenza aerodinamica ? Forse si. E in tal caso la velocità massima di quanto cala ? Il calcolo non è facile. Anche perchè, secondo alcuni documenti, in diversi casi all’aumentare della velocità la resistenza di un carico esterno tende a ridursi...

[Flaggy]

Due piloni sulle ali con rastrelliere MER sestuple ognuna con 4 bombe MK 82 danno 99,4 unità, se non ho sbagliato le somme.

 

Forse si, perchè 4.8 è lo unit drag index non di 1 ma di 4 bombe Mark 82 come, 5.8 lo è di 2 Mark 83 e effettivamente 5.5 lo è di una singola Mark 84.

I valori della tabella del Crusader sono infatti relativi al massimo di ordigni applicabile ad ogni pilone.

 

 

Lo unit drag index comunque è effettivamente riferito al velivolo e per uno stesso carico cambia da velivolo a velivolo.

Leffetto sulla resistenza di ciascun carico è però molto complesso e cambia sia con la velocità che con la collocazione.

Quello che si fa è quindi limitarsi alla velocità di crociera e riferire la resistenza del carico alla sezione di riferimento del velivolo che poi è la sua superficie alare e tutto ciò per avere una stima attendibile dellaumento di resistenza apportato al velivolo in crociera dallaggiunta dei carichi.

 

Supponendo per esempio che un Crusader viaggi a mach 0.8 a livello del mare usando circa il 50% della sua spinta a secco per equilibrare la resistenza, potremmo dire che questa sia pari a circa 25000N (sia chiaro, è una supposizione, perché non so quale sia la resistenza in tale configurazione).

 

Poiché sappiamo che la resistenza è pari a:

 

D=1/2 d V^2 S Cd

 

dove

d= densità pari a quota zero a 1.225 kg/m^3

V= velocita pari a 275 m/s (mach 0.8 a livello del mare)

S= superficie alare (34.8m^2) nel Crusader

 

Il coefficiente di resistenza Cd in configurazione pulita sarà pari a

 

Cd=2D/(d V^2 S)= 0.0148

 

moltiplicando per 10000 per evitate i decimali si considera quindi che laereo abbia un drag index pari a 148 (è indicativo...).

 

Il coefficiente di resistenza di una MK-84 non lo conosco, ma unapprossimazione per un fuso cui assimilare una bomba è intorno a 0.1 - 0.15.

Poniamo 0.12...

A questo punto si riferisce ciascun carico alla stessa superficie alare per capire quanto peggiora il drag index dellaereo.

 

Si moltiplica quindi 0.12 per la sezione della bomba (cui è riferito) e lo si divide per la superficie alare del velivolo.

Una Mk 84 ha un diametro di 0.458m quindi...

 

Lo unit drag index della bomba è pari a:

 

0.12 x 3.14 x (0.458/2)^2 / 34.8= 0.00057

 

Moltiplichiamo anche qui per 10000 e ci ritroviamo con un 5.7 che non è poi tanto diverso dal 5.5 tabulato per una Mark 84 su un Crusader...

 

Il pilota saprà quindi che trasportando una MK-84 aumenterà la resistenza in crociera di circa del 4% portando il suo unit drag index da 148 a 154.

Più che per sapere quanto calerà la velocità massima, questo valore gli servirà comunque per sapere quanto aumenterà la resistenza e quindi i consumi alla velocità di crociera.

Modificato 23 Giugno 2012 da Flaggy

[Gian Vito]

Grazie Flaggy dell’aiuto. E’ tutto molto più chiaro.

 

Ma un dubbio mi assilla: è vero che a lato è specificato il numero massimo trasportabile, ma in alto sulla seconda colonna, per ogni singola arma, è specificato il peso. Sulla terza colonna il drag index. Perchè mai il peso dovrebbe essere riferito alla singola arma (unit wt.) e il drag index alla somma delle armi (unit drag index) ?

Modificato 24 Giugno 2012 da Gian Vito

[Flaggy]

E strano ma non più di tanto, perché la terza colonna ci dice quale sia il peso che caratterizza un ordigno, la seconda ci dice quale sia il numero massimo di tali ordigni applicabili al pilone e la quarta il drag index di tale configurazione.

