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Traccia infrarossa dei moderni propulsori


Andrew
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Un quesito che mi cruccia: i gas di scarico dei moderni turbofan, a che temperature fuoriescono dagli ugelli, in condizioni "dry" (senza AB inserito)?

 

Quanto sono realmente efficaci le soluzioni applicate nei velivoli stealth per abbattere la traccia degli scarichi? A me sembra che su B-2 e F-117 si sia posta una considerevole attezione a tale aspetto... per l'F-22 vista la particolare tipologia di velivolo gli scarichi mi sembrano già meno anticonvenzionali... per esempio non sono schermati verso terra... sono altrettanto "freddi"? Se si, in che modo si è ottenuto lo stesso risultato senza ricorrere a ugelli di scarico variamente sagomati e nascosti come sulla prima generazione di stealth fighters?

La domanda è rivolta agli esperti "motoristi" del forum, quindi se possibile mi aspetto che mi venga indicato anche qualche riferimento dettagliato... chessò qualche figura... :rotfl:

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Aggiungo una domanda; in Stormo da Caccia, T. Clancy afferma che i missili IR di prima generazione seguivano i metalli incandescenti degli scarichi e non i gas di scarico. Si deve prendere alla lettera, deducendo quindi che "quelli di nuova generazione possano seguire anche il calore dei gas di scarico", o tuttora viene seguita la traccia calda del metallo?

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Un quesito che mi cruccia: i gas di scarico dei moderni turbofan, a che temperature fuoriescono dagli ugelli, in condizioni "dry" (senza AB inserito)?

 

Quanto sono realmente efficaci le soluzioni applicate nei velivoli stealth per abbattere la traccia degli scarichi? A me sembra che su B-2 e F-117 si sia posta una considerevole attezione a tale aspetto... per l'F-22 vista la particolare tipologia di velivolo gli scarichi mi sembrano già meno anticonvenzionali... per esempio non sono schermati verso terra... sono altrettanto "freddi"? Se si, in che modo si è ottenuto lo stesso risultato senza ricorrere a ugelli di scarico variamente sagomati e nascosti come sulla prima generazione di stealth fighters?

La domanda è rivolta agli esperti "motoristi" del forum, quindi se possibile mi aspetto che mi venga indicato anche qualche riferimento dettagliato... chessò qualche figura... :rotfl:

Le temperature allo scarico non vengono indicate molto spesso.

Di solito si parla della temperatura di ingresso in turbina che è un parametro molto importante ed è anche indice della qualità di un motore...

Più alta è, maggiore è la quantità di ossigeno che il motore può bruciare in camera di combustione e quindi maggiore sarà la sua potenza specifica...Non è un caso se i moderni motori da caccia (EJ-200, F-119, F-135) hanno tutti temperature di ingresso in turbina dell'ordine di 1500°C.

 

La temperatura allo scarico può quindi essere solo inferiore, perchè poi in turbina e all'ugello i gas di scarico si espandono e riducono la loro temperatura, senza contare che prima dello scarico avviene la miscelazione con l'aria fredda di by-pass che abbassa ulteriormente la temperatura tanto più quanto più è alto il rapporto di by-pass.

Considerato che i motori da caccia hanno rapporti di diluizione intorno a 0.4-0.7 la temperatura dei gas di scarico a regime dry dovrebbe aggirarsi intorno ai 700 gradi.

 

L'F-22 non adotta certo gli accorgimenti del B-2 o dell'F-117 o ancora dello stesso YF-23, per ridurre la temperatura dei gas di scarico, favorendo la miscelazione con l'aria fredda esterna, ma c'è da dire che questo aereo è un caccia e che su di esso è stato posto l'accento sulle capacità di manovra che hanno portato alla configurazione degli ugelli che conosciamo.

Ciò però non significa che comunque non sia stato fatto il massimo sforzo per ridurre la temperatura dei pannelli esterni in zona motori raffreddando i vani motori e limitando la dispersione di calore...

