Stuwkrachtregeling

Stuwkrachtregeling ook stuwkrachtvector control of TVC, is het vermogen van een vliegtuig, raket of ander voertuig met de richting van de stuwkracht van de motor of motor manipuleren om de stand of hoeksnelheid van het voertuig.

In raketten en ballistische raketten die vliegen buiten de atmosfeer, aërodynamische stuurvlakken niet effectief zijn, dus stuwkracht vectoring is het belangrijkste middel van de houding controle.

Voor vliegtuigen, is de methode die oorspronkelijk gepland om opwaartse verticale stuwkracht te bieden als een middel om vliegtuigen verticale of kort opstijgen en landen het vermogen te geven. Vervolgens werd gerealiseerd dat het gebruik van vectored duw in gevechtssituaties ingeschakeld vliegtuigen aan verschillende manoeuvres niet beschikbaar zijn voor conventionele-motorige vliegtuigen uit te voeren. Om de beurt, vliegtuigen die geen stuwkrachtregeling gebruiken moeten vertrouwen op enige aërodynamische stuurvlakken, zoals rolroeren of lift uit te voeren; ambachtelijke met vectoring moet nog steeds gebruik maken van stuurvlakken, maar in mindere mate.

In raket literatuur afkomstig uit Russische bronnen, wordt stuwkrachtregeling vaak aangeduid als "gas-dynamische besturing" of "gas-dynamische controle".

Stuwkrachtregeling methoden

Raketten en ballistische raketten

Stuwkracht vector-controle is alleen effectief, terwijl het aandrijfsysteem is het creëren van stuwkracht. In andere stadia van de vlucht, zijn afzonderlijke mechanismen die nodig zijn voor de houding en de vliegbaan controle.

Nominaal, de lijn van de actie van de stuwkracht vector van een raket mondstuk loopt door het centrum van de massa van het voertuig, het genereren van nul net even na over de massa-centrum. Het is mogelijk om de toonhoogte en yaw momenten genereren door het afbuigen van de belangrijkste stuwkracht raket vector, zodat het niet door de massa centrum. Door de werklijn is algemeen georiënteerd nagenoeg evenwijdig aan de rolas, rolbesturing vereist gewoonlijk het gebruik van twee of meer afzonderlijk scharnierende mondstukken of een apart systeem geheel, zoals vinnen of schoepen in het uitlaatgas van de raketmotor, afbuigen de hoofdlijnen.

Stuwkracht vectoring voor veel vloeibare raketten wordt bereikt door gimballing de raketmotor. Dit gaat vaak gepaard met het verplaatsen van de gehele verbrandingskamer en buitenste motor bell Op twee eerste fase motoren van de Titan II, of zelfs de hele motor vergadering inclusief de bijbehorende brandstof en oxidator pompen. Een dergelijk systeem werd gebruikt op de Saturn V en de Space Shuttle.

Een andere werkwijze stuwkrachtregeling gebruikt vroege vaste stuwstof ballistische raketten was vloeistofinjectie, waarbij de raket mondstuk is bevestigd, maar fluïdum wordt in de uitlaatgasstroom uit injectoren aangebracht rond het achterste einde van het projectiel. Indien de vloeistof wordt geïnjecteerd aan één zijde van de raket, wijzigt die kant van de uitlaatpluim, waardoor verschillende stuwkracht aan die zijde en een asymmetrische netto kracht op de raket. Dit was het besturingssysteem gebruikt op de Minuteman II en vroege SLBMs van de Amerikaanse marine.

Een later ontwikkelde methode voor vaste stuwstof ballistische raketten bereikt stuwkrachtregeling door het afbuigen van de raket mondstuk met behulp van elektrische servomechanismen of hydraulische cilinders. Het mondstuk is de raket via een kogelscharnier met een gat in het midden, of een flexibele afdichting van een thermisch resistent materiaal bevestigd, aldaar in het algemeen die meer koppel en een hogere macht bedieningssysteem. De Trident C4 en D5-systemen worden aangestuurd via hydraulisch bediende mondstuk.

Tactische raketten en kleine projectielen

Sommige kleinere atmosferische tactische raketten, zoals de AIM-9X Sidewinder, schuwen flight control oppervlakken en in plaats daarvan gebruik van mechanische schoepen om de motor uitlaat af te buigen naar een kant.

Stuwkracht vectoring is een manier om minimum bereik van een raket, voordat waardoor het een snelheid hoog genoeg is om zijn kleine aërodynamische oppervlakken niet kunnen bereiken om effectieve manoeuvre te produceren te verminderen. Bijvoorbeeld, anti-tank raketten, zoals de Eryx en de pars 3 LR gebruik stuwkracht vectoring om deze reden.

