Как F-35B не переворачивается при переходе?

F-35B в вертикальном висении

Поскольку сопло двигателя вращается, подъемный вентилятор не может. Не приведет ли этот дисбаланс моментов вокруг центра тяжести к тому, что F-35 перевернется на спину?

Как видно на 5:14 в этом видео:

F-35B способен переходить от вертикального зависания к горизонтальному полету.

Частично это достигается за счет постепенного поворота сопла двигателя из вертикального положения в горизонтальное.
Предположим, что вход дросселя остается постоянным в следующем сценарии: при вращении сопла вертикальная составляющая его тяги уменьшается (при увеличении горизонтальной составляющей) как

т час р ты с т час о р я г о н т а л "=" т час р ты с т ⋅ потому что ⁡ ( θ )

θ являющийся углом между выхлопом струи и вертикальной осью.
Проблема в том, что вентилятор не вращается. И поскольку он прикреплен к двигателю валом, мы предполагаем, что он всегда вращается с теми же оборотами, что и сам двигатель.
Следовательно, вертикальная составляющая подъемной силы подъемного вентилятора при заданном входе дросселя не изменяется , а вертикальная составляющая сопла реактивного двигателя изменяется !

Таким образом, когда происходит переход сопла, тяга подъемного вентилятора (перед центром тяжести) остается постоянной, но вертикальная тяга за центром тяжести (заднее сопло двигателя) уменьшается: не должно ли это привести к тангажу самолета вверх? и перевернуться на спину? Тем не менее, на видео самолет, кажется, поднимается только на десять или около того градусов (я полагаю, из-за увеличенного коэффициента подъемной силы на крыльях), но в остальном остается ровным по тангажу.

Тяга подъемного вентилятора должна быть каким-то образом смодулирована, чтобы добиться этого, верно? Если да, то как это сделать, если скорость его вала привязана к частоте вращения двигателя?

Возможные решения:
1. При увеличении поступательной скорости самолета подъемная сила крыльев компенсирует уменьшение вертикальной подъемной силы заднего сопла двигателя.
2. Самолет поднимается так, чтобы угол подъемного вентилятора отклонялся от вертикали, чтобы соответствовать углу между соплом двигателя и вертикалью.

«Давайте предположим, что ввод газа остается постоянным в следующем сценарии: « Это действительно плохое предположение для такого продвинутого самолета. Очевидно, тяга сопла регулируется для компенсации изменения угла сопла.
Это предположение было сделано лишь для того, чтобы упростить постановку вопроса. Конечно, в реальном полете дроссельная заслонка будет отрегулирована.
Пожалуйста, проверьте, какой ответ вы приняли.

Ответы (5)

Попытка изменить подъемную силу путем изменения скорости вращения лопастей вентилятора была бы слишком медленной, чтобы модифицировать подъемную силу для «крошечных» и «деликатных» изменений в том, как самолет зависает.

Подобно вертолету, F-35 способен маневрировать очень небольшими движениями и очень быстро меняться (на самом деле, вероятно, лучше, чем вертолет). Таким образом, пилот может «кивать» вам и перемещаться вокруг передней части носа крошечными, деликатными движениями. Таким образом, малейшие движения F-35 и ручки управления быстро воспринимаются бортовыми компьютерами.

Теперь вертолет использует лопасти с переменным шагом для быстрых изменений, что позволяет вертолету выполнять крошечные, деликатные и быстрые «маленькие» движения. Для этих тонких движений требуются крошечные быстрые изменения подъемной силы.

Изменение дроссельной заслонки двигателя для изменения подъемной силы вентилятора было бы слишком медленным (для F-35 или для вертолета).

Для снижения веса и сложности подъемные вентиляторы F-35 вращаются в противоположных направлениях и изготовлены из легкого углеродного волокна.

Таким образом, для быстрого изменения подъемной силы и получения быстрых крошечных изменений подъемной силы они просто изменяют площадь/размер выходной зоны выхлопа подъемного вентилятора.

Подумайте об этих «переменных» форсунках, которые очень похожи на оконные ставни, чтобы впускать больше или меньше света в комнату.

Шторка выглядит так:

введите описание изображения здесь

Таким образом, вы можете открыть немного больше или закрыть немного больше.

