17
Απρ

Σαν Σήμερα

Γράφει ο Μάρκος Κωνσταντίνου, Σγος ε.α (22ας Σειράς)

Διαχρονική Αεροναυπηγική διαθήκη η σχεδίαση και κατασκευή ενός αεροσκάφους σαν το F-104!

Σαν σήμερα ...Πιστέψατε αλήθεια πως εξαντλήσαμε τη συζήτηση για το αεροσκάφος “F-104 Starfighter”? Πλάνη μεγάλη ... ούτε που αρχίσαμε!

Έγραφε ο Κλέων Τριανταφύλλου στο “Ζητάτε να σας πω” …

“Αμ δεν ειν’ οι καρδιές,
όλες το ίδιο καμωμένες,.
ούτε κι ομορφιές,
στον κόσμο δίκαια μοιρασμένες”

Έτσι και το “F-104 Starfighter” δεν ήταν απλά άλλο ένα αεροπλάνο ήταν καθοριστικά διαφορετικό και μοναδικό. Απ τη πρώτη πειραματική πτήση του πρωτότυπου “XF-104” στις 4 Μαρτίου 1954, μέχρι να δημιουργηθούν τα προ-παραγωγής δεκαεπτά (17) μοντέλα “YF-104A”, ένα εκ των οποίων, με αριθμό σειράς (55-2956), θα ρυμουλκηθεί σαν σήμερα 17 Απριλίου 1956 εκτός υποστέγου των εγκαταστάσεων USAF Air Force Plant 42, Palmdale, California, όπου μετά την δοκιμαστική πτήση θα γίνει το πρώτο αεροσκάφος παραγωγής “F-104A Starfighter”.
Ένα αεροσκάφος με ορατές χάρες αλλά και κάποιες αόρατες ή και επτασφράγιστες (όπως οι “κρυμμένοι” αεραγωγοί του κινητήρα) που θα αποκαλυφθούν λίγο πριν τη πτήση!

