Hàng Không 100 năm 1 cái nhìn, Part I

Turbojet Engines
Khi tốc độ tăng cao nữa, và yêu cầu động cơ nhẹ cho máy bay chiến đấu. Nhười ta không phân luồng khí quan Fan nữa. Khí để đẩy và khí để đốt được trộn chung, cháy trong buồng đốt. Do đó, sau khi qua buồng đốt vẫn còn nhiều oxide. Người ta kéo dài tuye thoát ra thành một buồng đốt nữa, phun nhiên liệu vào cháy tiếp. Buồng đốt này tạo lực đẩy lớn nhưng nhiên liệu không hiệu quả-thứ mà máy bay chiến đấu không cần lắm.
Mở đầu là J58 của bác Antey2500

Tiếp tục động cơ TurboJet - động cơ phản lực luồng - Turbine phản lực - động cơ phản lực dùng không khí.
J69

J79

J85

J85AB

Động cơ turbojet bay nhanh hơn turbofan do tốc độ cao thì lượng khí qua miệng turbin nén (có đường kính nhỏ) đủ để đẩy. Turbofan thích hợp với tốc độ trên dưới 1000km/h.
Thế với tốc độ dưới 800km/h thì sao?
Khi đó, để đẩy hiệu quả thì phải tăng đường kính fan. Vì tốc độ chậm, đường kính fan nhỏ không hút đủ lượng không khí để đẩy. Nhưng fan to quá thì cái ***g của nó nặng nề. Thế là người ta bỏ ***g đi. Bây giờ Fan giống cánh quạt. Tên loại động cơ này cũng như vậy: turboprop: động cơ turbine cánh quạt. Nhưng bây giờ, cánh quạt vẫn đồng trục với turbin nén, như turbin đẩy của turbofan.
Khi tốc độ giảm nữa và yêu cầu lực đẩy tăng, cánh quạt càng phải to ra. Nếu cánh quạt cùng tốc độ với turbin nén thì gẫy mất. Thế là shaft ra đời: tốc độ của máy kéo là turbine phát động được truyền qua hệ truyền động đến máy tải: cánh quạt chính của trực thăng. Đây là động cơ turbohaft - động cơ turbine phát động. Được dùng cho máy bay tốc độ chậm, máy phát điện, xe cộ, tầu thuỷ. Nó phức tạp và không an toàn do có nhiều bộ phận. Nhưng tốc độ quay và lượng khí thông qua của buồng đốt thoải mái chọn chế độ tốt nhất.
Một vài turboprop và turbosaft:
M138
T56
T406

TurboProp và TurboShaft được dùng cho tốc nhỏ hơn TurboFan, TurboJet được dùng cho tốc lớn hơn TurboFan.
Thế khi tốc độ cao hơn TurboJet và yêu cầu động cơ nhẹ nữa như của tên lửa hành trình thì có động cơ gì dùng không khí đốt nhiên liệu.
Câu trả lời là RamJet.
Khi tốc độ tăng, lượng khí qua miệng động cơ lớn lên, áp suất khí tự tạo ra tăng. Yêu cầu turbine nén giảm. Người ta làm buồng đốt hậu dài ra và hoạt động suốt hành trình. Nó càng chiếm phần đóng góp lực đẩy lớn khi tốc độ tăng.
Tốc độ tăng cao nữa thì không cần turbine nén nữa. Chỉ cần một turbine nhỏ đóng mở buồng đốt. Bây giờ buồng đốt và buồng đốt hậu là một. Việc đóng mở buồng đốt ưu hoá sự cháy và tạo ra những xung lực đẩy liên tiếp.
Tốc độ tiếp tục tăng: cả cánh cửa này cũng bỏ nốt, bây giờ công dụng của turbine là........giảm tốc khí để đảm bảo sự cháy, ngược hẳn công dụng ban đầu.
Xung lực đẩy được quan sát được trên ảnh của bác Antey2500:

