F-22 Raptor và F-35JSF-máy bay tiêm kích thế hệ thứ 5

Đúng là F-119 nó phải đơn giản lắm mà vẫn giải quyết được vấn đề đặt ra là cần 1 động cơ nhỏ gọn, nhẹ nhưng cho phép bay siêu hành trình cũng như cho phép tàu bay leo lên đến độ cao lớn hơn các máy bay gen4.

Tớ chưa bao giờ nghỉ rằng F-119 hàm chứa một đột phá về công nghệ chế tạo. Vì nếu như thế thì Mỹ nó bán F-119 rồi. Nó bán thành phẩm giá cao kiếm lời. Đồng thời thách thức cả thế giới mò mẩm để đạt đến đỉnh cao công nghệ đó. Tớ cho (đoán) rằng nó hàm chứa 1 giải pháp mang tính học thuật mà theo thông lệ chưa thể có trên gen4. Giải pháp mang tính học thuật mà trong động cơ chỉ có thể là làm biến đổi chu trình nhiệt động lực để tối ưu hoá công suất và hiệu suất với động cơ kích thước nhỏ. Nhưng nếu nó là 1 turbofan thông thường thì người ta bán nó luôn rồi.
Kết luận (chém):
- Nó chỉ có thể là 1 turbofan static bypass ratio nhưng có giải pháp, đơn giản đến mức không ai nghỉ ra, để dùng nhiệt ở đuôi động cơ hoặc là chạy 1 máy lạnh làm lạnh không khí suốt quá trình nén cao áp khi động cơ hoạt động đủ lâu hoặc là dùng môi chất đó để gia nhiệt tỉnh cho khí vào buồng đốt trước khi đốt. Môi chất của cái máy trao đổi nhiệt này rất có thể là Natri hoặc Kali hoặc hỗn hợp 2 thứ ấy. Chính mấy thứ linh tinh đơn giản này làm thằng cầy dấu nhẹm cái F-119. Tất nhiên nó sơ khai nên chưa ngon đâu. F-135 nó rút bỏ thứ này và chơi variable bypass theo độ cao nhưng buồng đốt static volume. Đến F-136 thằng GE nó tính nâng quan điểm cái buồng đốt nên làm lâu.
- Nó có khả năng đóng dòng lưu bypass khi leo cao từ cao đến cực cao. Khoảng từ 16km-21km. Khoảng này không khí loãng, turbofan là thất bại. Vậy cần 1 turbojet cở lớn để leo cực cao. Do đó, đóng luồng bypass là 1 giải pháp. Độ cao này thì còn khuya mới nén được tới 15:1 chứ đừng nói 28:1 nên đóng không sợ buồng đốt bé nó nổ banh xác. Độ cao thấp mà đóng là nát bét đó.



Như đã nói trên kia...variable bypass có điểm yếu của nó là.
- Làm cấu tạo và hệ điều khiển phức tạp. Điều khiển số gần như là bắt buộc vì phải thử nghiệm tối ưu cho từng tỷ lệ bypass theo điều kiện làm việc rồi nạp vô máy tính là cái chắc.
- Khi anh xài bypass thấp thì buồng đốt phải to chứ chẳng may tàu bay bổ nhào xuống là nát bét cái buồng đốt. Mà buồng đốt static volume to thì khi đốt công suất thấp, bay thấp và chậm lại không hiệu quả. Mất động lực rụng tàu bay như chơi.

Do đó, bên DARPA nó thấy phức tạp nên không chịu. Bảo thằng GE: thôi mày xách gói về nhà đi ông con. Mai mốt tao làm cái JSF với variable bypass tao cho mày tiền dự án với cái thiết kế của F-135 của thằng P&W mày cố mà rèn giủa F-136 cho tao nâng cấp giữa vòng đời nhé. Patent mấy cái paralel combusstor bọn tao đặt hàng nguyên lý mấy cái viện rồi đưa tao cho. Chứ mày làm cái buồng đốt cố định cổ đó mà variable bypass cơ khí thì tao không chiến bổ nhào tàu bay 1 phát nó nổ cái bẹp banh xác sao mậy?

Tay cụ mèo @meo-u chạy đâu rồi ấy nhỉ?

