¿Los misiles necesitan antihielo?

En una historia del túnel de investigación de formación de hielo de la NASA, "We Freeze to Please", NASA SP-2002-4226, la figura 5-2 muestra los misiles Hellfire en prueba. Pero llamativamente no menciona nada sobre los sistemas de deshielo para ellos, a diferencia de las muchas páginas que dedica al deshielo de otras aeronaves y partes de aeronaves. Por lo tanto, es probable que tales descongeladores todavía estén clasificados o se consideren innecesarios.
El comentario de Dohn Joe, que Hellfires así de helado no podría ser guiado por láser, sugiere que es más probable que sea clasificado.

¿Los misiles necesitan antihielo?

Aparentemente no, porque no tienen provisión para eso. Al menos ninguno de los misiles USAF/NATO que he visto.

Y no serían sólo misiles, sino también bombas. La paleta de armado en el fusible de nariz estándar M904 tiene una paleta que necesita girar durante X segundos para armarse. Además de las superficies de control de las bombas inteligentes.

Si el antihielo fuera algo necesario, uno supondría que habría sido diseñado.

No, principalmente por las mismas razones por las que los cazas no tienen disposiciones específicas para tales sistemas : altitud, peso y complejidad/tasas de falla.

Altitud: las condiciones de formación de hielo solo se encuentran dentro de una ventana relativamente pequeña de aproximadamente 3000 a 6000 metros sobre el nivel del mar. Dado que ni un luchador ni su oponente querrían (ni siquiera podrían) luchar en condiciones tan adversas (consulte la pregunta vinculada), simplemente ascenderían a altitudes más altas sin hielo, momento en el cual sus sistemas de armas ya no están sujetos implícitamente a cuestiones de formación de hielo.

Peso: cada sistema de armas está limitado por muchos factores, uno de los más importantes es su peso. Y un misil ya tiene relativamente poco peso para jugar (por ejemplo, el AIM-9H "Sidewinder" pesa ~87 kg). Agregar cualquier subsistema (s) a un diseño de misil aumentaría el peso del misil, lo que significa que potencialmente se pueden transportar menos y / o disminuiría su rendimiento y resistencia; o disminuir la cantidad de carga útil explosiva o combustible, haciéndolo menos efectivo. De cualquier manera, ahora está pagando por el peso de ese subsistema adicional, independientemente de las condiciones climáticas reales en las que se use el misil. Dado que las condiciones de formación de hielo son relativamente raras, eso significa que en la mayoría de los casos de uso de misiles, el equipo antihielo ser peso muerto.

Complejidad: agregar otro subsistema a lo que ya es un arma compleja aumentaría exponencialmente la probabilidad de falla, debido a la interacción entre el nuevo subsistema y los existentes. ¿Qué es peor: tener un misil que sabe que no puede operar en condiciones climáticas específicas, o uno con una mayor probabilidad de falla en cualquier clima?

Incluso un enemigo de "invierno" como la URSS/Rusia está sujeto a las mismas restricciones que el anterior. Es probable que sus aviones y sistemas de armas sean un poco más capaces en condiciones de hielo simplemente porque tienen más experiencia con tales condiciones, y es posible que como resultado de esa experiencia hayan podido diseñar sistemas de deshielo más livianos y/o más simples. sistemas, pero la simple realidad sigue siendo que si hay que elegir entre instalar un subsistema completo o simplemente decirles a los pilotos que superen la formación de hielo, esta última será la opción más simple y lógica.

También es pertinente tener en cuenta que los cazas que llevan misiles internamente serían implícitamente combatientes más capaces porque esas armas no estarían sujetas a formación de hielo antes del lanzamiento, y después del lanzamiento su velocidad lo impediría, pero, por supuesto, eso supone que el caza en sí mismo es realmente capaz. para operar dentro de las condiciones de formación de hielo para empezar!

Los misiles, al menos los en cuestión, no necesitan antihielo tanto como los aviones.

El misil aire-aire típico tiene aproximadamente el siguiente perfil de misión:

• 0 - 2 segundos: caída desde el pilón o lanzador interno
• 2 - 10 segundos: Acelera con el motor cohete de combustible sólido
• 10 - 120 segundos: ajusta la trayectoria con las aletas para dar en el blanco
• Más de 120 segundos: caída al suelo o autodestrucción, según el modelo

Los números son muy aproximados, más o menos 500 %, según el modelo, pero esta es la idea general. Un misil aire-aire no es un avión de ala fija. Es más una bala que puede girar un poco (o mucho) para tomar el curso de intercepción exacto hacia su objetivo.

Lo que sucede cuando una superficie se congela es una pérdida parcial de producción de sustentación.
Los aviones de ala fija requieren L=W (elevación=peso) para mantener un vuelo nivelado; si L<W, perderán altitud. El ala solo puede producir cierta sustentación. Aumentar el ángulo de ataque para agregar sustentación reduce la relación L/D, por lo que la aeronave perderá alcance, potencialmente tanto que no podrá aterrizar.

El combustible es el límite. Los aviones de pasajeros, por razones de eficiencia, intentan llevar al destino el combustible justo, más la reserva obligatoria. Los aviones de combate tienen que elegir entre combustible y carga útil. En general, las aeronaves de uso múltiple tienen un empuje limitado, un combustible limitado y un destino al que llegar, por lo que el margen para una pérdida de sustentación aceptable es limitado.