Однако, когда вы закрываете затвор больше, то куда уходит воздух? Это надо куда-то девать! (помните, что этот вентилятор создает до 20 000 фунтов).

Ну, есть второй набор дверей, которые открываются прямо за большой крышкой вентилятора.

Этот второй набор дверей можно увидеть здесь:

введите описание изображения здесь

Эти вторые двери за большой крышкой вентилятора подъемника предназначены для вентиляции вентилятора подъемника.

Поэтому вам нужны быстрые и деликатные средства для изменения мощности подъемного вентилятора. Настолько удивительны и настолько малы эти изменения, что пилот может немного «кинуть» носом вниз. Достигаются очень крошечные изменения.

Таким образом, чтобы изменить прижимную силу вентилятора, вы закрываете или открываете двери выходной (вытяжной) зоны подъемного вентилятора. Это может быть закрыто или открыто довольно быстро, а также небольшими суммами. Это обеспечивает деликатный контроль.

Однако, когда вы сжимаете эту выходную зону, воздух из лифтового вентилятора должен идти куда-то еще, поэтому он выбрасывается через эти двери прямо за большой дверцей крышки лифтового вентилятора.

Итак, если вы закроете выходное отверстие в нижней части вентилятора F-35, то воздух пойдет по другому пути — прямо через эти вторые двери.

9 из 10 диаграмм в Интернете называют этот второй набор дверей вспомогательным воздухозаборником. Однако это НЕ на 100% правильно. Его следует назвать вспомогательным выхлопом.

Теперь, чтобы быть справедливым, поскольку компрессор турбины с холодным впуском также подвергается воздействию этой вентиляционной области, то, несомненно, эта область, вероятно, большую часть времени остается «отрицательным» давлением.

Тем не менее, это довольно блестящая конструкция, поскольку эта область выхода вентилятора лифта в целом имеет некоторую степень «закрытия», и, таким образом, «некоторое» количество воздуха на выходе вентилятора будет выбрасываться (обходиться) прямо в эту «коробку». за лифтовым вентилятором.

И эта коробка оказалась как раз там, где всасывающие воздух впускные отверстия турбин массивного двигателя F135. (Какой красивый дизайн!)

Так что, вероятно, эта область остается отрицательной из-за впускных отверстий компрессора. Тем не менее, эта область станет положительной, если большая часть выхлопа лифтового вентилятора будет закрыта.

В этом случае эти две двери на самом деле являются выпускным отверстием лифтового вентилятора, а не всасывающим!

Я также должен отметить, что из-за большого количества холодного воздуха, попадающего на палубу с этой системой подъемного вентилятора, инженеры Lockheed утверждают, что общая температура палубы ниже, чем у Harrier при посадке на палубу корабля.

Таким образом, хотя и Harrier, и F-35 имеют тенденцию нагревать палубы при вертикальной посадке корабля, F-35 на самом деле представляет меньшую проблему нагрева, чем Harrier для таких вертикальных посадок.

Ссылки на мои утверждения:

От Локхид:

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

стр. 25:

цитировать:

В этой системе тяга сопла может быть направлена ​​по дуге 41,75-104 градусов (система координат самолета вперед/назад) со скоростью 40 градусов в секунду.

Хорошо, пока что выше говорится ТОЛЬКО о направлении тяги вниз.

Но, у нас есть это:

Независимое управление тремя исполнительными механизмами VAVBN обеспечивает возможность изменения площади горловины сопла независимо от векторного угла.

Для экономии чтения у нас есть:

VIGV = верхняя всасывающая часть (переменная)

VAVBN = нижняя выходная часть (также переменная).

Таким образом, выше указано, что приводы VAVBN (ВЫХОДНАЯ ЧАСТЬ ВЕНТИЛЯТОРА) могут изменять площадь горловины сопла.

Мои претензии: лопасти подъемного вентилятора НЕ имеют изменяемый шаг.

Не существует никаких доказательств, никаких диаграмм или ЛЮБОЙ информации ЛЮБОГО рода, которые ИЗМЕНЯЮТ это мое утверждение. Я поддерживаю это утверждение.

Выходной вентилятор лифта может открывать/закрывать или «менять» мощность вентилятора.

Опять же, приведенный выше документ на 100% поддерживает и подтверждает мое утверждение.

