Techstory

Friss topikok

Címkék

1. rész (12) 10s (13) 1800s (10) 1900s (6) 2. rész (13) 2000s (5) 2010s (5) 20s (12) 2T (1) 3. rész (5) 30s (16) 4. rész (5) 40s (16) 5. rész (3) 50s (17) 6. rész (2) 60s (22) 7. rész (2) 70s (19) 80s (10) 90s (9) ABM (2) amerika (18) AN/ASG-18 (2) APU (1) atom (6) Ausztrália (4) autó (14) baleset (1) bányadömper (1) bejelentés (1) bombázó (2) bomber gap (2) breaking (2) Cheyenne (2) cirkáló (4) Convair (1) Convair Model 200 (2) csatacirkáló (4) csatahajó (9) Dél-Amerika (2) dízel (11) elektronika (6) elfogóvadász (5) ELINT (2) EORSAT (2) erőgép (1) Európa (29) EWR Sud (2) F-103 (1) F-108 (1) felderítőhajó (1) film (2) fly by wire (1) Forma-1 (2) forrás (1) Franciaország (4) GAR-1 Falcon (1) GAR-9 (1) gázturbina (15) gőz (22) gőzturbina (18) GyártásTrend (12) hadtörténet (31) hajó (36) hajókatasztrófák (2) harci gép (8) helikopter (3) hidegháború (7) Iowa osztály (7) Japán (4) játék (1) kamion (7) Kanada (5) katasztrófa (6) Kémhajó (1) képek (3) Kirov (4) kompaund helikopter (1) Közel-Kelet (1) Közép-Amerika (1) közlemény (6) legénység (3) léghajó (3) legkedvesebb hajóim (13) légvédelem (4) live (1) Lockheed (2) löveg (2) maglev (1) Magyarország (2) MAN Turbomotoren (2) MiG-19 (1) Montana (1) MTU (1) műhold (2) Németország (11) North American (2) Olaszország (1) olvasói (3) Oroszország (5) páncélzat (3) radar (9) rakéta (10) reaktor (2) Republic Aviation (4) repülő (13) Road Train (5) Rockwell (International) (2) Rolls Royce (3) RORSAT (2) SAGE (2) SATS (1) Sea Control Ship (2) SM-30 (1) sorozat (39) special (18) STOL (2) stratégia (2) Super Yamato (1) Svájc (1) Svédország (1) szállítás (1) szonár (3) SZU (13) techstory (36) tengeralattjáró (7) Thrust Augmenter Wing (1) top (1) top5 (2) torpedóvédelem (1) történelem (16) tűzoltó (1) tűzvezetés (7) üdvözlet (1) UK (27) US-A (2) US-P (2) USA (49) VAK 191 (3) VFW (3) világűr (2) villamos (4) VJ 101C (2) vonat (15) VTOL (3) XFV-12 (2) XJ-99 (2) YF-12 (1) ZELL (2) Címkefelhő

HTML

VTOL '60 - 2. rész: A VJ 101 program további tervei és a VAK 191 projekt

2016.03.15. 16:02 Maga Lenin

A VTOL kísérleti gépeket bemutató sorozat 2. részében, a VJ 101C "lemaradt" bekezdésein kívül, főként a csapásmérő VAK 191B-ről lehet olvasni. Az 1. rész ITT!

vfw-focker-vak191b.jpg

Az X2 használhatónak bizonyult arra, amire végül is készült, de mivel a koncepció a sorozatgyártásra alkalmasnak gondolt VJ 101D (majd E) esetében megváltozott, nagyon lelassult a VJ 101C program. 1966-ban gazdasági gondok miatt nagyrészt szüneteltek a repülések, és csak 1967-ben indultak újra. Ebben az időszakban a fő cél a felszálláskor tapasztalható problémák vizsgálata, majd az RVTO tanulmányozása volt, de közbejött az említett baleset. A kijavított géppel egészen 1971. május 27-ig folytak repülések, de alacsony intenzitással. Az egyik utolsó repülésen érték el a legnagyobb sebességet a gép pályafutása során, de ez is csak 1,14 Mach volt, messze az eredetileg célul kitűzött 2, majd 1,4 Machtól.

ewr_vj_101_triebwerk_oben.JPG

A két emelőhajtómű nyitott fedéllel. A kép a Münchenben kiállított gépről készült (forrás)

A tesztprogram jellegét jól mutatja, hogy összesen ugyan 325 repülést jegyeztek be az X2 naplójába, de csak 14,2 repült órát! Ennek oka persze az, hogy a „repülések” egy jelentős része csupán lebegés volt, amikor amúgy is csak pár percre volt elég a gép üzemanyaga a hat hajtómű számára. Az X2 csak 9 teljes átmenetet hajtott végre pályafutása során, és az utánégetőket is csak a tesztek egy részében használták. Ettől függetlenül a németek alapvetően elégedettek voltak a projekttel, főleg annak fényében, hogy nyilvánvalóvá vált: nem lesz rendszerbe álló típus a VJ 101C-ből.

 

További, javasolt változatok és a VJ 101D és E

A VJ 101C-k tulajdonképpen sikeres repüléseit látva több, módosított változat is szóba került:

  • VJ 101C3, C4, T1-től T4-ig: egymás mögötti és egymás melletti, kétüléses verziók, harci és kiképző feladatokra egyaránt;
  • VJ 101C2 és C2N: az amerikaiak vásároltak volna pár gépet, amiket General Electric hajtóművekkel láttak volna el, szintén külön „sima” és utánégetős változatokkal (GE1-J1B és C), míg az emelőhajtóművek RR RB.162-34 típusúak lettek volna (a GE hajtóművek egyenként is 2,38 t tolóerőt produkáltak volna);
  • VJ 101XR: a gép SNECMA és RB.162 hajtóműves verziója, amelynek fő érdekessége, hogy a gondolákba lefelé néző rakétatöltetek kerültek volna, amik hajtóműhiba esetén azonnal beindulva pár másodpercre stabilan tartották volna a gépet, amíg a pilóta felveszi a biztonságos katapultálási pozíciót, és viszonylag simán elhagyja a gépet;
  • és további tanulmányok is születtek, melyek kevesebb vagy éppen több, különböző típusú és kombinációjú hajtóművekkel számoltak, és a cél elsősorban egy nagyobb hatótávú, egyben olcsóbb (kiképző)gép, másodsorban egy nagyobb terhet magával vinni képes verzió volt.