Đôi lựu đạn tiếp:
3. Động cơ phản lực tĩnh siêu âm

Động cơ phản lực tĩnh siêu âm SJX61-2 được phát triển bởi Cơ quan vũ trụ Mỹ (NASA) đã đạt được tốc độ Mach 5 (tương đương 1701,45 m/s, gấp 5 lần tốc độ âm thanh) trong lần thử nghiệm tại Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA ở Virginia vào năm 2008.

Động cơ phản lực tĩnh siêu âm không có những phần chuyển động, thay vào đó là bộ hút khí oxy để đốt cháy nhiên liệu hydro. Nhược điểm của động cơ này là chỉ hoạt động ở tốc độ trên Mach 5 để tạo ra độ nén cần thiết để đốt cháy hydro. Tuy nhiên, tiến sĩ Philippa Oldham tin tưởng vấn đề này có thể được giải quyết trong tương lai gần và máy bay thương mại sử dụng động cơ phản lực siêu âm sẽ thành hiện thực trong vòng 15 năm nữa.

Nhiên liệu:
Ngày 15-12-2006 vừa qua, không lực Hoa Kỳ thông báo đã hoàn tất chuyến bay thử nghiệm của máy bay B-52 với tám động cơ sử dụng loại nhiên liệu mới: hỗn hợp nhiên liệu tổng hợp theo phương pháp Fischer-Tropsch (FT fuel).

Trước đó, vào ngày 27-9-2006, không lực Hoa Kỳ cũng đã lần đầu tiên thử nghiệm loại nhiên liệu “nhân tạo” này trên một chiếc phao đài bay B-52 khác, song chỉ ở 2/8 động cơ mà thôi và với tỉ lệ pha 50-50 (xăng nhân tạo, xăng thiên nhiên). Một thứ trưởng Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã tháp tùng phi hành đoàn trong chuyến bay thử nghiệm này. Lần đó, riêng về kiểm định môi trường, kết quả đã là: giảm 50% khí thải so với trước đây.

Nhiên liệu tổng hợp FT là loại nhiên liệu hydrocarbon lỏng được tổng hợp từ nguồn nguyên liệu phi dầu mỏ như khí thiên nhiên, than đá, gỗ, nguyên liệu sinh khối có thể tái tạo. Hoa Kỳ đã có kế hoạch nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất lớn nguồn nhiên liệu này để nhắm đến mục tiêu năm 2025: dùng kỹ thuật công nghệ để thay thế hơn 75% lượng dầu mỏ nhập khẩu từ Trung Đông.


(Ảnh: TTO)
Do quá trình tổng hợp hoàn toàn do con người kiểm soát được, nên loại nhiên liệu này sẽ ít gây ô nhiễm môi trường hơn so với loại có nguồn gốc dầu mỏ, nhất là hàm lượng lưu huỳnh (sulfure).

Kevin Mulnenin, phó chủ tịch của Integrated Concepts & Research Corp.'s Advanced Vehicle Technologies, công ty trúng thầu kiểm định chất lượng nhiên liệu này, cho biết:“Thử nghiệm này chứng tỏ loại nhiên liệu siêu sạch này rất có khả năng trở thành một nguồn nhiên liệu dân dụng lẫn quân dụng”. Sẽ còn nhiều thử nghiệm khác nữa trước khi loại nhiên liệu này được cấp “giấy phép lưu hành”.

Thật ra, loại nhiên liệu này cũng từng được sử dụng hạn chế ở Đức trong thời gian Thế chiến 2, song vào thời điểm đó, dự án này đã bị cất vào ngăn kéo do giá thành quá đắt so với giá dầu hỏa.