Gởi Huyphuc
Bạn đã giúp tôi hiểu thêm nhiều, tôi cũng được học nhiều như vậy từ các bài viết của Antey. Nhưng tôi vẫn không tin rằng tạo plasma trong môi truờng hở và rất không ổn định - thay đổi liên tục do tốc độ của phi cơ - là việc khả thi. Đèn tiết kiệm điện là môi trường kín. Chuyện sóng vài chục micromet như bạn nói (tần số vài chục tỷ Hz) là có chứng cứ hay do bạn phỏng đoán ? Sóng này có bức xạ không, nếu có thì coi chừng lại không tàng hình mất, công suất vài chục đến vài trăm KW là to giọng như cái đài phát tuyến rồi ! Còn chuyện cái đuôi như sao chổi của không khí ion hoá do máy bay để lại, cái này chắc không tàng hình ?!
Tôi vẫn còn câu hỏi cũ : làm sao duy trì liên lạc vô tuyến xuyên qua mây ion, và radar của chính máy bay tàng hình bị mù trước tiên là cái chắc - dĩ nhiên với giả thiết là nếu tạo được plasma, và có gây nhiễu cho thiết bị điện tử không ?
Tính thử khối lượng không khí cần ion hoá mỗi giây - Giả thiết mây ion hình cầu R=100m (V=2.094.000m³), tốc độ phi cơ 1000Km/h (278m/s), lượng không khí phải ion hoá khoảng 582 triệu m³/s, với công suất chỉ 100KW mà ion hoá nhiều như vậy thì thiết bị tạo plasma quả nhiên là lợi hại !!! Đài Ba Vì bạn nói đứng yên một chỗ nên không khí bị kích thích dần sẽ ion hoá đi, còn đây la ion hoá liên tục. Coi như bức xạ điện từ ở bước sóng này kích thích không khí ion hoá một cách tối ưu thì một cách logic là nó dễ bị không khí hấp thu năng lượng để chuyển thành plasma, nếu vậy phần không khí dày đặc quanh máy bay sẽ hấp thu phần lớn chăng, khả năng ion hoá cũng giảm theo bình phương khoảng cách đến nguồn, vậy vượt ra ngoài phạm vi ảnh hưởng khí động của phi cơ, chắc cũng cần vài mét thì công suất đã suy giảm lắm rồi, bạn có tin là người Nga làm được điều đó không ?
Trích Huyphuc : "...Máy bay tạo ra nó bằng sóng điện từ. Giống đèn tiết kiện điện. Trong đèn tiết kiệm điện, sóng chỉ vài trăm Hz, nhưng máy bay phát ra sóng cỡ chục tỷ Hz. Không khí không được kéo theo máy bay: đến đâu máy bay tạo ra flasma lạnh đến đó, công suất cần vài chục đến vài trăm kw. Đây là flasma yếu và không đều, chính là cái bẫy sóng radar..."
và trích Antey : "...Cái này bạn đọc cũng không kỹ luồng khí Plasma do mang điện dương cực cao nên được hút theo vẩn có 1 phần bị tách ra do ma sát với không khí xung quanh nhưng sẻ có 1 lượng mới bị ion tiếp(plasma hoá ) tiếp cái này tôi đã nói kỹ ở đâu đó rồi mà .
Bạn có biết vì sao cái plasma này hoạt động kém với tụi bay ở độ cao thấp không đơn thuần vì nó bay ở không khí dày đặt và thế là ma sát cao tương tác nhiều làm tách ra quá nhiều khí plasma lượng bổ sung không đủ để tạo sự bảo hoà cho lớp plasma khí .Chính vì thế các dự án của Nga hiện thời chỉ dừng lại ở các máy bay khi bay ở độ cao nào đó và các tên lửa tầm cao không thể gắn cho các tên lửa bay thấp có tầm bắn cũng thấp được..."
Tôi không có ý khích bác nhưng 2 bạn nghĩ sao về các ý kiến của mình ?
Gởi Antey :
Trích : "...Về cái vụ lọc khí thải chất có lực phân tử lớn thực ra là 1 số hợp chất của kim loại nặng có đặc tính "dính ướt" rất cao nghĩa là do lực hút của nó lớn nên 1 chất khác đặt vào bên ngoài thường bị dính vào giống như nước bị dính lên nền đất nhưng thuỷ ngân không bị dính bởi lực liên kết thuỷ ngân lớn hơn lực tương tác từ nền đất .Còn cụ thể chất này là gì tôi không biết họ chỉ nói đến thế mà thôi ...Còn về chuyện Plasma bạn đừng ngồi ở nhà mà 1 mình suy đoán hết cả suy nghĩ theo kiểu của mình .Tôi chỉ nói những gì tôi nắm từ tài liệu online lẩn offline về chuyện làm sao để cái máy tạo mây plasma nọ có chừng 100Kg là chuyện bọn Nga tôi đưa thằng Tokamak ra là để minh họa về Plasma là gì mà thôi .Nhưng để dể hiểu về nguyên lý bạn thử tưởng tượng Plasma trong Tokamak là các khối chất rắn được nung lên chừng 1 tỷ độ còn Plasma là chất khí thường có thể Ion hoá hoàn toàn từ các tác nhân khác không nhất thiết chỉ là hiệu ứng nhiệt người Nga thì họ dùng Nhiệt (1 ít ) + sóng điện từ cở milimet + ????? cái ????? là cái họ không nói cho biết .Bạn có thắc mắc gì thì hỏi họ thử chứ tôi thì chỉ biết đến thế về cái thiết bị của họ thôi..."
Bạn nói thế thì OK, ta không nhắc lại chuyện này nữa.