Come se non bastasse l'aspetto dell'ugello di scarico dell'F-119 è molto massiccio con le pareti esterne dell'ugello tenute ben lontane da quelle interne (alcune forate e raffreddate) che sono a contatto coi gas caldi (allego sotto una foto) ed è facile pensare che il loro raffreddamento sia stato ben curato...

 

2qc0yvl.jpg

 

Altra cosa insomma rispetto al SU-27 o all'F-15 dove alcuni pannelli di rivestimento manco sono verniciati perchè la temperatura è troppo elevata.

L'F-35 Lightning II invece, per il suo PTMS (il sistema che tra le altre cose si occupa della gestione termica e ambientale oltre che del raffreddamento avionico), sfrutta addirittura degli scambiatori di calore posti nel flusso di by-pass del motore per evitare che gli scarichi di questi ultimi riscaldino altri pannelli sulla superficie esterna del velivolo.

 

Aggiungo una domanda; in Stormo da Caccia, T. Clancy afferma che i missili IR di prima generazione seguivano i metalli incandescenti degli scarichi e non i gas di scarico. Si deve prendere alla lettera, deducendo quindi che "quelli di nuova generazione possano seguire anche il calore dei gas di scarico", o tuttora viene seguita la traccia calda del metallo?

 

No, la precisazione di Tom Clancy penso vada interpretata in modo diverso...

In effetti non è comunque la scia calda che i missili seguono, ma l'aereo che la produce, ragion per cui è cosi importante raffreddare la zona intorno agli scarichi.

La differenza fra i vecchi e i moderni missili è semplicemente (si fa per dire...) che i moderni missili a infrarosso fanno qualcosa di più che vedere stupidamente gli ugelli di scarico: hanno sensori bibanda che vedono sia nel campo dell'infrarosso, che nel campo dell'ultravioletto...Non vedono cioè gli scarichi, ma l'intero aereo e quindi non li si frega così facilmente con dei volgari flares...Se un aereo lancia un flare, i missili non seguono la traccia infrarossa di questo, ma continuano a seguire l'immagine termica e ultravioletta che l'ha prodotta...cioè l'aereo.

Comunque se n'era abbondantemente parlato altrove.

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Come sempre efficace la risposta di Flaggy ;) Mi permetto di aggiungere che le capacità di supercruise dell'F-22 danno una grossa mano in quanto il pilota può raggiungere le medesime velocità con meno manetta, contribuendo quindi a tutto il meccanismo di abbattimento della traccia IR...

 

E' comunque corretto dire che, alla luce delle performances dei più recenti sensori ad immagine infrarossa, la segnatura IR potrà essere uno dei problemi più grossi nel futuro per i caccia con pretese stealth?

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Come sempre efficace la risposta di Flaggy ;) Mi permetto di aggiungere che le capacità di supercruise dell'F-22 danno una grossa mano in quanto il pilota può raggiungere le medesime velocità con meno manetta, contribuendo quindi a tutto il meccanismo di abbattimento della traccia IR...

 

E' comunque corretto dire che, alla luce delle performances dei più recenti sensori ad immagine infrarossa, la segnatura IR potrà essere uno dei problemi più grossi nel futuro per i caccia con pretese stealth?

E' la riproposizione della eterna battaglia cannone-corazza...La stealthness è curata anche nel campo infrarosso con particolari materiali e vernici che tendono a rendere il velivolo meno visibile e a confonderlo con l'ambiente circostante. La stealthness non ha mai voluto dire invisibilità, ma bassa osservabilita...e questo vale in campo radar come infrarosso...Gli aerei stealth, si vedono e si vedranno sempre e comunque...solo che farlo da lontano è piuttosto difficile...

 

In ogni caso i missili all'infrarosso e i loro sensori hanno portate nettamente inferiori a quelli radar e usarli significa il più delle volte essere già in dog-fight...Contro uno stealth arrivare in dogfight senza essere stati fatti a pezzi ben prima non è cosa facile...

