Warum haben viele Kampfjets doppelte Seitenleitwerke?

Viele Kampfjets haben doppelte Seitenleitwerke, zB F-14, F-15, F/A-18, F-22:

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Im Gegenteil, die meisten Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrt und Verkehrsflugzeuge tun dies nicht. Obwohl es in beiden Kategorien sicherlich Ausnahmen gibt, kann man meiner Meinung nach sagen, dass dieses Design bei Kampfjets vergleichsweise weitaus häufiger vorkommt.

Was ist der Vorteil von doppelten Seitenleitwerken? Warum ist es in Kampfjets üblich?

Redundanz im Falle eines Kampfschadens.
Da diese Flugzeuge an die Grenzen dessen gehen, was kontrollierbarer Flug ist, brauchen sie Steuerflächen, die die meisten Flugzeuge nicht haben. Viele dieser Flugzeuge könnten ohne die komplizierten Computersysteme, auf denen sie laufen, nicht einmal fliegen, und die vertikalen "Stabilisatoren" leisten weit mehr als nur das Gieren zu steuern, wie sie es bei kommerziellen / GA-Flugzeugen tun.
Da Sie eine F / A-18 gepostet haben, können Sie sich hier eine Vorstellung davon machen, was diese vertikalen Stabilisatoren sonst noch tun: Aviation.stackexchange.com/questions/19214/…
Die Vorteile von vertikalen Doppelflossen wurden hier ausführlich behandelt: Aviation.stackexchange.com/questions/24020/…
Ich möchte auch darauf hinweisen, dass dies stark von der "Designkultur" abhängt, dh alle von Ihnen geposteten Beispiele stammen aus den USA. Im Gegensatz dazu hat das europäische Kampfflugzeugdesign in der Regel ein einziges Seitenleitwerk, ist dagegen aber seit langem betont Deltaflügel und Canards, die im US-Design weitgehend fehlen.

Antworten (3)

Es gibt einige Gründe, warum viele Jäger-/Bomberdesigns zwei vertikale Stabilisatoren haben:

  • Ein großer Schwanz erzeugt mehr Scherkraft an der Wurzel, 2 kleinere Schwänze bedeuten weniger Kraft an der Wurzel des vertikalen Stabilisators. Dies ermöglicht eine leichtere Struktur
  • Redundanz, wenn ein Ende beschädigt ist. Die Philosophie der US-Marine ist 2 ist besser als eins, was sinnvoll ist, da ihre Flugzeuge einen Großteil der Zeit über Ozeanen verbringen, wo es nur wenige alternative Landeplätze gibt
  • Twin Tails sind kürzer als ein Big Tail, und die vertikale Höhe ist bei Trägerflugzeugen eine Überlegung
  • Zwei voneinander beabstandete Triebwerke sorgen für einen breiten Rumpfrücken, der mit einem einzelnen Leitwerk in der Mitte einen Blanking-Effekt erzeugen kann. 2 Leitwerke bedeuten, dass immer ein Seitenleitwerk wirksam ist
  • Doppelschwänze erzeugen einen geringeren Radarquerschnitt und ermöglichen, dass die Schwänze abgewinkelt werden, um Radarsignale von Radarquellen in der Luft abzulenken
Eine kleinere Größe bedeutet auch weniger radarreflektierende Oberflächen.
Stimmt @Sami, ich bin mir nicht sicher, ob dies ein Hauptgrund für die meisten Designs ist, aber sicherlich für einige.
Ich denke, ich würde es als netten Bonus bezeichnen.
"Die Philosophie der US-Marine lautet: 2 ist besser als eins" - Schade, dass sie aus dem JSF-Programm nicht das bekommen haben, was sie wollten ... :/
Um ehrlich zu sein, Sie haben einige Probleme mit asymmetrischen Kontrollen, wenn Sie eines der beiden Schwänze in einem gekippten Paar verlieren.
@MSalters Ich denke, dass für ein Flugzeug, das einen vertikalen Stabilisator benötigt, ein asymmetrischer besser ist als keiner, oder? :) Ich denke, es ist ähnlich wie den Verlust einer Ihrer 2 Motoren (falls Sie 2 davon haben) ...
@SnakeDoc - Navy needs two enginesModerne Motoren haben einen langen Weg zurückgelegt und sind ziemlich zuverlässig. In den letzten 25 Jahren hat die F-15 5 Pannen der Klasse A erlitten; die F-16 hat null gelitten. Beide verwenden denselben F100-PW-229-Motor. --- Vergleichen Sie die frühe F-16 mit der aktuellen F-35. Nachdem die F-16 8 Jahre lang geflogen war, stürzte sie mit 50 Flugzeugzellen ab (Spitzname: Lawn Dart). In 8 Jahren haben wir nur eine F-35 verloren (am Boden; Triebwerksausfall aufgrund übermäßiger Manöver vor dem Verschleiß der Triebwerke). Die Marine hat zuvor erfolgreich einmotorige Klimaanlagen geflogen; Ich denke, sie werden in Ordnung sein.
@HephaestusAetnaean Bei 2 Motoren geht es nicht nur um zufällige Motorausfälle. Ein zweites Triebwerk erhöht die Überlebensfähigkeit in vielen Szenarien erheblich, insbesondere für Flugzeuge, die mitten auf einem Ozean auf einem fahrenden Boot stationiert sind. Und ein Vergleich mit F-35-Verlusten ist ziemlich unaufrichtig, wenn man bedenkt, dass das Flugzeug in einem Zweig kaum noch irgendwie eingeschränkt genutzt werden kann. Die F-35 soll viele Flugzeugzellen ersetzen, einschließlich der A-10, und wir wissen, dass viele A-10 aufgrund von Kleinwaffenbeschuss und mehr Triebwerksausfälle hatten, aber dank eines zweiten Triebwerks sicher zurückgekommen sind.
@SnakeDoc - Ein zweiter Motor erhöht auch MX und die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen, die beide Motoren lahmlegen können, wenn sie nebeneinander montiert werden - ich denke, der Vergleich der F-16/35-Verluste ist für die F-35 recht günstig: der F-16-Lebensdauerverlust Rate ist etwa 4 pro 100.000 Stunden. Die F-35-Flotte liegt bei 2 pro 100.000 Stunden (1 Verlust am Boden in über 50.000 Stunden , 0 Abstürze), was überraschend ist, wenn man bedenkt, dass sich die F-35 noch in der Entwicklung befindet, wenn man mit häufigeren Unfällen rechnen würde.
@SnakeDoc - Ich werde heute nicht auf die A-10-Debatte eingehen, aber viele andere Klimaanlagen (sowohl einmotorige als auch zweimotorige) haben Kleinwaffenfeuer erlitten und überlebt. Aber gegen SAMs ist die Erfolgsbilanz fleckiger. Die A-10 ist eine Schönheit, aber die Leute nehmen den Ruf des „fliegenden Panzers“ ein bisschen zu wörtlich, und es macht es schwierig, sie nach Ablauf ihrer Zeit in den Ruhestand zu schicken. --- Übrigens, ich habe vergessen, wie hoch die Verlustrate der F-16 nach ihren ersten 50.000 Stunden war, aber es war etwas ziemlich Unbequemes.
Ich denke, dass der Chat ein besserer Ort für diese Diskussion ist, Herren.
@HephaestusAetnaean Wir können den Rekord der A-10 nicht ablehnen, da die F-35 ihn ersetzen soll. In einer CAS-Rolle wird die F-35 zerrissen, genau wie es die A-10 bereits tun. Ein zweiter Motor wird die Überlebensfähigkeit in dieser speziellen Rolle zweifellos erhöhen. Mir ist bewusst, dass die F-16 offiziell als "Multirole"-Flugzeug bezeichnet wird, aber in Wirklichkeit ist sie ein Luftüberlegenheitsjäger, und ein Vergleich mit der A-10 ist nicht korrekt. F-16 basieren auch nicht auf Trägern ... und F-16 wurden als billige Einwegfahrzeuge entwickelt - ganz anders als die F-35. Aber ja, GdD hat Recht, wir sollten das zum Plaudern nehmen.
Chatroom . --- F-16 jährliche Fluktuationsrate : 2 % in den ersten 5 Jahren. Tief von 0,18 % im Jahr 2005.