Quá trình tổng hợp nhiên liệu này đã được hai nhà khoa học Đức Fischer-Tropsch phát minh từ năm 1920, diễn tả bằng phương trình phản ứng hóa học sau: (2n+1)H2 + nCO • CnH2n+2 + nH2O với chất xúc tác dựa trên sắt và cobalt.
Những tác chất ban đầu trong phản ứng trên (CO và H2) có thể sản xuất được từ sự đốt cháy không hoàn toàn methane (CH4) có trong khí thiên nhiên, theo phản ứng hóa học: CH4 + 1/2O2 • 2H2 + CO hoặc từ việc nung than đá hay nguyên liệu sinh khối: C + H2O • H2 +CO.
60 năm sau, giá dầu thô tăng gây chóng mặt đã khiến không lực Hoa Kỳ lục lại hồ sơ này từ năm 1999, với những tính toán: riêng không lực Hoa Kỳ đã “ngốn” đến 2,6 tỉ gallon nhiên liệu máy bay hằng năm, trị giá 4,5 tỉ USD, còn các hãng hàng không dân dụng Hoa Kỳ thì tiêu thụ mỗi ngày 53 triệu gallon (nhân cho 365 ngày là một con số khổng lồ).

Tiếp:
Hành khách có thể sẽ được đi trên chuyến bay từ Anh đến Úc trong vòng chưa đầy bốn giờ đồng hồ thay vì 21 giờ như hiện tại nhờ vào sáng chế của các nhà khoa học Anh trong việc tạo ra một hệ thống làm lạnh trong động cơ máy bay.
Công trình này đã tiêu tốn của các nhà khoa một khoảng thời gian là 30 năm nhưng cuối cùng họ đã thành công.

Tàu con thoi Skylon
Với kỹ thuật mới này, các nhà khoa học có thể làm lạnh không khí đi vào động cơ từ 1.000oC xuống còn -150oC trong thời gian một phần trăm giây mà không bị đóng tuyết. Đó là hệ thống làm lạnh bao gồm một dãy các ống nhỏ, sắp xếp trong một mô hình xoáy và chứa đầy helen đông đặc. Hệ thống này hút nhiệt từ không khí và làm lạnh xuống -150oC trước khi nó vào trong động cơ. Điều này cho phép động cơ máy bay vận hành một cách an toàn với công suất cao hơn hiện tại mà không bị quá nhiệt, có nghĩa là nó sẽ đạt tốc độ rất cao.
Động cơ với hệ thống làm lạnh nhanh, có tên gọi là Sabre, đã mở đường cho việc xây dựng tàu con thoi có thể tái sử dụng có tên gọi là Skylon và siêu máy bay có vận tốc 6700km/h - gấp năm lần vận tốc âm thanh - với tên gọi là LapCat.

Em đã nói từ đầu cái thằng F119 của F22 nó làm tăng cái cánh quạt nén để bay siêu hành trình rồi mà. Căn cứ ở cái tỉ lệ by-pass của bác càng ngày càng cao ấy.

Nhưng ta lật lại vấn đề. Nó càng phóng to cái quạt nén ra thì lại càng không thể đốt đít phóng nhanh được. Có lẽ vì thế nên Mỹ nó mới giấu con động cơ ấy kỹ thế. Lộ ra thiên hạ cười vào mũi.

Cuối cùng sau hơn một tháng tranh luận thì vấn đề bắt đầu sáng tỏ. Cụ Home124 và cụ Cùi bắt đầu nêu ra là cần làm mát dòng khí vào để tăng tỉ số nén trước khi vào buồng đốt (có dẫn chứng vài kiểu làm mát). Như thế với cùng một đường kính động cơ, khi bay hành trình có thể đốt được một lượng nhiên liệu lớn hơn. Đốt nhiều thì tăng lực, tăng lực qua hộp giảm tốc sẽ làm tăng tốc độ cánh quạt nén sơ cấp, tăng lực đẩy khi bay hành trình mà không cần tăng đường kính cánh quạt nén. Như thế động cơ vẫn chịu được tốc độ cao khi đốt đít như động cơ có tỉ lệ by-pass thấp của gen4

Tất nhiên việc gì cũng cần vật liệu mới có độ bền cao hơn rất nhiều. Không thể nói là với vật liệu làm cánh quạt hay nói chung là động cơ gen4 có cánh đây hàng chục năm mà làm động cơ gen5 được.