vj_101_darstellung_15_jpg_jpg_2329200.jpg

Az egyik, egymás melletti üléses, T1 jelű verzió háromnézeti rajza. A beömlőkből hiányzó szabályozó kúp a szubszonikus sebességre utal, és az elülső hajtóművek pedig egymás mellett vannak a szélesebb törzsben (forrás)

Azonban a német hadügy már igen korán, 1963-tól a VJ 101D verzióra számított igazából, mivel a kezdeti repülések egyértelművé tették, hogy, bár működik a C koncepciója, rendszeresítendő gépeknél mégsem felel meg az elvárásoknak. A D (vagy a típusjelből „Dora”) egy nagy magasságban 2 Machra képes, csapásmérésre is alkalmas vadászgépet jelentett, a C-hez képest teljesen más konfigurációban. A nagyobb méretű, szárnyvégi hajtóműgondolák nélküli gép a törzs első részében nem kevesebb, mint öt darab Rolls Royce RB.162 emelőhajtóművet kapott, hátul pedig két, RR/MAN-Turbomotoren RB.153-61 helyezkedett el. Ezek biztosították a vízszintes repüléskor a 2 Mach elérését, ugyanakkor a turbina után, az utánégető előtt egy lezárható kiágazás révén lefelé lehetett terelni a teljes tolóerejüket a felszálláshoz. A lebegés közbeni manőverezés biztosítására ezek a kiömlők kismértékben képesek voltak elmozdulni, eltérítve a kiömlő gázokat. Így a VJ 101D nagyjából egy „rendes” repülőgépnek nézett ki, amíg ki nem nyíltak a VTOL manőverekhez a hajtóművek nyílásai.

Az RB.153-61 jelzésű hajtómű tulajdonképpen a RR Spey kis kétáramúsági fokú sugárhajtómű 75%-ra kicsinyített verziója volt, kiegészítve a gázokat lefelé terelő szekcióval, valamint utánégetővel. (A névadás érdekes, mert a korábbi RB.153-17-hez semmi köze sem volt a 153-61-nek.) A 4 kis és 12 nagynyomású kompresszort 1-1 turbinafokozat forgatta meg, így a tolóerő „szárazon” 3,1, utánégetővel 5,3 t volt. A jobboldali RB.153-61-esből balra, a baloldaliból pedig jobbra ágazott ki az égéstermékeket lefelé terelő szakasz. Az 1963 novemberében fékpadon már tesztelt hajtóműből 6 db épült, melyek végül 1502 óra működési időt gyűjtöttek össze, de sosem repültek. A terelő szekció 15 fokban forgatható volt a VTOL repülés közbeni manőverezéshez.

rb_153_61_dupla.jpg

Persze a „terelőegység” berakása a bonyolult aerodinamikájú hajtóműbe egyértelműen áramlástani veszteségeket okozott, ráadásul, hogy azonos pozícióban lehessen a két RB.153-61, az egyiknél a terelő szekció elé, a másiknál pedig mögé került egy-egy meghosszabbító toldat, további veszteségeket előidézve (forrás)

vj_101d_2_jpg_original.jpg

Maga a VJ 101D, illetve a hajtóművek elrendezése. Utólag végképp nehezen érthető, hogy hogyan képzelték a mérnökök, hogy az 5 emelőhajtóművet pluszsúlyként magával vivő gép hogyan lehetne versenyképes hagyományosabb vetélytársaival szemben (forrás)

vj_101e_3_jpg_original.jpg

A VJ 101C koncepciójától már teljesen eltérő, igaz, más feladatokra is tervezett, de még VJ 101E-ként jelölt terv. Jellegzetesek a fent, hátul lévő fő beömlők. A C-D metszeten a behúzott főfutók (forrás)

Végül is a költségek és a gép bonyolultsága, illetve az érdeklődés megszűnése miatt a VJ 101D-ből nem lett semmi, leszámítva a tesztelt RB.153-61-eseket. Már nem sok köze volt a korábbi VJ 101-esekhez, de VJ 101E néven is született egy koncepció. Amíg a 101D tulajdonképpen a Messerschmitt eredeti terveinek a folytatásaként is értelmezhető, a 101E a Heinkel ötleteinek a távoli továbbfejlesztése. Amikor a Heinkel távozott az EWR-ből (’64. november), rögvest a VFW-be (Vereinigte Flugtechnische Werke, Egyesült Repülőgépgyártó Üzem), a Focke-Wulf és a Weserflug cégek egyesülésébe lépett be, így egy teljesen eltérő konstrukción dolgozhatott, mivel nem kötötte az EWR. A kétszemélyes csapásmérő vadászgép függőleges felszállását ezúttal az elöl lévő emelőhajtóműveken (4 db) kívül az elforgatható kiömlőnyílású menethajtóművek biztosították. (A kiömlőnyílás három, egymásba illeszkedő szekciója elfordulva 90°-ban lefelé terelte a gázsugarat. Ugyanígy működik a mai F-35 /JSF/ főhajtóműve is.) Ez a tervezet azonban, lévén hogy az AVS projekthez tartozik inkább, már a következő német kísérleti VTOL géphez kapcsolódik, a VAK-191B-hez.

