McDonnell Douglas F-15 Eagle

[Skeptik]

Aby bylo jasno, já netvrdím, že se to k určitým zásahům do řízení nepoužívá. Jen to, že si to jako běžný řídící prvek nedokážu představit.
Prostě při daném režimu letu (rychlosti) je ta klapka (inlet ramp) nastavena tak, aby motor pracoval optimálně.
Její vychýlení pro řídící účel musí zákonitě vést k ovlivnění chodu motoru ... a vždy tím horším směrem.

Jestli to náhodou nebude tak, že to nějaký drobný vliv má a autor té knihy / článku to prostě jen násobně zveličil.
Nevím, chtělo by to manuál.

LEVCON je skutečně něco jiného. To je čistý aerodynamický řídící prvek ovlivňující let letadla, nikoli práci proudového motoru. Další level k pevnému LERXu.

EDIT
Jo, teď mě napadlo, zda to nemohlo být myšlenkou tak, že trup (včetně "krabic" vstupního ústrojí) u F-15 zvyšuje vztlak, a to že se při přiblížení na přistání, při malé rychlosti, sklopí ta horní část vstupního ústrojí, tak vlastně horní část relativně zakřiví, což zvýší vztlak. Tedy že funguje obdobně jako sklopná náběžná hrana u křídla (Krügerova klapka). To by mohlo být ono.

[Wasp]

Účinost má být až třetinová ( cca 33%) při nadzvukové rychlosti, a vypadá to že v nižších rychlostech je nižší. Myslím si že účinost je podle mě docela vysoká, a na tu dobu..
Ale ano, popisuješ to dobře, horní strana " krabice" se sklopí při vyšším AoA a zpomalí se oddělení mezní vrstvy vzduchu proudící po vrchní straně trupu a tím dojde ke zvýšení vztlaku. A to nejspíše pomůže letadlu zvýšit AoA, ale podle všeho to funguje účiněji při větších rychlostech, jak jsem psal, při nadzvukové rychlosti cca 33%, beru to z knihy i z netu.


Trochu odbočím jinam a pro zajimavost.
Z manuálu SETP documents about High AOA and OOCF F-15, je placený, opsáno z šestnáct net.

(OWS= Overload Warning System - upozorní pilota zvukovým signálem ale neomezí ho, AtA - Air to Air)

F-15A bez OWS : maximálně 7.33g při plné AtA zátěži

F-15A a F-15C OWS : 9g při plné AtA zátěži

F-15 operační AoA obálka: 45 stupňů plné AtA zatížení bez externího paliva

Zajimavé, tedy původní omezení 7,33 G bylo bez OWS zařízení a F-15C už mohla, může jít na 9G. Ale F-15 pokud vím nemá G-lock, nic pilota neomezí až jeho black out, omdlení z přetížení.

OWS funguje takto :

Systém neustále sleduje hmotnost a rychlost letadla a počítá přípustný souměrný faktor zatížení, ten pak poníží o lateral stick (?) a vytvoří celkový přípustný faktor zatížení.
Když se přiblíží k 92% zatížení, pilot uslyší zvukový tón o 2 Hz, při 98% o 10 Hz.


Na poslední straně manuálu pro F-15 se má o omezení pro AoA psát.
AOA limitations are provided only for specific cases:
- external tanks

- out of limits weight lateral asymmetry

- CAS-off operation or default(any axis)

- above 60°/s yaw rate

česky

omezení AOA je pouze pro specifické případy:
- vnější nádrže

- mimo mezní hmotnosti boční asymetrie

- CAS-vypnutý nebo výchozí (libovolná osa)

- vyšší než 60 ° / s, yaw - to je co ??

[Skeptik]

Tak pardón.
Včera jsem to psal jen tak z hlavy z postele ... nechtělo se mi nic hledat.
Teď ráno jsem se o tom trochu podíval ... a máš pravdu.
Ten inlet u F-15 je skutečně konstruován trochu složitější a má několik funkcí. To tohoto obrázku je to dobře vidět

Velký obrázek

Obrázek je vizuálně zmenšen. Zobrazit v plné velikosti

Těch "klapek" (inlet ramps) je tam totiž pět.

