¿Qué compromisos son necesarios para diseñar un avión de combate conjunto de la Fuerza Aérea / Marina?

Answer 1

F-4 es un mal ejemplo de “aeronave de servicio conjunto”. Fue diseñado exclusivamente para la Armada y más tarde (unos 3 años) adoptado por la fuerza aérea debido a sus capacidades.

Cuando se trata de un diseño de unión intencional , los requisitos de la Marina dictan el peso máximo (resistencia de la plataforma del transportista), el tamaño máximo (hangar del transportista y el tamaño del elevador), así como cosas como la fuerza / carrera del tren de rodaje, la velocidad de control mínima y la visibilidad hacia abajo sobre la nariz.
Los aviones navales también deben estar hechos de diferentes materiales: el aire en un barco está cargado de sal y es altamente corrosivo para muchos metales. El uso de esos materiales puede afectar el peso de la estructura: si difieren en resistencia de los metales “normales”, entonces se requieren componentes más gruesos o refuerzo.

Todo esto significa que la parte de la “Marina” de la especificación dicta gran parte del diseño desde el punto de tamaño, peso y (hasta cierto punto la configuración), por lo que lo que sea que obtenga la fuerza aérea es, esencialmente, un “avión de la marina con modificaciones” a diferencia del diseño de hoja limpia optimizado para sus requisitos.

Se puede encontrar alguna indicación de las dificultades en el número de aviones de la Armada que han tenido carreras exitosas (para valores variables de “éxito”) que operan desde bases terrestres: F-4, F-14 (Irán), F-8 (Filipinas) A-7, A-4 etc.
En el otro sentido, los aviones diseñados como desplazamiento terrestre para un papel naval son mucho menos: Harrier to Sea harrier es el único ejemplo que se me ocurre de inmediato [1,2].

1 Tenga en cuenta que descarto el F-18 en esta categoría ya que, aunque el original estaba basado en tierra (YF-17), pasó por un rediseño considerable en lo que es un nuevo avión.
2 Tengo la persistente sensación de que hay un ejemplo deslumbrante que mina completamente mi posición sobre esto, pero no puedo pensar en eso. Póngalo en falta de café.

Answer 2

1. Los aviones de la Armada para una misión determinada son más pesados ​​que sus contrapartes de la Fuerza Aérea / terrestres, porque tienen la exigente tarea de aterrizar a bordo del barco después de cada misión. Esto significa que los aviones tienen que ser construidos más fuertes. Los lanzamientos de catapulta ejercen una enorme cantidad de estrés en el engranaje de la nariz y la estructura delantera, y las trampas combinadas con una vertical decente de 30 pies por segundo + son normales. Más fuerte / más pesado = menor relación de empuje a peso y mayor carga del ala dada la misma área del ala, las cuales tienen consecuencias negativas en el combate. El lado positivo es que debido a que un avión de la Armada se basa en un aeródromo en movimiento, pueden atacar objetivos que a veces los aviones de la Fuerza Aérea no pueden.

A continuación se muestra una foto vinculada del sitio F / A-18E / F Super Hornet del Dr. Carlo Kopp vs. Sukhoi Flanker

2. Debido a los mayores requisitos de peso y fuerza, los aviones de la Armada tienden a ser de menor alcance para la misma misión, y dependen en gran medida del reabastecimiento de combustible durante el vuelo (generalmente de la Fuerza Aérea y los Tanques del Cuerpo de Marines), lo que significa que si bien hay un gran nivel de táctica flexibilidad prestada por la base móvil, hay una gran cantidad de infraestructura de soporte que el diseño real de los aviones de la Marina requiere en las operaciones.

3. Existen numerosas otras consideraciones de seguridad que son una preocupación importante en la cubierta de hangar abarrotada de un portaaviones que no son un problema tan grande en los aviones de la Fuerza Aérea con base en tierra, pero aparte de la penalización de peso mencionada anteriormente, una mejor seguridad es una cosa buena.

4. Como señaló otro comentarista, el gran problema con el F-35 fue la integración del requisito STOVL. El ventilador de elevación y el hardware de elevación vertical han comprometido irremediablemente el rendimiento de combate aéreo del F-35. Debido a la forma básica común dictada por el proyecto JSF y el espacio asociado requerido para el ventilador de elevación, la aceleración, la carga del ala y el rendimiento transónico se ven irremediablemente comprometidos. Básicamente, Estados Unidos ha comprado un avión donde TODAS las variantes se ven obstaculizadas por el caso de uso del 1%.

Hay muchos más problemas, pero estos son un buen comienzo. El F-35 (y el F-111 anterior) son un buen ejemplo de por qué nunca, nunca, permites que las personas financieras y los contadores tomen decisiones importantes.