Μα τι συνέβη τελικά με αυτό το αεροπλάνο? Γιατί τόσος θόρυβος? ...Πάμε!
Ένα αεροσκάφος που επιτέλους σχεδιασμένο να πετά με ελάχιστη ανάγκη επίβλεψης συστημάτων. Αντιπρόεδρος μηχανικής και ερεύνης της Lockheed's Skunk Works ... Clarence L. "Kelly" Johnson,
σε συνεργασία με τον σχεδιαστή του στροβιλοκινητήρα με μετάκαυση (General Electric J-79) Gerhard Neumann έφτιαξαν ένα συνδυασμό ελέγχου και ώσης, με ικανότητα συνεχούς και οριζόντιας υπερηχητικής πτήσης δύο φορές πάνω απ την ταχύτητα του ήχου! So?
Καθόλου εύκολο σε μια εποχή που τα φαινόμενα των διηχητικών και υπερηχητικών ταχυτήτων μόλις αποκαλύπτονταν. Αλλά στο ...προκείμενο!
1. Οταν αεροπλάνο (υποηχητικό) πλησίαζε την ταχύτητα ήχου οι πιέσεις του αέρα δημιουργούσαν πολλά -και καταστροφικά φαινόμενα στα αεροσκάφη, το σουλούπι όμως του “Starfighter” έκανε την διέλευση μέσω του φράγματος ήχου μια ήρεμη απόλαυση με μόνη ένδειξη μια μικρή αναπήδηση στους ενδείκτες Mach Number (σχέση ταχύτητας αεροσκάφους με ταχύτητα ήχου) και υψομέτρου. Και αυτό εν πολλοίς οφείλονταν στην εξαιρετικά λεπτή πτέρυγα που έσκιζε τον αέρα πριν αυτός το καταλάβει με ελάχιστη αντίδραση του και φυσικά την ελάχιστα δυνατή προβαλομένη επιφάνεια.
2. Η έκπληξη είναι αλλού! Το αεροσκάφος “F-104 Starfighter” παύει απλά να συγκαταλέγεται στην κατηγορία των υπερηχητικών “Supersonic” μόνο, αλλά πηδά σε μια άλλη άγνωστη μέχρι τότε κατηγορία των θερμοχητικών “Thermosonic” αεροσκαφών (σε ελεύθερη απόδοση). Γιατί σε αυτές τις ταχύτητες (Mach 2+) δυο φορές την ταχύτητα ήχου, ο αέρας στους αεραγωγούς του αεροσκάφος υπερσυμπιέζεται και θερμαίνεται σε τιμές που απειλούν την δομική ακεραιότητα του αεροσυμπιεστή του κινητήρα (καπάκια κράματος ραδιενεργού Θορίου - Μαγνησίου). Έτσι υπάρχει σύστημα προειδοποίησης να μειωθεί η ταχύτητα και τεχνική να το πραγματοποιήσει ο πιλότος.
3. Μετά είναι η θέση του ουραίου οριζόντιου πηδαλίου (ύψους – βάθους) και ρυθμιστικό “stabilator” πάνω και ελαφρά πίσω απ το κάθετο σταθερωτό και πηδάλιο (διεύθυνσης) “Ruder Fin” για λόγους αυξημένης ευστάθειας και ελέγχου σε όλη την έκταση ταχυτήτων και μειωμένη οπισθέλκουσα.
4. Επίσης η αρνητική δίεδρος των πτερύγων ...φυσικά κατ’ ανάγκη για να αυξήσουν τον έλεγχο λόγω της αντιμαχόμενης υπερβολικά ευστάθειας του “T” διαμόρφωσης του ουραίου. Μη ξεχνάμε πως το αεροσκάφος πρέπει να πηγαίνει εκεί που θέλει ο πιλότος και όχι όπου θέλει να γέρνει αυτό από φυσική ευστάθεια. Φυσικά η δίεδρος γωνία (τόσο – όσο) να ικανοποιεί και τις δυο συνθήκες ελέγχου και επαναφοράς σε ισορροπία (ευστάθεια).
5. Κοντές ευθείς πτέρυγες, γιατί έτσι έδειξαν πολλαπλά πειράματα κινηματογραφώντας υπερηχητικούς πυραύλους με επιλογές πτερύγων.
6. Ένα τέτοιο αεροσκάφος φτιαγμένο για υψηλές επιδόσεις έπρεπε να βρει τρόπο να πετά αποδοτικά και σε χαμηλές ταχύτητες όπως προσεγγίζοντας για προσγείωση. Η λύση? Πτερύγια καμπυλότητας (στην προσβολή και εκφυγή της πτέρυγας) με όσο το δυνατό πιο μεγαλύτερη κάμψη για αποτελεσματική κύρτωση της ροής προς τα κάτω πίσω απ τη πτέρυγα. Το πρόβλημα πως λόγω της μεγάλης (45 μοιρών) κάμψης των πτερύγων καμπυλότητας ο αέρας κουράζεται μειώνεται η ταχύτητα του και αποκολλάται απ την πτέρυγα με καταστροφικά αποτελέσματα. Η λύση? Αέρας οδηγείται υπό πίεση απ τον αεροσυμπιεστή του κινητήρα που ενεργοποιεί τον “κουρασμένο” αέρα και voila!
