Carichi esterni : resistenza aerodinamica

[Gian Vito]

Torno sull’argomento con una nuova tabella. Questa volta è sull’F-18E.

 

 

In questo caso la resistenza di ogni bomba Mk-83 ammonta a 5 unità, il che è logico considerando che la superficie alare è superiore a quella dell’F-18C. Se torniamo alla tabella precedente, la stessa bomba sull’F-18C ha un “drag” di 6 unità. E’ interessante, a questo punto, un confronto col valore relativo all’F-8 Crusader: se 5,8 è il valore complessivo di 2 bombe, una singola Mk-83 avrebbe un drag di 2,9, meno della metà (?) della stessa bomba sull’F-18C. Ogni aereo è un caso a se’ stante.

 

Nel bombardiere B-58 Hustler il carico bellico principale era contenuto nell’enorme involucro esterno o nella parte superiore del TCP (Two component pod). A Mach 0,9 la resistenza aerodinamica del TCP riduceva l’autonomia solo del 6 %. Nel volo a 1,8 Mach, il TCP riduceva l’autonomia del 20 % ma, sganciato l’involucro inferiore, la riduzione calava al 6,7 %. Come termine di paragone, il trasporto di 4 bombe Mk-43 comportava una riduzione del 10 %.

 

 

Un esempio di cosa si possa ottenere con uno studio accurato sulla riduzione della resistenza dei carichi esterni è dato dal prototipo dell’ F-16XL che, a suo tempo, ha perso la competizione con l’F-15E. Nella tipica configurazione d’attacco, la disposizione di 14 ordigni da 500 libbre sotto le ali, con minipiloni e bombe parzialmente annegati all’interno dello strato limite, comportava una resistenza complessiva inferiore del 48% (35% in supersonico) a quella di un numero inferiore di bombe (12) sotto le ali in due travetti MER. Un esperimento equivalente su di un F-4B ha dato risultati simili.

 

 

Le tabelle, come si è detto, sono calcolate su una velocità di 0,8 Mach. Sembra però che i piloti le sfruttino anche per velocità superiori. Si ammette un certo errore che, per carichi contenuti, è considerato accettabile. Per carichi esterni consistenti la velocità cala a tal punto da rendere, in ogni caso, il velivolo subsonico. Trovare un grafico che riporti, a seconda del carico, la riduzione di velocità è arduo. Ma, ancora una volta, il sito F-16.net ci fornisce un po’ di dati: parliamo sempre dell’F-18E.

 

 

Facciamo una stima della resistenza dei carichi. Nel caso 1, la resistenza dei due AIM-120 potrebbe essere valutata in 10 unità (quella dei due AIM-9 è nulla). Nel caso 2, il serbatoio da 480 galloni aggiunge 30 unità. Nel caso 3, abbiamo un TFLIR e 5 AIM-120, presumibilmente siamo sulle 70 unità complessive, piloni compresi. Nel caso 4, l’aggiunta del serbatoio porta a 100 il totale.

 

Ed ecco l’effetto: nel caso 1 la velocità cala a 1,6 Mach. Nel caso 2 scende a meno di 1,5 Mach. Per scendere ancora a circa 1,3 Mach nel caso 3 e poco sopra 1,2 nel caso peggiore. Tenendo conto che la velocità massima di un F-18E è attualmente stimata in 1,67 Mach è evidente un calo vistoso anche con carichi esterni molto contenuti.

[Vega]

F-4B Phantom

 

Pulito: 1302kn/2411 km/h

 

4x Aim7: 1279kn/2368km/h -------- 597/1105 in military

 

4x Aim9+4x Aim7: 1158kn/2144km/h

 

4x Aim7 + 600gal DT: 587/1089 km/h (military)

 

purtroppo non ho i dati in AB con i serbatoi, ma sembra che in military il serbatoio ventrale produca una perdita irrilevante, poi superare il muro del suono è un'altra storia ma secondo me in quota l'F-4 era abbondantemente supersonico anche con il DT

 

comunque tanto di cappello alla MDD, nel 1960 progettò un caccia che con 8 missili era ancora bisonico

Modificato 25 Settembre 2012 da Vega

[Gian Vito]

Vega, grazie mille per i dati...Sempre preziosi !

 

Sto calcolando un sistema che, sia pur approssimato, consenta di valutare in via generale il calo della velocità a seconda dei carichi.

 

Questi dati, quindi, sono utilissimi !

[Vega]

Vega, grazie mille per i dati...Sempre preziosi !

 

Sto calcolando un sistema che, sia pur approssimato, consenta di valutare in via generale il calo della velocità a seconda dei carichi.

 

Questi dati, quindi, sono utilissimi !

 

ho trovato questo dato stupefacente per l'F-4B

 

1261kn/2335km/h con una bomba nucleare Mk28

 

considerate le dimensioni dell'arma credo che la gondola Suu-23 crei più o meno la stessa resistenza, così come un Dt da 370 galloni

[Gian Vito]

Un serbatoio da 370 galloni dava 4,8 drag unit (pilone escluso). Non ho il dato sulla gondola SUU-23. Ho quello del gun pod MK4 : 11,6. Era un pod grande, del peso di 630 kg. Sparava 4200 colpi/min da 20mm. Ma era sensibilmente diverso, non è paragonabile.

[Vega]

F-16A block 15 con 3 droptank, 891kn/1650 km/h

 

come sospettavo i Dt consentono comunque un volo supersonico

[Gian Vito]

Certo ! Anche se qualcuno tende a confondere la "velocità massima di sgancio" del serbatoio, con quella "massima di trasporto" (mi è accaduto in un forum estero, proprio a proposito dell'F-4), quasi tutti i serbatoi ausiliari sono "supersonici". In alcuni casi (F-104, F-106, ecc.) è possibile il trasporto fino a Mach 2.