 

A VJ 101C amerikai előképe, a Bell D-188 (XF-109)

Az Egyesült Államok Légiereje és Haditengerészete is érdeklődött egy szuperszonikus VTOL vadászgép iránt az ’50-es években, és felkérték a Bellt, hogy dolgozza ki a gépet. A terv a D-188 belső megjelölést kapta, de gyakran említik (X)F-109 vagy XF3L-ként (USAF, USN jelek), illetve Bell Model 2000-ként is.

d188_mock_up.jpg

A D-188 bemutató példánya (mock-up-ja). Az egyetlen, bal főfutóból látható, hogy csak a bal oldala készült el a modellnek. A vezérsíkokon később egyszerűsítettek. A gondolában lévő J85-ösök számára külön beömlőnyílások vannak, melyeket nem mozgó kúppal, hanem terelőlemezzel szabályoznak (forrás)

A későbbi VJ 101C-hez igen hasonló kialakítású gépet rajzolt fel a Bell. A karcsú, törzsű, viszonylag kis szárnyfelületű gépen elforgatható szárnyvégi gondolákban foglalt helyet 2-2 db General Electric J85-GE-5 utánégetős sugárhajtómű, egyenként 1746 kg legnagyobb tolóerővel. Két ugyanilyen egység helyezkedett el azonban a farokrészben is, és ezeket az RB.153-ashoz hasonló eltérítő egységgel látták el, hogy emelőerőt is kifejthessenek. Újabb két, ezúttal utánégető nélküli J85-GE-19 (1368 kg tolóerő) került a fülke mögé, ezek pedig csak a VTOL manőverek alatt dolgoztak, emelőhajtóműként. A D-188-asba terveztek a hajtóművek kompresszoraiból elvezetett, nagy nyomású levegővel működő, fúvókás stabilizáló rendszert, mely az orrban és hátul, valamint a hajtóműgondolák közepénél, 2-2 fúvókát tartalmazott.

A szokásos amerikai „betegség”, a haderőnemek közös fejlesztése, de eltérő igényei hamar utolérték a gépet. A Navy főleg vadászgépet keresett hordozóira, a légierő viszont inkább csapásmérő gépet az atomháborúhoz. A Bell egyébként is valószínűleg túl optimistán ítélte meg a várható gondokat, például állította, hogy a gép vezetése könnyű lesz, nem kell hozzá semmilyen plusz komputeres segédrendszer VTOL módokban sem. Folyamatosan kétféle hajtóművel, az elvileg csereszabatos J85 és J83 típusokkal számoltak, noha a valóságban kétséges volt, hogy ezek tényleg cserélhetőek lesznek. Már az értékelési fázisban is jelezte a Navy, hogy nagyon nagy eszköz- és munkaóra-igényű lesz a nyolc hajtóműves gép, ami sem az anyahajós üzemnek, sem a szükségrepterek használatának nem kedvezett. (Egyébként a Bell vizsgált 5-6 hajtóműves variációkat). Az viszont a gép előnye volt, hogy hat hajtómű gyorsíthatta, és tömege elég kicsi lett volna (kb. a korabeli gépek tolóerő:tömeg arányának kétszerese adódott ezekből), úgyhogy fantasztikus emelkedőképességgel és gyorsulással bírt volna. Később, a területszabálynak jobban megfelelő törzzsel, és más aerodinamikai változtatásokkal már 2,5 Machra (zuhanási korlát) tervezték a típust. A fegyverterhelés 2 tonna körül lett volna, belső fegyvertérrel és négy szárny alatti függesztővel, elsősorban Sidewinder rakéták képében, de más, irányított és nem irányított, levegő-levegő és levegő-föld rakéták is függeszthetőek lettek volna.

d188a-mock-up-report-16.jpg

A D-188A belső elrendezésének rajza. Az érdekesebb részletek: az arányokból jól látszik, hogy mennyire kicsi volt a J85 (lásd a hátsó részt, ahol először van a gázturbina, utána a lefelé terelő szekció, és egy hosszabb fúvócső-szakasz után az utánégető); a két emelő J85 egymás mellett van, noha a 2-2,5 Machra tervezett gép törzse igen keskeny; a „special bomb” az atombombát jelenti; a fegyvertér mérete elég nagy, mivel négy Sidewinder fér el benne; a Bell fontosnak tartotta megjegyezni, hogy nem lefelé, hanem felfelé kilőhető katapultülésben foglal helyet a pilóta (forrás)

Számos szélcsatorna-makett és egy „féloldalas” bemutató példány is készült, melyet többször át is építettek, ennél tovább mégsem jutott a program. Idő közben az USAF lépett elő a fő partnerré, de a gép komplexitása miatt egy évvel a Navy után, 1961-ben az ő részükről is lefújták a programot, noha elég sok pénzt és energiát fektettek be addigra. Jellemző módon az amerikai források általában említik, egyébként viszont nem kerül szóba, hogy a keletkezett adatokat megosztották a németekkel a VJ 101C program sikere érdekében, még a tervezési szakaszban.

 

A Fiat G.91-esek cseréje: a VAK 191 javaslatok

A VTOL gépek rendszerbe állításának stratégiai célja elsősorban a nukleáris ellencsapás lehetőségének minden áron való biztosíthatósága volt. Ezért amíg az NBMR-3a esetében egy viszonylag univerzálisabban felhasználható taktikai harci gépnek kellett volna születnie, addig a 3b feltételrendszer egy igazán specializált, egyetlen feladatra, a hadszíntéri atomcsapásra optimalizált gépet várt a NATO. Tehát a 3a győztese védte volna meg a VSz vadászaitól a 3b csapásmérőjét. A nyugati katonai tömb stratégiája az ’50-es, ’60-as évek fordulóján az azonnali, teljes erejű, atomfegyverekkel végrehajtott ellencsapás volt, egyrészt hogy elriassza a Szovjetuniót a támadástól, másrészt mivel nem tudtak, de nem is igazán akartak a keleti blokk hagyományos haderejét ellensúlyozó, saját, konvencionális erőket kiépíteni és fenntartani. Ennek az elgondolásnak az egyenes következménye volt az egyetlen atombombával folyamatosan készenlétben álló, F-84-esek és F-100-asok, és persze más típusú taktikai harci gépek megjelenése. Hogy ezt az ellencsapási képességet fenntarthassák egy esetleges szovjet első csapás után is, előkerültek az előző részben említett megoldások, amik tehát a VTOL támadó gépekben csúcsosodtak ki. Mivel a Luftwaffe taktikai harci gépe a Fiat G.91 volt (ugye az NBMR-1 nyertese), az NBMR-3b-re pályázó gépek a 191-es jelzést kapták (1+91 a G.91 után). A név előtagja a VAK lett, ez pedig a német Vertikalstartendes Aufklärungs- und Kampfflugzeug rövidítése (függőlegesen induló felderítő és harci repülőgép).

