Domanda:
Qual è la logica per gli aerei militari monomotore?
Manu H
2019-11-24 18:32:16 UTC
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In aeronautica, la ridondanza è di primaria importanza. Avere almeno due motori è comune per gli aerei civili. Mi aspetto che i militari abbiano almeno lo stesso livello di ridondanza. Inoltre gli aerei militari sono soggetti ad altre modalità di guasto come il proiettile nella cellula su un territorio in cui non possono facilmente atterrare (ad esempio montagne o deserto in cui i piloti possono essere catturati).

Limiterò questa domanda a caccia a reazione, ma penso che possa essere esteso a qualsiasi aereo militare.

Mi aspetto che i caccia moderni abbiano almeno due motori a reazione per la ridondanza. Questo è il caso di molti di loro (come l ' F-22 Raptor, il Dassault Rafale, l' Eurofighter Typhoon, il Famiglia Su-27, F / A-18 Hornet e altri).

Tuttavia, alcuni moderni caccia hanno un solo motore a reazione (ad esempio il F-16 Fighting Falcon, Saab JAS 39 Gripen, F-35 Lightning II e Dassault Mirage 2000). Quindi immagino che ci siano buone ragioni per abbandonare la ridondanza del motore, ma non riesco a vedere quali ragioni possono superare tale caratteristica, specialmente per gli aerei militari.

Quali sono le ragioni alla base del design di un moderno caccia a reazione con solo un motore a reazione?

Semplicemente non ci sono molte opzioni di motore per la classe dell'aereo. Ad esempio, se al momento della F16 ci fosse un buon motore con mezza spinta, YF17 avrebbe vinto la gara. F35 ha una scelta, forse con derivati ​​F404? Non proprio. Chengdu J10 potrebbe essere realizzato con 2 RD33? No senza buttare via un sacco di prestazioni. La realtà è che i combattenti pesanti bimotore sono i migliori e consumano enormi quantità di risorse per svilupparsi, quindi se vuoi sviluppare un combattente più leggero in seguito, hai una scommessa migliore riutilizzando il suo motore (nucleo).
La "ridondanza" di sicurezza dei caccia a reazione è coperta dal sedile di espulsione
@slebetman un caccia di quinta generazione è una cosa costosa da perdere a causa di uno scenario "semplice" di motore fuori ... quindi si tratta più di compromessi (costi di acquisto ridotti, manutenzione ridotta, ecc.) Che "oh, la ridondanza è coperta perché possiamo salva il pilota ";)
I caccia monomotore di solito non sono impiegati nel ruolo di attacco al suolo dove il fuoco dal suolo è un problema, né sono usati di solito in modo offensivo all'estero, dove * "montagne o deserti in cui i piloti possono essere catturati" * possono essere un problema. Il loro ruolo è difendere lo spazio aereo amico e controllare aerei sconosciuti o che non rispondono che volano nel tuo territorio (che quasi sempre risultano essere aerei di linea con un problema di comunicazione)
@Moo Sto semplicemente rispondendo alla domanda su dove si trova la ridondanza negli aerei monomotore come chiesto direttamente dal PO - poiché la ridondanza è già coperta dai seggiolini di espulsione, non dobbiamo più preoccuparcene quando pesiamo sui compromessi. I compromessi ora possono ignorare completamente la ridondanza e concentrarsi su prestazioni, costi, ecc.
L'evacuazione di @slebetman dell'aereo ha i suoi limiti (ad esempio su mare mosso lontano dalla barca più vicina, o nel mezzo di un territorio nemico dove le operazioni di ricerca e soccorso possono esporre equipaggi più altamente addestrati e hardware costoso)
Più motori non sono sempre un sistema più affidabile / sicuro. Più motori = più complessità = più punti perché si verifichi un guasto catastrofico
@slebetman: coloro che usano il seggiolino eiettabile probabilmente non voleranno mai più a causa di lesioni permanenti. I seggiolini eiettabili salvano vite (e quindi sollevano il morale) ma non forniscono una vera "ridondanza", come nel caso del pilota che salta su un altro aereo e vola di nuovo lo stesso giorno. (tuttavia, i caccia monomotore sono usati raramente sul territorio nemico)
@vsz I Paesi Bassi hanno utilizzato l'F16 come velivolo da attacco al suolo (era il loro unico caccia a reazione fino a tempi molto recenti) e sono utilizzati offensivamente all'estero, anche nelle zone montuose (anche nei recenti conflitti in Medio Oriente). È pericoloso, certo, ma il tuo commento sembra indicare che semplicemente non è stato fatto. È. Abbastanza spesso.
@vsz Questo è semplicemente falso. L'F-16 aveva anche una [variante di supporto ravvicinato] (https://en.wikipedia.org/wiki/General_Dynamics_F-16_Fighting_Falcon_variants#A-16) che è stata annullata a favore del mantenimento delle ali A-10. Ci sono state altre varianti di supporto ravvicinato dell'F-16 in vari momenti, e sono state certamente impiegate in ruoli di supporto ravvicinato da varie forze aeree in vari momenti (inclusi gli Stati Uniti durante Desert Storm).
"* Non riesco a vedere quali ragioni possono superare una tale caratteristica ... *" al contrario, il peso è il motivo.
@ManuH: Per favore non cancellare i tuoi commenti. Questo rende la lettura dei thread dei commenti piuttosto disgiunta.
@dakkaron li elimino quando sono obsoleti (cioè presi in considerazione nella precedente edizione della risposta)
@ManuH Ma poi hai mezzi thread in cui vedi solo i commenti dell'altra persona. E il modo in cui sono state raggiunte le conclusioni è perso.
@Dakkaron Qualsiasi cosa utile nei commenti dovrebbe essere messa comunque nella domanda o nella risposta. I commenti sono cittadini di terza categoria.
Cinque risposte:
#1
+48
Carlo Felicione
2019-11-24 19:07:25 UTC
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Perché i caccia monomotore sono sostanzialmente più economici da acquistare e utilizzare. Le cifre esatte sono difficili da ottenere, ma ad esempio, uno squadrone F-15 spenderà circa 25.000 USD per ora di volo mentre uno squadrone F-16 spende circa 15.000 USD per ora di volo. In effetti, puoi acquistare e utilizzare il doppio della forza di caccia con caccia monomotore rispetto a caccia multimotore. Ciò diventa molto interessante per le forze aeree terrestri appartenenti a paesi con budget limitati per la difesa per utilizzare il numero massimo di aerei da combattimento per unità di valuta spesa.