НЕ проверено: мое утверждение о том, что при закрытии 20 000 фунтов вентиляционного потока вентилятора, этот поток ДОЛЖЕН идти в какое-то другое место, и я утверждаю, что поток идет в воздушную камеру сзади. Это СПЕКУЛЯЦИЯ с моей стороны. Я действительно считаю, что это то, что происходит, но у меня НЕТ ссылки или статьи, в которой прямо говорится об этом (некоторые диаграммы ДЕЙСТВИТЕЛЬНО предполагают это, но это не будет доказательством). Таким образом, это мое утверждение о том, что вентиляционные отверстия вентилятора направляются в воздушную камеру сзади, НЕ проверено мной, и пока я не смогу предоставить веские доказательства этого, к этому утверждению следует относиться с долей скептицизма.

Редактировать 2

Что касается предположения о выходе воздуха из коробки вентилятора, то это фото.

введите описание изображения здесь

«Трудно» сказать, является ли это вентиляционной дверью, но похоже, что это так. Как уже отмечалось, я открыт для мнений по этому поводу, поэтому сейчас это все еще предположение с моей стороны.

Вы правы в том, что шаг лопастей LiftFan можно регулировать для изменения тяги вентилятора. Однако вторая половина вашего ответа о дверях Aux Inlet неверна. Эти двери открываются для увеличения притока воздуха к двигателю во время зависания, потому что установленные сбоку фиксированные воздухозаборники не обеспечивают достаточного притока воздуха, если самолет не движется вперед. Выхлоп подъемного вентилятора направляется из нижней части самолета через третий набор дверей и управляется набором подвижных направляющих лопаток. Выхлоп LiftFan не должен взаимодействовать с впуском двигателя, что может быть опасно!
Лопасти вентилятора НЕ имеют изменяемый шаг. величина тяги вниз контролируется направлением «лопастей или открытых/закрытых дверей». Чтобы уменьшить тягу вентилятора вниз, вы ЗАКРЫВАЕТЕ отверстие в нижней части. Когда вы закрываете эту дыру, КУДА уходит воздух? (ответ: он выходит в зону, открытую вторым набором дверей за подъемным вентилятором. Подъемный вентилятор НЕ имеет регулируемого шага. Чтобы уменьшить прижимную силу, вы закрываете отверстие в нижней части. Если вы закрываете это отверстие, то воздух ДОЛЖЕН пойти в какое-то другое место - должен пойти по другому пути Этот другой путь находится прямо в области с двумя дверями, которые открываются за вентилятором.
Я не утверждал, не намекал и даже не умалчивал о том, что входные двери различаются по размеру. Набор заслонок, которые я включил выше, так как на рисунке показана выходная дверь, которая может закрываться или открываться. Когда вы ЗАКРЫВАЕТЕ эту вентиляционную дверцу, воздух от вентилятора ДОЛЖЕН идти куда-то, потому что он больше не может выйти ВНИЗ снизу. Этот воздух СЕЙЧАС направляется в коробку с двумя дверцами, которые открываются за лифтовым вентилятором. Сила, направленная вниз, не контролируется переменным шагом — она управляется открытием или закрытием дверей внизу. Закройте эти двери, затем вентиляционные отверстия в коробке за вентилятором,
И нет, холодный воздух от лифтового вентилятора НЕ является проблемой для двигателей. На самом деле, как я уже говорил, когда вы закрываете выходную заслонку снизу, холодный воздух от вентилятора подъемника СЕЙЧАС направляется в коробку за вентилятором подъемника с дверцами. Как я уже сказал, ТАКЖЕ оказывается, что в области коробки открыты лопатки впускного компрессора f135. Это хорошо, а не плохо. Проблема «плохого воздуха» в отношении Harrier является проблемой, потому что попадание горячего воздуха не только снижает мощность, но и может вызвать остановку компрессора. Так что ДА, воздух подъемного вентилятора в этом случае ДЕЙСТВИТЕЛЬНО идет прямо к воздухозаборникам двигателя.
Если бы вы могли указать источник своей информации, это значительно укрепило бы ваш ответ.
@MikeB прав, воздух не перенаправляется в двигатель или выхлоп (боюсь, вы неправильно назвали это). Два других ответа верны (это функция регулируемых входных лопаток и сопловых лопаток — последняя не закрывается полностью, лопатки имеют диапазон всего 41,75–104°, и они двигаются 3 парами по 2... независимо). Источник: lockheedmartin.com (PDF)
Одно исправление - задний воздухозаборник за воздухозаборником подъемного вентилятора не является выпускным отверстием подъемного вентилятора. Это дополнительный воздухозаборник для двигателя, обеспечивающий дополнительный воздух при работе на высокой мощности на низких скоростях полета, когда воздухозаборники не могут этого сделать.