Aerei come l'EF-2000 sfruttano già l'uso combinato di un flir (il Pirate) per integrare il radar nell'individuazione di bersagli non molto "collaborativi"...

Ciononostante un aereo che adotta tecnologie stealth sarà sempre e comunque avvantaggiato rispetto a un aereo che non le usa.

Se un missile o un sensore riesce a discriminare uno stealth, ancor prima sarà in grado di individuare un aereo convenzionale...

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In effetti non è comunque la scia calda che i missili seguono, ma l'aereo che la produce, ragion per cui è cosi importante raffreddare la zona intorno agli scarichi.

La differenza fra i vecchi e i moderni missili è semplicemente (si fa per dire...) che i moderni missili a infrarosso fanno qualcosa di più che vedere stupidamente gli ugelli di scarico: hanno sensori bibanda che vedono sia nel campo dell'infrarosso, che nel campo dell'ultravioletto...Non vedono cioè gli scarichi, ma l'intero aereo e quindi non li si frega così facilmente con dei volgari flares...Se un aereo lancia un flare, i missili non seguono la traccia infrarossa di questo, ma continuano a seguire l'immagine termica e ultravioletta che l'ha prodotta...cioè l'aereo.

Comunque se n'era abbondantemente parlato altrove.

 

Non ricordo dove avevo visto le statistiche ma mi pare che i missili IR non fossero molto affidabili in desert storm... spero fossero della generazione vecchia.

Sul programma "dogfights" di history channel hanno mostrato un combattimento in cui un F-15 lanciava 2 missili IR contro un Mig-29 e questo li ingannava tutti e due con i flare...

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Non ricordo dove avevo visto le statistiche ma mi pare che i missili IR non fossero molto affidabili in desert storm... spero fossero della generazione vecchia.

Sul programma "dogfights" di history channel hanno mostrato un combattimento in cui un F-15 lanciava 2 missili IR contro un Mig-29 e questo li ingannava tutti e due con i flare...

Desert Storm c'è stata nel 1991...I missili all'infrarosso occidentali erano essenzialmente AIM-9L/M...

Di acqua sotto i ponti ne è passata...

Oggi ci sono AIM-9X, Itis-T, ASRAAM, Python 5 e via discorrendo...Siamo su un altro pianeta in termini di manovrabilità, sensori e resistenza alle contromisure...

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E' la riproposizione della eterna battaglia cannone-corazza...La stealthness è curata anche nel campo infrarosso con particolari materiali e vernici che tendono a rendere il velivolo meno visibile e a confonderlo con l'ambiente circostante. La stealthness non ha mai voluto dire invisibilità, ma bassa osservabilita...e questo vale in campo radar come infrarosso...Gli aerei stealth, si vedono e si vedranno sempre e comunque...solo che farlo da lontano è piuttosto difficile...

 

In ogni caso i missili all'infrarosso e i loro sensori hanno portate nettamente inferiori a quelli radar e usarli significa il più delle volte essere già in dog-fight...Contro uno stealth arrivare in dogfight senza essere stati fatti a pezzi ben prima non è cosa facile...

Aerei come l'EF-2000 sfruttano già l'uso combinato di un flir (il Pirate) per integrare il radar nell'individuazione di bersagli non molto "collaborativi"...

Ciononostante un aereo che adotta tecnologie stealth sarà sempre e comunque avvantaggiato rispetto a un aereo che non le usa.

Se un missile o un sensore riesce a discriminare uno stealth, ancor prima sarà in grado di individuare un aereo convenzionale...

 

La tua analisi è corretta e la condivido; in ogni caso la risoluzione angolare di un sensore è sempre direttamente proporzionale alle dimensioni del sensore stesso, come accade per un radar o un telescopio ottico... penso che le portate e le prestazioni dei Flir sui velivoli, che non hanno le limitazioni dimensionali delle teste cercanti dei missili, siano destinate ad essere sempre più competitive, probabilmente anche in grado di rivaleggiare coi radar...

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