Contrôle vectoriel de poussée
Une commande de vecteur de poussée permet des mouvements de direction en dirigeant spécifiquement le jet de gaz d'échappement d'un entraînement. Il est principalement utilisé sur les avions militaires et les missiles pour améliorer la maniabilité. Ceci peut être réalisé en utilisant un gouvernail à réaction, des surfaces de déflexion à la sortie de la buse ou en faisant pivoter la buse entière .
En plus du décollage conventionnel des aéronefs, le contrôle vectoriel de poussée est également utilisé dans les décollages verticaux ; dans ce cas, l'aéronef est porté par la poussée verticale dirigée vers le bas pendant le décollage vertical. Pour le vol en palier, les buses sont pivotées dans la position appropriée pour donner la propulsion de l'aéronef, la portance est alors générée de manière classique par les ailes.
La technologie
Un contrôle vectoriel de poussée pour les missiles à longue portée est nécessaire , car un contrôle aérodynamique n'est pas possible pendant la phase de lancement ou dans le vide de l'espace. Sur les missiles plus petits et les avions de combat , il peut soutenir ou remplacer les gouvernails pour augmenter la maniabilité. Dans le cas d'un avion, il permet des angles d'attaque beaucoup plus élevés , de sorte que des conditions de vol contrôlables au-delà de l'angle d'attaque critique sont possibles. Dans le projet germano-américain Rockwell-MBB X-31 , par exemple, des angles d'attaque allant jusqu'à 70 ° ont été atteints sans perdre le contrôle de l'avion.
Le plus gros problème dans la production en série d'avions et de véhicules spatiaux avec contrôle vectoriel de poussée 3D est la charge thermique sur les buses, qui nécessite des matériaux qui ne sont disponibles à des prix acceptables que depuis la fin du 20e siècle.
Contrôle 2D et 3D
Le contrôle vectoriel de poussée est divisé en variantes 2D et 3D. Si le jet de gaz d'échappement n'est dévié que dans un seul plan, on parle de vecteur de poussée 2D, alors qu'une buse qui peut pivoter dans toutes les directions est appelée vecteur de poussée 3D. L' inverseur de poussée pour les avions de freinage est également partiellement défini comme un type de contrôle vectoriel de poussée 2D et est utilisé dans l'aviation civile depuis la fin des années 1950 (le premier avion civil avec un inverseur de poussée standard était le Boeing 707 ).
L'une des premières machines à avoir un contrôle vectoriel de poussée 2D a été le petit génie britannique Hawker P.1127 . Cela a servi de base au plus tard Harrier , qui utilisait également le contrôle vectoriel de poussée 2D pour les décollages et atterrissages verticaux . Étant donné que le déflecteur de poussée peut également être démarré à n'importe quelle position intermédiaire, ce que l'on appelle des démarrages avec une courte distance de roulement sont également possibles avec des exigences de charge utile élevées. A bord d'un porte-avions, cela peut se faire à l'aide de "sauts à ski". Dans les avions de combat modernes, la vectorisation de poussée 2D, en plus des avantages pour les décollages et les atterrissages, est principalement utilisée pour améliorer les compétences de combat aérien dans " Dog Fight ". Les mouvements de tangage sont améliorés, de même que les mouvements de roulis si la machine possède au moins deux moteurs. En revanche, un contrôle vectoriel de poussée 2D n'a aucun effet sur les mouvements de lacet . Le premier chasseur de série à être équipé de série d'une telle commande était l'américain F-22 Raptor , entré en service en 2005 .
Un contrôle vectoriel de poussée 3D dirige également le jet de poussée en mouvement de lacet, ce qui permet une énorme maniabilité et permet ainsi des avantages décisifs en combat rapproché.
Le Su-30MKI, livré à l' Indian Air Force depuis 2002, est équipé d'un contrôle vectoriel de poussée 3D. Les modèles suivants sont équipés d'un contrôle vectoriel de poussée 2D ou 3D.
VTOL
- Bell modèle 65
- Bell X-14
- Bell Boeing V-22
- Boeing X-32
- Dornier jeu 31
- EEA VJ 101
- Jet de saut Harrier
- Lockheed Martin F-35B Lightning II
- Yakovlev Yak-36
- Yakovlev Yak-38
- Yakovlev Yak-141
maniabilité
Contrôle vectoriel de poussée 2D
- McDonnell Douglas F-15 STOL / MTD (expérimental)
- Lockheed Martin F-22 Raptor (pitch and roll uniquement)
- McDonnell Douglas X-36 (lacet uniquement)
Contrôle vectoriel de poussée 3D
- Sukhoi Su-30MKI / MKM / MKA / SM
- Sukhoi Su-35S
- Sukhoi Su-37 (expérimental)
- Sukhoi Su-57
- Mikoyan-Gurevich MiG-35 (MiG-29OVT)
- McDonnell Douglas F-15 ACTIVE (expérimental, 1993-1999)
- General Dynamics F-16 VISTA (expérimental)
- Rockwell-MBB X-31 (expérimental)
- McDonnell Douglas F-18 HARV (expérimental)
- Mitsubishi X-2 (expérimental)
Technologie des missiles
Il existe deux principaux types de commandes vectorielles de poussée qui ont prévalu pour les missiles:
- Pivotement de l'ensemble du moteur-fusée monté sur cardan dans deux axes
- Le pivotement de la buse est principalement utilisé avec des boosters à combustible solide (par exemple, Space Shuttle Solid Rocket Booster ), car il n'est pas possible de faire pivoter l'ensemble du booster.