Northrop/McDonnel Douglas YF-23 Greyghost
Là ứng viên chiến đấu cơ thế hệ thứ 5 của Mỹ, mẫu YF-23 bị thất bại trong cuộc cạnh tranh với kiểu F-22 Raptor. Có người nói sự lựa chọn có động cơ chính trị, do sự cạnh tranh giữa các tiểu ban nơi các hãng Northrop (F-23) và Lockheed (F-22) đặt nhà máy. Lý do chính thức của USAF là chiếc F-23 kém cơ động hơn (nặng nề hơn) F-22 mặc dù khả năng tàng hình tốt hơn.
Vaì thông số kỹ thuật của F-23 :
Engines: 2 * P&W YF119-PW-100
Length 67' 5" (20.6 meters)
Wing span 43' 7" (13.3 meters)
Wing Area: 88.25 m2
Height 13' 11" (4.3 meters)
Empty Weight: 14970 kg
Max Take Off Weight 64,000 lb (29,029 kg)
Speed Mach 2
Range 864-921 miles (750-800 nautical miles) unrefuelled
Armament Four AIM-9 Sidewinder missiles are carried in internal bays in the sides of the engine intake ducts. Four AIM-120 AMRAAM missiles are carried in internal bays underneath the air intakes
Crew 1
Các phi cơ thế hệ 5 như F-22 và F-23 có 1 khả năng đáng lưu ý là super cruise - bay với tốc độ >Mach 1 mà không cần mở after burner.
Tính năng tàng hình có được do dùng vật liệu hấp thu sóng radar và do cấu tạo mặt ngoài (gọi là faceting) gồm những mặt và cạnh có góc trái ngược nhau - Ex: mép trước & mép sau của cánh và đuôi, khiến sóng radar bị tán xạ ra nhiều hướng giảm phản xạ hướng về nguồn phát và nếu trở về cũng nghịch pha nên triệt tiêu nhau. Kỹ thuật này cũng được dùng cho F-117 nhưng khi đó nguời Mỹ chưa có software & hardware đủ mạnh nên chỉ chia hình dạng bên ngoài phi cơ thành những mặt vát lớn - xấu xí và tính năng phi hành bị hạn chế. Khi tính toán tốt hơn thì cũng nguyên lý đó nhưng do chia nhỏ hơn nên đường lượn êm hơn, tính năng phi hành cũng được cải thiện. Động cơ 2D thrust vectoring có khả năng thay đổi hướng miệng xả lên hay xuống tới mức 20° (chỉ có 2 chiều).

