Преимущества квадратного сопла перед круглым?

Круглые насадки имеют следующие преимущества:

• Их можно поворачивать в любом направлении, поэтому можно создавать как тангаж, так и рыскающий момент. Квадратные сопла позволяют создавать только шаговые силы, потому что их панели можно перемещать только вокруг одной оси. При другом движении двухмоторных самолетов также возможны ограниченные моменты крена.
• Круглые насадки легче. Пока давление выхлопных газов выше, чем внешнее давление, квадратное сопло будет подвергаться изгибающим нагрузкам по ширине его панелей. Это сделает квадратную насадку намного тяжелее круглой.

На самом деле квадратные сопла с управляемым вектором тяги имеют только одно преимущество: их можно заставить отражать радиолокационные волны в нескольких четко определенных направлениях, в то время как круглые сопла будут рассеивать их повсюду. Это делает квадратные сопла предпочтительным выбором для самолетов-невидимок, независимо от вектора тяги.

Сопла двигателей F-22 ( источник фото ). Обратите внимание на зазубренные задние края панелей управления вектором тяги.

Выхлопы двигателей Б-2. Поскольку на В-2 используются четыре двигателя без форсажа, используются неподвижные сопла. Их расположение помогает защитить самолет от обнаружения инфракрасными (ИК) датчиками, но делает невозможным управление вектором тяги.

Сопла двигателя YF-23 ( источник фото ). Нижняя часть длиннее, чтобы защитить горячий выхлоп от ИК-датчиков снизу.

Если цель состоит в том, чтобы в основном уменьшить радиолокационные отражения в передней полусфере самолета, можно допустить круглые сопла. Только когда самолет нужно защитить от ракет с радиолокационным наведением, выпущенных сзади, квадратные сопла дадут явное преимущество. Кажется, людей, стоящих за ПАК ФА Сухого (и других истребителей-невидимок, таких как китайский J-20 ), эта деталь не слишком волнует.

Т-50 Сухого (прототип для программы ПАК ФА ) снизу (фото Дмитрия Пичугина )

Chengdu J-20, вид сзади ( источник фото )

Однако даже Lockheed-Martin и Pratt & Whitney теперь ставят маневренность и вес над малозаметностью в своей конструкции сопла для двигателя F-135 ударного самолета F -35 . Обратите внимание на зубчатые края на всех ступенях контура. Это помогает уменьшить отражение радара, но гораздо менее эффективно, чем квадратное сопло. Преимущество — меньший вес и лучшая маневренность.

F-35 с видимым соплом F-135 ( Источник изображения ).

Тип сопла, используемого в самолете, зависит от принятых конструктивных решений. Короче говоря, конструкторы F-22 предпочли малозаметность маневренности, а конструкторы Сухого ПАК ФА пошли наоборот.

Круговые сопла с управляемым вектором тяги уже давно используются в самолетах Сукой. Основные преимущества и недостатки двух типов сопел с управляемым вектором тяги:

• Круговые сопла с вектором тяги обеспечивают управление по всем трем осям. Например, двигатели ПАК ФА имеют отклонение 15 (или 16) градусов по оси тангажа и 8 градусов по оси рыскания, а за счет дифференциального движения и по крену.

Источник: defencyclopedia.files.wordpress.com

• Используемые в F-22 «плоские» сопла с вектором тяги позволяют управлять только по оси тангажа (и крена). Однако они допускают большее отклонение по сравнению с осесимметричными соплами, а двигатель F-119, используемый в F-22, допускает отклонение до 20 градусов.

Источник: pw.utc.com

• Другое дело, что ПАК ФА использует вариант двигателя Су-30 — АЛ-41Ф1. Новый двигатель все еще находится в разработке. Так что окончательная конфигурация вполне может быть другой, хотя я в этом сомневаюсь, поскольку русские, похоже, ценят маневренность выше малозаметности.

• Основным недостатком использования осесимметричного сопла является то, что оно по своей природе незащищено. Что касается малозаметности, круглое (или сферическое) сечение — один из худших вариантов дизайна. Конструкция сопла F-22 оптимизирована для малозаметности, особенно края сопел управления вектором тяги тщательно выровнены, чтобы предотвратить отражение радара. Это хорошо видно на видах в плане двух самолетов.

Источник: http://manglermuldoon.blogspot.in

• Были предприняты попытки уменьшить RCS осесимметричных сопел за счет включения таких вариантов конструкции, как зазубренные края, геометрическая форма (например, лепестки сопла с очень малой кривизной), усовершенствованная система охлаждения и специальные покрытия на внутренних и внешних конструкциях. Сначала они были испытаны в рамках программы малозаметного осесимметричного сопла F-16 (LOAN), а результаты были применены к F-35, еще одному самолету-невидимке с соплами с управляемым вектором тяги.

Вид сзади на стандартный P&W F-100-200 в F-16 и сопло LOAN на переднем плане (фото LMTAS), Источник: F-16.net

Однако, согласно анализу ausairpower.net J-20, в котором используется двигатель, аналогичный ПАК-ФА,

Сектор хвостовой части в значительной степени ухудшает характеристики RCS из-за использования осесимметричных сопел, которые вносят сильные зеркальные и дифракционные отражения.

• В целом, квадратное сопло обеспечивает улучшенную скрытность сзади и снизу самолета. Форсунка F-22 имеет зубчатую форму, аналогичную той, что используется в форсунках LOAN, что еще больше способствует снижению RCS.

Источник: http://defence.pk