Un altro grande vantaggio dei caccia monomotore è la massimizzazione delle prestazioni in un pacchetto di dimensioni e peso minimi. L'aggiunta di un secondo motore produrrà più spinta ma a scapito di maggior peso e consumo di carburante. Ciò a sua volta richiede che più carburante venga trasportato con una cellula più pesante, creando un circolo vizioso per la progettazione di questi aeroplani. In genere nella progettazione di combattenti si desidera un rapporto di peso specifico $ W_a = W_ {af} / (W_ {af} + W_f) $ il più basso possibile. Questo si traduce in un aeroplano che è una bombola di benzina agile e ad alta capacità con un peso a vuoto il più basso possibile per un dato profilo di portata. Questo è straordinariamente difficile da fare con una cellula multimotore.

Il vantaggio principale di un caccia multimotore è lo stesso vantaggio di qualsiasi altro velivolo multimotore: possono trasportare carichi utili più grandi con una maggiore ridondanza del sistema. Le grandi strutture dei velivoli ospitano grandi e potenti radar antincendio per rilevare e tracciare bersagli a distanze molto grandi, ecc. Alcune unità, in particolare la Marina degli Stati Uniti, preferiscono aeroplani multimotore per le operazioni sull'acqua per la ridondanza di avere un motore aggiuntivo per riportarti a casa . Anche questa è una caratteristica del design del jet d'attacco A-10 che anticipa danni duraturi in battaglia e il motore aggiuntivo offre maggiori possibilità di zoppicare a casa se viene colpito.

