مشخصات تخمینی قاهر313 مشخصات تخمینی قاهر313

[iliasd 3,766]

بسمه تعالی

مشخصات تخمینی قاهر

خب به کمک اندازه گیری هایی که جالب اسکای هاوک در اختیار بنده گذاشتن و تصاویر موجود، محاسباتی رو درمورد مشخصات قاهر انجام دادم.

با توجه به تصویر زیر

 فشار تایر ارابه فرود جلوی قاهر 50 پی اس آی ذکر شده

تصاویر زیر ابعاد مساحتی رو که یکی از تایرهای ارابه فرود جلو در تماس با زمین ایجاد میکنه نشون میدن

 

مساحت این سطح 22.8 اینچ مربع بدست میاد. با ضرب این مقدار در فشار تایر، وزنی که به روی این تایر اعمال شده 1140.3 پوند و در نتیجه وزن روی ارابه فرود جلو (دارای دو تایر) 2280.6 پوند بدست میاد.

در تعیین مکان ارابه فرود اصلی طبق یک قاعده بنام شاخص نوک-بالای طولی، از ارابه فرود اصلی (عقب) خطی رو عمود میکنن و 15 درجه به سمت جلو برده و نقطه موردنظر رو ثبت میکنن (شکل زیر).

در چیدمان های مختلف (نحوه نصب تسلیحات، میزان سوخت، نحوه نشستن مسافران در مسافربری ها و...)، هواپیما مرکز ثقل های مختلفی رو تجربه میکنه. نقطه ی مورد نظری که در بالا در مورد شاخص نوک-بالای طولی ذکر شد، باید پشت عقبی ترین مرکز ثقل باشه. لذا با توجه به اندازه گیری زیر ما فرض میکنیم که مرکز ثقل عقبی قاهر در مکانی به فاصله ی 7.2 متر از نوک (بدون درنظر گرفتن لوله پیتوت) قرار داره (محض اطمینان 0.017 متر رو هم درنظر نگرفتیم).

اگر بخوام خلاصه کنم، با در نظر گرفتن بازوهای گشتاوری ارابه های فرود (طول اونها در شکل بالا نشون داده شده)، به روی هریک از ارابه های فرود اصلی وزنی به مقدار 8065 پوند اعمال میشه که یعنی این نمونه ی آزمایشی قاهر دارای وزنی به مقدار 8065+8065+2280=18410 پوند یا 8350 کیلوگرمه.

این نمونه از قاهر فقط برای تست پروازی ساخته شده و در نتیجه دهلیز داخلی رو براش درنظر نگرفتن:

 پس وزن این نمونه به وزن خالی، وزن سوخت، وزن خلبان و وزن  tfo(سوخت و روغن غیرقابل استفاده) خلاصه میشه. اما نمونه ی رزمی قاهر با همین پیکربندی خواهد بود. به همین خاطر، وزن هایی که در ادامه بدست میاریم هم برای نمونه رزمی صدق میکنن.

وزن برخاست این نمونه پروازی 8350 کیلوگرم بدست اومد. باید وزن سوخت رو بدست بیاریم

شکل زیر، سطح منظری بال قاهر رو نشون میده

فرض میکنیم که سوخت درونی قاهر فقط در بال ذخیره میشه و نوک افتاده ی بال ها رو هم درنظر نمیگیریم (برای جلوگیری از آتش سوزی بعد از برخورد صاعقه به هواپیما معمولا در نوک بال ها سوختی رو ذخیره نمیکنند)

 

با استفاده از مشخصات ذکر شده در سطح منظری و معادله ی B-12 از کتاب Torenbeek , synthesis of subsonic airplane design، مشخصات زیر برای سوخت بدست میان:

3635 کیلوگرم، با حجم 181.68 فوت مکعب یا 5144.6 لیتر

با کم کردن وزن سوخت، وزن خلبان و وزن tfo از وزن برخاست این نمونه، وزن خالی این نمونه و در نتیجه نمونه ی اصلی به اندازه ی 4581 کیلوگرم محاسبه میشه.