Enkele andere projectielen die stuwkracht-vectoring gebruiken:

  • 9M330
  • Strix mortel gebruikt door twaalf buik laterale boegschroef raketten op klem koerscorrecties bieden
  • Aster raket familie combineert aerodynamische controle en de directe stuwstraal controle genaamd "PIF-PAF"
  • AIM-9X gebruikt vier vinnen in de uitlaat, die bewegen als de vinnen bewegen.
  • 9M96E maakt gebruik van een gas-dynamische controle systeem maakt manoeuvre op een hoogte van maximaal 35 km ten krachten van meer dan 20 g, die betrokkenheid van niet-strategische ballistische raketten toelaat.
  • 9K720 Iskander wordt gecontroleerd tijdens de hele vlucht met gas-dynamische en aërodynamische stuurvlakken.

Vliegtuig

De meeste momenteel operationeel vectored gebruik stuwkracht vliegtuigen turbofans met roterende nozzles of lamellen aan de uitlaatgasstroom te buigen. Deze methode kan met succes afbuigen doorstoken zoveel als 90 graden ten opzichte van het vliegtuig middellijn. Echter, moet de motor worden gedimensioneerd voor verticaal heffen, dan normaal vliegen, waardoor een extra gewicht. Naverbranding is moeilijk te nemen en is onpraktisch voor het opstijgen en de landing stuwkracht vectoring, omdat de zeer hete uitlaat landingsbaan oppervlakken kunnen beschadigen. Zonder naverbranding is het moeilijk om supersonische vlucht snelheden bereiken. Een PCB-motor, de Bristol Siddeley BS100, werd geannuleerd in 1965.

Tiltrotor vliegtuigen vector stuwkracht via roterende turboprop motorgondels. De mechanische complexiteit van dit ontwerp zijn heel lastig, met inbegrip van het verdraaien van flexibele interne componenten en aandrijfas vermogensoverdracht tussen de motoren. De meeste huidige tiltrotor ontwerpen hebben 2 rotors in een side-by-side configuratie. Als een dergelijk vaartuig wordt gevlogen op een manier waar het een vortex ring staat binnenkomt, zal een van de rotors altijd een beetje in te voeren voordat de andere, waardoor het vliegtuig tot een drastische en ongeplande roll uit te voeren.

Stuwkrachtregeling wordt ook gebruikt als een controlemechanisme voor luchtschepen. Een vroege toepassing was het Britse leger luchtschip Delta, die vloog voor het eerst in 1912. Het werd later gebruikt op HMA No. 9r, een Britse stijf luchtschip dat vloog voor het eerst in 1916 en de twee jaren 1930-tijdperk US Navy stijve luchtschepen USS Akron en USS Macon die werden gebruikt als airborne dragers, en een soortgelijke vorm van stuwkrachtregeling is bijzonder waardevol vandaag voor de bestrijding van modern stijve luchtschepen. In deze toepassing meeste van de belasting wordt gewoonlijk ondersteund door drijfvermogen en vectoriële stuwkracht wordt gebruikt om de beweging van de vliegtuigen. Maar ontwerpen zijn recent voorgesteld, met name voor Project WALRUS, waarbij een aanzienlijk deel van het gewicht van het vaartuig wordt ondersteund door vectored stuwkracht. De eerste luchtschip dat een besturingssysteem gebaseerd op perslucht gebruikt was Enrico Forlanini's Omnia Dir in 1930.

Nu wordt onderzocht, Fluidic stuwkrachtregeling afleidt stuwkracht via secundaire vloeibare injecties. Tests tonen aan dat de lucht gedwongen in een straalmotor uitlaatgasstroom kan afbuigen stuwkracht tot 15 graden. Dergelijke sproeiers zijn wenselijk vanwege hun lage gewicht en de kosten, de traagheid, de complexiteit, en punt reflecterend voor stealth. Dit zal waarschijnlijk worden gebruikt in vele onbemande luchtvaartuigen, en 6e generatie gevechtsvliegtuigen.

Nozzles

Thrust Vectoring-flight controle wordt verkregen door afbuiging van de jets vliegtuig in het veld, yaw en roll richtingen. In het uiterste, doorbuiging van de jets in yaw, pitch en roll creëert gewenste krachten en momenten waardoor volledige directionele controle van het vliegtuig vlucht weg, zonder de uitvoering van de conventionele aërodynamische flight controles. Wanneer TVFC wordt geïmplementeerd om CAFC, wendbaarheid en veiligheid van het vliegtuig aan te vullen worden gemaximaliseerd. Om TVFC uitvoering verschillende spuitmonden zowel mechanische en vloeibare worden toegepast. Dit omvat, maar is zeker niet beperkt tot convergente en convergent-divergent nozzles die vast of variabel geometrisch. Binnen deze vliegtuigen nozzles, kan de geometrie zelf variëren van tweedimensionale naar axisymmetrische of elliptisch. Zo is het noodzakelijk te verduidelijken wat basis definities gebruikt in stuwkracht vectoring nozzle ontwerp.