Answer 3

Un gran ejemplo de cómo los requisitos navales imponen limitaciones de rendimiento que de otro modo no serían necesarias en los aviones con base en tierra se puede ver comparando el F / A-18A con los F / A-18L y F-18L planeados, pero no construidos.

Ambas eran esencialmente propuestas para versiones “desnavalizadas” del F / A-18A. El F / A-18L habría eliminado las alas plegables, simplificado y aligerado el tren de aterrizaje, reemplazado el gancho de detención con el gancho de emergencia más simple / ligero de la Fuerza Aérea, entre otros cambios. Hubiera sido 3.000 libras más liviano, al mismo tiempo que podía transportar 6,000 libras más en armas y podía soportar maniobras de 9 g (en comparación con el límite de diseño de 7.5 g del F / A18A). En resumen, habría sido más mortal tanto en los roles aire-tierra como aire-aire.

El F-18L a su vez habría sido casi 8,000 libras más liviano que el F / A-18A, pero lleva menos combustible.

Vea McDonnell Douglas F / A-18 Hornet para más información.

Answer 4

El problema básico de un diseño de servicio conjunto de la Fuerza Aérea y la Marina es el peso. Esta no es una idea nueva y se intentó con el programa TFX en la década de 1960. Este programa condujo al F-111. Pero con los requisitos navales, el diseño básico de la aeronave era inviable, por lo que la Fuerza Aérea y la Armada se separaron. El F-111 se convirtió en un ataque / interdictor / bombardero con base en tierra para la Fuerza Aérea y la Armada diseñó un nuevo avión para cumplir el papel destinado al F-111 en la flota: el F-14 Tomcat.

Los aviones de la Armada no aterrizan tanto como se involucran en un choque controlado. Y al despegar, los arrojan desde la parte delantera del portaaviones a través de una catapulta. Por lo tanto, tanto el aterrizaje como el despegue imparten cargas masivas en el avión que un diseño basado en tierra no tiene que enfrentar. Además, el espacio limitado para ambas actividades obliga a los aviones de la Armada a despegar y aterrizar dentro de parámetros de rendimiento muy definidos.

Como resultado, los aviones de la Armada necesitan un tren de aterrizaje y una estructura de aviones reforzados masivamente para manejar las fuerzas. La geometría del ala tiene que favorecer el transporte de carga y las cargas específicas del ala. Los diseños terrestres de la Fuerza Aérea pueden tener cargas de ala mucho más altas que un diseño basado en portaaviones.

Las velocidades de aterrizaje en un transportista exigen velocidades de aterrizaje muy específicas. Para bajar las velocidades de aterrizaje se requieren cargas de ala más bajas. Esta es la razón por la cual los aviones de la Armada tienden a tener alas más grandes que sus contrapartes de la Fuerza Aérea a menos que se usen cosas como geometría variable para controlar esto. El F-14 y el F-8 tenían alas ajustables para facilitar sus operaciones fuera de los transportistas.

El tamaño de la aeronave también es un problema. Debido a que el espacio es limitado en un portaaviones, cada avión tiene una huella en la que debe caber. Si no puede caber, tiene que doblarse para encajar. Muchos aviones de la Armada tienen alas plegables, colas, etc. Esto agrega aún más peso y estructura, y eso también tiene que encajar dentro de la envolvente de rendimiento.

El tamaño de la aeronave es importante. Cuanto más grande es el avión, más difícil es subir a bordo de un transportista. Los aviones más grandes tienen menos espacio libre. El Vigilante RA-5C era un caza de la Marina notoriamente difícil de aterrizar en portaaviones debido a su tamaño y velocidad de aterrizaje. La diferencia en ese avión de un aterrizaje y un golpe de rampa (donde el avión golpea la parte posterior del portaaviones y se estrella) fue de solo 14 pies.

En conjunto, esto significa que los aviones de la Armada tienen más peso para una misión determinada y requisitos de rendimiento más estrictos que un diseño con base en tierra. No tienen dos millas de agradable y larga pista para avanzar con una docena de bombas y misiles colgando de cada pilón. Los diseños de la Armada siempre representan un compromiso, ya que las necesidades de operar desde un portaaviones son lo primero y el peso y el espacio sobrante son lo que se puede usar para definir las capacidades de la misión. Y casi siempre serán menos que sus contrapartes terrestres.

Answer 5

Una aeronave capaz de sostener un aterrizaje de portaaviones debe estar muy construida.
La Fuerza Aérea dice que eso retrasa la maniobrabilidad de los aviones, y el peso adicional significa un paquete de armas más pequeño.

Answer 6

El mayor compromiso en el F-35 fue ese maldito ventilador de elevación para la versión VTOL. Eso agregó una restricción en el ancho del fuselaje que redujo el rendimiento terriblemente, lo que significaba que nunca cumplió con los criterios de diseño iniciales para la Fuerza Aérea y la Armada, lo que significaba que cambiaron los criterios.