LCA Tejas versus F-16 en combate (Parte I)
En un artículo anterior, hablé sobre el rendimiento de vuelo general del LCA indio “Tejas” según lo evaluado a partir de los datos de la ADA. En una extensión de ese artículo, ahora hablamos sobre las características de rendimiento relativo del LCA versus el avión Lockheed-Martin F-16A / B operado como el principal caza de primera línea por la Fuerza Aérea de Pakistán.
Este análisis se basa en modelos de características de rendimiento evaluados computacionalmente desarrollados por el autor. La aerodinámica y los datos de vuelo de los dos aviones se obtienen de las fuentes publicadas que figuran en las referencias de este artículo. Los datos de aerodinámica de LCA se obtienen de las publicaciones de la Agencia de Desarrollo Aeronáutico (ADA) y los datos de F-16A / B se extrapolan de las publicaciones de dominio público de la NASA sobre la aerodinámica del prototipo YF-16.
La matriz de coeficiente de fuerza aerodinámica está conectada con un módulo de propulsión de primer orden para simular el rendimiento del motor en función de la atmósfera y la altitud locales. Los datos generados por estas rutinas se combinan con las propiedades de masa conocidas de la aeronave para generar datos de alcance y carga útil que luego se presentan a continuación para su análisis.
Los supuestos que se incluyeron en el análisis incluyen el peso en vacío del LCA como 6.500 kg y el del F-16A / B como ~ 8.500 kg. El motor LCA utilizado fue General Electric F404-GE-IN20 con una potencia nominal de 54 kN y una TSFC nominal de 0,77 lbm / lbf-Hr. Del mismo modo, el motor asumido para el F-16A / B es el F110-GE-100 con una potencia nominal de 76 kN y TSFC de 0.763 lbm / lbf-hr. Se supone que la capacidad interna de combustible del LCA es de 3.034 litros y se supone que la aeronave es capaz de transportar un tanque de caída externo de la línea central de 725 litros, así como un tanque de caída de 1.200 litros en las estaciones de pilones 1 y 2, respectivamente. La velocidad de crucero de ambos aviones se evalúa para el rango máximo para cada condición.
Mientras que el LCA ahora está disponible en las versiones de caza de un solo asiento de la fuerza aérea (LCA), entrenador de dos asientos (LCA-T) y marino (LCA-N), el siguiente análisis se limita a la fuerza aérea de un solo asiento versión solo citando la falta de información disponible sobre las otras dos variantes. Sin embargo, el rendimiento para las otras variantes se puede extrapolar de la versión de la fuerza aérea de un solo asiento, en la que se basan todas.
Comparaciones y validaciones aerodinámicas.
La comparación del coeficiente de fuerza aerodinámica se puede resumir en forma de relación de elevación sobre arrastre (L / D) trazada frente a los coeficientes de elevación (CL) para ambas aeronaves. En general, se ve que el F-16A / B tiene una relación L / D pico ligeramente más alta (~ 11.0) en comparación con la del LCA (~ 9.0) y el pico se alcanza con un valor CL ligeramente más alto de 0.40. El LCA alcanza este pico a un valor CL más bajo de 0.20. El F-16A / B es generalmente un avión más pesado que el LCA y de mayor tamaño, lo que explica por qué su diseño está sintonizado para lograr la relación L / D más alta para un valor CL más alto en comparación con el LCA mucho más ligero y ágil. Los datos de la tasa de giro sostenido (STR) F-16A / B se corroboran con los datos de la prueba de vuelo YF-16 de la NASA también. El autor generó una serie de tasas máximas de STR para los datos aerodinámicos extrapolados de la NASA y los trazó contra los datos F-16A / B disponibles para los mismos rangos de números de Mach. La comparación está significativamente en línea entre sí, lo que sugiere que los modelos de extrapolación para los datos YF-16 a los del F-16A / B son aceptables para este análisis.
Comparaciones de rendimiento
El rendimiento del LCA a 20,000 pies de altitud se extrae del artículo anterior sobre su rendimiento. Sin embargo, el gráfico se modifica para mostrar los datos del F-16A / B. El último avión se evalúa para la misma masa de combustible equivalente a la que lleva el LCA cuando está armado con un tanque de caída de línea central y dos tanques de caída de pilón grandes para un máximo de 6,159 L de combustible. El alcance alcanzado por los dos aviones se resume en forma de carga útil y gráficos de alcance. La carga útil se evalúa de 0 a 10,000 kg y se supone que incluye el peso del piloto y todo el equipo auxiliar, excluyendo el combustible. El eje vertical de las parcelas es el rango, medido en kilómetros. El radio de combate de la aeronave se considera ~ 40% del alcance. Por ejemplo, un rango de 1,000 km corresponde a un radio de combate de ~ 400 km. Se proporcionan parcelas para el LCA en tres condiciones: limpieza (solo combustible interno), combate (interno + tanque de caída de la línea central) y ferry (interno + tanque de caída de la línea central + 2 x tanques de caída de ala).
El F-16A / B tiene un motor de rendimiento generalmente más alto que el utilizado en el LCA con respecto a la eficiencia del combustible. Como resultado, alcanza un rango más alto (1.930 km a 0 kg de carga útil) en comparación con el LCA (1.553 km a 0 kg de carga útil) en condiciones similares. A medida que aumenta la carga útil, el LCA y el F-16A / B mantienen esta ligera diferencia en el rendimiento del rango a gran altitud.
En el plano horizontal STR, el LCA supera al F-16A / B en números Mach altos y al F-16C / D en todos los regímenes de números Mach. El ágil LCA puede superar un F-16A / B con números Mach más altos y un F-16C / D por un margen significativo en números Mach más bajos, que se encuentran en una pelea de giro dentro del alcance visual. A medida que aumenta el número de Mach, las velocidades de giro son más bajas para los modelos F-16 a una velocidad más rápida que para el LCA con un punto de cruce en Mach 0.65. En todos los números Mach más altos, la diferencia en las tasas de turno aumenta sustancialmente una vez más. El LCA también puede atraer fuerzas “gee” más altas con números Mach altos que el F-16A / B en el plano horizontal. Con altos números de Mach, el piloto F-16 permanece en una desventaja significativa en el plano horizontal. Los nuevos modelos F-16 “Block” solo empeoran esta brecha en el rendimiento entre ellos y el LCA. Son más pesados e incluso menos ágiles que los primeros modelos de “bloque” actualmente operados por la Fuerza Aérea de Pakistán.
Conclusiones
Se recomienda a los pilotos del F-16 que se mantengan alejados del LCA en el plano horizontal con un alto número de Mach. Con números Mach más bajos, pueden luchar contra el LCA en igualdad de condiciones. Si entran en una pelea de giro con un LCA con altos números de Mach, el LCA ganará.
La Parte II de este análisis se centrará en las maniobras en el plano vertical.
Referencias
1. Jebakumar, SK, “Mejoras en el rendimiento de la aeronave: un enfoque práctico”, Centro de aeronavegabilidad y certificación militar (CEMILAC), marzo de 2009, Bangalore, India
Dr. Vivek Ahuja
Al corriente
por Vivek Ahuja