Ta první je vlastně řízení vstupu vzduchu při různých AoA ... fakticky nastavuje vstup nabíhající vzdušné mase. S největší pravděpodobností ale nemá žádný účel při řízení rázových vln při nadzvukovém letu. Tu funkci mají zbývající inlet ramps umístěné uvnitř vzduchového kanálu.

Konstrukce první "klapky" pak sekundárně umožňuje její využití jako "kachní plochy" pro řízení klopení ... omezeněji než u klasického canardu či LEVCONu, její poloha přeci jen musí ovlivňovat vstup vzduchu (a k čemu by byl prudký obrat, když by současně vyvolal pumpáž či vysazení motoru ), ale lepší něco než nic.

Zvláště velké omezení "řídící funkce" klapky tam musí být při práci motoru na plný výkon, kdy motor potřebuje co nejvíc vzduchu = ta "klapka" bude plně "otevřená" tj. ty -4°. Jakýkoliv její pohyb směrem dolů by snižoval množství protékajícího vzduchu a tím i výkon motorů.

Ale jako vše v konstrukci letadel je i toto kompromis. A výkony F-15 ukazují, že poměrně úspěšný.

[Wasp]

Nevim zač se omlouváš, tak já se taky omluvím pardón.
Na vrchní straně "krabice" za měnitelnou klapkou jsou dva otvory pro vypouštění proudu vzduchu, to bude asi taky souviset s jejich čiností. Na tvém obrázku je nevidím.

Píšeš : Zvláště velké omezení "řídící funkce" klapky tam musí být při práci motoru na plný výkon, kdy motor potřebuje co nejvíc vzduchu = ta "klapka" bude plně "otevřená" tj. ty -4°. Jakýkoliv její pohyb směrem dolů by snižoval množství protékajícího vzduchu a tím i výkon motorů.

Jenže to se bije s tím že - při nadzvukové rychlosti je účinost větší než při nižší rychlosti.
A ono, kolikrát potřebuješ při maximální rychlosti maximální AoA aniž bys rozbil letadlo ? Nikdy.

[Skeptik]

Nemyslel jsem při vysoké nadzvukové rychlosti, ale při maximálním výkonu motoru ... a to může být i při podzvuku.

Jinak o aerodynamice supersonických rychlostí toho moc nevím ... na civilní škole se to jen tak prolétlo
Nevím jaká je účinnost VOP, ale na nějaké extrémní manévry to nebude ... letím rychle a rovně
Takže i minimální výchylka té vstupní klapky může mít 30% účinek jako VOP. Fakt nevím.

Šlo mi spíš o to, jak moc je možné tu klapku využívat při dogfightu (pro který byl ostatně F-15 konstruován), když při něm prakticky vždy běží motory na plný výkon (včetně forsáže) a potřebují tedy maximální množství vzduchu.

[Wasp]

Na YT jsem našel jenom tahle videa k jejich činosti přívodu vzduchu k motorům, je tam vidět co dělají vnitřní klapky.
https://www.youtube.com/watch?v=1ti9nk6f-zM

https://www.youtube.com/watch?v=qDqlYmkhtbI

[Wasp]

Píšeš Šlo mi spíš o to, jak moc je možné tu klapku využívat při dogfightu (pro který byl ostatně F-15 konstruován), když při něm prakticky vždy běží motory na plný výkon (včetně forsáže) a potřebují tedy maximální množství vzduchu.

To by mě taky zajimalo, je jasný že tohle si bude řídit počítač a asi podle toho co je třeba v té dané situaci.
Ale AoA pro F-15 45 stupňů mě překvapilo, u F-16 se udává 26 a je jsem čekal méně než u šestnáctky.