A követelmények ezúttal részletesebbek voltak a 3a projektnél megadottakhoz képest: az új, együléses támadó és felderítő gépnek 150 méteres magasságban kellett behatolnia az ellenséges légtérbe, hogy megnehezítse az elfogást. Ne feledjük, ekkor még sehol sem voltak a földháttérben is hatékony vadászgép-fedélzeti radarok, és a kis magasságban is hatásos légvédelmi rakéták. A tehát alacsonyan közelítő gépnek ráadásul 0,92 Mach, ebben a magasságban mintegy 1000 km/h sebességgel kellett repesztenie a célpont felé. A várt hatósugár 320 km volt, és egyértelműen függőleges fel- és leszállással számoltak, akár 34°C-os külső hőmérséklet mellett is.

Utóbbi kitétel azért lényeges, mert minél melegebb a levegő, annál kisebb a sűrűsége, tehát a sugárhajtóművek annál kevésbé hatékonyak, így pedig annál nehezebben emelik a levegőbe a gépet. A probléma az elmúlt évtizedből különösen ismerős, mióta a nyugati repülőgépek az európainál jóval melegebb környezetben szolgálnak, noha előbbire lettek tervezve nagyrészt.

Ahogyan az NBMR-3a esetében is finomodtak kissé az elvárások idővel, úgy a 3b esetében is. Az eredetileg 907 kg-os (=egyetlen atombomba, 2000 font angolszász egységekben) hasznos terhelést 454 kg-ra csökkentették (az új atombombák kisebbek lettek), a hatósugarat pedig 333 km-re, így jött létre a már AC.169b-ként is említett kiírás. Ezeket figyelembe véve, 1963-ban négy VAK 191 kódnevű terv közül választotta ki a NATO bizottsága a továbbfejlesztésre érdemeset.

Az első, a források egy része szerint csupán referenciaként szolgáló ajánlat a Hawker Siddeley eredeti VTOL gépének, a P.1127-esnek egy átdolgozott változata, a P.1170, később P.1163 számú verziója. Ennek javasolt BS94 hajtóműve egy, a Pegasus-hoz hasonló kialakítású, de más eredetű hajtómű lett volna, egyébként a P.1127 „könnyített verziójaként” említik – bár nem világos, hova lehetett még könnyíteni a kisméretű P.1127-esen. Ez a gép volt a fenti jelölésrendszerben a VAK 191A.

p1170.jpg

A „még kisebb P.1127”, azaz a Hawker Siddeley H.S. (vagy P.)1170 számú tervezete. A hasonlóság elég nagy a P.1127-essel, de a beömlők kicsit kisebbek, összhangban a kisebb hajtómű-teljesítménnyel és felszálló tömeggel (forrás)

A VAK 191B a német vezetésű, olaszokkal közös javaslat jele, míg a VAK 191C az EWR 340 volt. Az EWR tervezete a korábbi VJ 101D kisebb méretű, támadó verziója volt. A negyedik javaslat a Fiat tulajdonképpen önálló terve, a G.95, mely számos verzióban létezett, persze csak papíron. Az olaszok első közelítésben a G.91 egy kicsit nagyobb változatát vették, egyetlen menethajtóművel, és két, a törzs megnövelt alsó részébe épített, kisebb, lefelé irányított kiömlőnyílású, de normál beépítésű hajtóművel. Az NBMR-3a-nak megfelelően folytatták a vázlatok készítését, például a G.95/6 jelűvel, aminek már két menet- és nem kevesebb, mint hat emelőhajtóműve volt. Ez természetesen extrém költséges és meghibásodásra hajlamos, túl komplex elgondolás volt a szolgálatba állításhoz. Végül is a G.95/4 verzió tűnt a véglegesnek, amely már inkább (újra) a támadó feladatkörre fókuszált, és megelégedett 1 Mach körüli (kis magasságú) sebességgel, szemben a G.95/6 „vadászgépesebb” kialakításával és nagyobb sebességével. A Fiat gépe a lebegés közbeni stabilitás és irányítás miatt a hajtóművektől elvezetett, sűrített levegőt kifújó pontokkal rendelkezett több helyen is, mivel egyébként minden tolóereje a középvonalban keletkezett.

g_95_tervek.jpg

A G.95 javaslatok fejlődése. Az eredeti, csak nagyon jó STOL képességet nyújtó ötletből (lásd még ezen a képen, két „emelő” hajtóművel, minimális változtatásokkal) a vegyes használatú főhajtóműves G.95/3-ason át jutottak el a rendkívül összetett /6 változatig, végül a konszolidáltabb /4-esig (forrás)

fiat-g-95-vstol.jpgEgy kiváló összefoglaló grafika a G.95/4 és /6 tervekről, színes rajzokkal a szolgálatba állított példányokról – utóbbiak persze csak a képzelet szüleményei. A grafikát az RB.162 metszeti ábrája egészíti ki. Az olasz tervek közös koncepcionális hátulütője volt, hogy teljesen külön emelő és menethajtóműveket alkalmaztak, úgymond maximalizálva a felesleges súlyt és a bonyolultságot. A megadott forráslinken még számos, remek grafika a Fiat terveiről, érdemes megnyitni!

 

A VAK 191B előélete

Az NSZK hadügyminisztériumának finanszírozásával a Focke-Wulf a ’60-as évek legelejétől már az akkor épp hogy szolgálatba állt G.91 váltótípusának lehetséges tervein dolgozott. A kisméretű, VTOL csapásmérő egy, a Pegasus-hoz hasonló fő-, és két emelőhajtóművet kapott. Az NBMR-3b-re 1961 végéig kellett leadni a pályázatokat, és amíg ’63-ban kiválasztották az FW 1262-esen alapuló VAK 191B-t, még szó volt valamilyen brit-német-olasz, majd német-olasz koprodukcióról, tekintettel arra, hogy ekkor még egybefolyt a NATO-program és a G.91 váltótípusának programja. Ráadásul közben az olaszok igyekeztek életben tartani a saját, önálló G.95 projektjüket is, annak különböző változatai révén. Végül azonban, a britek kivonultak az NBMR-3 programokból, miután a 3a esetében a franciák fúrták meg a kiválasztott P.1154-esüket (lásd a későbbiekben), a 3b-nél pedig az akkorra német-olasz projektté vált VAK 191B-t hirdették ki nyertesnek. Utóbb az olaszoknak is be kellett látniuk, hogy a viszonylag egyszerű G.91 után nem tudja megugrani a nagyon bonyolult VTOL csapásmérő gép szintjét repülőiparuk. A Focke-Wulf a Weser Repülőgépgyárral egyesült 1964-ben, létrehozva a már említett VFW-t, de ettől függetlenül a VAK 191B fővállalkozója az Focke-Wulf maradt. A költségek 40%-át állták az olaszok a Fiat révén, és a gép egyes főbb egységeit is ők készítették el. Ugyanakkor a tervezett, négy, elforgatható kiömlőnyílással rendelkező, új hajtóművet a korábban az EWR VJ 101C-nél is bevált együttműködés keretében a MAN és a Rolls Royce készítette (az RB.162 emelőhajtóműveket pedig teljes egészében az angol gyár).

