A medida que gira la boquilla del motor, el ventilador de elevación no puede hacerlo. ¿Este desequilibrio de momentos alrededor del centro de gravedad no daría como resultado que el F-35 se volcara sobre su espalda?
Como se puede ver en el minuto 5:14 de este video:
el F-35B es capaz de pasar de vuelo estacionario vertical a vuelo horizontal.Logra esto en parte girando gradualmente la boquilla del motor desde la posición vertical a la horizontal.
Supongamos que la entrada del acelerador permanece constante en el siguiente escenario: a medida que la boquilla gira, la componente vertical de su empuje se reduce (a medida que aumenta la componente horizontal) como
siendo el ángulo entre el chorro de escape y el eje vertical.
El problema es que el ventilador del ascensor no gira. Y dado que está unido por eje al motor, asumimos que siempre gira a las mismas RPM que el propio motor.
Por lo tanto, la componente vertical de elevación del ventilador de elevación no cambia para una entrada de aceleración determinada, mientras que la componente vertical de la tobera del motor a reacción sí lo hace .
Entonces, cuando ocurre la transición de la boquilla, el empuje del ventilador de elevación (delante del centro de gravedad) permanece constante, pero el empuje vertical detrás del centro de gravedad (boquilla trasera del motor) se reduce: ¿no debería esto causar que la aeronave se incline hacia arriba? y voltear sobre su espalda? Sin embargo, en el video, el avión parece inclinarse hacia arriba solo unos diez grados (supongo que debido al mayor coeficiente de sustentación en las alas), pero por lo demás permanece plano en el cabeceo.
El empuje del ventilador de elevación debe modularse de alguna manera para lograr esto, ¿verdad? Si es así, ¿cómo se hace esto si la velocidad de su eje está ligada a la del motor?
Posibles soluciones:
1. A medida que aumenta la velocidad de avance de la aeronave, la elevación de las alas compensa la elevación vertical reducida de la tobera trasera del motor.
2. La aeronave se inclina hacia arriba para desviar el ángulo del ventilador de sustentación de la vertical para que coincida con el ángulo entre la tobera del motor y la vertical.
Intentar cambiar la sustentación cambiando la velocidad de las aspas del ventilador sería demasiado lento para modificar la sustentación para cambios "pequeños" y "delicados" en la forma en que el avión se desplaza.
Al igual que un helicóptero, el F-35 puede maniobrar en movimientos muy pequeños y cambiar muy rápido (de hecho, probablemente mejor que un helicóptero). De modo que el piloto puede "asentir" hacia usted y moverse alrededor de la nariz delantera con movimientos pequeños y delicados. Los pequeños movimientos del F-35 y la palanca de vuelo son rápidamente aceptados por las computadoras de vuelo.
Ahora, un helicóptero utiliza palas de paso variable para realizar cambios rápidos, lo que permite a los helicópteros realizar "pequeños" movimientos pequeños, delicados y rápidos. Se requieren pequeños cambios rápidos en la sustentación para estos delicados movimientos.
Cambiar el acelerador del motor para cambiar la elevación del ventilador sería demasiado lento (para el F-35 o para un helicóptero).
Para ahorrar peso y complejidad, los ventiladores de elevación del F-35 giran en sentido contrario y son de fibra de carbono de peso ligero.
Por lo tanto, para cambiar rápidamente el elevador y tener pequeños cambios rápidos en el elevador, simplemente cambian el área/tamaño del área de escape de salida del ventilador del elevador.
Piense en esas boquillas "variables" como una contraventana para dejar entrar más o menos luz en una habitación.
El obturador se ve así:
Entonces, puede abrir un poco más o cerrar un poco más.
Sin embargo, cuando cierras más el obturador, ¿a dónde va el aire? ¡Tiene que ir a alguna parte! (recuerde, ese ventilador crea hasta 20,000 libras).
Bueno, hay un segundo juego de puertas que se abren justo detrás de la gran tapa del ventilador.
Ese segundo juego de puertas se puede ver aquí:
El segundo juego de puertas detrás de la tapa del ventilador del elevador grande debe permitir la ventilación del ventilador del elevador.