Z debaty na F-16 net vyplívá že F-15 je celkem silný v manévrovém boji při vyšších rychlostech ale jak se rychlost zmenšuje, začíná ztrácet na mladší bojovníky s větší mechanizací křídel. Měnitelné vstupy vzduchu Eaglu pomáhají a suplují činost mechanizace náběžné hrany křídla, ale né tak úplně.

Revoluční Eagle mohl být už i tím, že asi poprvé se u něj mluvilo o tom, kolik výkonu je třeba aby letadlo stále mělo energetickou převahu v manévrování, čili asi poprvé se použily poučky plukovníka Boyda, který byl do programu FX pozván na nějaký čas.
Boyd měl kritizovat složitost Eaglu, ale s tím nemohl nic udělat. Eagle byl koncipován pro tehdy obrovsky výkoný, veliký a hmotný radar. Tedy musel v sobě spojit jak obratnost a výkony, tak i schopnost nést hodně výkonou a těžkou avioniku. Proto při návrhu se důsledně dbalo na nízkou hmotnost (malé plošné zatížení křídel) a vysokého výkonu a křídlo bylo zvoleno jaké bylo, jednodušší, pevné, lehké, s jednodušší údržbou ale přes to ne o moc méně výkoné než křídlo u F-16, a i tak splňující více než dobře požadavky na něj kladené konstruktéry.

Převaha Eaglu měla v manévrovém boji být postavena na převaze rychlosti a její snadné udržení, případné rychlé znovuzískání, tedy klasický "energetický stíhač".

[HONZIK11]

https://d15-a.sdn.cz/d_15/c_img_E_D/bOu ... Cjpg,80,,1

Z obrázku mechanizace vstupu vzduchu u F15 postnutém Skeptikem, jsou udány výchylky p -4 až p+11 stupňu. Tedy nutně musí dle mého názoru ovlivnovat i tok vzduchu nad podstatnou částí trupu. Ať už ovlivnovat odtržení proudnic nebo suplovat přední kachní plochu v omezené míře, protože u kachní plochy se její vztlak započítává do celkového vztlaku generovaného křídlem a trupu pakliže je konstruován jako nosný. Takový jemný předchůdce LEVCONU je to.
https://www.sinodefenceforum.com/t/russ ... 46&slide=0

[Wasp]

Ano, trochu jinými slovy popisuješ to, jak to je v knize, jak jsem psal, generuje to takový vztlak že stabilizátory mohly být navrženy menší a lehčí, protože část jejich práce, až 33% , suplují tyto kachní levcon pohyblivé vzduchové přívody Mk.I. Jenom je to +4 a -11, máš to psané naopak.

Tady je foto vnitřních klapek u nasávacího ústrojí
https://lh3.googleusercontent.com/proxy ... Lu5YjepCUW

K řízení rázových vln, na co se ptal Skeptik, v knize se píše :
hned za vstupy jsou dva mechanicky vázané panely pro řízení polohy rázových vln vytvořených ve vstupujícím vzduchu.

[HONZIK11]

Pakliže je to vztaženo k uhlu pomyslne podélné osy ,TEDY K ZAKŘIVENÍ PROFILU ,tak to mám dobře, si myslím. Prostě o 11 stupnu dolů. Ale jen o 4 stupně nahoru. O 11 stupňu zakřivuji profil , stoupá mi vztlak a zvyšuji odpor . O 4 stupně nahoru , generuji nějaké turbulentní proudění , které zamezuje odtržení proudnic . V duchu zásady lepší něco nežli nic.

[Wasp]

Ano.

Našel jsem nějaké ohlasy pilotů k dogfightům F-15 vs F-16.
V zásadě jde o to že piloti F-15c jsou výlučně trénování na AtA a piloti F-16 tolik ne, protože musí plnit často mise AtG.
Program FTU F-15 je velice náročný, náročnější než Top Gun u námořnictva. Pro F-15C je vypracována taktika na stránkách o velikosti Žlutých stránek a piloti jí musí znát popaměťi. Tedy zkušení piloti F-15 C patří k elitě v boji AtA, znají své letadlo a ví co si můžou a nemůžou dovolit.
Při boji kdy obě letadla můžou jít k 9 g rozhodují piloti a jejich um a taky to letadlo které si dokáže déle udržet ustálené zatáčení.