Anche se la ridondanza di due motori può sembrare l'ideale per le operazioni di combattimento, tieni presente che un guasto al motore combinato con il compressore e la resistenza della coda della barca dal motore spento si traduce in un aeroplano che ha perso il 50% della spinta totale disponibile del motore e 80% della sua efficacia in combattimento. Tutto quello che potresti fare dopo un guasto al motore sarebbe portare l'aereo a casa fino a una base amica, a condizione che il nemico sia così gentile da permetterti di farlo senza saltare i tuoi sei e farti saltare fuori dal cielo!

E l'efficienza del carburante?
L'efficienza del carburante non è spesso in prima linea nelle preoccupazioni militari @bogl.
@GdD, probabilmente ti riferisci al costo. Che ne dici della gamma?
Forse c'è una risposta lì @bogl.
Sono d'accordo che la gamma @bogl, è un grosso problema per i militari e l'efficienza del carburante crea autonomia.
Oltre ai punti validi sopra indicati, vale la pena sottolineare che con tassi di guasto relativamente bassi per i motori degli aerei (anche per gli aerei militari), l'aggiunta di un secondo motore raddoppia quasi la probabilità di un guasto del motore. Inoltre, un motore guasto crea resistenza, quindi mentre la spinta effettiva scende del 50%, la resistenza è maggiore, quindi la spinta effettiva è persino inferiore a quella.
Quali sono i termini nell'equazione del rapporto peso? Non penso sia molto utile includere un'equazione se non intendi definire i termini
Wa = rapporto peso specifico, Waf = peso a vuoto della cellula, Wf = peso del carburante a bordo alla massima capacità.
#2
+35
Therac
2019-11-24 20:43:36 UTC
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I caccia non trasportano passeggeri.

La cifra di merito per gli aerei da combattimento non sono le miglia volate dai passeggeri tra un incidente e l'altro, ma gli obiettivi completati (come gli obiettivi nemici distrutti) per miliardo di dollari spesi. L'aggiunta di motori ridondanti migliora questa cifra solo se i guasti di un singolo motore sono molto comuni.

Oggi, i motori militari sono diventati molto più vicini a quelli civili in termini di affidabilità rispetto a prima e i loro guasti rappresentano solo una piccola parte delle perdite totali . I singoli motori sono più efficienti, economici e meno costosi da mantenere.

In combattimento, per un layout di motore vicino alla linea centrale tipico di un combattente, è probabile che un singolo motore distrutto danneggi anche l'altro motore. Questo può essere evitato, come è stato fatto nel Su-27, distanziando i motori e posizionando una corazza tra di loro, ma questo è ancora più pesante.

Infine, i caccia a reazione hanno una sicurezza in più caratteristica. Se un motore si guasta al decollo in un aereo di linea, tutti a bordo hanno bisogno che l'aereo decolli o interrompa con successo il decollo. Un pilota da caccia ha una terza opzione, espellere e, si spera, sopravvivere. Il costo di questo è, ovviamente, distruggere l'aereo.

Ciò si riduce a confrontare due costi: quello del guasto totale del motore e quello della prevenzione di questo guasto. Con i motori moderni, i guasti sono abbastanza rari che la perdita occasionale dello scafo a causa loro è molto più economica che mantenere un secondo motore in ogni caccia per ogni evenienza. Questo è molto diverso dagli anni '60 -'70, quando i motori erano soggetti a malfunzionamenti.

Per la maggior parte, i motori gemelli negli aerei da combattimento stanno diventando un ripiego per quando un singolo motore di spinta e affidabilità sufficienti non lo è a disposizione.

Ottenere un motore del genere è una preoccupazione di per sé: progettare un motore abbastanza potente per un moderno caccia top di gamma è difficile. Dal momento che nient'altro che un caccia pesante ha bisogno di tanta spinta con capacità supersoniche, quel motore alimenterà solo un singolo tipo di aereo (a differenza dei motori più piccoli, che trovano una varietà di usi). Quindi solo i progetti più grandi come il JSF possono permettersi un motore di fascia alta personalizzato.