terepszinben_vak_191b.jpg

A VAK 191 nyertese, a B pályázó, azaz az FW 1262. A gép modellje várható környezetében, egy tisztáson van, terepszínűre festve, német mintára (forrás)

A koncepció, csakúgy, mint a VJ 101C esetében, az volt, hogy hatékonyabb lesz a holtsúlyuk ellenére külön emelőhajtóműveket is alkalmazni, mint egy vagy két, de emiatt igen nagy teljesítményű, VTOL és normál repüléshez egyaránt használt hajtóművel ellátni a leendő gépet. Ettől függetlenül a VAK 191B semmiben sem hasonlított német társára, mert minden hajtóművét a törzsbe építették be, és a menethajtómű a Pegasus-hoz hasonló, csak kisebb típus lett. Hogy ezt az elrendezést, valamint a fejlett automatikus vezérlőrendszert tesztelhessék, ismét repülő próbapadot vett igénybe a VFW. Az ezúttal 5 db RB.108-assal levegőbe emelhető szerkezet az SG-1262 nevet kapta, az SG ismét csak a Schwebestegell rövidítése volt, az 1262 pedig az eredeti típusszámból jött. A három középső RB.108 szimulálta a főhajtóművet, a legelöl és leghátul lévő pedig az RB.162-eseket. Az SG-1262 szintén átment több átépítésen, pilótaállása végül több elemet megkapott a tényleges VAK 191B tervezett rendszereiből, részegységeiből. A stabilitás érdekében, csakúgy, mint a P.1127 és leszármazottai esetén, de ellentétben a VJ 101C-vel, szükség volt a „szárnyvégeken”, illetve elöl és hátul is fúvókákra, melyek a hajtóművek kompresszoraiból elvezetett, nagynyomású levegővel működtek. A 3900 kg-os szerkezet majdnem 100 km/h vízszintes sebességre volt képes, és két tartályában 10-12 percre elegendő üzemanyagot hordozott. A próbapaddal először egy mindhárom tengelye körül elfordulni képes oszlopra rögzítve végeztek kísérleteket, majd az első, immár teljesen szabad felszállásra 1966. augusztus 5-én került sor, Brémában, a Focke-Wulf gyárban. A pilóta a programban végig résztvevő Ludwig Obermeier volt.

sg_1262.jpgAz SG-1262 a levegőben. Az egyik, JP-1 kerozint tároló tartály részben kitakarja a harmadik és a negyedik RB.108-ast. A kompresszorok levegőjének egy részével megtáplált fúvókákhoz tartozó vezetékek elég jól látszanak elöl és hátul is (forrás: Mike Hirschberg prezentációja, 39. dia)

A VAK 191 programra jellemző, hogy bár már az 1960-as évtized legelején elindult, még a hozzá tartozó próbapad is csak 6 évvel később készült el. Mindez a megegyezni nem képes európai országoknak és gyártóknak, a majdani, bevethető géppel szembeni elvárások bizonytalanságának, és a pénzhiánynak köszönhető. Az SG-1262-esnek nagyon fontos szerepe volt, ugyanis a VTOL repülést segítő automatika, az AFCS (Automatic Flight Control System) nem csak önmaga volt elektronikus számítógépes rendszer, hanem a jeleket is elektromos formában, és nem huzalokkal vagy tolórudakkal továbbította a végrehajtó szervekhez (ez esetben az öt RB.108-asnak és a velük működtetett fúvókáknak, hiszen kormányfelületekkel nem rendelkezett az SG-1262). Ez tehát azt jelentette, hogy a németek fejlesztették ki a világon az egyik első elektronikus repülésvezérlő rendszert, általános rövidítéssel FBW-t (Fly-by-wire, szó szerint: repülj a vezeték által).

A vezérlés jelei immár elektromos impulzusokként továbbítódtak a vezérlőszervekhez, kiküszöbölve a korábbi kábelek meglazulását, túlfeszítését, vagy a tolórudak nagyobb tömegét és helyigényét, valamint mindkét megoldásnál a csatlakozások miatti holtjátékot és hibalehetőségeket. Bár ez sem volt mellékes előny, a lényeg mégis az volt, hogy így a repülésvezérlő számítógép, mely nyilván szintén elektronikus jeleket állított elő, közvetlenül tudta befolyásolni a gép irányítását, és ezen túl (az ún. direkt módot leszámítva, számítógéphiba esetére) közbeavatkozhatott minden helyzetben, és minden kormányjelet módosíthatott. Ezáltal lehetővé vált a számos repülési korlátozás nagy részének pilótától független betartása, azaz a sokkal biztonságosabb repülés, valamint a gép állapotának (tömeg, súlyeloszlás, külső környezeti adatok, stb.) figyelembe vétele. A VTOL gépek bonyolult és a szokásostól eltérő, lebegés közbeni vezérlése is egyszerűbb volt így, hiszen univerzális kábelek álltak rendelkezésre, nem volt szükség bonyolult mechanikus csatolásokra. (Nem is beszélve a gyakran szokásosnál nagyobb számú hajtóműről a VTOL gépeken, bár ez pont a VAK 191B-t nem érintette annyira.)

 

A VAK 191B

A gép végleges tervei 1965-re álltak készen, és a Focke-Wulf brémai üzemében neki is fogtak a gyártásnak, miközben az SG-1262-vel még el sem kezdődtek a tesztek. Eredetileg három egy- és ugyanennyi kétüléses gépet, illetve egy, földi strukturális tesztekre szolgáló példányt építését vették tervbe.