[Starlight]

@Wasp

1)

Měl jsi rovnou napsat, že ta kniha se jmenuje „Bojová letadla F-15“ od autorů M.J Gething a P. Crickmore, kterou v roce 1993 vydalo Naše vojsko v českém překladu od kolektivu špičkových českých leteckých odborníků. Pasáže o aerodynamice například překládal Ing. Pavel Kučera, dlouholetý šéf aerodynamiky v Aeru Vodochody. Kdybys to sem opsal přesně tak, jak je to v knize, tak by nevznikaly takové zmatky. V knize je to velmi přesně popsáno.

Ing. Pavel Kučera je absolventem Katedry letadel na Strojní fakultě ČVUT v Praze. Trochu bude pro zdejší čtenáře překvapivé, že je to stejná katedra, kterou asi navštěvoval Skeptik. Alespoň, tak jsme to pochopil já, i když se mi tomu nechce věřit. To jsou paradoxy!

Protože si nejsem jistý, jestli tady někdo pochopil, jak to a proč celé funguje, tak si to dovolím svými slovy shrnout:

2)

F-15 byla navržena i pro manévrový vzdušný boj ve vysoce nadzvukové oblasti. Kniha říká, že „plochy vstupů vzduchu mají další funkci jako přídavné prvky pro zvýšení obratnosti, podobně jako kachní plošky. Při nadzvukových rychlostech je jejich účinnost téměř třetinou účinnosti stabilizátorů, jejichž hmotnost a plocha mohly být následně zmenšeny“. Velmi jednoduše si lze horní stranu šikmého vstupu představit jako malé deskovité předkřídlo, na které pod nějakým úhlem náběhu nabíhá zespodu vzduch a tím vytváří vztlak (a odpor). Tedy tyto prvky zvyšují jak celkový vztlak letounu. Navíc jsou ale před těžištěm letounu. Proto pomáhají pohyblivým horizontálním ocasním stabilizátorům s klopením letounu ve směru přitaženo. Při nadzvukové rychlosti dochází k posunu působiště vztlaku letounu směrem dozadu a ocasní stabilizátory (pokud by byly dimenzovány jen na podzvukový let) tak ztrácejí účinnost. Právě v nadzvukové oblast je proto velmi důležitý přinos těchto vstupů vzduchu působících sekundárně podobně jako kachní plochy.

Nejsou to křídla, takže jejich pohyb není vázán na pohyb řídicí páky. Primárně jsou to skutečně „jen“ vstupy vzduchu. Jejich polohu řídí počítač na základě parametrů nabíhajícího vzduchu – konkrétně Machova čísla, teploty vzduchu a úhlu náběhu letounu (ten tu všichni dost přehlížejí). Na následujícím videu je pěkně vidět, jak to bleskově pracuje v podzvukové oblasti během akrobatické ukázky v nízké výšce s častou změnou úhlu náběhu letounu.

https://youtu.be/FVK49DhMR38

3)

A proč jsou vstupy vzduchu otočné? Natáčení vstupů (v podstatě jde o tu horní plochu) v rozsahu 15° (-4° nahoru až +11 dolů) umožnuje:

a)

Umožnuje regulovat vstupní průřez a tedy průtočné množství ve velké rozsahu rychlosti bez nutnosti velkých přisávacích otvorů při nízké rychlosti (typicky při vzletu) nebo naopak nevytváří zbytečné ztráty v transsonické oblasti.

b)

Umožnuje lépe usměrnit vzduch do kanálů. Letoun F-15 je navržen na létání s velkými úhly náběhu ve velkém rozsahu podzvukových a nadzvukových rychlostí. Díky sklápění vstupu je pak při velkých úhlech náběhu letounu lokální úhel náběhu vzduchu do kanálu menší a více se blíží ideálnímu kolmo nabíhajícími proudu vzduchu. To má dopad na účinnost vnitřních pohyblivých ramp v kanálu, které šokovými vlnami zpomalují nabíhající vzduch na podzvukovou rychlost potřebnou pro správnou funkci proudového motoru.

