É necessário fortalecer a estrutura de uma aeronave usada para voos de baixo nível sustentados?

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Eu estava olhando para a imagem do A 10 e vi que seu quadro de ar parece muito mais forte que o quadro de ar do F 15 ou do F-16.

A 10

Percebi que o A 10 é usado para realizar vôos de baixo nível para interdição profunda. Além do A 10, o caça Rafale francês também é usado para voos de baixo nível.

Rajada

Portanto, é necessário fortalecer o quadro aéreo dessas aeronaves ou elas são construídas a partir do zero com um material diferente dos usados ​​para projetar aeronaves como F 15 e F 16?

Eu ouvi falar de designers que reforçam áreas de alta tensão de estruturas de ar com fibra de vidro, filtros de café etc. No entanto, o aumento de peso se traduz em maior carga de asa, o que significa mais tensões de aterrissagem e de vôo.

EDITAR:

Voos de baixo nível sustentados estão associados a mais falhas estruturais em aviões de combate. É por isso que várias Forças Aéreas de todo o mundo têm aeronaves de missão específica. Basicamente, o que eu preciso saber é se a estrutura de um avião de combate geralmente usada para vôos de baixo nível (A 10, Rafale, Su 34) é diferente da estrutura de outros caças como F 15, F 16 ou Typhoon?

Para ter certeza, recebi a resposta das postagens abaixo, mas só queria esclarecer, pois esta pergunta está em espera.

por CSinha 21.08.2015 / 19:14

4 respostas

Como a pergunta que você faz ostensivamente é "Você precisa fortalecer as estruturas de aeronaves usadas para vôos de baixo nível sustentados", deixe de lado a aeronave militar em sua pergunta e veja "vôo de baixo nível sustentado" em geral.
Mas primeiro vamos ter em mente dois conceitos:

O primeiro conceito é que todas as aeronaves (de fato, todas as estruturas) têm uma vida finita por fadiga: através do uso normal, vibração, tensões operacionais de decolagens / aterrissagens / manobras, etc., uma aeronave acumula uma certa quantidade de fadiga, e em algum momento esse cansaço levará a falhas (dobradas ou trincadas) nas estruturas da aeronave.
As aeronaves são projetadas para resistir a uma certa quantidade de fadiga (a "vida de fadiga" da estrutura da aeronave) com base em vários fatores e, quando o limite de vida da fadiga é atingido, a estrutura da aeronave é aposentada (sucateada) ou reconstruída / reforçada para estender a aeronave. vida de cansaço.

O segundo conceito é algo na dinâmica de fluidos chamado de camada limite - a região de um fluido em contato com (e mais influenciado por) alguma superfície.
Para propósitos de vôo, podemos considerar o ar (a atmosfera) como um fluido em contato com a superfície da Terra. Isso significa que perto da superfície da Terra há uma camada limite com fenômenos meteorológicos associados.
O primeiro artigo desta peça da NOAA fala sobre alguns deles, mas, para os propósitos desta discussão, vamos reduzi-lo para "É realmente irregular e com rajadas na camada limite. Depois de subir acima da camada limite, o ar fica mais suave".


Tendo esses dois conceitos em mente, uma aeronave que passa a maior parte do tempo operando com carga (perto da superfície da Terra) também passa a maior parte do tempo dentro da camada limite, onde é movimentado e abalado mais pela turbulência na camada limite e, portanto, acumula fadiga a uma taxa acelerada.
Devido a essa aeronave que passa muito tempo na camada limite, geralmente é "sobrecarregada" para lidar com um maior grau de fadiga / estresse ou tem limites de vida útil / fadiga reduzidos para garantir que a aeronave seja inspecionada e reparada / retirada antes que a fadiga possa ocorrer. levar a um fracasso.

A fadiga acelerada de passar muito tempo na camada limite também pode ser tratada por inspeções, e não por alterações de engenharia. Boletim de Serviço da Piper 886 destaca um caso particularmente dramático:

On March 30, 1987, a PA-28 engaged in pipeline patrol operations suffered an in-flight wing separation resulting in a fatal accident. Investigation revealed the wing failure was due to propagation of a fatigue crack, which originated in the wing lower main spar cap.

Piper então descreve o uso "Normal" e "Grave" da família de aeronaves PA-28, em termos gerais. Normal está voando "normalmente" (decole, suba a uma altitude geralmente acima da camada limite, voe para o seu destino e aterre), enquanto Grave o uso envolve passar muito tempo na camada limite ("abaixo do 1000 pés AGL"). Eles recomendam intervalos de inspeção com base no tipo de uso que a aeronave está observando (cerca de 60,000 horas para uso "normal" e aproximadamente metade do que para uso "grave" devido ao acúmulo acelerado de fadiga).