Por lo tanto, necesita un medio rápido y delicado para cambiar la salida del ventilador de elevación. Tan sorprendentes y tan pequeños son estos cambios, que el piloto puede "asentir" con la nariz un poco hacia abajo. Se logran cambios muy pequeños.
Entonces, para cambiar la carga aerodinámica del ventilador, cierre o abra las puertas del área de salida (escape) del ventilador del elevador. Esto se puede cerrar o abrir bastante rápido, y también en pequeñas cantidades. Esto da un control delicado.
Sin embargo, cuando aprieta para cerrar esta área de salida, entonces el aire del ventilador del elevador tiene que ir a otro lugar, por lo que se ventila por esas puertas justo detrás de la puerta grande de la tapa del ventilador del elevador.
Entonces, si cierra el orificio de salida en la parte inferior del ventilador F-35, entonces ese aire toma otro camino: sale por ese segundo juego de puertas.
9 de cada 10 diagramas en Internet llaman a ese segundo juego de puertas una entrada auxiliar. Sin embargo, eso NO es 100% correcto. Debería llamarse escape auxiliar.
Ahora, para ser justos, debido a que el compresor de turbina de entrada fría también está expuesto a esa área de ventilación, entonces sin duda esa área probablemente permanece con presión "negativa" la mayor parte del tiempo.
Sin embargo, este es un diseño bastante brillante, ya que el área de salida del ventilador del elevador en general tiene cierta cantidad de "cierre" y, por lo tanto, "algunas" cantidades de aire de salida del ventilador se ventilarán (se desviarán) directamente a esa "caja". detrás del ventilador del ascensor.
Y resulta que esa caja está justo donde están las hambrientas entradas de la turbina de aire frío del enorme motor F135. (¡Qué bonito diseño!)
Es muy probable que el área siga siendo negativa debido a las entradas del compresor. Sin embargo, esa área será positiva con la mayor parte del extractor del ventilador de elevación cerrado.
En este caso, esas dos puertas son de hecho una ventilación de escape del ventilador del elevador, ¡no una ventilación de entrada!
También debo señalar que debido a las grandes cantidades de aire frío que golpean la cubierta con este sistema de ventilador de elevación, los ingenieros de Lockheed afirman que las temperaturas generales de la cubierta son inferiores a las de un Harrier cuando aterriza en la cubierta de un barco.
Entonces, mientras que tanto el Harrier como el F-35 tienden a calentar las cubiertas en un aterrizaje vertical de un barco, el F-35 en realidad es un problema de calentamiento menor que el Harrier para tales aterrizajes verticales.
De Lockheed:
página 25:
cita:
Con este sistema, el empuje de la tobera se puede dirigir en un arco de 41,75 a 104 grados (sistema de coordenadas de la aeronave adelante/atrás), a una velocidad de 40 grados por segundo.
Ok, hasta ahora, arriba SÓLO habla de dirigir el empuje hacia abajo.
Pero, tenemos esto:
El control independiente de los tres actuadores VAVBN brinda la capacidad de variar el área de la garganta de la boquilla independientemente del ángulo del vector
Para ahorrar lectura, tenemos:
VIGV = parte superior de admisión (variable)
VAVBN = parte inferior de salida (también variable).
Por lo tanto, los estados anteriores de los actuadores VAVBN (la PARTE DE SALIDA DEL VENTILADOR) pueden variar el área de la garganta de la boquilla.
Mis afirmaciones: las aspas del ventilador de elevación NO son de paso variable.
No existe evidencia, diagrama o NINGUNA información de NINGÚN tipo que CAMBIE esta afirmación mía. Mantengo esta afirmación.
El ventilador de salida del elevador puede abrir/cerrar o "variar" la salida del ventilador.
Una vez más, el documento anterior respalda y verifica al 100 % mi afirmación.