Díky této regulaci přiváděno vzduchu (hlavně při nadzvukovém letu) jsou tlakové ztráty v kanálech téměř konstantní pro velký rozsah úhlu náběhu. Podobně to má příznivý efekt i na kvalitu mezní vrstvy uvnitř vstupů, Ta je řízena odsáváním pomocí porézních matriálů a odsávací štěrbinou mezi sklopnými rampami. Sklápění umožnuje letounu při dané nadzvukové rychlosti manévrovat ve velkém rozsahu úhlu náběhů, aniž by došlo ke zvýšeným tlakovým ztrátám (neboli aerodynamické ucpání kanálu) a snížení dodávky vzduchu do motoru. Motor tak může produkovat vysoký tah a manévrování (=velké změny úhlu náběhu) nemá na jeho chod velký negativní vliv. V jiné literatuře se uvádí, že s pevnými kanály by F-15 měla při nadzvukovém manévrování s přetížením 5 g při rychlosti M 1,6 ve výšce 11 km jen 21% specifického nadvýkonu (SEP) oproti řešení se sklopnými vstupy.

c)

Oddaluje utržení proudění na horní hraně vstupu vzduchu při letu s velkým úhlem náběhu. Odtržení proudění na vnější sací straně by mělo negativní dopad na kvalitu prodění nad centroplánem, křídlem, vertikálními i horizontálními vnější straně.

[Skeptik]

Takže přesně tak, jak jsem to napsal

Starlight, díky.

[Wasp]

Starlight, supera děkuji za odpověď. Já myslel, že jsem to docela srozumitelně opsal, ale až tys tomu dal pěkné, jasné shrnutí.
Mám dotaz, ve své době jistě patřil Eagle k obratným strojům, ale co dneska ? Jsou jeho úhly náběhu porovnatelné třeba se stroji jako Hornet a Falcon ? Osobně si myslím že ve větších rychlostech na tom bude pořád lépe, ale v jiných už moc ne.

[Alfik]

Díky za shrnutí.
Mimochodem - já jsem si dodnes myslel, že se pohybují nezávisle (pomáhají také křidélkům), ale na tom videu (spešl dík za ně) se hýbou jedině souhlasně.
Už ani nevím, jak jsem na to přišel. Možná to někde napsal nějaký nadšený PRista

[Wasp]

Ale ony fungují nezávisle, alespoň na zemi, první video postnuté myslím že Kenaufem.

[Skeptik]

Ony slouží k řízení vstupu vzduchu do motoru, proto fungují až při nahozeném motoru.

Dobře je to vidět na tom videu od kenafv ... kde se ta pravá klapka skloní v okamžiku nastartování pravého motoru. Levý je v tom okamžiku vypnutý, protože jinak by ten starťák, co se pohybuje na levé straně F-15, "zmizel" v motoru

A jak správně píše Starlight ve svém příspěvku (i když "křídly" asi myslel "řídicí plochy", "křidélka", "kormidla" nebo tak něco)

Nejsou to křídla, takže jejich pohyb není vázán na pohyb řídicí páky. Primárně jsou to skutečně „jen“ vstupy vzduchu. Jejich polohu řídí počítač na základě parametrů nabíhajícího vzduchu – konkrétně Machova čísla, teploty vzduchu a úhlu náběhu letounu (ten tu všichni dost přehlížejí).