TL; DR

A maioria das aeronaves que passam a maior parte do tempo em baixas altitudes (próximas ao solo) são "construídas em excesso" estruturalmente porque há mais turbulência lá em baixo e, portanto, acumulam fadiga a uma taxa acelerada.
Muitas aeronaves "normais" também passam a maior parte de sua vida em baixas altitudes, e isso geralmente é tratado inspecionando-as quanto a sinais de danos por fadiga com mais frequência do que seus colegas de altitude mais alta.

21.08.2015 / 22:18

O A-10 parece com o que é porque é um avião projetado não apenas para voar baixo, mas para voar baixo, lento e totalmente carregado sobre o terreno, contendo muitas pessoas que querem abater a aeronave, porque sabem se não o fazem rapidamente, estão mortos. Todos os aspectos do design do A-10 visam facilitar o uso da aeronave em um ambiente como esse e oferecer a maior chance de retorno.

O A-10 na verdade não se destina a interdições profundas; essa missão é mais frequentemente atribuída ao F-15E, F-16 ou B-1B, dependendo do alcance, requisitos de carga útil e disponibilidade. O A-10, especialmente a mais nova variante C, que possui um designador de laser a bordo para bombas inteligentes, pode ir atrás de linhas inimigas se necessário, mas sua velocidade máxima e teto de serviço são muito baixos para o trabalho de penetração real.

O A-10 foi construído para uma única finalidade: suporte aéreo próximo (ou CAS). Ele foi projetado para levar muitas armas ao céu sobre as linhas de frente, complementando e apoiando infantaria e armadura amigáveis, retirando a armadura e a artilharia inimigas. A maioria desses inimigos seria capaz de atirar de volta, usando qualquer coisa, desde AK-47s e Stingers disparados no ombro até projetores MPAT e lançadores móveis de AAA / SAM como o SA-13 ou o ZSU-23. Para esse fim, foi construído para uma alta capacidade de carga útil, boa manobrabilidade em locais próximos, longos tempos de espera, extrema durabilidade e um canhão a bordo capaz de atingir alvos blindados (esses três últimos elementos estão totalmente ausentes da era do Vietnã F -105 e F-4 aeronaves de ataque terrestre, enquanto Marine Hueys e Cobras tinham capacidade insuficiente de perfurar armaduras para envolver os tanques fornecidos pela NVA pelos soviéticos).

Esses elementos também tornam a aeronave boa para outras missões terrestres de alcance mais curto, como BAI (Interdição Aérea do Campo de Batalha; destruição das forças terrestres atrás das linhas de frente no caminho para causar problemas) e SEAD (Supressão das Defesas Aéreas Inimigas; essa tarefa é mais geralmente dado aos F-16s que podem carregar o míssil anti-radar HARM, mas se o A-10 puder ver um lançador de SAM, poderá matá-lo). Embora não tenha sido projetado para a tarefa, o A-10 é mais do que uma partida para helicópteros inimigos, normalmente carregando um par de Sidewinders sob uma asa (uma explosão de 30MM do GAU-8 também fará o truque).

Também foi construído com um orçamento; com os programas de superioridade aérea F-14 e F-15, que custam mais de \ $ 30 milhões por avião, era difícil obter o dinheiro adicional para um pequeno avião de ataque terrestre dedicado no Congresso; portanto, o vencedor do programa AX tinha que ter um custo unitário menos de \ $ 1 milhões. Isso significava que pesquisar radicalmente novas formas de asas e conceitos de design da fuselagem simplesmente não estava no orçamento; o A-10 e o YA-9 que foram perdidos foram construídos de maneira muito simples, usando elementos de design comprovados que remontam à primeira geração de caças a jato e até aos bombardeiros da era da Segunda Guerra Mundial. A variante A-10A originalmente custa apenas \ $ 450,000; modernos A-10Cs, com cockpits de vidro e sistemas de mira mais avançados para armas inteligentes, ainda estão apenas \ $ 11 milhões em números mais recentes em dólares. Comparado ao custo unitário do F-15E \ $ 31 milhões e à substituição do A-10 pelo F-35 que custa \ $ 98 milhões cada, o A-10C ainda é uma pechincha inacreditável.

Como resultado de todos esses requisitos de projeto, o A-10 possui asas retas com uma seção transversal muito mais espessa, gerando mais sustentação em velocidades mais baixas e uma área-alvo menor que a forma de planta do tamanho de uma quadra de tênis do F-15. Essas asas grossas também foram projetadas para manobras do 6g com até 19 kg de munição pendurada nelas. Uma razão adicional para tanto volume de sustentação e asa é que a aeronave foi projetada para voar com metade de uma asa (além de um motor e metade de sua cauda) e possui dois laços hidráulicos redundantes em todas as superfícies de controle, além de um conjunto de boas controles de cabos antiquados, se o sistema hidráulico ou elétrico principal falhar (os componentes principais de ambos estão alojados na "cuba de titânio" que protege o piloto e os aviônicos centrais).