7. Κοιλιακό κάθετο πτερύγιο τρόπιδος “Ventral Fin” …ένα μικρό κάθετο πτερύγιο στη κοιλιά του σκάφους κοντά στο ουραίο, που αυξάνει την επιφάνεια τρόπιδος (την προβολή της επιφάνεια του σκάφους σε κάθετο επίπεδο) για αύξηση διαμήκους ευστάθειας σε πολύ μεγάλες ταχύτητες γεννώντας τυρβώδη ροή που καταστρέφει ανεπιθύμητες κυκλικές ροές αέρος που αγκαλιάζουν, την άτρακτο σε βάρος του ελέγχου διεύθυνσης.
8. Συνεχίζουμε ε? Οκ! ...Γιατί νομίζετε στη φωτό με το πρώτης παραγωγής αεροσκάφος έχουν καλυμμένους τους αεραγωγούς τον κινητήρων? Μα φυσικά για να αποφύγουν να μπει ξένο σώμα στους αεραγωγούς και σπάσει τον κινητήρα! Σωστό αλλά και λάθος! Τα καλύμματα αεραγωγών καλύπτουν το άνοιγμα αλλά δεν είναι απαραίτητο να καλύπτουν τον “Κώνο”! Μάλιστα τον Κώνο! Πράγμα υψήστης ασφαλείας! Ένα κωνικό καρούμπαλο στην είσοδο του κάθε αεραγωγού (επτασφράγιστο μυστικό τότε) που η σχεδίαση του μαζί με την σχεδίαση των χειλιών των αεραγωγών επιτρέπει το αεροσκάφος να πετά σε ταχύτητες 2+ Mach και τελικά η ταχύτητα στη είσοδο του αεροσυμπιεστή του κινητήρα να έχει πέσει οπωσδήποτε κάτω απ’ την ταχύτητα ήχου. Πως το κατορθώνει? Σε υποηχητικές ταχύτητες -κανένα πρόβλημα- έτσι αλλιώς η ταχύτητα είναι κατάλληλη για τον κινητήρα. Σε υπερηχητικές ταχύτητες όμως πρέπει με κάποιο τρόπο να επιτρέψουμε την δημιουργία ηχητικού κύματος κρούσης και έτσι πίσω του (απ’ το κύμα κρούσης) θα έχουμε αυξημένη πίεση και μικρότερη ταχύτητα! Ναι αλλά έτσι θα χάναμε αρκετά μεγάλη δυναμική απ τον αέρα που τη χρειαζόμαστε για τον κινητήρα επίσης. Η λύση? Τοποθέτηση “κώνου” μπροστά απ τον αεραγωγό ώστε να δημιουργείται ένα κωνικό κύμα κρούσης που ταπεινώνει την ταχύτητα από 2+ Mach σε περίπου 1,5, αμέσως μετά αυτό το (χαμηλά υπερηχητικό) ρεύμα πέφτει στο δεύτερο κανονικό κύμα κρούσης του αεραγωγού αυτή τη φορά που πέφτει έτσι κάτω του ήχου και μετά, η ίδια η αποκλίνουσα διαμόρφωση του αεραγωγού δίνει το τελικό χτύπημα για ταχύτητα εισόδου αεροσυμπιεστή αρκετά κάτω του ήχου! Πρωτόγνωρα πράγματα της εποχής. Αν και οι Γερμανοί ήξεραν αρκετά και στα θέματα αυτά όπως θα περιγράψω αλλού.
9. Σύστημα πηδαλίων Μη επιστρεφόμενης αίσθησης ελέγχου. Απλά πως τα υδραυλικώς κινούμενα πηδάλια ελέγχου πτήσης δεν επέστρεφαν στον πιλότο τα φορτία των αεροδυνάμεων στην τεράστια έκταση των ταχυτήτων που εμπλέκονταν. Όχι μόνο αλλά διέθεταν και μηχανισμό αυξημένης σταθερότητας με τεχνητή αίσθηση των αεροδυνάμεων.
10. Κι άλλο?
...Ούτε που πλησιάσαμε αυτό το θαύμα της δεκαετίας του ...50! και που έδωσε τροφή ανάπτυξης και άλλων δεκαετιών μέχρι σήμερα. Αλλά ΦΒ είναι, μεγάλη εβδομάδα είναι ...καλά ως εδώ! Χρόνια πολλά Καλή Ανάσταση και καλό Πάσχα (και Αεροπλανικώς)!

 

Share this post

Διαβάστηκε 156 φορές

Διευκρίνηση

Τα ενυπόγραφα κείμενα δεν εκφράζουν κατ' ανάγκη το ΣΑΣ αλλά μόνο τον Συντάκτη.