F-22 Raptor
Sản phẩm của Lockheed (nhà thầu chính) & Boeing
Chiến đấu cơ thế hệ thứ 5 của Mỹ, đưọc quảng cáo với rất nhiều cái nhất, nhưng chỉ có 1 cái chắc chắn là đắt nhất thế giới mà thôi. Các kỹ thuật tàng hình và tính năng gần như F-23
Các thông số :
Dimensions : Wing span 13.56 m Length overall 18.92 m Height overall 5.05 m Wing area 78 m2
Propulsion : Powerplant 2 Pratt & Whitney F119-PW-100 augmented turbofans Bypas ration 0.2:1 Intermediate power 116 kN Augmented power 173 kN
Weights : Operational empty 14,375 kg Internal fuel 11,400 kg Clean take-off 27,200 kg Max take-off 36,300 kg
Performance : Maximum speed Mach 1.9 Supercruise speed Mach 1.6 Combat Radius 1400 km

CHIẾN ĐẤU CƠ V/STOL
Mơ ước có 1 phi cơ kết hợp ưu điểm của trực thăng và máy bay thông thường luôn kích thích các kỹ sư.
Đã có nhiều, rất nhiều bản vẽ, nhiều cái đã thàh mô hình và 1 số không ít rời khỏi mặt đất. Nhưng thật sự trở thành phi cơ thì tiếc thay lại rất hiếm. Đếm trên đầu ngón tay, chỉ có mấy mẫu sau là thật sự trở thành 1 phương tiện chiến đấu hữu hiệu : Harrier của British Aerospace (Anh), YAK-38 và YAK-141 của Nga, gần đây là các mẫu thử nghiệm X-32 (Boeing) và X-35 (Lockheed) của Mỹ.
Dưới đây là vài hình ảnh và một số tính năng :
HARRIER
Gồm 3 kiểu chính : Sea Harrier của HQ Anh, GR-Mk5 & Mk7 của KQ Anh, AV-8B & AV-8B Plus của TQLC Mỹ (do Mc Donnell Douglas sản xuất theo licence)
Ưu điểm : độ tin cậy cao, có thể nói là rất cao vì đã qua nhiều chiến dịch lớn trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt : Fakland Island (vùng cực Nam), IRAQ (sa mạc), Bosnia, ...
Khuyết điểm : do chỉ có 1 động cơ và cấu tạo miệng xả động cơ 2 bên nên dễ bị thương khi hoả tiễn SA nổ ở tầm gần (near missed), khi bị thương ở 1 ống xả máy bay bị mất thăng bằng không phục hồi được, vì thế lượng phi cơ bị mất trên chiến trường Bảo Sa Mạc nhiều gần gấp 3 lần loại A-10 Warhog của Mỹ, mặc dù tỷ lệ trúng đạn trên 1000 phi xuất xấp xỉ nhau. A-10 do cấu tạo chắc chắn hơn nên phần lớn phi cơ bị thương vẫn lết về được.
Khi cất cánh thẳng đứng, các cửa động cơ quay xuống, 2 cửa trước xả không khí lạnh (cold air - không khí thường / để phân biệt với hot air - khí thải của động cơ, không phải là xịt khí lạnh !!!). Phi cơ bay tới do 4 miệng xả xoay dần lên nằm theo phương ngang. Cấu tạo đặc biệt này giúp phi công có thể xoay chuyển phi cơ rất linh hoạt trong không chiến bằng cánh xoay hướng riêng biệt 1 hay nhiều miệng xả. Cái giá phải trả là khuyết điểm như vừa nói.
Mc DONNELL DOUGLAS AV-8B HARRIER II - Operated by Italy, Spain, UK, USA
Dimensions : Span 30 ft 4 in (9.25 m); aspect ratio 3.85 or, in aircraft delivered from December 1990, 3.78; area 238.70 sq ft (22.18 m2) including two 4.35 sq ft (0.40 m2) LERXes or, in aircraft delivered from December 1990, 243.40 sq ft (22.61 m2) including two 6.70 sq ft (0.62 m2) LERXes; Length 46 ft 4 in (14.12 m); height 11 ft 7.75 in (3.55 m); tailplane span 13 ft 11 in (4.24 m); wheel track 17 ft 0 in (5.18 m) for outrigger units
Weight/fuel tanks : Operating empty 13,968 lb (6336 kg) including pilot and unused fuel; normal take-off 22,950 lb (10410 kg) for 7-g operation; maximum take-off 31,000 lb (14061 kg) for STO of 1,330 ft (405 m) or 18,950 lb (8596 kg) for VTO; Internal fuel 7,759 lb (3519 kg) plus provision for about 500 lb (227 kg) of water for the injection system; external fuel up to 8,070 lb (3661 kg) in four 300 US gal (249.8 Imp gal; 1135.6 liter) drop tanks; optional provision for inflight refueling