As considerações de design para o F-15 foram diferentes. Os requisitos para o Eagle favoreciam alta velocidade e manobrabilidade (o MiG-25 e suas supostas capacidades realmente assustaram o alto escalão da USAF; acabou sendo rápido, mas muito pesado, e, portanto, não era o lutador de cães que a OTAN temia que fosse. quando viram suas asas em imagens de reconhecimento), um teto alto (chamado Eagle por uma razão) e "nem um quilo de ar para o solo", concentrando-se nos compromissos aéreos da BVR usando Sidewinders e Sparrows (agora AMRAAMs) com o adicional capacidade de misturá-lo ao alcance visual com Sidewinders e armas. Em resumo, a USAF queria o melhor caça ar-ar puro que o dinheiro pudesse comprar e, durante o dia, não poupou despesas; o F-15C tem um custo unitário em torno de \ $ 30 milhões, calculado principalmente em dólares do final da 1970 (o equivalente a $ 133 milhões por avião hoje, não muito menos que o programa Raptor).

O F-16, e seu vice-campeão na competição LWF, o YF-17 (que a Marinha desenvolveria para o F / A-18), tinham um objetivo ligeiramente diferente; ser o melhor lutador de cães que US $ 16 compraria, que também poderia lançar bombas. A idéia era complementar o ridiculamente caro F-15 com algo que a USAF poderia perder alguns ao estabelecer a superioridade aérea e suprimir as defesas aéreas terrestres. O programa enfatizou um caça pequeno, ágil e acessível, capaz de atacar qualquer alvo que a USAF fosse designado, aéreo ou terrestre.

22.08.2015 / 01:52

"Força" não é realmente algo que você possa deduzir simplesmente olhando para uma aeronave. Dito isto, de uma maneira que o A-10 pode ser "mais forte" do que o seu Visto F-16 contraparte, mas eles desempenham papéis diferentes, então você está comparando maçãs com laranjas.

O A-10 possui armadura de titânio chapeando em torno do cockpit que eu não acho que o F-16 tenha

"The single-seat [...A-10] cockpit is protected by all-round armor, with a titanium 'bathtub' structure."

É claro que também existem lojas que devem ser tomadas em contextos como

The A-10's durability was shown on 7 April 2003 when Captain Kim Campbell, while flying over Baghdad during the 2003 invasion of Iraq, suffered extensive flak damage. Iraqi fire damaged an engine and crippled the hydraulic system, requiring the aircraft's stabilizer and flight controls to be operated via the 'manual reversion mode'. Despite this damage, Campbell flew the aircraft for nearly an hour and landed safely.

o que, é claro, pode ser transformado em pessoas que pensam que o A-10 é "mais forte".

E há fotos como essa que fazem parecer que o avião pode levar uma surra (o que aparentemente pode) insira a descrição da imagem aqui

Agora vamos ver algumas especificações da estrutura da aeronave

O Limites de carga do A-10 estão

The maximum G-loads for the A-10 with a weight around 30,000 pound is +7.33/-3.0 G symmetrical and +5.80/-1 G asymmetric.

Enquanto o Visto F-16 prateleiras em às

F-16 was the first fighter aircraft purpose-built to pull 9-g maneuvers and can reach a maximum speed of over Mach 2

portanto, nesse sentido, você pode argumentar que o F-16 é mais forte devido ao seu limite máximo de carga.

Pelo que vale a pena o exterior de um avião lança pouca luz na estrutura interna. Aqui está um exemplo, este belo e único assento Mooney parece bastante forte, mas é feito de madeira compensada e tecido principalmente.

insira a descrição da imagem aqui

21.08.2015 / 20:26

Primeiro, eu discordo que a estrutura A-10 "... parece mais forte que ..." a do F-16. Mas essa é uma opinião pessoal.

Eu gostaria de enfatizar o conceito mencionado por outros: Cada uma dessas aeronaves é projetada e construída para desempenhar um papel (acima?) No campo de batalha moderno. Quase por definição, cada um é forte o suficiente para cumprir esse papel. Foram cometidos erros (veja o redesenho e reforço das asas do avião de carga C-5 como um exemplo), mas é isso que acontece quando os projetistas empurram o envelope para produzir uma aeronave de última geração.

Portanto, a resposta para sua pergunta é "sim, os aviões foram criados para o seu papel". No entanto, também é verdade que os engenheiros estão sempre aprendendo com os sucessos e fracassos dos engenheiros em outros planos. E incorpore as boas idéias e novas aplicações da tecnologia no próximo plano a ser projetado e construído.

21.08.2015 / 22:46