Ci sono doveri meritori per un aereo da combattimento oltre a distruggere gli obiettivi nemici. La ricognizione e la proiezione del potere non hanno sempre risultati misurabili, specialmente in tempo di pace, ma sono ancora cose per le quali i militari pensano valga la pena spendere soldi. ;)
La mentalità militare è più vicina a: massimizzare gli obiettivi che non hanno bisogno di essere distrutti perché il nemico sa di non doverti scherzare. La parola per è capacità.
Ora sono curioso di sapere come vengono conteggiati i costi. L'acquisto di carburante, armi e aeromobili e pezzi di ricambio è la parte più facile. L'addestramento di tutti gli equipaggi e delle persone coinvolte nel far funzionare l'aereo e la base aerea è difficile da suddividere tra ciascun tipo di aeromobile (e anche di più se si hanno caccia sia monomotore che multimotore che operano da una singola base aerea)
Espulsione durante il decollo? Non pensavi fosse possibile sotto i mille metri?
@Cloud A seconda della sede dell'espulsore, * x * può essere pari a zero. Vedi https://aviation.stackexchange.com/questions/1439/is-there-a-minimum-altitude-for-ejection-seats
#3
+10
Lord Jebus VII
2019-11-25 18:30:02 UTC
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Le altre risposte affrontano la domanda "Perché 1 motore?" ma questo pone la domanda: "Perché alcuni caccia hanno 2 motori?" poiché in realtà 1 motore è la norma per gli aerei da caccia. Nota l'elenco dei velivoli a 2 motori nell'OP:

F-22 Raptor, Dassault Rafale, Eurofighter Typhoon, famiglia Su-27, F / A-18 Hornet

Con l'eccezione dell'F / A-18, questi sono caccia per la superiorità aerea progettati per superare la manovrabilità, superare e intercettare gli aerei nemici. Le prestazioni sono più importanti dell'efficacia dei costi qui, l'affidabilità non è una delle principali preoccupazioni. L'F / A-18 è una storia diversa con il design del bimotore scelto dalla US Navy per supportare una più ampia varietà di missioni e un più alto livello di prontezza. Un secondo motore normalmente riduce l'affidabilità, ma questo è stato preso in considerazione nella progettazione dei motori GE F404 che sono stati costruiti per la manutenibilità e l'affidabilità piuttosto che per le prestazioni.

Per ciascuno di questi velivoli, il costo non è il fattore di guida sebbene un Il vantaggio di avere la potenza extra disponibile è che si comportano bene come jet multiruolo riducendo la necessità di acquistare più cellule e tutti i costi aggiuntivi che ne derivano (come supporto, formazione, strutture).

I caccia monomotore sono la norma e forniscono un buon equilibrio tra costi e prestazioni con i caccia bimotore utilizzati solo quando le prestazioni sono molto più importanti del costo o se l'alternativa è un numero limitato di cellule multiple. Ovviamente ci sono eccezioni come l'F-35, ma il costo elevato deriva dalla tecnologia piuttosto che dall'hardware.

Puoi riformulare il tuo ultimo paragrafo. L'hardware non è un pezzo di tecnologia?
Ancora più importante, l'EF-2000 o il Rafale sono aerei in tempo di pace. Progettato per l'addestramento in tempo di pace quando il pubblico sarà estremamente critico nei confronti di un alto tasso di incidenti. Confrontalo con l'atteggiamento di 70 anni fa, quando un'inchiesta del Parlamento britannico nel 1947 ricevette risposta secondo la linea "un tasso di perdita del 10% all'anno nelle operazioni di pace è perfettamente normale". Le cose sono decisamente cambiate da allora.
@Manu H: Ciò che intende è costo di sviluppo (tecnologia) vs costo di produzione (hardware).
#4
+5
Dakkaron
2019-11-25 23:10:01 UTC
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Il risultato di essere stati abbattuti è cambiato molto per gli aerei da combattimento nel corso degli anni. Gli aerei da combattimento moderni raramente vengono colpiti dai proiettili, ma piuttosto dai missili. Un missile colpisce di solito l'intero velivolo, quindi ci sono molti meno casi in cui avere un secondo motore aiuterebbe l'aereo a tornare a casa.