A földközelben magas szubszonikus sebességre tervezett típus szinte minden részlete ennek a környezetnek, valamint a függőleges fel- és leszállásnak lett alárendelve. A „német Harriernek” is előszeretettel nevezett VAK 191B valóban hasonló volt kissé angol vetélytársához, de jóval karcsúbb törzse volt, és hegyesebb orra, valamint teljesen a törzsbe simuló kabinteteje. A vállszárnyas építés is egyezett a két gépnél, de amíg az eredeti P.1127-senél a szárnyterhelés (a felszállótömeg osztva a szárny felületével) 300 kg/m2 körül volt, az új csapásmérőé 470 kg/m2 volt. (Igaz, ez nem volt kirívó, mivel a Starfighter apró szárnyain is 500 kg/m2 feletti volt a terhelés.) Másképp fogalmazva, a tömegéhez képest a német gépnek nagyon kis felületű szárnya volt. Ez természetesen nem véletlen volt: a kis magasságban, igen turbulens levegőben száguldó csapásmérőnek nagy stabilitásra volt szüksége, és manőverező légiharcra semmi esetre sem készült. A szárny mérete tulajdonképpen annyira kicsi volt, hogy a gép alig bírt felszállni hagyományos módon. Persze a mérnökök ezt nem tartották gondnak, mivel teljesen egyértelmű volt, hogy a start és a leszállás is függőlegesen fog történni, így aztán nem volt szükség kis sebességnél is nagy felhajtóerőt termelő szárnykialakításra.

vak191-2_haromnezeti.gif

A második példány háromnézeti rajza. Az orron egy, a kísérleti repülésekhez szükséges, nagy pontosságú nyomásmérő van, normál esetben a gép orra lekerekített. Látszik, mennyire erősen nyilazott, és kicsi a szárny. A konfiguráció, persze a nyitott kabintetőtől eltekintve, a függőleges felszálláshoz tartozik: a beömlők felül és a fúvócsövek alul nyitva, a főhajtómű kiömlői lefelé fordítva (forrás)

A fentiektől eltekintve a szárny hagyományos konstrukció volt, állandó, és elég nagy, 48 fokos hátranyilazási szöggel, illetve jól látható, 12°-ot meghaladó negatív V-beállítással. Felülete 19 m2 volt, a fesztáv pedig csupán 6,16 m. Mindez a 16,4 m-es törzshosszal igen nyúlánkká tette a gép megjelenését. A farokrészen hagyományos elrendezésben volt a függőleges és a teljes egészében mozgatható vízszintes vezérsík (azaz stabilizátor), szintén negatív szögben (8°). A futómű a magasan lévő szárny miatt, és hogy a földi stabilitás megmaradjon, tandem elrendezésű főfutókból állt a törzs alatt, melyeket a szárnyvégek közelében lévő gondolákba visszahúzható támasztókerekek egészítettek ki. Ez szintén hasonló volt a P.1127-eshez, de ezúttal a gép vízszintesen állt a földön, nem volt megemelve az orra, hiszen nem volt szüksége nagyobb állásszögre az esetleges STOL, azaz rövid felszálláshoz. A kerekek (elöl egy, hátul kettő) nagyméretű, alacsony nyomású gumikat kaptak, ami megfelelt a várhatóan füves, azaz puha talajú környezet igényelte, a lehetőségekhez képest alacsony talajnyomás igényének. Néhány helyen, nem teherviselő elemeknél műanyag borítást is alkalmaztak, így például az emelőhajtóművek fedeleinél.

A VAK 191B számára kitalált hajtómű-elrendezés a VJ 101C-nél már látott, emelő plusz emelő/menethajtómű volt, de ezúttal csak három egység alkotta az összeállítást. A pilótafülke mögött közvetlenül, illetve a vezérsíkok előtt, a függőlegeshez képest 12,5 fokos szögben előre döntve helyeztek el két darab Rolls Royce RB.162-81F típusú emelőhajtóművet. Az RB.162 nagyon egyszerű, de nagyon hatékony volt, maximálisan igazodva a VTOL gépek emelő hajtóműveivel szemben támasztott követelményekhez. Ezek a kis méret, az ehhez képest igen nagy tolóerő, az egyszerű kialakítás, tekintettel a rövid használati időszakokra, és a függőleges beépíthetőség voltak. A méretekkel kapcsolatban figyelembe kellett venni, hogy nem volt hely sem rendes beömlőnyílásnak és szívócsatornának, amik valamelyest simíthattak volna a levegő turbulenciáin, de szabályozható kiömlőnyílásnak sem, sőt, még az égőteret is különösen rövidre kellett tervezni. Extra követelmény volt, hogy érezhető mennyiségű levegőt kellett elvezethetővé tenni a kompresszor mögül, amivel lehetőség nyílt táplálni a sűrített levegőt innen nyerő stabilizáló fúvókákat, melyeket számos VTOL konstrukció igényelt. Ezen felül a hajtóműnek gond nélkül indíthatónak kellett lennie a levegőben, igaz, nem túl nagy magasságban, azaz nem annyira ritka levegőben. Indítás után másodperceken belül maximális fordulatszámot is elvártak, akkor, amikor a „normál” gázturbináknál gondot okozott a gyors szabályozhatóság. A RR természetesen az RB.108-asból indult ki, ezúttal nem rosszabb, mint 16:1-hez tolóerő:saját tömeg arányt célul kitűzve. Tekintettel az üzemeltetés sajátosságaira, egyes elemeket viszont lehetett a szokásosnál kevésbé robosztusra tervezni, így került sor üvegszálas anyagból készült kompresszorház és műanyag kompresszorlapátok beépítésére. Az egyszerű szerkezet érdekében még hagyományos olajrendszerrel sem rendelkezett az RB.162. A mindössze hatfokozatú kompresszorral és egyetlen turbinafokozattal rendelkező, egytengelyű, egyáramú, axiális hajtómű 127 kg saját tömeg mellett 2,38 tonna (!) tolóerőt tudott leadni, azaz még a tervezéskor várt arányt is meghaladva, 18,75:1 értéket produkált. A VAK 191B-ben alkalmazott, harmadik fejlesztési lépcsős verzió, a 81-es sorozat már léghűtéses turbinalapátokat tartalmazott. Mivel az RB.162-est az akkoriban javasolt, számos V/STOL prototípus számára készítették, angol-francia-német finanszírozásban jött létre. Végül azonban csak pár tucatot építettek meg.