Đúng là luận công nông mới mong thông thái

Cụ @meo-u dẹp cái vụ động cơ to ra xíu thì cánh quạt to ra để bay siêu hành trình đi. Cái ấy nó bậy bạ 1 cách quá dễ hiểu như thế mà cụ đek hiểu. Động cơ của F-22 nó đòi hỏi lực đẩy khi đốt thường cao hơn F-110 khoảng 30%-40% thì P&W nó làm to cái core ra chứ có mẹ gì đâu. Nhưng buồng đốt vẫn hẹp để chạy công suất thấp ổn định và ít bộc lộ. Buồng đốt hẹp mà core bự thì phải làm sao mà lèn khí cao áp vô đó thì làm mát thôi.

Trước kia gen4 bay cao nó đốt dòng bypass bộc lộ lớn mà cũng đek leo quá 18km được. Nay muốn leo cao hơn đám kia thì đóng mẹ nó dòng bypass lại cho khí loãng trên đó vô core hết chạy như tuếc bô zét đốt tẹt ga nó phi lên phút mốt.

Chắc cần nhắc cụ mèo là trong tuếc bô phen thì tầng turbin cao áp kéo máy nén cao áp của core. Tầng turbin thấp áp nó kéo máy nén sơ cấp hay còn gọi là fan (3 tầng nén đấy). Hộp số giảm tốc chưa dùng kéo fan trên F-119. Hiện low bypass tuếc bô phen chỉ mới thấy F-414 dùng gearbox kéo fan.

Tôi vẫn chưa hiểu ý bạn @meo-u về việc F119 phóng to cánh quạt là sao? Về mặt đường kính cánh quạt thì nó không quá lớn so với lực đẩy mà nó sản sinh cũng như so với các động cơ khác có lực đẩy thấp hơn nó nhiều. Còn về số tầng cánh thì cũng chỉ là 3 mà thôi.

Cụ này viết linh tinh gì đây. Tầng thấp áp không có hộp giảm tốc thì lấy cái gì để quay quạt. Hay là nhờ gió.

@kuyomuko

Động cơ by-pass biến thiên F120 Của GE Aviation được cho là khi cất cánh sẽ đóng van by-pass lại để lùa hết khí vào cổ động cơ đốt thường để tăng lực đẩy (Không cần dùng đốt sau để cất cánh). Nếu giả sử tỉ lệ nén của quạt là 4.2:1, tỉ lệ nén tại buồng đốt thường là 28:1 thì nếu lùa toàn bộ dòng by-pass vào cổ động cơ thì nó cũng chỉ tăng lên cỡ 29:1 hoặc 30:1 mà thôi. Tỉ lệ nén này hiện nay hoàn toàn có thể thực hiện được bây giờ hoặc trong tương lai gần mà không sợ nổ hay hay làm giảm tuổi thọ động cơ. Hiện nay động cơ F135-PW-600 của F-35B đã đạt tỉ số nén 29:1.

Ở cả hai động cơ F119 và F135, người ta sử dụng luồng khí by-pass, lái nó tránh tầng nén cao áp rồi hướng vào các rãnh nằm trong các cánh và lõi của turbin cao áp và turbin thấp áp để làm mát các bộ phận này.

chỉ khi cất cánh khẩn turbofan mới cần afterburn thôi chứ cụ. Thường thì nó mở điều lưu lớn là core chạy hết công suất trong khi điều lưu cửa xả đóng hết cở đã cất cánh tốt.
Afterburn thường được máy tính điều khiển mở khi tàu bay cần 1 cú nẹt ga ngọt để vọt cao hoặc khi thao diễn tốc độ thấp gần thất tốc cần 1 cú phản ứng động lực nhanh để khôi phục điều khiển, hoặc khi cần bay cực nhanh và cao.

Một nguyên tắc của nén khí đa tầng vào buồng đốt là anh nén kiểu gì thì thể tích và áp suất cũng bắt buộc thoả mãn mendeleev-clapayron. Chứ không phải anh có nhiều khí thì anh cứ giộng vào đấy hà tất có áp lực cao mà anh phải cung cấp động lực cho nó. Vì thế cái core chạy công suất cao (hiệu suất chưa chắc cao) thì đồng thời nó cũng có cái công suất tối thiểu mà nếu ta cố tình bơm ít nhiên liệu thêm nữa cho nó thì nó tịt, không giãn nở được đủ để sinh công trên cái tuếc bin to chà bá lửa.
Tớ nói rằng anh làm 1 cái core variable bypass khi anh đang đóng bypass (cơ khí) thì tàu bay bổ nhào mà bypass không mở kịp thì banh buồng đốt.
Tại sao banh? Trên kia bảo lèn không nổi nếu không có động lực mà!
Là vì tàu bay bổ nhào khi bypass chưa mở ra thì nguyên dòng lưu cưởng bức từ động lực của cú bổ nhào nó xộc thẳng vô buồng đốt nên mới banh.

