Como o F-35B não vira durante a transição?

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F-35B em foco vertical

À medida que o bico do motor gira, o ventilador de elevação não pode. Esse desequilíbrio de momentos em torno do centro de gravidade não resultaria no lançamento do F-35 de costas?

Como pode ser visto em 5: 14 neste vídeo:

o F-35B é capaz de fazer a transição do hover vertical para o vôo horizontal.

Isso ocorre em parte girando gradualmente o bico do motor da posição vertical para a horizontal.
Vamos supor que a entrada do acelerador permaneça constante no seguinte cenário: À medida que o bico gira, o componente vertical de seu empuxo é reduzido (à medida que o componente horizontal aumenta), conforme

$$ pressão_ {horizontal} = pressão \ cdot \ cos (\ theta) $$

$ \ theta $ sendo o ângulo entre a exaustão do jato e o eixo vertical.
O problema é que o ventilador do elevador não gira. E, como é fixado pelo eixo ao motor, presumimos que ele sempre gire nas mesmas RPM que o próprio motor.
Portanto, o componente vertical do elevador de o ventilador do elevador não muda para uma dada entrada do acelerador, enquanto o componente vertical de o bico do motor a jato não!

Assim, à medida que a transição do bico ocorre, o impulso do ventilador de elevação (à frente do centro de gravidade) permanece constante, mas o impulso vertical atrás do centro de gravidade (bico do motor traseiro) reduz: isso não deve fazer a aeronave inclinar para cima e virar de costas? No entanto, no vídeo, a aeronave parece aumentar apenas dez graus (suponho que devido ao aumento do coeficiente de sustentação nas asas), mas, de outro modo, permanece plana em campo.

O impulso do ventilador de elevação deve ser modulado de alguma forma para conseguir isso, certo? Em caso afirmativo, como isso é feito se a velocidade do eixo estiver atrelada à do motor?

Soluções possíveis:
1. À medida que a velocidade de avanço da aeronave aumenta, o levantamento das asas compensa o levantamento vertical reduzido do bico do motor traseiro.
2. A aeronave se eleva para desviar o ângulo do ventilador de elevação da vertical para coincidir com o ângulo entre o bico do motor e a vertical.

por AllTradesJack 05.02.2019 / 15:25

3 respostas

Tentar alterar a sustentação alterando a velocidade da lâmina do ventilador seria muito lento para modificar a sustentação para mudanças "pequenas" e "delicadas" na forma como o avião paira.

Como um helicóptero, o F-35 é capaz de manobrar em movimentos muito pequenos e mudar muito rapidamente (na verdade, provavelmente melhor do que um helicóptero). Assim, o piloto pode "acenar" para você e mover o nariz da frente com pequenos movimentos delicados. Portanto, pequenos movimentos do F-35 e do manche são rapidamente aceitos pelos computadores de vôo.

Agora, um helicóptero usa lâminas de passo variável para fazer mudanças rápidas, o que permite que os helicópteros realizem pequenos, delicados e rápidos "pequenos" movimentos. São necessárias pequenas mudanças rápidas no levantamento para esses movimentos delicados.

A mudança do acelerador do motor para alterar a elevação do ventilador seria muito lenta (para o F-35 ou para um helicóptero).

Para economizar peso e complexidade, os ventiladores de elevação F-35 são contra-rotativos e são de fibra de carbono leve.

Portanto, para elevar rapidamente a mudança e fazer pequenas e rápidas mudanças, elas simplesmente alteram a área / tamanho da área de exaustão de saída do ventilador do elevador.

Pense nos bicos "variáveis" como um obturador da janela para deixar mais ou menos luz entrar na sala.

O obturador fica assim:

insira a descrição da imagem aqui

Então, você pode abrir um pouco mais ou fechar um pouco mais.

No entanto, quando você fecha mais o obturador, para onde vai o ar? Tem que ir a algum lugar! (lembre-se, até 20,000 lb é criado por esse ventilador).

Bem, há um segundo conjunto de portas que se abrem logo atrás da grande tampa do ventilador.

Esse segundo conjunto de portas pode ser visto aqui:

insira a descrição da imagem aqui

O conjunto de portas 2nd atrás da grande tampa do ventilador de elevação deve permitir a ventilação do ventilador de elevação.

Portanto, você precisa de um meio rápido e delicado para alterar a saída do ventilador de elevação. Tão incríveis e tão pequenas são essas mudanças, que o piloto pode "acenar" o nariz um pouco. Mudanças muito pequenas são alcançadas.

Portanto, para alterar a força descendente do ventilador, feche ou abra as portas da área de saída (exaustão) do ventilador de elevação. Isso pode ser fechado ou aberto rapidamente, e também em pequenas quantidades. Isso dá um controle delicado.

No entanto, quando você fecha essa área de saída, o ar do ventilador de elevação precisa sair para outro lugar, para que seja expelido pelas portas logo atrás da grande porta da tampa do ventilador de elevação.