Con questo annullando molti dei vantaggi in termini di affidabilità di avere due motori , il costo di avere due motori supera il vantaggio in molti casi.

Non ho spiegato l'ultima frase (costi / benefici) perché altri l'hanno già spiegato molto bene. Per quanto riguarda il rapporto tra proiettili e missili, varia molto a seconda del tipo di aereo e della missione. Sarà molto difficile trovare numeri difficili. Un A-10 è un aereo che vola per lo più lento e basso nelle sue missioni anti-terra. Questo aereo riceverà probabilmente molti più proiettili, da qui il doppio motore. Un F-16, che è stato progettato principalmente come caccia supersonico per la superiorità aerea, riceverà molti meno proiettili poiché vola veloce e alto. Più un aereo vola veloce e alto, più è difficile colpire con un proiettile (o qualsiasi altro proiettile balistico) e più missili guidati devono essere usati per abbatterlo.

Ho cercato su Google e ogni caso tranne uno di un F-16 che è stato abbattuto era da una specie di missile. L'unico che ho trovato di un F-16 che è stato abbattuto dai proiettili ( https://www.popularmechanics.com/military/aviation/a27078461/dutch-f-16-flew-into-its-own- colpi di arma da fuoco /) è stato uno dei suoi stessi colpi di arma da fuoco. Sono sicuro che ci sono altri casi in cui l'F-16 è stato abbattuto da spari, ma dal campione che ho trovato, la stragrande maggioranza erano missili.

Inoltre, un design a due motori potrebbe effettivamente peggiorare l'affidabilità qui - il doppio delle probabilità di avere un problema al motore, e in combattimento un motore inattivo potrebbe significare che sei effettivamente fuori combattimento.
#5
  0
djack109
2019-11-26 19:20:11 UTC
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Due motori sono migliori di uno per la sicurezza, ma un motore è più economico da sviluppare e mantenere. E in questi giorni i motori moderni ti danno più soldi per il tuo denaro, quindi non ne hai bisogno così tanti. Inoltre ottieni più missili / bombe / ecc. al chilo con un unico potente motore moderno.

I piloti statunitensi inizialmente odiavano l'idea della F16 perché era piccola e aveva un motore. Guarda la maggior parte dei caccia della stessa epoca, motori grandi e gemelli. Ma da allora l'F16 ha dimostrato di essere un combattente molto capace.

La preoccupazione principale è la missione, secondo il pilota e infine l'aereo. Finché puoi entrare e bombardare, sparare, far saltare in aria o generalmente dare una brutta giornata al tuo nemico, allora il suo lavoro è fatto. Riportare a casa il pilota e / o l'aereo è una preoccupazione minore.

Non capisco davvero la logica sui caccia di quinta generazione. Perché semplicemente non sono così bravi. Voglio dire che un combattente di quinta generazione è buono solo contro e un combattente di quarta generazione (o meno). Non potresti entrare in una rissa (specialmente con un combattente di quarta generazione decente) perché non potresti permetterti di perderne uno, sono una risorsa così costosa. E non sono utili in una lotta di svolta contro velivoli specifici del tipo più vecchio. Sembrano costruiti per uccidere il tuo nemico da molto lontano senza entrare in una lotta ravvicinata. Sicuramente i droni sarebbero un modo molto migliore per andare?

È ben versato che la maggior parte dei piloti militari sia interessata alla prossima cosa brillante più recente piuttosto che alla sua capacità di combattente vero e proprio o qualsiasi altra cosa. Penso che se mai un F35 (diciamo) dovesse finire in un grave conflitto, i piloti scopriranno a loro spese che è purtroppo carente.

Hai ragione la mia risposta era un po 'grande come commento, quindi l'ho aggiunta come risposta ma la aggiungerò per rispondere alla domanda
I primi due paragrafi affrontano la questione; il resto è editoriale fuori tema che non appartiene qui.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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