Axiaalsymmetrische: Nozzles met ronde uitgangen.

Conventionele Aërodynamische Flight Control: Pitch, Yaw-Pitch, Yaw-Pitch-Roll of een andere combinatie van vliegtuigen controle door middel van aërodynamische afbuiging met roeren, kleppen, liften en / of rolroeren.

Convergerende-divergerende spuitmond: Over het algemeen vinden op gevechtsvliegtuigen, wordt de straalstroom genomen door middel van een verlaging van de ruimte om Mach 1 te bereiken en vervolgens uitgebreid door middel van een divergerende sectie om een ​​supersonische snelheid van meer dan Mach 1 alvorens weer te bereiken.

Convergerende Nozzle: Nozzle gebruikt op standaard subsonische vervoer en passagiers straalvliegtuigen. Na de turbine, het mondstuk convergeert naar de ontworpen afrit gebied waar de problemen straalstroom weer bij Mach 1 of minder.

Effectieve Vectoring Hoek: De gemiddelde hoek van afbuiging van de straalstroom middellijn op een gegeven moment in de tijd.

Vaste Nozzle: A-Thrust Vectoring Nozzle van invariante geometrie of een variant van de geometrie een constante geometrische gebied ratio, tijdens vectoring. Dit zal ook worden aangeduid als sproeiers burgerluchtvaartuigen en vertegenwoordigt het mondstuk stuwkrachtregeling controle van toepassing op passagiers, vervoer, lading en andere subsonische vliegtuigen.

Geometrische Vectoring Hoek: geometrische middellijn van het mondstuk tijdens vectoring. Voor degenen sproeiers vectored in de geometrische keel en daarbuiten, kan dit aanzienlijk verschillen van de effectieve vectoring hoek.

Nozzle: Ofwel convergente of convergent-divergent nozzles, met de nadruk op die algemeen toegepast in vliegtuigen.

Pitch: Verticaal gerichte beweging van de spuitmond uitgang of neus van het vliegtuig.

Roll: Circulaire gerichte beweging van het vliegtuig rond het lichaam as vector.

Thrust Vectoring: De afbuiging van de straal van het lichaam weg-as door de invoering van een flexibele pijp, kleppen, peddels, hulpfluïdum mechanica of soortgelijke methoden.

Thrust Vectoring Flight Control: Pitch, Yaw-Pitch, Yaw-Pitch-Roll of een andere combinatie van vliegtuigen controle door middel van afbuiging van de stuwkracht het algemeen afgifte van een lucht ademende turbofan motor.

Tweedimensionale: Nozzles met vierkante of rechthoekige uitgangen.

Tweedimensionale Converging-Uiteenlopende: vierkant of rechthoekig supersonische sproeiers op gevechtsvliegtuigen.

Variabele Nozzle: Een stuwkrachtregeling mondstuk van variabele geometrie een constante effectieve mondstuk gebied ratio, tijdens vectoring. Dit wordt ook aangeduid als militaire vliegtuigen nozzles, vertegenwoordigt de nozzle stuwkrachtregeling control toepassing op gevechtsvliegtuigen en andere supersonische vliegtuigen.

Yaw: Horizontaal gestuurde beweging van het vliegtuig of mondstuk.

Methoden van Nozzle Controle

Geometrische Area Ratio - Het onderhouden van een vaste geometrische gebied verhouding van de keel naar de uitgang tijdens vectoring. De effectieve keel wordt dichtgeknepen als de vectoring hoek toeneemt.

Effectieve Area Ratio - Het onderhouden van een vaste effectieve oppervlakte verhouding van de keel naar de uitgang tijdens vectoring. De geometrische keel wordt geopend als de vectoring hoek toeneemt.

Differentiële Area Ratio - Het maximaliseren nozzle uitbreiding efficiëntie meestal door middel van het voorspellen van de optimale effectieve oppervlakte als functie van de massastroom.

Methoden Thrust Vectoring

Type I - Nozzles waarvan basisframe mechanisch wordt gedraaid voordat de geometrische keel.

Type II - Nozzles waarvan basisframe mechanisch geroteerd met de geometrische keel.

Type III - Nozzles waarvan basisframe wordt niet gedraaid. Integendeel, de toevoeging van mechanische vervorming na exit vinnen of schoepen maakt jet afbuiging.

Type IV - Jet doorbuiging door middel van contra-stromende of co stromende extra jet streams. Vloeistof gebaseerde jet afbuiging.

Operationele voorbeelden

Een beroemd voorbeeld van stuwkrachtregeling is de Rolls-Royce Pegasus engine gebruikt in de Hawker Siddeley Harrier, evenals in de AV-8B Harrier II variant.