Crew : Pilot on a UPC/Stencel SJU-13 zero/zero ejector seat
Avionics : Standard communication and navigation equipment, plus Control Data Corporation AYK-14(V) mission computer, AiResearch CP-1471/A air data computer, (fire control and weapons management) Hughes ASB-19(V)2 or 3 Angle-Rate Bombing Set with a dual-mode (TV and laser) target seeker and tracker, Smiths SU-128/A HUD, MoD ARR-51 FLIR receiver, GEC Avionics Navigation FLIR pod, and IBM weapon-delivery system with Smiths AYQ-13 stores-management system, (defensive sensors and systems) Litton ALR-67(V)2 warning and countermeasures implementation system, Sanders ALQ-126A radar jammer, Goodyear ALE-39 chaff/flare dispenser (possibly to be augmented by two Bofors Electronics BOL 300 chaff dispensers located in the LAU-7 launchers for Sidewinder AAMs), and provision for the Northrop ALQ-162 and Sanders ALQ-164 radar jammer pods, (****pit displays) Kaiser IP-1318/A HDD, and (navigation) Litton ASN-130A INS and Collins ARN- 118 TACAN
Engines : One Rolls-Royce F402-RR-406A (Pegasus 11- 2 1) vectored- thrust turbofan rated at 21,450 lb st (95.42 kN) dry or, in aircraft delivered from December 1990, one Rolls-Royce F402-RR-408 (Pegasus 11-61) vectored-thrust turbofan rated at 23,800 lb st (105.87 kN) dry
Speed : Maximum level speed 'clean' 575 kt (662 mph; 1065 km/h) at sea level
Range : Ferry range 1,965 nm (2,263 miles; 3641 km) with empty tanks dropped or 1,638 nm (1,886 miles; 3 0 35 km) with empty tanks retained; radius 90 nm (103 miles; 167 km) with a loiter of 1 hour after a STO of 1,200 ft (366 m) with 12 500 lb (227 kg) Mk 82 retarded bombs, or 594 nm (684 miles; 1001 km) on a hi-lo-hi attack mission after a STO of 1,200 ft (3 6 6 m) with seven Mk 82 retarded bombs and two drop tanks, or 627 nm (722 miles; 1162 km) on a deck-launched interception mission with two AIM-9 Sidewinders and two drop tanks, or 100 nm (115 miles; 185 km) on a CAP mission with a patrol of 3 hours
Climb/ceiling : Maximum rate of climb at sea level 14,715 ft (4485 m) per minute; service ceiling more than 50,000 ft (15240 m)
Weapons : One 25 mm General Electric GAU-12/A Equaliser rotary five-barrel cannon with 300 rounds in two underfuselage pods (cannon in port pod and ammunition in starboard pod linked to port pod by an ammunition-carrying bridge); For VTO up to 6,750 lb (3062 kg), for cleared STO up to 10,800 lb (4899 kg) with F402-RR-406A engine or 13,235 lb (6003 kg) with F402-RR-408 engine, and for demonstrated STO up to more than 17,000 lb (7711 kg) of disposable stores carried on seven hardpoints (one under the fuselage rated at 1,240 lb/562 kg, and six under the wings with the inner two units each rated at 2,310 lb/1048 kg, the intermediate two units each at 1,400 lb/635 kg and the outer two units each at 630 lb/286 kg); typical lo a ds are four AIM-9 Sidewinder short-range AAMs, or four AGM-65 Maverick ASMs, or 16 500 lb (227 kg) free-fall or retarded bombs, or 12 'Rockeye' or CBU-series cluster bombs, or 10 'Paveway' laser-guided bombs, or 10 LAU- series multiple launchers for 2.75 i n (70 mm) unguided rockets, or two 30 mm GPU-5/A cannon pods; other weapon types that can be carried are the AGM-62 'Walleye' optronically guided glide bomb, GBU-15 optronically guided glide bomb, AGM-84 Harpoon anti-ship missile, and 2,000, 1,000 and 250 lb (907, 454 and 113 kg) free-fall and retarded bombs