به گفته ی سردار دهقان و چیزی که واضحه، قاهر یک هواپیمای کامپوزیتیه. باید وزن معادل فلزی قاهر رو بدست آورد تا بشه میزان تسلیحات داخلی و یا خارجی قاهر رو تخمین زد.

اگر از ضریب 0.92 بین وزن کامپوزیتی و وزن فلزی استفاده کنیم ( این ضریب اصلا ایده آل نیست و میشد که 0.85 رو لحاظ کرد اما من میخوام که بدترین شرایط رو مدنظر قرار بدم)، وزن خالی معادل فلزی قاهر 4979 کیلوگرم بدست میاد. با مدنظر قرار دادن این وزن و با توجه به شکل 11-2 از کتاب طراحی هواپیمای جان راسکم (جلد 1):

وزن برخاست با تسلیحات داخلی و بدون مخازن خارجی 22500 پوند یا 10206 کیلوگرم بدست میاد. در این حالت، تسلیحاتی رو که میشه در دهلیزهای داخلی قاهر حمل کرد، 1856 کیلوگرم وزن خواهند داشت. طبیعیه که با کم کردن از میزان سوخت میشه وزن تسلیحات رو افزایش داد.

 

وزن برخاست با تسلیحات داخلی و خارجی (و یا مخازن خارجی) 29000 پوند یا 13154 کیلوگرم بدست میاد، به عبارت دیگه 4804 کیلوگرم تسلیحات داخلی وخارجی. از اونجایی که هنوز نوع موتور و مشخصات آیرودینامیکی قاهر در دسترس نیست لذا نمیشه با اطمینان درمورد توانایی قاهر در حمل این وزن از تسلیحات صحبت کرد. اما بصورت اسمی این قابلیت رو داره.

 

1856 کیلوگرم تسلیحات داخلی رو مدنظر قرار میدیم و کار رو ادامه میدیم.

برای بدست آوردن تخمینی از برد، ساده ترین ماموریت رو فرض میکنیم:

فرض میکنیم که قاهر با سوخت کامل در بال ها و با 1856 کیلوگرم تسلیحات داخلی و بدون مخازن سوخت خارجی از زمین بلند میشه، طی زمان 4 دقیقه با سرعت متوسط 350 kts تا ارتفاع 40000 فوتی اوج میگیره، با همین ارتفاع و با سرعت 0.9 ماخ سیر میکنه و در آخر فرود میاد.

با توجه به این فرضیات:

 اگر قاهر از دو موتور j85-21 بدون پس سوز با مصرف سوخت ویژه ی 1 بهره مند باشه، بردی به مقدار 1935.6 ناتیکال مایل یا 3584 کیلومتر خواهد داشت.

اگر قاهر از دو موتور  Honeywell f124 با مصرف سوخت ویژه ی 0.78بهره مند باشه (این موتور فقط برای ایجاد شباهت با شرایط موتور توربوفن جی 90 ذکر شده)، بردی به مقدار 2481.6 ناتیکال مایل یا 4596 کیلومتر خواهد داشت.

اگر قاهر از دو موتور  rolls-royce turbomeca adour با مصرف سوخت ویژه ی 0.81بهره مند باشه (این موتور فقط برای ایجاد شباهت با شرایط موتور توربوفن جی 90 ذکر شده)، بردی به مقدار 2389.6 ناتیکال مایل یا 4425.5 کیلومتر خواهد داشت.

یکبار دیگه میگم که مقادیر بالا برای برد فقط با فرضیات ماموریت ذکر شده (سوخت کامل در بال ها و با 1856 کیلوگرم تسلیحات داخلی و بدون...) همخوانی داره.