Забавный анекдот о работе парящего «Харриера» в качестве обогревателя земли: давным-давно британские ВВС провели пробное использование заброшенного аэродрома времен Второй мировой войны в качестве «аварийной» базы «Харриер». (Поле все еще использовалось как транзитный лагерь для персонала, но не для полетов). У них был «Харриер», который проводил испытания над древними бетонными взлетно-посадочными полосами, чтобы проверить наличие потенциальных проблем. «Успешно» завершив это упражнение, «Харриер» приземлился — и все его шины лопнули, когда они ударились о раскаленный бетон. Ой….
Статья за статьей говорят о том, что ф35 как-то НАМНОГО СИЛЬНЕЕ относится к палубам в плане перегрева, чем Харриер. И мы видим ряд статей, в которых говорится то же самое для v22. Затем мы наблюдаем и видим, как v22 приземляется на травяное поле, зависает и работает на холостом ходу в течение 25 минут, при этом мансели направлены вниз на землю. Харриеры приземлились и взлетели с травяных полей. Я называю это тепловыми воротами, поскольку военные подрядчики заявляют, что для кораблей, которые могут справиться с Harrier, но не с F35, требуются сотни миллионов долларов на модернизацию. Это действительно квест, чтобы получить больше долларов подрядчика.
@AlbertD.Kallal Похоже, что верхний абзац на странице 25 ссылки ymb1 в формате PDF довольно прямо отвечает на OP (минимизируя разделение тяги и тяги). До сих пор неясно (мне, после прочтения PDF), какова роль верхних регулируемых лопаток и куда уходит воздух, когда поток ограничен. Или должен ли он куда-то двигаться — помните, что это вентилятор, а не объемный насос. Возможно, ограничение просто увеличивает давление в канале вентилятора и уменьшает приток.
Однако указанный pdf-файл подтверждает мое утверждение о том, что выходные вентиляционные отверстия ТАКЖЕ могут уменьшить площадь выхода. На самом деле моим источником была эта статья. Таким образом, это подтверждает мое заявление об отсутствии лопастей вентилятора с переменным шагом, а также утверждает, что выходные лопасти ТАКЖЕ могут ограничивать выходную мощность. ЕДИНСТВЕННАЯ НЕ проверенная часть: когда выпускные вентиляционные отверстия ограничивают доступ воздуха, возвращается ли воздух обратно в воздушную камеру сзади? Это ЯВЛЯЕТСЯ предположением с моей стороны, но я не вижу, как 20 000 фунтов подъемной силы ПРОСТО сжимаются и никуда не денутся. Я отредактирую свой пост, чтобы указать, что это предположение с моей стороны.
Я должен отметить, что я обозначил открытые двери как ОБЛАСТЬ вентиляции, а не вытяжку вентилятора. Эта этикетка была сделана намеренно, так как я утверждаю, что вентилятор вентиляционных отверстий в этой области, а НЕ что двери предназначены ТОЛЬКО для этой цели.
@АльбертД.Каллал. Метка «область вытяжного вентилятора подъемного вентилятора» неверна. Это «вспомогательный» воздухозаборник основного двигателя . Он абсолютно не связан с массовым расходом лифтового вентилятора. См.: arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2013-218 .
@АльбертД.Каллал. Для ответа на вопрос «куда уходит поток нагнетательного вентилятора, когда он закрыт»: с уменьшением тяги нагнетательного вентилятора уменьшается массовый расход нагнетательного вентилятора. Таким образом, это не должно идти куда-то еще. Он по-прежнему входит на вход вентилятора верхнего подъемника и выходит из VAVBN. Но вы правы, лопасти лифтового вентилятора не имеют переменного шага.
И как лифтовой вентилятор уменьшает поток воздуха? Ну, вы закрываете нижнюю выходную часть - и этот поток теперь направляется в ту коробку с открытыми дверцами за лифтовым вентилятором. Мы установили, что нижний выход нагнетательного вентилятора является переменным - так как вы его закрываете, то куда направляется воздух? Мы все согласны с тем, что поток воздуха переменный. Но тогда возникает вопрос, куда направляется этот дополнительный воздушный поток, когда вы закрываете (ограничиваете) воздушный поток, выходящий из нижней части подъемного вентилятора.
Если вы делаете быстрое движение, чтобы поднять нос или направить его вниз, вы немного измените мощность вентилятора. Это быстрое изменение воздушного потока должно куда-то идти - теперь это место не внизу, а направлено в воздушную камеру сзади. Вы не меняете шаг лопастей, поэтому поток воздуха на самом деле не уменьшается, а перенаправляется куда-то еще.
«Эти вторые двери за крышкой большого лифтового вентилятора предназначены для вентиляции лифтового вентилятора». Это неправильно. Это дополнительные воздухозаборные люки для подачи дополнительного воздуха в двигатель во время работы подъемного вентилятора. Кто бы ни сделал эту графику, она тоже облажалась.