Obwohl die Gründe für das Vorhandensein von zwei vertikalen Stabilisatoren von Flugzeug zu Flugzeug unterschiedlich sind und hauptsächlich eine Konstruktionsentscheidung sind, gibt es einige Vorteile, wenn man zwei vertikale Stabilisatoren hat.

  • Das Vorhandensein von Doppelrudern erhöht die Redundanz, was für Kampfflugzeuge im Falle eines Kampfschadens wichtig ist.

  • Doppelte vertikale Stabilisatoren helfen bei der Reduzierung der Höhe, obwohl dies hauptsächlich ein Problem bei Marineflugzeugen ist. Beispielsweise mussten sowohl die S-3 Viking als auch die A-5 Vigilante ihre vertikalen Leitwerke falten, um in Hangars eingebaut zu werden.

A-5

Von USN - www.navsource.org 1 , Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3109863

  • Bei zweimotorigen Flugzeugen mit weit auseinander liegenden Triebwerken hilft das Vorhandensein von Doppelrudern dabei, im Falle eines Triebwerkausfalls eine ausreichende Ruderautorität zu erhalten.

  • Das Vorhandensein von zwei vertikalen Stabilisatoren reduziert ihre Größe, was zu einer geringeren Belastung an der Stabilisatorwurzel und einer Gewichtsreduzierung führt.

  • Ein Vorteil von zwei vertikalen Stabilisatoren besteht darin, dass die Position der vertikalen Leitwerke dazu beiträgt, die Kontrollautorität bei hohem Alpha zu haben (wobei der Rumpf / Flügel einen einzelnen vertikalen Stabilisator ausblenden kann).

  • In modernen Stealth-Flugzeugen können sie durch ein Doppelheck geneigt werden, was zur Reduzierung des RCS beiträgt. Mit Ausnahme von schwanzlosen Flugzeugen (wie B-2) haben fast alle anderen Stealth-Flugzeuge abgeschrägte Doppelhecks.

  • Einige Flugzeuge, wie A-10, hatten Doppelhecks, die dazu bestimmt waren, Triebwerksabgase vom Boden abzuschirmen, um eine bessere Überlebensfähigkeit zu gewährleisten.

Letztendlich ist es eine Designentscheidung, ein einzelnes oder doppeltes Seitenleitwerk zu haben, und wird basierend auf den Anforderungen getroffen. Zum Beispiel hatten vorläufige Entwürfe der A-5 Vigilante zwei Leitwerke, während das endgültige Design ein einzelnes Leitwerk hatte, während es im Fall von F-14 Tomcat umgekehrt war .

Soweit ich verstanden habe, dienen die Ruder auch als "Querruder" und / oder "Geschwindigkeitsbremsen", wenn sie in die entgegengesetzte Richtung zueinander gebracht werden. Ist das richtig?
@yo 'Du meinst, wenn sie beide nach innen oder nach außen schauen? Der beobachtete Haupteffekt besteht darin, dass es ihnen zusätzliche „Aufzugs“-Autorität verleiht – das heißt, sie helfen dem Flugzeug, sich stärker aufzustellen. Der zusätzliche Widerstands- oder "Speedbrake" -Effekt ist im Vergleich zum Nickmoment, das er verursacht, vernachlässigbar. Um zu verstehen, was ich meine, schauen Sie sich das Höhenruder an: Es verursacht auch Widerstand, wenn es ausgelenkt wird, aber es verursacht hauptsächlich ein großes Nickmoment. Zusätzlich zu den vielen bereits aufgeführten guten Gründen können Doppel-V-Leitwerke dazu beitragen, die Gesamtmasse zu reduzieren, indem sie ermöglichen, dass das Höhenruder kleiner ist, während das Flugzeug das gleiche Nickmoment erreichen kann.

Der Grund für zwei vertikale Leitwerke besteht darin, dass das Flugzeug in Situationen mit hohem Anstellwinkel manövrieren kann. Mit einem einzigen vertikalen Leitwerk können Sie sich in einer Situation mit hohem Anstellwinkel nicht drehen (manövrieren), was das Flugzeug zu einem Strafing-Ziel macht.

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