واضحه که قاهر پس از رسیدن به نزدیکی هدف تهاجم خودش رو انجام میده و بدون تسلیحات مسیر برگشت رو طی میکنه، لذا برد بیشتری از مقادیر بالا خواهد داشت. (میشه که فرضیات رو مثل فرضیات این پاراگراف بصورت واقعی تری اعمال کرد اما محاسبات رو کمی پیچیده میکنه که از حوصله ی بنده خارج هست)

پی نوشت 1: خیلی وقت بود که میخواستم این متن رو بنویسم اما همیشه متلک هایی که به قاهر زده میشد من رو پشیمون میکرد. فی المثل بعد از اینکه فشار تایر ارابه فرود جلوی قاهر منتشر شد، تصویر زیر در توییتر دست به دست شد

دقیقا یادمه که بعضی ها سریعا به این نتیجه رسیدن که قاهر وزنی کمتر از تی 38 خواهد داشت! حتی از خودشون نپرسیدن که فشارهایی که در این جدول ذکر شده اصلا برای ارابه فرود جلوست یا ارابه فرود عقب؟

از این مثال ها فراوونه. حالا باز هم اختیار با خودتونه، میتونید بازهم خزعبلات امثال بابک تقوایی ها رو ملاک و منبع قرار بدید.

پی نوشت 2: باز هم از جناب اسکای هاوک بخاطر اندازه گیری هایی که انجام دادند تشکر میکنم

پی نوشت 3: تصاویری از محاسبات (متاسفانه با خط بسیار بد) رو میتونید در زیر مشاهده کنید

پی نوشت 4: برای اطلاع از فرمول ها و نحوه ی محاسبات ، جلد 1 و 2 کتاب طراحی هواپیمای جان راسکم رو مطالعه کنید.

[iliasd 3,766]

بسم الله الرحمن الرحیم

بخش دوم

توجه داشته باشید همان طوری که در عنوان تاپیک مشاهده می کنید، تمامی مقادیری که در ادامه بدست خواهند آمد، مقادیر تخمینی هستند و ممکنه با واقعیت اختلاف داشته باشند

خلاصه نتایج پست قبل (مقادیر برحسب پوند هستند):

وزن خالی: 10099

وزن سوخت: 6713

وزن خلبان: 200

وزن tfo (سوخت و روغن غیرقابل استفاده): 43

 

فرضیات جدید:

شرایط استاندارد سطح دریا (ارتفاع صفر تا 5000 فوت و دما 15 درجه سانتی گراد) مگر اینکه شرط دیگه ای ذکر شده باشه

دو موتور جی 21-85 بدون پس سوز در نمونه نهایی بکارگیری شده باشه، بدیهیه که در صورت استفاده از موتور توربوفن، نتایج بهبود خواهند داشت.

تسلیحات: فقط دو موشک ضدکشتی ظفر با وزن هر تیر 120 کیلوگرم، برد این موشک در نمونه هواپرتاب احتمالا به 35 کیلومتر خواهد رسید.

در نتیجه وزن برخاست در این حالت به 17584 پوند خواهد رسید.

با توجه به اینکه موتور موتور جی 21-85 بدون پس سوز، رانشی به میزان 3500 پوند-نیرو داره، نسبت رانش به وزن (در حالت ایستا) قاهر در این حالت 0.398 خواهد بود.

در کنار این محاسبات، مقایسه کلی هم با اف117 خواهیم داشت. گرچه میدونم که مقایسه قاهر فعلی با اف117 با توجه به اختلاف کلاس وزنی که دارند، کار خیلی صحیحی نیست اما به هر حال بنده جنگنده مادون صوت دیگری رو نمیشناسم که بتوان اون رو با قاهر مقایسه کرد. نسبت منظری بال قاهر نسبت به دیگر جنگنده های مادون صوت بسیار کمتر هست (بجز اف117) و از طرفی با توجه به ورودی هوا، نباید انتظار داشت که قاهر مانورپذیری بالایی داشته باشه و زوایای حمله بالایی رو تجربه کنه. مهندس پروانه گفتند که توانستند تا 26 درجه، جریان ورودی هوا رو کنترل کنند. زاویه ذکر شده، حداکثر زاویه حمله لحظه ای هست و حداکثر زاویه حمله پایدار (در گردش های پایدار، sustained turn) مقدار کمتری رو خواهد داشت. گرچه با توجه به مکان ورودی هوا، تا همین زاویه حمله هم کار بزرگی رو انجام دادند.