rolls_royce_rb_162-81-_hubtriebwerk.jpg

Az RB.162-81 kiállított példánya. Főleg a lenti RB.193-assal összevetve kontrasztos, mennyivel egyszerűbb szerkezetről van szó. Jobbra a sárgás tartályocska félig töltve az olajtartály. Az indításkor a hajtóművön átmenő levegő nyomását felhasználva, a tartályból visszacsapó szelepeken át egy adott mennyiség beáramlik a mindössze két, kenést igénylő csapágyhoz. Ez a mennyiség mintegy 10 működési ciklusra elég. A tartályos megoldás esetén ennyi az egész olajrendszer, egyébként külső megtáplálás is lehetséges, de a működés akkor is ilyen egyszerű (forrás)

rr-mtu_rb193-12_7458.jpg

A Münchenben kiállított gép melletti RB.193-12. A hajtóművön számos segédberendezés van, és érezhető, hogy nem olyan hatalmas a kompresszor átmérője, mint a Pegasus esetében (forrás)

Nem kevésbé volt különleges a főhajtómű, vagyis amely a lebegést és a vízszintes repülést egyaránt szolgálta. Ez már a RR és a németek közös projektje, az RB.193-12 volt. A hajtómű, mely a Spey gázturbina magját örökölte, nagyon hasonló volt a Pegasus-hoz, de annál minden tekintetben kisebb is volt. Az eddig a német gépeknél látott sugárhajtóművek mind egyáramúak voltak, de a megfelelő teljesítmény érdekében, és nyilvánvalóan a négy fúvócsöves kialakítás miatt is, az új típus nagy kétáramúsági fokkal bírt. Egy állólapátsor után a háromfokozatú kisnyomású kompresszort egy ellenirányban forgó, nyolcfokozatú, nagynyomású rész követte, és ezekhez 2-2 fokozatú turbina kapcsolódott a gyűrűs égőtér után. A két, elöl lévő, oldalra kiágazó, elforgatható kiömlőnyílás nem kapott nagy hőterhelést, hiszen csupán a kisnyomású kompresszor levegőjének egy része jött ki ezeken át. (Az arány a Pegasus esetén kb. a teljes légáram 60%-a, és ekörül lehetett az RB.193-asnál is.) A hátsó két, egyébként hasonló, de már hőálló ötvözetből gyártott kiömlőn át az égőtérben felhevített levegő távozott. A 790 kg-os hajtómű 4610 kg tolóerőt adott le maximálisan, tehát az akkoriban szokásos mértékű tolóerő:saját tömeg arányt produkált 5,83:1-hez értékével. A VTOL gépeknél különösen fontos volt minden hasonló adat, hiszen minden egyes kilogrammot aztán magának a hajtóműnek kellett megemelnie álló helyzetben. A Rolls Royce-szal közösen fejlesztett sugárhajtóművek korszerű gyártási folyamatokat igényeltek, ezért a MAN Turbomotoren (1969-től Motoren und Turbinen Union, MTU) vákuumban végzett megmunkálási és elektronsugaras hegesztési technológiákat vezetett be. Ezekkel képessé váltak a kívánt minőségben előállítani esetenként igen vékony, hőálló ötvözetekből készült alkatrészeket, illetve titán részegységeket megmunkálni.

vak191_oldalso_beomlo.jpgA második gép, már a Fokker-VFW emblémával a függőleges vezérsíkon, repülés közben. Az oldalsó beömlőnyílás előrehúzott állapotban látható, és a rajta lévő piros-fehér kockás felfestés a berepülés közben készített fotók elemzését segíti (forrás)

A főhajtómű számára oldalsó beömlőnyílások szállították a szükséges levegőt, melyek, hasonlóan a VJ 101C gondoláihoz, az első szekciójuknál előretolhatóak voltak, extra levegőbeáramlási felületet biztosítva a nulla vagy igen alacsony vízszintes sebesség esetére. A nem túl magas csúcssebesség miatt a beömlőnyílás egyébként nem szabályozható kialakítású volt. Az RB.193 végül is elérte a nagyobb Pegasus legelső változatainak tolóerejét, de utóbbi a folyamatos továbbfejlesztése révén hamarosan másfélszer többet tudott kifejteni (a mai utolsó változatok pedig már 2-2,5-szer többet, igaz tömegük is kétszerese, méretük pedig másfélszerese az RB.193-asnak).

 

Mivel a VAK 191B kísérleti célokat szolgált, így több szempontból is hasonló volt felszereltsége a VJ 101C-hez: radarral nem rendelkezett, egy dupla nullás katapultülésben foglalt helyet az egyetlen pilóta (Martin Baker Mk.9), számos amerikai és brit elektronikai rendszere volt, és tesztberendezésekkel volt ellátva. Ugyanakkor lényeges különbségek is voltak a két német VTOL gép között. A csapásmérésre szánt, újabb típuson az RB.193 alatt, a törzs középső részében egy belső bombatér volt, ahová a tervezett egyetlen atombombát lehetett függeszteni. Itt egyaránt fontos volt, hogy a korabeli atomfegyvereket adott hőmérsékleti és páratartalom-határok között kellett tartani, illetve a légellenállás csökkentése a cél felé vezető úton, mivel a bombák nem voltak túl aerodinamikus formájúak. A bombateret egyébként felderítő rendszerek is kitölthették, vagy további üzemanyag. A két fő tartálycsoport az RB.193 előtt és mögött, az RB.162-esek által közrefogva helyezkedett el. Az első tartály alatt egy kisebb rekesz szolgált szintén felderítő (fényképező) eszközök elhelyezésére.

vak191_belso_elrendezes.jpgA VAK 191B rendszerei. A csapásmérő gép, csakúgy, mint a VJ 101C, nem rendelkezett radarral. Erre egyébként később sem feltétlen lett volna szüksége, mivel az egyetlen atombombáját valószínűleg előre megadott célok ellen vetette volna be, és a korabeli radarok amúgy sem voltak még alkalmasak felszíni célok azonosítására. Fékernyős bombák mellett elsősorban a hajító bombázás jöhetett szóba. Ilyenkor a gép alacsonyan felgyorsít, majd a pilóta a célzókomputer jelére meredeken emelkedni kezd, és az adott ponton az automatika kioldja a bombát, ami ballisztikus pályán éri el a célt. Közben a repülőgép leborítással sebességet gyűjt, hogy minél jobban el tudjon távolodni a robbanástól (forrás)

A gép hátsó részében, a függőleges vezérsík tövében volt egy további, különleges egység, amivel egyedülálló volt a ’60-as években a VAK 191B: egy 140 lóerős fedélzeti segédhajtómű, angol rövidítéssel APU (Auxiliary Power Unit). A gyártó a Klöckner Humboldt Deutz AG volt, mely 1864 (!) óta készít mindenféle motorokat és hajtóműveket. Az eldugott, minimális infrastruktúrájú leszállóhelyeken üzemeltetni tervezett csapásmérő számára minden korábbinál lényegesebb volt, hogy minél önállóbb legyen, azaz minél kevesebb földi segédeszközre legyen szüksége.

