Vorteile einer quadratischen gegenüber einer runden Motordüse?

Runddüsen haben diese Vorteile:

• Sie sind in alle Richtungen schwenkbar, sodass sowohl Nick- als auch Giermomente erzeugt werden können. Quadratische Düsen erlauben nur die Erzeugung von Nickkräften, da ihre Platten nur um eine Achse bewegt werden können. Bei unterschiedlicher Bewegung in zweimotorigen Flugzeugen sind auch begrenzte Rollmomente möglich.
• Runde Düsen sind leichter. Solange der Abgasdruck höher als der Außendruck ist, wird eine quadratische Düse über die Breite ihrer Platten auf Biegung beansprucht. Dadurch wird eine quadratische Düse viel schwerer als eine runde Düse.

Tatsächlich haben quadratische Schubvektordüsen nur einen Vorteil: Sie können dazu gebracht werden, Radarwellen in einige wenige genau definierte Richtungen zu reflektieren, während runde Düsen sie rundherum streuen. Dies macht quadratische Düsen zur bevorzugten Wahl für Stealth-Flugzeuge, unabhängig von der Schubvektorsteuerung.

Triebwerksdüsen der F-22 ( Bildquelle ). Beachten Sie die gezackten hinteren Kanten der Schubvektorplatten.

Motorabgase des B-2. Da der B-2 vier Motoren ohne Nachverbrennung verwendet, werden feste Düsen verwendet. Ihre Position trägt dazu bei, das Flugzeug vor der Erkennung durch Infrarotsensoren (IR) zu schützen, macht jedoch eine Schubvektorsteuerung undurchführbar.

Triebwerksdüsen der YF-23 ( Bildquelle ). Der untere Teil ist länger, um den heißen Auspuff von unten gegen IR-Sensoren abzuschirmen.

Wenn das Ziel darin besteht, Radarreflexionen in der vorderen Hemisphäre des Flugzeugs weitgehend zu reduzieren, können runde Düsen toleriert werden. Nur wenn das Flugzeug vor von hinten abgefeuerten radargelenkten Flugkörpern geschützt werden muss, bringen die Vierkantdüsen einen klaren Vorteil. Es scheint, dass sich die Leute hinter der Sukhoi PAK FA (und anderen Tarnkappenjägern wie der chinesischen J-20 ) nicht so viele Gedanken über dieses Detail machen.

Sukhoi T-50 (Prototyp für das PAK FA-Programm ) von unten (Foto von Dmitry Pichugin )

Chengdu J-20 Rückansicht ( Bildquelle )

Aber selbst Lockheed-Martin und Pratt & Whitney stellen bei ihrem Düsendesign für das F-135- Triebwerk des F-35- Streikflugzeugs jetzt Manövrierbarkeit und Gewicht über Stealth. Beachten Sie die gezackten Kanten an allen Konturstufen. Dies trägt dazu bei, Radarechos zu reduzieren, ist aber viel weniger effektiv als eine quadratische Düse. Der Vorteil ist weniger Gewicht und bessere Manövrierfähigkeit.

F-35 mit sichtbarer F-135-Düse ( Bildquelle ).

Der im Flugzeug verwendete Düsentyp hängt von den getroffenen Konstruktionsentscheidungen ab. Kurz gesagt, die Designer von F-22 entschieden sich für Tarnung statt Manövrierfähigkeit, während die Designer von Sukhoi PAK FA den umgekehrten Weg gingen.

Kreisförmige Schubvektordüsen werden seit geraumer Zeit in Sukoi-Flugzeugen verwendet. Die wichtigsten Vor- und Nachteile der beiden Arten von Schubvektordüsen sind:

• Die kreisförmigen Schubvektordüsen ermöglichen eine Steuerung in allen drei Achsen. Zum Beispiel haben die Motoren des PAK FA eine Auslenkung von 15 (oder 16) Grad in der Nickachse und 8 in der Gierachse und durch unterschiedliche Bewegung auch in der Rolle.

Quelle: defencyclopedia.files.wordpress.com

• Die in F-22 verwendeten "flachen" Schubvektordüsen ermöglichen eine Steuerung nur in der Nick- (und Roll-) Achse. Sie ermöglichen jedoch eine höhere Ablenkung im Vergleich zu den axialsymmetrischen Düsen, wobei das in F-22 verwendete F-119-Triebwerk Ablenkungen von bis zu 20 Grad zulässt.

Quelle: pw.utc.com

• Ein weiterer Punkt ist, dass der PAK FA eine Variante des Triebwerks der Su-30 verwendet, den AL-41F1. Ein neuer Motor ist noch in der Entwicklung. Die endgültige Konfiguration kann also sehr wohl anders sein, obwohl ich das bezweifle, da die Russen Manövrierfähigkeit über Heimlichkeit zu schätzen scheinen.

• Der Hauptnachteil der Verwendung einer achsensymmetrischen Düse besteht darin, dass sie von Natur aus unauffällig ist. Was die Tarnung angeht, ist der kreisförmige (oder kugelförmige) Abschnitt eine der schlechtesten Designentscheidungen. Das Düsendesign der F-22 ist für Stealth optimiert, insbesondere die Kanten der Schubvektordüsen sind sorgfältig ausgerichtet, um Radarreflexionen zu verhindern. Dies ist in den Draufsichten der beiden Flugzeuge deutlich sichtbar.

Quelle: http://manglermuldoon.blogspot.in

• Es wurden Anstrengungen unternommen, um den RCS von achsensymmetrischen Düsen zu reduzieren, indem Designoptionen wie gezackte Kanten, geometrische Formgebung (wie Düsenblätter mit sehr geringer Krümmung), fortschrittliches Kühlsystem und spezielle Beschichtungen auf internen und externen Strukturen integriert wurden. Diese wurden zunächst im Rahmen des Programms F-16 Low Observable Axisymmetric Nozzle (LOAN) getestet, und die Ergebnisse wurden auf die F-35 angewendet, ein weiteres Stealth-Flugzeug mit Schubvektordüsen.

Rückansicht einer Standard-P&W F-100-200 in F-16 und der LOAN-Düse im Vordergrund (LMTAS-Foto), Quelle: F-16.net

Laut ausairpower.net-Analyse von J-20, die einen ähnlichen Motor wie PAK-FA verwendet,

Die RCS-Leistung des hinteren Aspektsektors wird durch die Verwendung von achsensymmetrischen Düsen, die starke Spiegel- und Beugungsechos einführen, stark verschlechtert

• Im Allgemeinen bietet eine quadratische Düse eine verbesserte Tarnung hinter und unter dem Flugzeug. Die F-22-Düse hat eine gezackte Form ähnlich der von LOAN-Düsen, die weiter zur Reduzierung von RCS beitragen.

Quelle: http://defence.pk