Tedy, jak jsem psal, jejich primárním účelem je optimalizovat vstup vzduchu do vzduchového kanálu, potažmo motoru, v jednotlivých fázích letu - nikoli řídit letadlo. Nemohou se tedy vychylovat nějak zásadně jinak, aby třeba podpořily klonění, a způsobit tak nestabilní chod motorů.
To že sekundárně nějaký řídicí efekt poskytují je nadstavba, bonus, nikoli primární účel - byť určitě byly konstruovány tak, aby tento bonus přinesly.

Obratnosti F-15 pomáhají hlavně tím, že i při prudkých obratech zajistí plynulou funkčnost motorů.

[Alfik]

Ale ony fungují nezávisle, alespoň na zemi, první video postnuté myslím že Kenaufem.

To si nerozumíme. Ano, na zemi funguje pouze ta, která má nahozený motor - v tomto smyslu zde, na zemi, fungují nezávisle.
Ale já myslel, tedy měl jsem dojem, že jsem někde četl, že fungují nezávisle i za letu, a že napomáhají fci nejen výškovek, ale i křidélek.
To ale na videu které jsi sem dal nedělají. Na něm fungují pouze souhlasně, i během klopení, tedy rotace, kdy jsou křidélka řídícími plochami.

PS: Srv. s tím, že během klopení jsou na pravém a levém motoru naprosto odlišná AOA. Mohou být zcela opačná - záleží na dopředné rychlosti a rychlosti rotační. Takže dokonce ani pokud by primární fcí byla úprava velikosti a průřezu vstupu hltiče vzduchu, jak zde zaznělo, by to nebylo TAK funkční, jak by pro motor bylo zapotřebí...

[Starlight]

Už tu myšlenku s pohyblivými vstupy vzduchu opusťte.

Každý vstup vzduchu má svůj počítač (Air Inlet Controller – AIC). Pravý (respektive levý) AIC dostává data o úhlu náběhu a celkové teplotě z pravého (respektive levého) senzoru úhlu náběhu a snímače teploty. Snímače úhlu náběhu jsou na potahu trupu pod kabinou (horizontálně cca na úrovni čelní štítu překrytu) a senzory teploty jsou na spodní části potahu cca před spodní hranou vstupu vzduchu do motoru. Ve vstupech už žádné snímače vzdušných dat nejsou. Machovo číslo do AIC posílá jako diskrétní signál aerometrická centrála (Air Data Computer - ADC). Jak vidno žádné jiné řídící signály do počítače nejdou. Rozdíly mezi údaji od snímačů úhlu náběhu na pravé a levé straně budou marginální (dominantní je nabíhající proud vzduchu daný rychlostí letu, ne pohyb letounu kolem podélné osy), navíc budou časově omezeny jen na velmi krátké okamžiky přechodových jevů během manévrování hlavně kolem příčné osy.

Výkonné ovládací servoprvky vstupů vzduchu jsou hydraulické. Ty na pravém vstupu vzduchu jsou napájeny pomocným hydraulickým okruhem (utility circuit) B, ty na levé vstupu jsou napájeny pomocným hydraulickým okruhem (utility circuit) A. Každý pomocný okruh má své hydraulické čerpadlo, které je poháněné mechanicky přes drakovou převodovku (AMAD) pohonnou jednotkou letounu. Pomocný okruhu B (vstupy vzduchu vpravo) tedy pohání pravý motor letounu a levý pomocný okruh A (vstupy vzduchu vlevo) pohání levý motor. Typicky se jako první s pomocí proudového startéru JFS startuje pravý motor letounu.

Na tomto video je to pěkně vidět a hlavně slyšet. Nejdříve kvílení JFS, pak nahození pravého motoru, natlakovaní hydrauliky pravých vstupů, odpojení a snížení otáček JFS a pak nahození levého motoru = kvílení JFS startéru, nahození motoru, natlakovaní hydrauliky vstupu vzduchu, odpojení a snížení otáček JFS.

https://youtu.be/ZkYqDYuH4uo

[Wasp]

Starlight, výborný.

Posílám za mě nejlepší display co jsem zatím s F-15C viděl .
https://www.youtube.com/watch?v=xQCzwECRswo&t=226s