Welche Überschallflugzeuge verwenden Pitot-Lufteinlässe?

Ein Pitot-Einlass verlangsamt die Überschallströmung in einem einzigen, geraden Stoß , während ein Rampen- oder Kegeleinlass dies in mehreren schrägen Stößen tut. Seinen Namen hat es vom Staurohr, das wiederum nach dem französischen Physiker Henri Pitot benannt ist, der es zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit erfunden hat.

Das Ziel eines Lufteinlasses ist es, den Motor mit einem gleichmäßigen Luftstrom bei etwa Mach 0,4 bis 0,5 zu versorgen. Bei höheren Fluggeschwindigkeiten muss möglichst viel kinetische Energie der Strömung in eine Druckerhöhung umgewandelt werden. Dadurch wird die Arbeit des Kompressors des Triebwerks effizient reduziert und der Massenstrom und folglich der Schub erhöht. Ein Pitot-Einlass hat die geringste Masse und Komplexität aller Einlasstypen und ist die bevorzugte Wahl, solange die Druckwiederherstellung effizient durchgeführt werden kann.

Ein Schock ist die einzige Möglichkeit, die Überschallströmung zu verlangsamen. Während die Strömungsgeschwindigkeit tangential zum Stoß nicht verändert wird, wird die normale Geschwindigkeitskomponente stromabwärts des Stoßes ungefähr auf den Kehrwert der stromaufwärtigen Machzahl reduziert. Je größer der Sprung, desto höher werden die Reibungsverluste im Dämpfer, die Luft wird erwärmt statt komprimiert und die Druckrückgewinnung leidet. Im Allgemeinen sind diese Verluste bis zu einer maximalen Fluggeschwindigkeit von Mach 1,6 akzeptabel. Die geringere Masse des Pitot-Einlasses macht ihn attraktiver, während bei höheren Geschwindigkeiten die Verzögerung über mehrere schräge Stöße erfolgen muss, die durch einen Spike oder eine Rampe vor der Einlasslippe ausgelöst werden.

Daher verwenden alle Überschalljets, die für einen Flug mit weniger als Mach 1,6 ausgelegt sind, aus Masse- und Komplexitätsgründen einen Pitot-Einlass. Dazu gehören die kleineren US-Jets ( F-100 , F-101 , F-102 , F2Y , F-8 , F-16 ) und ihre Pendants in der Sowjetunion ( MiG-19 , Yak-27 , Yak-38M ), Schweden ( Saab 32 , Saab 35 , Saab 37 ), Frankreich ( Super Étendard ), Ägypten ( HA-300 ), Taiwan ( Ching-Kuo ) oder Korea ( T-50 ).

Druckrückgewinnungsmessungen der YF-16 (Quelle: "Fundamentals of Fighter Design", RAeS Lecture by Ray Whitford, Cranfield University). Der Wirkungsgradverlust oberhalb von Mach 1,2 (links; 1 auf der y-Skala bedeutet vollständige Umwandlung der kinetischen Energie in Druck) ist gut ersichtlich. Abgemildert wird dies durch die Vorkompression des Vorderkörpers bei zunehmendem Anstellwinkel (rechts). Das Ergebnis ist eine höhere Effizienz genau dann, wenn sie am dringendsten benötigt wird, nämlich beim Drehen des Überschallflugs. Der gleiche Trick wird von der Rafale verwendet, und die Flügelwurzel übernimmt diese Vorkomprimierung im Falle der F/A-18 und der Ching Kuo.

Draufsicht auf den rechten XB-70-Einlass bei Mach 3 (Quelle: "Fundamentals of Fighter Design", RAeS-Vortrag von Ray Whitford, Cranfield University). Bei Mach 3 wäre eine einzelne Stoßdämpferaufnahme grob ineffizient. Jetzt ist eine Kaskade von immer steileren schrägen Stößen erforderlich, die in einem letzten geraden Stoß gipfelt. Eine Vielzahl beweglicher Rampen ist erforderlich, um die Geometrie an die tatsächliche Machzahl anzupassen, und die für diese Flexibilität erforderliche quadratische Geometrie macht das Ansaugrohr (es ist schließlich ein Druckbehälter!) viel schwerer als das runde Rohr eines Pitot-Einlasses.

Fast alle Düsenflugzeuge in den Anfängen der Düsenflugzeuge verwendeten die Pitot-Einlässe, wie die Gloster E.28/39, MiG-15 und F-86A Sabre.

Diesem Trend folgten die Überschallkampfflugzeuge der zweiten Generation, ein gutes Beispiel dafür wäre die MiG-19 .

„ MiG-19 HuAF 2 “ von Varga Attila – Eigenes Werk. Lizenziert unter „ CC BY-SA 3.0 “ über Wikimedia Commons .

Der TF-102A, die Trainerversion des F-102 Delta Dagger , hatte Pitot-Einlässe, die an den Seiten unten angebracht waren, ähnlich wie beim Rafale; Die einsitzige Version hatte jedoch einen anderen Pitot-Einlass (an den Seiten).

Bild von 456fis.org

Außerdem verwendete der F-100 Super Sabre einen Pitot-Einlass.

" North American F-100D Super Sabre USAF " von USAF - US Air Force Foto 021210-F-1234P-041 aus dem Nationalmuseum der United States Air Force. Lizenziert unter Public Domain via Commons .

F-18A Hornet verwendet auch eine ähnliche Aufnahme. Der taiwanesische F-CK-1 Ching-Kuo hat auch Pitot-Einlässe; Tatsächlich sieht das Flugzeug aus wie eine Kreuzung zwischen F-16 und Rafale.

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