Portanto, se você fechar o orifício de saída na parte inferior da ventoinha do F-35, esse ar seguirá outro caminho - direto para o conjunto de portas 2nd.

Os diagramas 9 dos 10 na Internet chamam esse segundo conjunto de portas de entrada auxiliar. No entanto, isso NÃO é 100% correto. Deve ser chamado de exaustão auxiliar.

Agora, para ser justo, porque o compressor da turbina de entrada a frio também está exposto a essa área de ventilação, então sem dúvida essa área provavelmente permanece sob pressão "negativa" na maioria das vezes.

No entanto, este é um design bastante brilhante, pois a área de saída do ventilador de elevação em geral tem uma quantidade de "fechamento" e, portanto, "algumas" quantidades de ar de saída do ventilador serão ventiladas (contornadas) diretamente para a "caixa" atrás do ventilador do elevador.

E essa caixa está exatamente onde está a fome de entradas de turbinas de ar frio do enorme motor F135. (Que belo design!)

É provável que a área permaneça negativa devido às entradas do compressor. No entanto, essa área será positiva com a maior parte da exaustão do ventilador de elevador fechada.

Nesse caso, essas duas portas são de fato uma saída de exaustão do ventilador de elevação - não uma saída de ventilação!

Devo também salientar que, devido à grande quantidade de ar frio que atinge o convés com este sistema de ventiladores de elevação, os engenheiros da Lockheed afirmam que as temperaturas gerais do convés são inferiores a um Harrier ao pousar no convés de um navio.

Portanto, embora o Harrier e o F-35 tendam a aquecer os conveses em um desembarque vertical de navios, o F-35 na verdade é menos um problema de aquecimento do que o Harrier para aterrissagens verticais.

Referências às minhas declarações:

Partida Lockheed:

https://www.lockheedmartin.com/content/dam/lockheed-martin/eo/documents/webt/F-35_Air_Vehicle_Technology_Overview.pdf

25 página:

citar:

With this system, nozzle thrust may be directed in an arc of 41.75-104 degrees (fore/aft aircraft coordinate system), at a rate of 40 degrees per second.

A aprovação, até agora, acima SOMENTE fala sobre dirigir o impulso para baixo.

Mas, temos o seguinte:

Independent control of the three VAVBN actuators provides the capability to vary the nozzle throat area independent of the vector angle

Para salvar a leitura, temos:

VIGV = parte da entrada superior (variável)

VAVBN = parte de saída inferior (também variável).

Assim, acima, os atuadores VAVBN (a parte de saída do ventilador) podem variar a área da garganta do bico.

Minhas reivindicações: As pás do ventilador de elevação NÃO são de passo variável.

Não há nenhuma evidência, diagrama ou QUALQUER informação de QUALQUER tipo existente que mude essa minha reivindicação. Eu mantenho esta afirmação.

O ventilador de saída do elevador pode abrir / fechar ou "variar" a saída do ventilador.

Mais uma vez, o documento acima 100% suporta e verifica minha reivindicação.

Não verificado: Minha afirmação de que, ao fechar o fluxo de ventilação do ventilador 20,000 lbs, esse fluxo TEM de ir para outro lugar, e eu estou afirmando que o fluxo vai para a caixa de ar atrás. Esta é uma ESPECULAÇÃO da minha parte. Acredito que seja o que ocorre, mas NÃO tenho um link ou artigo que declare isso (alguns diagramas sugerem isso, mas isso não seria uma prova). Portanto, essa minha alegação de que o ventilador ventila para a caixa de ar NÃO é verificada por mim e, até que eu possa fornecer evidências sólidas disso, essa alegação deve ser tomada com um grão de sal.

Editar 2

Quanto à especulação de saída de ar da caixa do ventilador, esta é uma foto.

insira a descrição da imagem aqui

É "difícil" dizer se é uma porta de ventilação, mas parece que parece uma. Como foi observado - estou aberto a opiniões sobre isso - isso agora ainda é uma especulação da minha parte.

05.02.2019 / 22:25

Suas suposições (pressão constante para o ventilador de elevação e a exaustão) estão erradas. De wikipedia:

"For pitch control, the areas of exhaust nozzle and LiftFan inlet are varied conversely to change the balance between them while maintaining their sum, and with constant turbine speed"

Então, sim, o impulso é modulado para fazer isso.

05.02.2019 / 16:40

Pelo que está disponível na internet, o ventilador de elevador do F35B é mais do que um simples ventilador encoberto. Há pelo menos algumas palhetas-guia variáveis ​​funcionando como bico. Portanto, para responder à sua pergunta, não, o elevador da frente e de trás parece ser completamente (ventilador de elevação por palhetas-guia variáveis, bico do motor, bem, um bico variável) ajustável. insira a descrição da imagem aqui insira a descrição da imagem aqui insira a descrição da imagem aqui insira a descrição da imagem aqui

05.02.2019 / 16:59