Warum hat Harrier geteilte heiße Abgasdüsen?

Dies ist ein Repost, nachdem die ursprünglichen Fragen als zu kompliziert erachtet wurden.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einHawker Sea Hawk aufgenommen von Smudge 9000 unter CC-SA 2.0 Lizenz.

Harriers scheinen Elemente von Sea Hawk zu erben, dass der Auspuff von einem einzelnen Motor zu zwei Seitenauslässen umgeleitet wird.

@Peter Kämpf beantwortete meine vorherige Frage, dass Harrier im Wesentlichen auf dem Bristol / RR Pegasus-Motor aufbaut, der von Michel Wibaults Gyroptere VTOL-Baugruppe inspiriert wurde.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Aus "SA WIBAULT FRANZÖSISCH-DEUTSCHE SOUCOUPE 'GYROTER'?" (1944) Von Rob Arndt

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einGrundriss des Pegasus. Gemeinfrei.

Allerdings bemerkte ich den Kontrast zwischen zwei Designs. Gyroter ist eher ein wellengetriebener Lifter wie (X)F-35, im Gegensatz zum Direktlift von Harriers. Das heiße Abgas von Gyroter tritt direkt am Heck in einer einzigen kreisförmigen Düse aus. Die kalten Abgasdüsen könnten weiter vorne positioniert sein als Harriers, was die Platzierung des Kerntriebwerks weiter hinten statt eng um CoM herum ermöglicht, während das Schubgleichgewicht beibehalten wird.

@Carlo Felicione in seiner Antwort auf Warum hat der Harrier-Jet vier Fahrwerke? , sagte, dass die beiden hinteren Düsen Harriers zwangen, Fahrradfahrwerke anzupassen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einNahaufnahme von P.1127 Kestrel (Harrier-Prototyp), aufgenommen von Alan Wilson unter CC-SA 2.0-Lizenz.

Sie können den begrenzten Platz für den hinteren Fahrwerksschacht sehen. Auch die Breite der Heckanordnung wird direkt durch die Trennung der hinteren Düsen begrenzt. Es braucht auch einen zusätzlichen Hitzeschutz.

Auch in der Frage Ist es möglich, einen AV-8B Harrier II durch Anwenden einiger Modifikationen in ein Überschallflugzeug umzuwandeln? @Aeroailas hat das BS100-Triebwerk gezeigt, das für den Überschallnachfolger P.1154 der Harriers entwickelt wurde und den Kaltumgehungen (PCB) für den Überschallflug Achterbrenner hinzufügt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Quelle: aeromodelbasic.blogspot.com

Und ich fand P.1216 , einen verbesserten Nachkommen von P.1154. In Wikipedia wird die Änderung erklärt:

Das Problem bei der Verwendung von PCB bestand darin, dass sein Schub im Vergleich zu dem des Harrier erheblich mehr Wärme, Lärm und schubinduzierte Vibrationen entwickelte. Infolgedessen war die beim Harrier verwendete hintere Rumpfkonfiguration nicht geeignet. Ab 1980 begann das Designteam mit der Untersuchung möglicher Lösungen. Indem sie so viel von der Rückseite der Flugzeugzelle entfernten, wie in den vorherigen Entwürfen P.1212 und P.1214 vorgeschlagen, entwickelten sie einen kleinen kurzen Rumpf mit Doppelauslegern, der verhinderte, dass sich die Leitwerke nicht direkt im Weg des Motorabgases befanden. Eine ähnliche Lösung für das Problem mit drei Düsen wurde im späteren Prototyp des Überschall-VTOL-Abfangjägers YAK-141 übernommen.

Die Konfiguration ermöglichte zwei Düsen vorne und einen einzigen um 90 Grad drehbaren hinteren Auspuff, was effizienter war, als ihn in die beim Harrier verwendeten hinteren Doppeldüsen aufzuteilen. Die Ausleger boten einen Ort mit geringem Luftwiderstand für den Transport von Kanonen an der Front sowie von Raketen und Avionik und schützten gleichzeitig die Jet-Auspuffe vor wärmesuchenden Raketen. Anstelle des Pegasus-Motors, dessen Design aus den 1950er Jahren stammt, wurde der Rolls-Royce RB.422.48 mit PCB verwendet, der nur an den vorderen Düsen angebracht war. Das Design ermöglichte es, den Motor zu entfernen, ohne den Flügel wie beim Harrier entfernen zu müssen.

Quelle: Buttler, Tony (2017). British Secret Projects: Jet Fighters since 1950 (2. Auflage) (Hardcover). Manchester: Crécy Publishing. ISBN 978-1-910-80905-1.

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ASTOVL-Konzepte von BAE. Gemeinfrei.

Hier also meine Frage: Warum hat der Pegasus-Motor zwei weit voneinander entfernte hintere (heiße) Düsen anstelle eines geraden TVN? Warum platzieren Harriers ihr Leitwerk zwischen solchen Düsen?

Wäre es nicht besser, hintere Auspuffanlagen zu haben:

  1. An den Unterseiten weiter achtern wie Yak-38?Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Hochgeladen von Tosaka unter der Lizenz CC-A 3.0.

  1. Zwischen zwei Heckauslegern wie P.1216, Yak-43/141 und (X)F-35?Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Archiviert in der Roy Cochrun Collection

  1. Im Auspuffkanal ummantelt wie X-32?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Stromversorgungssystem der Boeing X-32, archiviert von globalsecurity.org.

  1. Oder das Leitwerk wie bei Phantomen höher legen?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

F-4K mit British Spey Turbofans. Gemeinfrei.

Jeder von ihnen beseitigt die Hürden der Festigkeitsanforderungen, des Hitzeschutzes, des Fahrradfahrwerks und des Schubverlusts.

Antworten (2)

Das große Problem von VTOL besteht darin, das Schub-Gewichts-Verhältnis über eins zu bringen. Alles, was den Schub reduziert oder Gewicht hinzufügt, ist schlecht. Der P.1127/Harrier, als erste praktikable Lösung, war unangenehm nah an der Grenze.

Lange Endrohre verschwenden Energie und reduzieren den Schub, also musste es kurz sein. Doch dann stört ein langer hinterer Rumpf. De Havillands Lösung mit der konventionellen Vampire war, das Heck zu teilen, und dies würde eines Tages auch für das Hawker P.1216 VTOL-Projekt und die heutige F-35 Lightning II übernommen werden. Aber Sidney Camm von Hawker befürchtete damals, dass es zu viel Gewicht hinzufügen würde. Seine Lösung für den Hawker Sea Hawk bestand also darin, das Endrohr zu teilen. Es hatte sehr gut funktioniert, vielleicht besser als erwartet. In der Zwischenzeit war ein komplexes Mehrringsystem zur Schubvektorsteuerung, wie es bei der F-35 verwendet wird, unerprobt und stellte ein erhebliches technologisches Risiko für das Projekt dar. Die geteilten Düsen würden jeweils nur ein einziges Drehgelenk benötigen, was das Risiko erheblich reduziert. Also wollte er sie für sein VTOL-Design behalten.

Das Layout hatte auch den Vorteil eines "Vier-Himmel"-angetriebenen Auftriebsluftstroms, der dazu beitrug, den Schwebeflug stabiler und kontrollierbarer zu machen - ein weiteres wichtiges Merkmal in jenen Tagen der bahnbrechenden Ignoranz von VTOL. Rolls-Royce baute seinen frei fliegenden Schwebeflugprüfstand "Flying Bedstead", um die erforderlichen Steuerungssysteme zu entwickeln.

Es hat alles funktioniert. Die P.1127 wurde der weltweit erste praktische VTOL-Jet.

Wäre es möglich, ein Endstück hoch über dem Endrohr zu haben?
@CrystallizedRefresher Möglich, aber unklug. Es sorgt für eine vergrößerte Stirnfläche und das Risiko eines tiefen Strömungsabrisses.

Warum hat Harrier geteilte heiße Abgasdüsen?

Denn ein mittiger Endauspuff ist zu weit entfernt von den beiden Frontauslässen, die von Bypassluft gespeist werden. Der geteilte Auspuff macht alle Kanäle gnädig kurz, sodass die Flugzeugzelle leicht und kompakt sein kann. Vergessen Sie nicht, dass unter Druck stehendes Gas nicht in Klimaanlagenleitungen geleitet werden kann; dazu braucht es schwere Druckrohre. Wie ich in dieser Antwort sagte , war der P1127 kaum in der Lage, 3 Minuten lang mit 700 Pfund Ausrüstung und Treibstoff zu schweben. Eine lange und schwere Leitung für Druckgas kam überhaupt nicht in Frage.

Bezüglich der Wiedererwärmung der P1154: Das war immer ein Wunschtraum und das Flugzeug hätte seine Reifen geschmolzen, lange bevor es in der Luft gewesen wäre. Als nächstes hätte das Feuerfestmachen der Rumpfstruktur einen Titanbauch und Druckluftschirme erfordert, um die strukturelle Erwärmung zu begrenzen. Dies wurde durch den VJ-101 X2 (der Nachbrenner in seinen Pod-Motoren hatte) demonstriert, bei dem die Wärmelasten im Schwebeflug mit Wiedererwärmung nicht beherrschbar waren.

Ein mittiger Heckauslass ist nur mit viel Auftrieb nahe der Rumpfspitze realisierbar. Beachten Sie, dass der F-35B mit seinem vorderen Lüfter mehr Auftrieb erzeugt als mit seiner hinteren Düse. Diese Art von Komplexität ist jedoch erforderlich, wenn die Wiedererwärmung für den Überschallflug verwendet werden soll. Und die Verwendung von zwei Triebwerken birgt das Risiko eines nicht behebbaren Rollens bei einem Triebwerksausfall. Wenn der Motor in einem einzelnen VTOL-Jet während des Schwebens ausfällt, kann der Pilot immer noch sicher aussteigen. Nicht so, wenn zwei Motoren verwendet werden.

Warum hat Harrier geteilte heiße Abgasdüsen?
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