Sicuramente dare il drag index di una configurazione e non dell'arma singola ha un certo senso, soprattutto se l'arma viene spesso applicata in tale configurazione e se il drag index di una configurazione non è la somma di quelli delle singole armi (penso per esempio alla 4 Mk 82 che saranno messe in 2 coppie in tandem e che sicuramente offriranno meno resistenza di 4 Mk 82 prese singolarmente).

Però quello che ci dice che i dati vadano interpretati in questo modo penso sia lo unit drag index della Mk 83 che risulta superiore di quello della più grossa Mk 84.

Ciò è possibile perchè al pilone sono applicate 2 Mk 83 e una sola Mk 84.

Modificato 24 Giugno 2012 da Flaggy

[Gian Vito]

Ci ho pensato anch'io e sto indagando al riguardo. Alle volte una bomba più lunga, anche se più pesante, ha minore resistenza ma la serie 80 è costituita da bombe, proporzionalmente, simili.

 

Ma non è l'unico punto strano. Se le cose stanno così, allora la configurazione "complessiva" di due AIM-9 darebbe 5 unità, non 10 come avevo calcolato. Ovvero 2,5 per missile. E questo è troppo poco, visto che per caccia leggeri come F-104, F-16, MiG-21 ecc., il drag index di un missile a corto raggio è sui 5 punti. Su aerei come l'F-4, l'F-15 o il Tornado F.3 invece 2,5.

 

Inoltre non sarebbe indicato come "unit drag index" ma solo come "drag index". Vedi esempi in alto sull'F-15 e simili.

[Flaggy]

Se le cose stanno così, allora la configurazione "complessiva" di due AIM-9 darebbe 5 unità, non 10 come avevo calcolato. Ovvero 2,5 per missile. E questo è troppo poco, visto che per caccia leggeri come F-104, F-16, MiG-21 ecc., il drag index di un missile a corto raggio è sui 5 punti. Su aerei come l'F-4, l'F-15 o il Tornado F.3 invece 2,5.

A parte il fatto che ogni istallazione fa storia a se, ricordati che devi rapportare tutto alla superficie alare del velivolo.

Il Crusader, vista la generosa superficie alare, mi aspetto che abbia uno unit drag index del Sidewinder inferiore a quello di F-16, Mig-21 e soprattutto F-104, avendo un'ala ben più grande di tutti questi modelli.

Mi pare che 5 per l'installazione su rotaia doppia (da applicare ai fianchi della fusoliera) sia un unit drag index plausibile e per nulla basso: in fondo siamo come ordine di grandezza sul valore di una mark 84...

[Gian Vito]

E' pur vero che così quadrerebbero i conti anche con le M-117, notoriamente ad alta resistenza, ma addirittura 10,5 unità (il doppio di una Mk84 !)... Se sono in coppia tutto cambia.

 

Grazie Flaggy per l'aiuto. Sei il nostro punto di riferimento nel settore.

[Flaggy]

Figurati.

Comunque può essere interessante calcolare lo unit drag index delle singole Mk82 o MK83.

Se la tabella non ce lo da possiamo provarci noi...

Prendendo per buono il coefficiente di resistenza 0.12 che avevamo assunto per la Mark 84 abbiamo comunque dei valori plausibili e ovviamente minori di quelli della Mark 84 per via della sezione più piccola.

 

Drag index Mark 82 1.2*3,14*(0,273/2)^2 / 34,8*10000= 2

 

Drag index Mark 83 1.2*3,14*(0,357/2)^2 / 34,8*10000= 3.4

 

Anche se tali valori sono da prendere con le molle, perchè non è facile considerare il contributo del pilone, il valore complessivo delle configurazioni (4 Mark 82 e 2 Mark 83) è ovviamente inferiore alla somma dei singoli valori perché penso si debba considerare che il pilone è sempre uno sia che metto 1, 2 o 4 ordigni. Anche considerando lattacco multiplo direi che grossomodo ci siamo e che quantomeno lordine di grandezza sia quello.