G: -3 to +8
BRITISH AEROSPACE - HARRIER - Operated by UK, India
Dimensions : Span 25 ft 3 in (7.70 m) with normal tips or 29 ft 8 in (9.04 m) with ferry tips; aspect ratio 3.175; area 202.10 sq ft (18.68 m2)Length 4 7 ft 7 in (14.50 m) or 41 ft 9 in (12.73 m) with nose folded; height 12 ft 2 in (3.71 m); tailplane span 13 ft 11 in (4.24 m); wheel track 22 ft 2 in (6.76 m) for the outriggers; wheel base about 11 ft 4 in (3.45 m)
Weight/fuel tanks : Empty 13,000 lb (5897 kg); operating empt y 14,052 lb (6374 kg); maximum take-off 26,200 lb (11884 kg); Internal fuel 5,060 lb (2295 kg); external fuel up to 5,300 lb (2404 kg) in two 120.1 US gal (100 Imp gal; 454.6 liter) drop tanks o r two 396.3 or 228.2 US gal (330 or 190 Imp gal; 1500.2 or 863.75 liter) ferry tanks; provision for inflight refueling
Crew : Pilot on a Martin-Baker Mk 10H zero/zero ejector seat
Avionics : Standard communication and navigation equipment, plus (offensive sensor) Ferranti 'Blue Fox' pulse-Doppler multi-mode radar, (fire control and weapons management) Smiths HUD, (defensive sensors and systems) Marconi Sky Guardian 200 (updated ARI.18223) RWR and probably Tracor ALE-40 chaff/flare dispenser, (****pit display) TV raster HDD, and (navigation) Ferranti FE451 INS and attack system with a Decca twin-gyro reference system and Decca Type 72 Doppler navigation; the type also carries an F .95 reconnaissance camera
Engines : One Rolls-Royce Pegasus 11-21 Mk 104 vectored-thrust turbofan rated at 21,500 lb st (95.64 kN) dry
Speed : Never exceed speed 716 kt (825 mph; 1328 km/h) or Mach 1.25 at high altitude; maximum level speed 'clean' more than 639 kt (736 mph; 1185 km/h) or Mach 1.11 at sea level; cruising speed 459 kt (52 8 mph; 850 km/h) at 36,000 ft (10975 m)
Range : Radius 400 nm (460 miles; 750 km) on a hi-hi-hi interception mission with four AAMs or 250 nm (288 miles; 463 km) on a hi-lo-hi attack mission
Climb/ceiling ; Maximum rate of climb at sea level about 50,000 ft (15240 m) per minute; service ceiling 51,000 ft (15545 m)
Weapons : Two 30mm Aden Mk 4 cannon with 150 rounds per gun in two packages carried optionally in place of the underfuselage strakes; Up to a cleared 5,000 lb (2268 kg) but demonstrated 8,000 lb (3269 kg) of disposable stores carried on five hardpoints (one under the fu s elage rated at 2,000 lb/907 kg, and four under the wings with the inner two units rated at 2,000 lb/907 kg and the outer two units each at 650 lb/295 kg); a WE.177 tactical nuclear weapon can be carried, but typical weapons are 1,000, 500 and 250 lb (454, 227 and 113 kg) free-fall or retarded bombs, 'Paveway' laser-guided bombs, 'Rockeye' and BL755 cluster bombs, Mk 77 firebombs, Matra 155 multiple launchers each carrying 16 68 mm (2.68 in) unguided rockets, LAU-68 and LAU-69 multiple launchers each carryi n g seven or 19 2.75 in (70 mm) unguided rockets, RN multiple launchers each carrying 19 2 in (51 mm) unguided rockets, AJ.168 Martel ASMs, Sea Eagle or AGM-84 Harpoon anti-ship missiles and, on the outer underwing hardpoints, two pairs of AIM-9 Sidewinder s hort-range AAMs
G : -4.2 to +7.8
SEA HARRIER

GR-Mk7
AV-8B Harrier II