NO verificado: mi afirmación de que cuando se cierran las 20,000 libras de flujo de ventilación del ventilador, ese flujo TIENE que ir a otro lugar, y afirmo que el flujo va a la caja de aire detrás. Esto es una ESPECULACIÓN de mi parte. Creo que esto es lo que ocurre, pero NO tengo un enlace o artículo que indique esto directamente (algunos diagramas SÍ sugieren esto, pero eso no sería una prueba). Entonces, esta afirmación mía de que el aire del ventilador se ventila hacia la caja de aire trasera NO está verificada por mí, y hasta que pueda proporcionar evidencia sólida de esto, entonces esa afirmación debe tomarse con pinzas.
En cuanto a la especulación de que el aire sale de la caja del ventilador, esta es una foto.
Es "difícil" saber si se trata de una puerta de ventilación, pero parece que lo es. Como se señaló, estoy abierto a opiniones sobre esto, esto en este momento sigue siendo una especulación de mi parte.
Sus suposiciones (empuje constante tanto para el ventilador de elevación como para el escape) son incorrectas. De wikipedia :
"Para el control de paso, las áreas de la tobera de escape y la entrada de LiftFan se modifican a la inversa para cambiar el equilibrio entre ellas manteniendo su suma y con una velocidad de turbina constante"
Entonces sí, el empuje está modulado para lograr esto.
Según lo que está disponible en Internet, el ventilador de elevación del F35B es más que un simple ventilador cubierto. Hay al menos algunas paletas de guía variables que funcionan como boquilla. Entonces, para responder a su pregunta, no, la elevación desde la parte delantera y trasera parece ser completamente ajustable (el ventilador de elevación mediante paletas de guía variables, la boquilla del motor, bueno, una boquilla variable).
Tengo entendido que el ventilador del elevador (dos juegos de aspas que giran en sentido contrario) se impulsa desde el motor principal a través de un eje de transmisión que gira permanentemente, pero que la transmisión desde el eje hasta el ventilador del elevador está conectada/desconectada del ventilador del elevador a través de carbón platos de embrague En vuelo convencional tiene poco sentido desperdiciar la potencia del motor impulsando el ventilador de elevación cuando no se necesita. Con respecto a las paletas móviles debajo del ventilador de elevación, no se 'cierran' como un conjunto de persianas como se ha sugerido, sino que se mueven a través de un arco limitado para dirigir el empuje del ventilador de elevación verticalmente hacia abajo para flotar a 45 grados hacia atrás para agregue una proporción de empuje al hacer la transición al vuelo convencional. Son estas mismas paletas las que también pueden girar 5 grados hacia adelante para proporcionar empuje y hacer que la aeronave se mueva hacia atrás cuando está suspendida. A medida que el ventilador de elevación se impulsa a la velocidad del motor cuando está suspendido y en transición, las paletas de guía de entrada del ventilador de elevación en la parte superior del ventilador de elevación varían el volumen de aire absorbido por el ventilador de elevación y, por lo tanto, el empuje del propio ventilador de elevación. El sistema de control digital del motor coordina el equilibrio entre el empuje del escape del motor principal y el empuje del ventilador de elevación. Después de la transición al vuelo convencional, el embrague del ventilador de elevación desconecta el ventilador de elevación del eje de transmisión impulsado por el motor y el ventilador de elevación deja de girar. Debajo del fuselaje, las puertas de escape del ventilador de elevación se cierran (no las paletas de escape del ventilador de elevación). El par de puertas en la parte superior del fuselaje no son rejillas de ventilación, estas son las AAID (puertas de entrada de aire auxiliar) para permitir un mayor flujo de aire al motor principal durante el vuelo estacionario (como se indicó en publicaciones anteriores). Esto está cubierto en el especial Air International F-35 de 2014.
El segundo juego de puertas detrás de la tapa del ventilador del elevador grande debe permitir la ventilación del ventilador del elevador.
Incorrecto. Los AAID (puertas de entrada de aire auxiliares) proporcionan aire adicional a la entrada del F135, no a la "ventilación del ventilador del elevador".
"y una entrada auxiliar". Descripción general de la tecnología del vehículo aéreo F-35, página 14
"El escape se descarga a través de una boquilla de vectorización de empuje en la parte inferior de la aeronave para proporcionar una sustentación equilibrada con el 3BSM". Descripción general de la tecnología del vehículo aéreo F-35, página 14
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