[Vega]

Certo ! Anche se qualcuno tende a confondere la "velocità massima di sgancio" del serbatoio, con quella "massima di trasporto" (mi è accaduto in un forum estero, proprio a proposito dell'F-4), quasi tutti i serbatoi ausiliari sono "supersonici". In alcuni casi (F-104, F-106, ecc.) è possibile il trasporto fino a Mach 2.

 

interessante!

 

qual'è in genere la velocità massima di sgancio?

 

varia di molto a seconda del tipo di aereo oppure di norma si mantiene su un certo valore? (ad es mach 1.2)

 

da ultimo, esistono dei sistemi per lo sganciamento automatico dei tanks una volta raggiunta la top speed ammessa?

[Gian Vito]

Dipende dal modello del serbatoio e dal velivolo. E non mi risulta esista un sistema che comanda automaticamente lo sgancio sorpassata una certa velocità. Nel caso dell’F-4, per esempio, (e spero di ricordare bene) alcuni serbatoi non potevano essere sganciati con sicurezza a velocità supersonica, il rischio era un possibile impatto con l’aereo stesso. Così il pilota, in volo supersonico, in caso di incontro con caccia avversari non poteva sganciare i serbatoi o, per farlo, era costretto a ridurre la velocità a 0,9 Mach. I serbatoi dell’F-4 erano quasi tutti supersonici, con un limite oltre 1,5 Mach (e potrei errare per difetto).

 

Ogni carico ha un limite di sgancio previsto a seconda del tipo di velivolo. La maggiore “finezza” aerodinamica dell’aereo può favorire uno sgancio più veloce o, se vogliamo, più “regolare”.

Un esempio: l’F-104. I serbatoi esterni subalari potevano essere sganciati fino a 1,5 Mach. Quelli d’estremità fino a 1,5 Mach vuoti e 0,9 Mach pieni (perchè anche il peso conta !).

[Vega]

 

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

 

di sicuro è con serbatoi ausiliari (e mi permetto di dire che quella è la velocità massima ammessa per i serbatoi....l'aereo andrebbe anche oltre!)

 

se il Phantom B scende da mach 2.27 a mach 2.05 con 8 missili non vedo come l'Eagle possa scendere da mach 2.5 a mach 1.78

 

anche applicando la stessa riduzione del Phantom (ma l'F-15 gli è di sicuro superiore aerodinamicamente) scenderebbe a mach 2.28

 

del resto il Tomcat con 4 sparrow raggiunge mach 2.34

 

 

 

 

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

 

 

 

leggevo proprio oggi una cosa simile su dei miei vecchi fascicoli di "aerei da guerra"

 

tuttavia la rivista precisa che i piloni in tal caso sono tutti pieni di bombe e serbatoi e che la quota è di 12000m

 

una prestazione, quindi, tutt'altro che disprezzabile per il Fitter

Modificato 1 Ottobre 2012 da Vega

[Gian Vito]

Il dubbio è venuto anche a me. La resistenza aerodinamica degli Sparrow tangenziali sull'F-15 è quasi trascurabile. E 4 AIM-9, sia pure con binari e piloni, non credo possano ridurre la velocità di 0,7 Mach ! Ma se aggiungiamo un bel serbatoio sotto la fusoliera...Tutto appare più realistico e la definizione non cambia: è sempre in "configurazione aria-aria".

 

Potrebbe trattarsi, è vero, di un limite di velocità per i serbatoi. O potrebbe esserci più di un serbatoio.

Modificato 1 Ottobre 2012 da Gian Vito

[Gian Vito]

Un articolo sull’F-80, tratto da una vecchia rivista (ALI), ha preso in esame l’aumento di resistenza aerodinamica provocato dai serbatoi ausiliari. Nel caso dei serbatoi di estremità bassi (F-80), l’aumento di resistenza alle alte velocità è risultato del 12 %. Il tipo “a pilone” (come sui P-38) provoca un aumento del 27 % che sale ad oltre il 30 % per il tipo “a pantofola”.

 

E vi sono altri benefici. Aumenta l’allungamento alare, ed un F-80 plana da 12000 metri per 150 km con i serbatoi d’estremità e per 140 senza. La struttura alare viene “scaricata” e migliora l’efficacia degli alettoni.

[nicola2000]

 

 

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.

Sapete dirmi qualcosa sull'Eurofighter??

[Gian Vito]

Si dice che il Typhoon possa volare in “supercruise” a 1,5 Mach senza carichi esterni e 1,3 Mach in configurazione aria-aria, con 4 AIM-120 semiannegati, 2 Iris-T e (presumibilmente) 1 serbatoio esterno. Questo potrebbe indicare una riduzione di almeno 0,2 Mach anche alla massima velocità, che scenderebbe così a 1,8 Mach. Non è detto però che il serbatoio ausiliario possa reggere tale velocità.

[nicola2000]

 

 

Si dice che il Typhoon possa volare in “supercruise” a 1,5 Mach senza carichi esterni e 1,3 Mach in configurazione aria-aria, con 4 AIM-120 semiannegati, 2 Iris-T e (presumibilmente) 1 serbatoio esterno. Questo potrebbe indicare una riduzione di almeno 0,2 Mach anche alla massima velocità, che scenderebbe così a 1,8 Mach. Non è detto però che il serbatoio ausiliario possa reggere tale velocità.

Grazie mille.