¿Qué tan viable es la sobremanerabilidad con vectores de empuje multiaxis puros (sin cola, sin barba y sin timón)?

Answer 1

Ingrese, el X-44 MANTA, un concepto de caza furtivo sin delta completo sin cola derivado del F-22 que experimentó con el enfoque de tener todo el control siendo solo empuje vectorial.

Nunca abandonó la etapa de concepto y diseño, pero los cálculos predijeron que con los motores F135 o una versión de ellos, el MANTA volaría más lejos, más rápido, transportaría más y sería mucho más sigiloso.

En cuanto a la maniobrabilidad, tener un empuje vectorial solo como su método de control tiene algunos problemas, principalmente en la velocidad de balanceo. Para tener una velocidad de balanceo efectiva comparable a la del F-22A, los motores tendrían que estar más separados para aumentar las fuerzas diferenciales para producir el par efectivo. Sin embargo, esto obstaculiza las opciones de sigilo, ya que eso significaría un diseño de luchador en la línea de un Sukhoi o el Chengdu J20, un luchador con vainas gigantes colgadas muy lejos o simplemente un fuselaje ancho y gordo. En el caso de MANTA, el concepto de caza habría sido más favorable al FB-22 Strike Raptor, una versión de bombardero en la que la súper maniobrabilidad no tendría que ser una alta prioridad.

El lado positivo de ir al control de empuje de vector completo es que su maniobra de pérdida de velocidad puede ser increíble. Un ala más grande permite una mejor elevación, y el control vectorial permite el control incluso durante la parada.

Otra ventaja de este diseño es que podría ser así como tenemos luchadores que alcanzan Mach 7, pero aún así maniobran. A esas velocidades, las superficies de control pueden plantear problemas, por lo que tener autoridad de control basada en el empuje del vector al igual que lo hace un motor basculante con su sistema de cardán tendría sentido. Tener una falta de superficies de control también ahorra peso y reduce la resistencia. Esa es una fórmula para una plataforma de alta velocidad y gran altitud.

Answer 2

Ya ha habido una serie de aviones militares que no tenían estabilizadores verticales fijos. También se podría eliminar un estabilizador horizontal, pero luego se pueden usar los flaps o flaperones para controlar el eje de cabeceo. Los delta sin cola son un ejemplo de eso, como el Dassault Mirage, Rafael y Typhoon.

Pero hay una razón importante por la cual los luchadores más ágiles de la actualidad tienen estabilizadores verticales muy grandes y no es solo por la estabilidad sino también por la capacidad de control en giros de alta carga alfa G y alta.

Cuando un avión gira con fuerza en una dirección y rueda con fuerza para dirigir la dirección de su giro hacia arriba o hacia abajo, el tamaño de los timones es un factor que determina cuándo o si el avión entra en un giro. También determinan la velocidad máxima de cabeceo, la rapidez con que el piloto puede subir sin entrar en un giro.

La distribución del peso, las posiciones del centro de elevación en relación con el centro de gravedad y el ajuste de la posición de las boquillas de escape más atrás pueden reducir la fuerza necesaria para inducir el paso hacia arriba y hacia abajo y aumentar el control al vectorizar las boquillas a lo largo del eje de paso. .

Los motores a reacción siempre producen una cierta cantidad de empuje incluso con el acelerador ‘cero’. De hecho, el cuadro de aire supersónico requiere un ángulo de ataque más alto o flaps más bajos para volar a velocidades mínimas que generan una resistencia estática significativa. Y esto significa que se necesita una gran cantidad de empuje, que puede usarse para controlar el vuelo de manera más efectiva durante el aterrizaje y el despegue.

El último Su-35S es capaz de eliminar la necesidad de un freno de aire dedicado y, en cambio, los timones están inclinados hacia adentro para reducir la velocidad del avión y se utiliza TVC para controlar la guiñada. De lo contrario, el piloto no podría mantener el avión alineado con la pista y se desviaría.

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Sin embargo, un avión así no sería muy ágil y ciertamente no sería capaz de realizar maniobras básicas de combate aéreo con capacidad limitada para evadir misiles entrantes, pero este concepto sería útil para el reconocimiento, aviones espías, bombarderos, interceptores donde la velocidad y la baja observabilidad del radar son bajas. más útil.

Answer 3

Ya hemos investigado bastante sobre esto. Así es como funcionan los cohetes, después de todo:

Debido a que este cohete no tiene alas (sustanciales), se podría argumentar que siempre está en un estado de “supermaneja”. Le da al cohete la flexibilidad de maniobrar en la atmósfera arbitrariamente sin preocuparse por los efectos aerodinámicos posteriores a la pérdida.

En cuanto a su viabilidad para aviones, no puedo decir. Los cohetes aumentan el peso y no necesitan tanto superficies de control cuando pasan la mayor parte de su tiempo fuera de la atmósfera. Pero para las aeronaves puede no valer la pena el requisito de combustible adicional.

Answer 4

Si una aeronave dependiera únicamente de la vectorización de empuje para el control de vuelo, podría ser viable para la mayoría de las condiciones de vuelo. Y supongo que te refieres a aviones de combate, porque la vectorización de empuje total sería casi inútil en un avión comercial.

El despegue sería un problema. Hay poca capacidad de levantar la nariz con el tren de aterrizaje todavía en contacto con el suelo. El brazo del momento es simplemente demasiado corto. Además, la vectorización roba el plano de empuje hacia adelante, y TO es donde más se necesita.

La turbulencia extrema presentaría un problema.

La falla del motor resultaría en una pérdida de la aeronave. Se deslizaría, pero con control cero.

Answer 5

Un ingeniero podría dar una mejor respuesta. Dependiendo del empuje para controlar un avión, el empuje es un requisito para el vuelo. Tarde o temprano, uno tendrá una pérdida total de empuje, seguida de una pérdida total de control. Se requiere algún tipo de respaldo para poder mantener el control en caso de pérdida de empuje. Quizás para aviones experimentales, o para aviones que tienen asientos de eyección. Interesante.