Un misil aire-aire nunca está en un vuelo nivelado sostenido, como lo está un avión. Puede tener L>W o L<W, utilizando su energía cinética de la fase de aceleración inicial para ajustar su trayectoria. El rango máximo de AAM puede ser de hasta 100 millas y más, pero el rango promedio al que se disparan es una fracción de ese máximo, por muchas razones: detección, reglas de enfrentamiento, efectividad, lanzamientos repetidos. En resumen, el rango no es muy importante.

La formación de hielo degradará gravemente el rendimiento de un misil, principalmente al reducir las capacidades del buscador. La pérdida de eficacia de la superficie de control es un efecto secundario menos significativo. Pero el sistema de control en cualquier misil moderno está completamente computarizado y se basa en la retroalimentación del INS y el sensor para juzgar la desviación de la superficie de control requerida, no solo en asumir una función de transferencia dada. En otras palabras, si las aletas tienen solo un 30% de efectividad, habrá que desviarlas más y durante más tiempo. El misil tendrá menos alcance y menos maniobrabilidad, pero seguirá siendo útil.

Medio en broma, pero "no les llaman hit-iles". Cualquier lanzamiento de misil que sea impredecible es un hecho. Las condiciones de formación de hielo reducirán en gran medida su eficacia. Pero como balance de diseño, si espera, por ejemplo, que el 5 % de sus lanzamientos estén en condiciones de formación de hielo y que la formación de hielo reduzca el Pk en un 50 %, la instalación de un sistema antihielo podría marcar la diferencia entre un Pk general del 39 % y el 40 %. %

Fallar un 1% adicional del tiempo no es decisivo para un dispositivo de un solo uso como un misil. En un avión de uso múltiple, por otro lado, esa tasa de falla del 1% sería completamente prohibitiva.

En resumen, los misiles aire-aire no se descongelan porque:

1. Los misiles aire-aire tienen un margen mucho mayor para la pérdida de sustentación (ya que solo se necesita para el control, el vuelo en sí es balístico) que los aviones de ala fija.
2. Los misiles son inherentemente de un solo uso y, en primer lugar, no son muy confiables, por lo que las fallas raras relacionadas con la formación de hielo no hacen una gran diferencia.

Esto es para AAM. Algunos misiles de crucero de largo alcance (AGM-109 y contrapartes extranjeras) tienen deshielo, pero solo para la entrada del motor, ya que es demasiado voluminoso para las alas.

Le pregunté a un colega que trabajaba como piloto de aviación de combate en la Fuerza Aérea Rusa, dijo que, por lo que sabe, los misiles de combate (por ejemplo, como - Kh-25) no están equipados con sistemas antihielo, PERO están cubiertos. con un barniz especial antihielo.

Offtopic: Sin embargo, existen sistemas de enfriamiento de misiles para operar a altas temperaturas.

Recuerda Ironman "¿Entonces cómo solucionaste el problema de la formación de hielo?". La idea de descongelar, y mucho menos la implementación de equipos externos como bombas, misiles, puntas de alas y tanques de combustible, solía clasificarse. La teoría era que los enemigos que intentaran copiar la tecnología podrían recibir una sorpresa eventualmente y se desanimarían de desafiar a los poderes fácticos.

Por supuesto, necesitarían alguna forma de descongelar para mantener el movimiento aerodinámico, especialmente. aquellos que requieren objetivos precisos. Algunos métodos incluyen aumentar la temperatura/presión, reducir la presión, aumentar la fricción, reducir la altitud o usar anticongelante químico, por ejemplo. sal o glicol. El vuelo a alta velocidad puede lograr cierto nivel de deshielo similar a la aplicación de líquido antihielo con aire forzado .

Aquí hay un gráfico que muestra los efectos de la altitud y la presión en los puntos de fase del agua; muestra que el agua puede permanecer congelada a 100°C a 2.216 GPa, o 350°C a unos 150 kbar.

Actualización de Flydog:
el aumento de la altitud generalmente reduce la presión del aire circundante. El efecto de Bernoulli es la reducción de la presión debido al aumento de la velocidad (relativa) del flujo del fluido, siendo una de las fuentes de sustentación en la aviación actual . La presión dentro del avión no afecta la presión fuera del avión y, por lo tanto, las condiciones de formación de hielo, y siempre es mayor que la presión exterior en vuelo. Además de la sustentación, la formación de hielo también afecta a los instrumentos de presión, como los altímetros, los indicadores de velocidad aerodinámica y los indicadores de velocidad vertical.

Durante el vuelo frío, comienza a formarse hielo en los bordes de ataque del avión. Los jets (aviones a reacción) suelen tener "alas calientes" (aire caliente purgado del compresor del motor) para evitar la formación de hielo (los aviones de combate normalmente no vuelan en condiciones de formación de hielo o generalmente las evitan; consulte los manuales de vuelo F-14 y F16 ) . Otro método para romper la formación de cristales de hielo es aumentar la presión y luego reducirla (generando calor y luego frío alrededor del área congelada) para producir un choque (similar al de las botas de goma), como se demostró en este vuelo volcánico, y a menudo es tan simple como cambio de altitud. La misma razón da como resultado que se formen conos de vapor/faldas de bailarina cuando el aumento de la presión de aire localizada generada por la compresión del aire del viaje supersónico cae repentinamente (generalmente detrás de las puntas de las alas o canard). La presión del aire se puede aumentar agregando moléculas (como en un viaje supersónico que comprime el aire principal) o agregando calor, por ejemplo. por 'alas calientes' o generadas por aire comprimido (del viaje supersónico, como en los estatorreactores). Si su confusión proviene de la tabla, la tabla ilustra el efecto de la presión sobre el estado (y la temperatura) de la materia; no es un gráfico de altitud vs presión.