Cái này có vẻ không ổn. Turbin thấp áp và cao áp là 1 phân đoạn trong chu trình nhiệt động lực mà ở đó môi chất mang năng lượng được điều tiết giãn nở độc lập tối ưu để sinh công. Nếu ta xộc khí ngoài chu trình vào đó là cắt bỏ đuôi chu trình nhiệt động lực sao?

Thôi cụ về nghiên cứu thêm đi. Đối với cụ thì core shaft và fan shaft nó xa xỉ lắm sao?

Tôi rất quan ngại cho trình độ chênh lệch giữa anh mèo và anh cùi dẫn đến ông nói gà bà nói vịt.

Anh cùi chơi cả Râu-tơn với Cạc-nô vào đây lại viết cái điếu gì cô-sáp với phan-sáp độc giả chắc chắn chả hiểu mẹ, mà tóm lại tôi cũng điếu hiểu các anh đang bàn về cái gì trên này.

Những tưởng cậu alsou chuyên gia tuốc bin khí từng tu nghiệp ở Giơnevơ và Đông Âu vào phản biện hoặc kết luận đề tài, nhưng không phải vậy.

Máy bay và động cơ là 2 mặt của 1 đồng xu. Vì thế đánh giá động cơ máy bay trước tiên cần làm rõ chức năng nhiệm vụ của máy bay gắn động cơ đó, kế tới là dải tốc độ và trần bay mà chiếc máy bay có gắn động cơ đấy phải đáp ứng để máy bay hoàn thành chức năng nhiệm vụ được giao. Tất nhiên, chức năng nhiệm vụ của máy bay do các yếu tố từ chiến lược xuống tới nghệ thuật chiến dịch và chiến thuật chi phối và vì cả dài lẫn sâu nên có thể lược bớt ở đây.

Lấy F-22 được Mĩ tự xưng là máy bay tiêm kích thế hệ 5 làm ví dụ. Nó được thiết kế là máy bay tiêm kích chiếm ưu thế trên không, nhưng phát triển theo chiến thuật không chiến kiểu "Ninja đánh đêm" hay "thấy trước-bắn trước-lủi trước". F-22 không chường mặt giữa ban ngày 1 chọi 1 trước các máy bay tiêm kích đối thủ, mà lượn lờ từ xa, lợi dụng màn đêm cùng khả năng bộc lộ vô tuyến, hồng ngoại thấp và nghi binh, gây nhiễu của biên đội hiệp đồng ở hướng khác để chờ đối thủ sơ hở thì lén lút vào chiếm vị trí phóng tên lửa đối không rồi lại lén lút lủi ra chỗ khác trước khi bị đối phương phát hiện và phản đòn. Nhiệm vụ thứ cấp là đánh đất kiểu "phẫu thuật" cũng được F-22 thực hiện như vậy. Với 1 loại tiêm kích như thế thì yêu cầu động cơ như F119-100 là phù hợp: bay hành trình siêu thanh để nhanh chóng chớp thời cơ tiếp cận, thoát li mục tiêu, đồng thời giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng thời gian đợi cơ khi bao vùng không phận chiến trường.

Vậy động cơ F119-100 ứng dụng giải pháp kĩ thuật nào để đáp ứng tính năng chiến kĩ thuật đề ra so với các động cơ trang bị cho máy bay tiêm kích trước đó? Câu hỏi này rất dễ trả lời nếu các cậu làm rõ được phân nhóm thiết kế kĩ thuật của động cơ theo chức năng nhiệm vụ của máy bay tiêm kích nói chung và F-22 nói riêng. Sẽ không có cái gọi là động cơ turbo thế hệ nọ kia nếu không trả lời được câu hỏi này.