برای رعایت تناسب رانش به وزن، اف 117 باید وزن برخاست حدود 53000 پوند رو داشته باشه

 

نتایج:

سطح بال مرجع: 356 فوت مربع

نسبت منظری بال: 1.98

بار بال: 50 پوند بر فوت مربع

ضریب پسای بَرا-صفر: 0.00955

 

 صعود:

حداکثر نرخ صعود ممکن: 169.5 فوت بر ثانیه

با شرایط مشابه، اف 117 حداکثر نرخ صعود 5555 فوت بر دقیقه و در نتیجه 92.6 فوت بر ثانیه خواهد داشت

 

بررسی ممکن بودن کروز با سرعت 0.8 ماخ در ارتفاع 40000 فوت:

نسبت رانش به وزن ایستا باید کمتر از 0.398 در بیاد. این مقدار 0.3799 بدست میاد، یعنی در صورت اینکه قاهر، سقف پرواز مطلقی در حدود 45000 فوت داشته باشه، بصورت تئوری قادر به پرواز در شرایط ذکر شده خواهد بود.

 

بررسی ممکن بودن کروز با سرعت 0.85 ماخ در ارتفاع 40000 فوت:

خب از حدود 0.8 ماخ به بالا، با توجه به اینکه نرخ ضخامت بال قاهر متغیر و بین 10 تا 7 درصد هست، وارد ناحیه افزایش ناگهانی پسای تراکم پذیری خواهد شد. محاسبه میزان افزایش پسا در این ناحیه به محاسبه نرم افزاری و تست تونل باد نیاز داره بنابراین ما در اینجا برای ساده سازی با یک فرض منطقی، افزایش پسای تراکم پذیری رو به مقدار 0.0005 درنظر گرفته، خواهیم داشت: نسبت رانش به وزن ایستا: 0.381 که کمتر از 0.398 هست که باز هم یعنی اینکه در صورت اینکه قاهر، سقف پرواز مطلقی در حدود 45000 فوت داشته باشه، بصورت تئوری قادر به پرواز در شرایط ذکر شده خواهد بود.

کوچکترین افزایش سرعتی در این ناحیه پروازی، پسای تراکم پذیری رو به میزان بسیار بیشتری از 0.0005 افزایش خواهد داد. لذا بسیار بسیار بسیار بعید هست که قاهر با تسلیحات ذکر شده در ارتفاع 40000 فوتی بتونه سرعت بیشتری از 0.85 ماخ داشته باشه

 

بررسی ممکن بودن کروز با سرعت 0.8 ماخ در سطح دریا:

نسبت رانش به وزن ایستا 0.315 بدست میاد که شرط ما رو نقض نمیکنه. پس مشکلی نخواهد بود

اف 117 با شرایط مشابه، حداکثر سرعت کالیبره شده kcas 545 داره. با تبدیل، رقم 0.825 ماخ بدست میاد

    

 

فرود:

طبق جدول 3-1 از کتاب طراحی هواپیمای راسکم 1:

حداکثر ضریب لیفت فرود، محدوده ای بین 1.6 تا 2.6 رو برای تمام جنگنده ها داره. اگر ما بدترین شرایط، یعنی ضریب 1.6 رو برای فرود قاهر درنظر بگیریم:

طول کل باند فرود (بر اساس تعریف far 25): فوت 1650 یا 503 متر

طول حرکت روی باند پس از فرود: 868 فوت یا 265 متر

تعریف باند فرود far 25:

 

برخاست:

طبق جدول 3-1 از کتاب طراحی هواپیمای راسکم 1، حداکثر ضریب لیفت برخاست، محدوده ای بین 1.4 تا 2.6 رو برای تمام جنگنده ها داره. بال هایی با نسبت منظری کم مثل بال قاهر، نسبت به بال هایی با نسبت منظری بالا، حداکثر ضریب لیفت کمتری رو خواهند داشت. پسگرایی بال هم هر چقدر بیشتر باشه این ضریب لیفت، کمتر خواهد شد. از طرفی قاهر دارای بدنه ی بَرازا (lifting body) هست. لذا حداکثر ضریب لیفت قاهر، مقدار بالایی نخواهد داشت و از طرف دیگه مقدار بسیار پایینی هم نمیشه براش درنظر گرفت

علی ای حال:

با ضریب لیفت برخاست 1.4: طول خیزش برخاست: 1957 فوت (596 متر)

با ضریب لیفت برخاست 1.5: طول خیزش برخاست: 1825 فوت (556 متر)

با ضریب لیفت برخاست 1.6: طول خیزش برخاست: 1710 فوت (521 متر)

با ضریب لیفت برخاست 1.8: طول خیزش برخاست: 1517 فوت (462 متر)

با ضریب لیفت برخاست 2.0: طول خیزش برخاست: 1364 فوت (415 متر)

 

محاسبه حداکثر ضریب لیفت یک هواپیمای کامل بصورت نسبتا دقیق، کار بسیار دشواری هست، از طرفی قاهر دارای بدنه برازا هست و از طرف دیگه دارای بالی با پسگرایی یکنواخت نیست. لذا برای محاسبه تخمینی هم، در اینجا به محاسبات نرم افزاری نیاز هست

اگر نظر بنده حقیر رو بخواهید، فعلا برای این نمونه از قاهر، ضریب لیفت برخاست 1.6، انتخاب منطقی هست و باید طول خیزش برخاست قاهر رو همون 1710 فوت درنظر بگیریم. گرچه باید صبر کنیم و ببینیم در نمونه نهایی از چه نوع فلپ هایی استفاده خواهد کرد. اگر طول فلپ ها بیشتر بشه و بجای فلپ های ساده، از فلپ های پیچیده تری مثل fowler یا single slotted استفاده بشه، حتی میشه ضریب لیفت رو تا 2.0 افزایش داد!

اگر بخوایم قاهر رو از یک فرودگاه غیرنظامی به پرواز در بیاریم، طول کل باند برخاست (برخاست و عبور از مانعی به ارتفاع 35 فوت) حدود 2800 فوت خواهد شد. این مقدار برای اف 117، حدود 3.6 ناتیکال مایل یا 21870 فوت هست!!!

 

مانور:

با سرعت 0.8 ماخ در سطح دریا، قاهر قادر خواهد بود تا با حداکثر ضریب بار 2.455g ، گردش پایدار خودش رو انجام بده.

این مقدار با رعایت تناسب برای اف 117، حداکثر 2.25g بدست میاد

 

تصویر محاسبات:

1-

2-

3-

 

دوستان اگر تمایل به دانستن نحوه محاسبات دارند، جلد 1 کتاب طراحی هواپیما راسکم رو مطالعه کنند

با تشکر از جناب remo برای تهیه منوال اف 117 و چند جنگنده دیگه

[alinaderi 238]

ممنون از محاسبات خوب و تلاشتون .مفید بود

[scorpion57 4,251]

محل ورودی هوا به خاطر ماموریت در نظر گرفته شده برای قاهر که نشست و برخاست از باندهای نا آماده به این شکل در اومده؟ اگر اینطور هست این محل ورودی هوا محدودیتهای زیادی برای قاهر بوجود اورده نمیشه به شکل متعارفتر مثل اف۲۲ یا جی۳۱از نو طراحی کرد