Ваши предположения (постоянная тяга как для подъемного вентилятора, так и для выхлопа) неверны. Из википедии :

«Для управления шагом площади выхлопного сопла и входного отверстия LiftFan изменяются наоборот, чтобы изменить баланс между ними при сохранении их суммы и с постоянной частотой вращения турбины».

Так что да, тяга модулируется для достижения этой цели.

Судя по тому, что доступно в Интернете, подъемный вентилятор F35B — это больше, чем просто вентилятор с кожухом. По крайней мере, некоторые регулируемые направляющие лопатки работают как сопла. Итак, чтобы ответить на ваш вопрос, нет, подъем спереди и сзади кажется полностью регулируемым (подъемный вентилятор с помощью регулируемых направляющих лопаток, сопло двигателя с помощью регулируемого сопла).введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь

Оцените схему. Как уже отмечалось, это показывает, что нижнее поле является «переменным». Глядя на коробку, он "намекает" на то, что когда эти лопасти закрыты, то вентиляционные отверстия со стороны вала будут там, куда пойдет такой поток воздуха. Как я уже говорил в своем посте, это направление воздуха, когда крыльчатка закрыта, и я «предполагаю», что воздух идет, но это не на 100% ясно из вышеизложенного. Тем не менее, приведенное выше, по крайней мере, подтверждает мое утверждение о том, что окно выхода является «переменным» в выводе.
@AlbertD.Kallal нет, «вентиляционное отверстие» за впускным отверстием подъемного вентилятора является вторичным впускным отверстием для главного двигателя, потому что, когда F35B парит близко к земле, воздух на его стороне может быть нарушен нисходящим потоком, отражающимся от земли, таким образом он не может дышать этим «грязным» воздухом и нуждается во вторичном входе на спинной стороне.
Не оспариваю это заявление о вентиляции. Однако, как и у выдувных дверей на капоте 707 или Harrier, давление воздуха становится отрицательным, и эти подпружиненные пассивные двери открываются, чтобы увеличить площадь всасывания для стороны холодного компрессора, чтобы втянуть больше воздуха. Однако по мере того, как самолет набирает скорость, воздух вокруг воздухозаборников становится положительным, и эти дверцы закрываются. Я специально обозначил и использовал термин «зона выхлопа подъемного вентилятора». Если я прав насчет того, что выхлоп вентилятора направляется в эту область, то я поддерживаю свое утверждение о том, что в этой области будет и может быть положительное давление воздуха.
На первой диаграмме здесь показано то, что выглядит как «вентиляционные отверстия» в нижней части коробки с регулируемыми соплами — и они УКАЗЫВАЮТ в направлении воздушной камеры за подъемным вентилятором. На боковой стороне этой коробки сопла нет таких вентиляционных структур, но они УВЕРЕННО выглядят как вентиляционные отверстия сзади (или по направлению к воздушной камере). Как я уже говорил, если вы закроете выход 20 000 фунтов воздуха, он должен будет уйти куда-то еще. Если вы перестанете выпускать эту тягу вниз, то она пойдет назад к ящику сзади. Это означает, что в этой области будет (может) быть положительное давление воздуха, и в этот момент эти две открытые двери фактически выпускают воздух.
Я ОЧЕНЬ открыт для того, чтобы воздух не выходил из области вентилятора. Однако, когда F35 летит, скажем, со скоростью 80 узлов с этой большой открытой крышкой, он будет захватывать МНОГО воздуха и нагнетать его на вентилятор, если выходы вентилятора закрыты, тогда имеет смысл, что теперь воздух может течь. к воздухозаборнику сзади. Это не на 100%, учитывая, что это происходит, и я согласен с тем, что лопасти в системе подъемного вентилятора просто «закрывают» воздушный поток, но было бы разумно направить воздух обратно в область коробки сзади, когда вы «закрываете». вниз» воздушный поток через систему вентиляторов.