Wijdverbreide gebruik van stuwkrachtregeling voor een betere manoeuvreerbaarheid in de westerse productie-model gevechtsvliegtuigen niet plaatsvinden tot de inzet van de Lockheed Martin F-22 Raptor vijfde generatie straaljager in 2005, met zijn naverbranding, duw-vectoring Pratt & amp; Whitney F119 turbofan.

F-35 Lightning II is momenteel in de pre-productie-test en ontwikkelingsfase. Hoewel dit toestel maakt gebruik van een conventionele naverbranding turbofan om supersonisch te vergemakkelijken, de F-35B-variant, ontwikkeld voor gezamenlijk gebruik door de US Marine Corps, Koninklijke Luchtmacht, Koninklijke Marine, en de Italiaanse marine, bevat ook een verticaal gemonteerde, lage druk as -driven externe ventilator, die wordt aangedreven door een koppeling bij de landing van de motor. Zowel de uitlaatgassen van deze ventilator en de ventilator van de hoofdmotor worden afgebogen door stuwkrachtregeling nozzles, om de juiste combinatie van lift en STUWKRACHT bieden.

De Sukhoi Su-30 MKI, geproduceerd door India onder licentie bij Hindustan Aeronautics Limited is in actieve dienst bij de Indiase luchtmacht, en telt 2D stuwkracht vectoring. De 2D TVC maakt het vliegtuig zeer wendbaar, in staat om in de buurt van nul luchtsnelheid bij hoge hoeken van aanval zonder te blokkeren, en dynamisch kunstvliegen bij lage snelheden. De Su-30MKI wordt aangedreven door twee Al-31FP naverbranding turbofans. De TVC sproeiers van de MKI gemonteerd 32 graden naar buiten longitudinale motoras en kan worden afgebogen ± 15 ° in het verticale vlak. Dit produceert een kurkentrekker effect, sterk verbeteren van de wendbaarheid van het vliegtuig.

Voorbeelden van raketten die gebruik stuwkrachtregeling omvatten zowel grote systemen, zoals de Space Shuttle Solid Rocket Booster, S-300P Luchtdoelraket, UGM-27 Polaris nucleaire ballistische raketten en RT-23 ballistische raketten en kleinere slagveld wapens zoals als Swingfire.

De principes van de lucht stuwkrachtregeling zijn onlangs aangepast aan militaire zee toepassingen in de vorm van snelle waterstraal besturing die super-flexibiliteit bieden. Voorbeelden hiervan zijn de snelle patrouilleboot Dvora Mk III, de Hamina klasse raket boot en Littoral bestrijden schepen van de Amerikaanse marine. Een paar geautomatiseerde studies toe stuwkrachtregeling aan bestaande passagiersvliegtuigen, zoals de Boeing 727 en 747, tot katastrofisch storingen te voorkomen, terwijl de experimentele X-48C-jet gestuurd in de toekomst kunnen zijn.

Lijst van vectored stuwkracht vliegtuigen

Stuwkrachtregeling kan overbrengen twee belangrijke voordelen: VTOL / STOL en hogere wendbaarheid. Vliegtuigen worden gewoonlijk geoptimaliseerd om maximaal te benutten een voordeel, maar zal krijgen in de andere.

Voor VTOL vermogen

  • Bell Model 65
  • Bell X-14
  • V-22 Osprey
  • Boeing X-32
  • Dornier Do 31
  • EWR VJ 101
  • Harrier Jump Jet
    • British Aerospace Harrier II
    • British Aerospace Sea Harrier
    • Hawker Siddeley Harrier
    • McDonnell Douglas AV-8B Harrier II
  • Hawker Siddeley Torenvalk
  • Hawker Siddeley P.1127
  • Lockheed Martin F-35B Lightning II
  • VFW VAK 191B
  • Yakovlev Yak-38
  • Yakovlev Yak-141

Voor hogere wendbaarheid

Vectoring in twee dimensies

  • McDonnell Douglas F-15 STOL / MTD
  • Lockheed Martin F-22 Raptor
  • McDonnell Douglas X-36
  • Me 163 B experimenteel gebruikt een raket sturen peddel voor de yaw as
  • Sukhoi Su-30MKI

Vectoring in drie dimensies

  • Sukhoi Su-35
  • Sukhoi Su-37
  • Sukhoi PAK FA
  • Sukhoi / HAL FGFA
  • Mikoyan MiG-35
  • McDonnell Douglas F-15 ACTIVE
  • General Dynamics F-16 VISTA
  • Rockwell-MBB X-31
  • McDonnell Douglas F-18 HARV
  • Mitsubishi ATD-X

Ander

  • 23 klasse luchtschip, een reeks van Britse, World War 1 luchtschepen
  • Luchtschip Industries Skyship 600 moderne luchtschip
  • Zeppelin NT moderne, stuwkracht vectoring luchtschip
(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha