Welche Nachteile hat ein Design wie ein B-2 Geisterbomber?

Das Hauptproblem bei der B-2 Spirit (oder anderen Nurflügelflugzeugen) ist, dass sie statisch instabil sind.

_Quelle

Wenn der Auftriebsvektor des Flügels vor dem Schwerpunkt wirkt (wie es der übliche Fall ist, wenn nur Flügel betrachtet werden), führt jede Störung, die zu einer Erhöhung des Anstellwinkels führt, zu einem positiven Moment um den Schwerpunkt herum, was weiter geht erhöht den Anstellwinkel usw.

Die einzige Möglichkeit, ein solches Flugzeug zu steuern, sind Computer, die kontinuierlich Änderungen in der Fluglage des Flugzeugs erkennen und bei Bedarf Korrekturen vornehmen, da es für menschliche Piloten nahezu unmöglich (oder unglaublich anstrengend) ist, das Flugzeug zu fliegen.

Dies ist die Methode, die verwendet wird, um die B-2 Spirit in Abwesenheit eines horizontalen Stabilisators zu „fliegen“. Wenn es ein Problem mit dem Flugcomputer (der entfernt ist) oder mit den Sensoren, die ihm Daten liefern, gibt, wird das Flugzeug flugunfähig und stürzt ab .

Ein weiteres Steuerungsproblem bei der B-2 ist, dass das Flugzeug ohne Seitenleitwerk wenig Richtungsstabilität hat. Der gepfeilte Flügel bietet eine gewisse Stabilität, wenn auch nicht auf dem gleichen Niveau wie ein Seitenleitwerk.

_Quelle

Tatsächlich wurden nur 21 davon gebaut, aus folgenden Gründen:

• Der B-2 ist teuer; Mit teuer meine ich das wahrscheinlich teuerste Flugzeug, das jemals gebaut wurde. Bei Gesamtprogrammkosten von über 45 Mrd. USD kostet jedes Flugzeug satte 2,1 Mrd. USD (was auf die Reduzierung der Anzahl von ursprünglich 132 zurückzuführen ist). Außerdem sind die (stündlichen) Betriebskosten von B-2 doppelt so hoch wie bei anderen Bombern der USAF-Flotte.

• Mit der Auflösung der Sowjetunion war die B-2 praktisch zu einem Flugzeug ohne Mission geworden, da sie in erster Linie darauf ausgelegt war, sowjetische Luftverteidigungssysteme zu durchdringen.

Wenn Sie über Nurflügel sprechen, was eine B-2 Spirit ist, bieten sie die folgenden Vor- und Nachteile:

VORTEILE

• Extrem sauberes Design. Das Fehlen von Rumpf, Leitwerk, Triebwerksmasten usw. eliminiert praktisch den gesamten parasitären Widerstand von der Form und den Hautbruchwiderstand, der mit diesen Strukturen verbunden ist. Die Eliminierung aller OML-Strukturmerkmale außerhalb des Flügels optimiert die Top-Struktur für die reine Aufgabe, Auftrieb zu erzeugen, und bietet höhere Geschwindigkeiten und eine bessere Kraftstoffeffizienz. Meines Wissens ist die B-2 das schnellste heute existierende Unterschallflugzeug mit einem Mmo von Mach 0,95.

• Niedriger Radarquerschnitt. Etwas, das seit dem Zweiten Weltkrieg bekannt ist, als die deutschen Brüder Horton Nurflügler entwickelten. In Kombination mit fortschrittlichen radarabsorbierenden Materialien, Formgebung, Kantenausrichtung und einigen anderen „geheimen Zutaten“ werden fliegende Flügel sehr schwer auf dem Radar zu erkennen. Der B-2 soll ein RCS „in der Insektenkategorie“ haben.

• Reduzierter Fußabdruck des Flughafens. Nurflügel sind kürzer und kompakter als herkömmliche Flugzeuge.

NACHTEILE

• Probleme mit der Seiten- und Richtungsstabilität aufgrund der Verschiebung des CL und des fehlenden Heckmomentarms. Dies kann mit fortschrittlichen digitalen Flugcomputern gemildert werden, um künstliche Stabilität zu bieten.
• Aufgrund ihrer Formgebung und Größe aufwändiger in der Herstellung.
• Ungeeignet für Flugzeuge der Transportkategorie, da Sitzpositionen nicht auf C/L oder Notausstieg aus Flugzeugen unpraktisch sind.

Wie oben erwähnt, ist eine B-2 ein Fly-by-Wire-Flugzeug und verwendet digitale Flugsteuerungssysteme, um Cp zu verwalten, sowie differentielle Spoiler an den Flügelspitzen, um eine Richtungssteuerung bereitzustellen. Ohne sie wäre das Flugzeug nicht flugfähig.

Das Advanced Technology Bomber-Programm der 1980er Jahre, das zur B-2 wurde, sah ursprünglich den Kauf von 132 Flugzeugen als Ersatz für das vorhandene B-52-Flugzeug vor. Entwicklungsverzögerungen und Kostenüberschreitungen führten dazu, dass die ersten B-2 1990 für rund 520 Millionen US-Dollar pro Flugzeug die Produktionsbänder verließen. Mit dem Untergang der Sowjetunion Anfang der 1990er Jahre verschwand die größte Bedrohung, der das Flugzeug entgegenwirken sollte. Dies in Kombination mit schwindenden Verteidigungsbudgets reduzierte die Beschaffungszahl auf 21 Flugzeuge, die jeweils einen höheren Anteil an den Entwicklungskosten tragen mussten, was zu durchschnittlichen Stückkosten von 2,2 Milliarden USD führte und es zum teuersten Flugzeug machte, das jemals von einer Landebahn geflogen ist.