Насколько я понимаю, подъемный вентилятор (два набора лопастей, вращающихся в противоположных направлениях) приводится в движение от основного двигателя через постоянно вращающийся приводной вал, но привод от вала к подъемному вентилятору подключается/отключается от подъемного вентилятора через углерод. пластины сцепления. В обычном полете нет смысла тратить мощность двигателя на привод подъемного вентилятора, когда он не нужен. Что касается подвижных лопастей под подъемным вентилятором, то они не «закрываются», как набор жалюзи, как было предложено, а перемещаются по ограниченной дуге, чтобы направить тягу подъемного вентилятора от вертикального прямого вниз для зависания до 45 градусов назад к добавить долю тяги при переходе к обычному полету. Это те же самые лопасти, которые также могут поворачиваться на 5 градусов вперед, чтобы обеспечить тягу, заставляющую самолет двигаться назад при зависании. Поскольку подъемный вентилятор приводится в действие с частотой вращения двигателя при зависании и переходе, входные направляющие лопатки подъемного вентилятора в верхней части подъемного вентилятора изменяют объем воздуха, всасываемого подъемным вентилятором, и, следовательно, тягу самого подъемного вентилятора. Баланс между тягой выхлопа главного двигателя и тягой подъемного вентилятора координируется цифровой системой управления двигателем. После перехода к обычному полету муфта подъемного вентилятора отключает подъемный вентилятор от приводного вала двигателя, и подъемный вентилятор прекращает вращение. Под фюзеляжем закрываются выхлопные створки подъемного вентилятора (но не выхлопные лопатки подъемного вентилятора). Пара дверей в верхней части фюзеляжа не являются вентиляционными отверстиями, это AAID (вспомогательные воздухозаборные двери), позволяющие увеличить приток воздуха к основному двигателю во время висения (как отмечалось в предыдущих постах). Об этом рассказывается в специальном выпуске Air International F-35 2014 года.

Эти вторые двери за большой крышкой вентилятора подъемника предназначены для вентиляции вентилятора подъемника.

Неправильно. AAID — дополнительные дверцы воздухозаборника — обеспечивают дополнительный воздухозаборник F135, а не «вентиляцию лифтового вентилятора».

"и вспомогательный вход." Обзор технологий летательных аппаратов F-35, стр. 14

«Выхлоп выпускается через сопло с вектором тяги в нижней части самолета, чтобы обеспечить сбалансированную подъемную силу с 3BSM». Обзор технологий летательных аппаратов F-35, стр. 14

Это полезный комментарий, но он не дает полного ответа на вопрос.
Читайте мои комментарии внимательно. Как правило, да, эти двери сверху являются воздухозаборниками. Однако по мере того, как самолет движется и набирает скорость вперед, и подъемный вентилятор, и стандартные передние воздухозаборники получают очень хороший поток воздуха. В этот момент поток воздуха из передних воздухозаборников и, возможно, воздухозаборника крышки подъемного вентилятора теперь перемещает достаточное количество воздуха в эту область воздухозаборника - мое положение в этой точке, давление воздуха в этой области воздухозаборника станет положительным - следовательно, в в этот момент он становится системой вентиляции, а не системой впуска. Эта тяга в 20 000 фунтов с закрытым днищем должна куда-то уйти.
Как F-35B не переворачивается при переходе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v