Per la Mark 82 è oltretutto evidente il vantaggio di mettere le bombe in tandem visto che la configurazione con 4 ordigni ha un drag index di solo 4.8 invece che 2*4=8.

 

Sia chiaro che i conti sono indicativi. Il peso della bomba infatti ha un effetto non trascurabile sulla resistenza e non va considerato solo l'effetto della forma dell'ordigno: più la bomba è pesante e maggiore sarà l'angolo di incidenza del velivolo e di conseguenza anche la resistenza indotta dalla portanza.

Modificato 25 Giugno 2012 da Flaggy

[Gian Vito]

Ecco un altro esempio, questa volta un F-18C. Qui il calcolo è già stato fatto. Notare, nuovamente, che i missili alle estremità non influiscono. Anche qui abbiamo carichi multipli, 2 mk83 per pilone (6+6 unità) più gli adattatori e i piloni stessi, oltre a serbatoi, ecc.ecc. Interessante la resistenza per “interferenza” . Il totale è impressionante.

 

[DATCOM]

Premetto due cose,

1) sono iscritto da poco al forum e non è che sia molto esperto di queste cose, ma ho voglia di imparare;

2) un po per l'ora, un po per pigrizia non ho letto tutte le risposte, spero di non fare torno a nessuno con quello che sto per dire.

 

In generale per un qualsiasi velivolo la velocità massima non dipende dal motore ma dalla normativa a cui deve sottostare.

In generale vengono utilizzate due norme di riferimento, la FAR 23 e la FAR 25 che sono rivolte rispettivamente a ad aerei militari e civili.

 

In particolare la FAR prevede come velocità massima per un velivolo militare la velocità massima che esso può raggiungere con una picchiata a 90 gradi (candela) partendo dalla quota di tangenza.

Per i velivoli civili la FAR 25 prevede come velocità massima quella raggiungibile con una picchiata di -30°.

 

Definite queste velocità e i fattori di carico dalle stesse norme, si può disegnare il diagramma di inviluppo di volo. In questo diagramma sono rappresentati tutti i punti (velocità, fattore di carico) che il pilota può raggiungere nel corso del volo, i punti al di fuori del diagramma di inviluppo di volo sono inibiti al pilota per questioni strutturali o di sicurezza.

 

Detto questo ci sono altre due considerazioni da fare, per un aereo militare l'aerodinamica conta molto meno di un aereo civile. Questo perché con tutte quelle appendici è impossibile (o quasi) avere un flusso pulito intorno l'alta, inoltre i velivoli militari sottoposti a manovre estreme (loop, tonnou) sono soggetti a drastici fenomeni di distacco della vena fluida. Questa perdita di aerodinamicità viene contrasta con dei motori più potenti (post-bruciatori).

 

Infine dire che un velivolo perde di manovrabilità non è corretto, in quanto in fase di test i velivoli sono sottoposti a prove in volo in base alle quali si stila per ogni caratteristica del velivolo una tabella detta scala di Cooper-Harper che mediante un semplice diagramma logico divide la prestazione dei velivoli in base alla loro qualità.

In generale per i velivoli militari (sopratutto americani) si una scala semplificata che invece dei 10 livelli della scala di Cooper-Harper presenta dei livelli di gradimento che sono solo tre:

 

livello 1 : Qualità di volo ritenute adeguate per la fase di volo o missione

livello 2 : Qualità di volo ritenute adeguate ma con un non trascurabile carico di lavoro del pilota

livello 3 : Qualità di volo tali che il velivolo possa essere controllato durante la fase di volo richiesta dalla missione ma con eccessivo aumento del carico di lavoro del pilota ed eventuale impossibilità di terminare la prova come desiderato

 

la stessa normativa che definisce questi livelli (MIL-F-8785C) impone che le qualità del velivolo siano sempre di livello 1 per tutti gli stati normali e di avaria del velivolo. Il livello 2 può essere raggiunto solo in caso che l'avaria abbia probabilità di verificarsi superiore a 1 ogni 100 voli. Infine il livello 3 è ammesso per avarie che si verificano 1 ogni 1000 voli.