Máig megszokott, hogy az indításhoz egy külön kocsi áll a sugárhajtású gépek mellé, ami biztosítja a nagy nyomású levegőt a gázturbina felpörgetéséhez. Egyéb megoldásként az indításhoz nem igazán használtak akkumulátorokat, viszont, főleg angol gépeken, lőportöltettel működő gázgenerátorokkal állítottak elő sűrített levegőt, ami egy kis segédturbinát megforgatva, átadta az energiát a főhajtóműnek. A folyamat eleje látványos füstöt eredményezett. A Boeing B-52 esetén is rendelkezésre állt az egyik hajtóműnél ilyen indítótöltet, majd a többit az ettől elvezetett levegővel pörgették fel. A korszerű repülőgépek esetén már szinte nincs is, amelyik ne lenne ellátva APU-val, tehát a VAK 191B egy újabb, igazán fontos elsőséget tudhat magáénak az FBW rendszer mellé.

A kisegítő energiaforrás ellenére egyébként csak az RB.193 indítása történt erről, az RB.162-eseket már a főhajtóműtől elvezetett levegő pörgette fel, a levegőben (leszállás előtt) pedig a kinyitott beömlőnyílásokon át egyszerűen a menetszél – ez is jól jellemzi, mennyire kicsi tömege volt a Rolls Royce emelőhajtóművének.

 

allo_vak_191b.jpgAz első példány a hangár előtt, az orrfutóra kötött vontatóvillával és lezárt beömlőkkel (forrás)

Ahogyan számos, korai FBW típusnál, a VAK 191B-nél is volt egy tartalék mechanikus rendszer a számítógépek meghibásodása esetére, de maga az FBW is három, független csatornán át dolgozott. A VJ 101C-hez hasonló módon, ha az egyik RB.162 meghibásodott, akkor a másik automatikusan leállt, mivel még mindig jobb volt egy kemény leszállás, mint egy irányíthatatlanul földbe vágódó gép. Szintén a biztonságosabb leszállást szolgálta az RB.162-esek döntött beépítése, azaz ha leállt volna a főhajtómű, akkor is volt némi előreirányuló tolóerő, amivel valamelyest lehetett befolyásolni a gép pontos leszállóhelyét. Az emelőhajtóműveket rejtő fedél kétfelé nyílt, oldalra, viszont a kiömlők nyílása, bár ugyancsak kétfelé, de előre és hátrafelé történt. A hőálló ötvözetből készült lemezek egyrészt féklapként szolgáltak, másrészt viszont mozgatható kivitelüknek köszönhetően részt vettek a lebegés közbeni irányításban is, a gázsugarak eltérítésével. Az RB.193 négy, egyszerre mozgatható fúvókája a vízszintestől lefelé 5°-tól a függőlegeshez képest 10°-kal előrefelé volt elforgatható, utóbbi „extra” 10 fokra a VTOL repülés közbeni manőverekhez volt szükség. A sűrített levegős stabilizáló rendszerhez mindhárom hajtóműtől vezettek el levegőt, a kompresszorok után mérhető légáramok nagyjából 10%-át. A nagyfokú üzembiztonság érdekében ez a rendszer duplikált volt. A számítógépes irányítású AFCS, mely az említetteknek megfelelően tehermentesítette a pilótát a szokatlannak számító lebegési fázisban, az RB.193 kiömlőinek 20 fokosnál nagyobb lefelé forgatásánál kapcsolódott rá a vezérlőrendszerre. Megelőzendő a kontrollálhatatlanná válást, az AFCS önműködően felügyelte azt, hogy 15 fok legyen a maximális bólintó és orsózó irányú bedőlés. A vezérlés azonban az FBW alkalmazásán felül is úttörő jelentőségű volt, mivel a kormányparancsokat 275 bar nyomású (4000 psi) hidraulikarendszer adta ki a kormányfelületekre. Ez a korábbiaknál nagyobb nyomású volt, ami kisebb munkahengereket és vezetékeket jelentett, azaz alacsonyabb helyigényt és tömeget. Ennek ára természetesen az addiginál precízebb gyártású és szerelésű alkatrészek, valamint ellenállóbb tömítések használata volt.

A rendszerek megbízható működését elősegítendő, a legtöbb berendezés beépített tesztfunkcióval készült, azaz gyorsan be lehetett határolni a hibákat külső eszközökkel végzett, hosszadalmas rendszerpróbák nélkül is. Ez szintén lényeges előrelépés volt, és szükséges is ahhoz, hogy a VAK 191B-re lehessen számítani a kis javítókapacitású szükségleszállóhelyeken.

masodik_vak191b_a_foldon.jpgA második VAK 191B a betonon, a normál orrkialakítással (forrás)

A források felsorolása egy külön posztban, néhány képpel kiegészítve! A nyitókép forrása: link.

A következő rész: http://techstory.blog.hu/2016/03/26/vtol_60_3_resz_a_vak_191b_program_es_a_vfa_xfv_tender.

A bejegyzés trackback címe:

http://techstory.blog.hu/api/trackback/id/tr818479444

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben.

David Bowman 2016.03.15. 17:17:04

Micsoda marhaság. Az A4es után 20 évvel! Hát nem volt ott egy értelmes ember, aki az elején az egészet elkaszálja?

JanaJ 2016.03.16. 11:16:31

@David Bowman: Millió egy hasonló történet volt azóta is. :-)