Voici d'autres types de contrôle vectoriel de poussée qui ne sont pas largement utilisés:
- Petits moteurs auxiliaires pivotants, appelés buses vernier ( par exemple Soyouz )
- Injection de liquide dans la partie latérale de la buse, l'évaporation du liquide influence l'expansion des gaz de combustion et manipule ainsi le vecteur de poussée ( UGM-27 Polaris ).
- Propulseur rotatif dans le flux des gaz d'échappement ( A4 )
- En forçant de l'air dans la partie latérale de la buse, le changement de pression modifie également le vecteur de poussée.
- Les gaz d'échappement du générateur de gaz (un dispositif qui brûle du carburant pour fournir de l'énergie aux turbopompes) sont dirigés vers une buse pivotante, qui à son tour crée un vecteur de poussée variable.
Actionneurs
Les actionneurs hydrauliques ou électriques sont principalement utilisés pour faire pivoter les buses. Dans le cas de très gros moteurs (le premier étage dans chaque cas: Ariane 5 , Delta IV , Atlas , Space Shuttle ), des actionneurs hydrauliques sont utilisés en raison des forces élevées requises. Dans les étages supérieurs (par exemple Ariane 5 et Delta IV), des actionneurs électriques sont utilisés, car ils peuvent être utilisés plus efficacement en termes d'énergie et sont plus faciles à stocker et à installer (pas d'huile hydraulique).
Sources d'énergie pour les systèmes à vecteurs de poussée
Les pompes à entraînement chimique sont principalement utilisées comme source d'énergie pour les actionneurs à vecteur de poussée hydraulique (par exemple, les navettes spatiales). Dans la fusée Saturn V , l'ensemble du système de contrôle du vecteur de poussée était entraîné par le système d'alimentation en carburant, de sorte que la pompe turbo, qui était déjà en place, fournissait l'énergie nécessaire et remplaçait un système d'entraînement séparé. Cependant, les économies de poids ont été compensées par l'exigence selon laquelle l'ensemble du système hydraulique, en particulier les joints, devait être compatible avec le carburant.
Les accumulateurs hydrauliques sont une autre source d'énergie pour le contrôle du vecteur de poussée. L'Ariane 5 utilise un réservoir sphérique qui contient l'huile hydraulique et est pressurisé par l'azote. La pression existante est suffisante pour fournir suffisamment d'énergie pour un démarrage. L'huile usée est brûlée dans le jet de gaz d'échappement.
Plateformes
modèle | Taper | Liberté de mouvement |
Moteur | Effet de direction 1 | Premier vol |
---|---|---|---|---|---|
F-15 S / MDT | 2D | 20 ° | 2 × Pratt et Whitney F100-PW-200 | 2 × 23,6 kN | Septembre 1988 |
F-15 ACTIF | 3D | 20 ° | 2 × Pratt et Whitney F100-PW-299 | 2 × 28,7 kN | Mars 1996 |
F-16 MATV | 20 ° | General Electric F110-GE-100 | 27,8 kN | Avril 1992 | |
F-16 Fighting Falcon avec " AVEN " |
20 ° | General Electric F110-GE-129 | 28,7 kN | Juillet 1993 | |
F / A-18 HARV | 25 ° | 2 × General Electric F404-GE-400 | 2 × 21,9 kN | Avril 1987 | |
F-22 Raptor | 2D | 20 ° | 2 × Pratt et Whitney F119-PW-100 | 2 × 34,7 kN | Septembre 1997 |
Hawker Siddeley Harrier | k. UNE. | 1 × moteur à double flux Rolls-Royce Pegasus Mk-103 | 2 × 95,65 kN | Décembre 1967 | |
X-31 EFM | 3D | k. UNE. | General Electric F404-GE-400 | - | Octobre 1990 |
MiG-29OWT | 15 ° vertical
8 ° horizontal |
2 × Klimow RD-133 | 2 × 14,7 kN | 2003 | |
Su-30MKI | 15 ° vertical
8 ° horizontal |
2 × Saturne AL-31FP | 2 × 20,5 kN | Juillet 1997 | |
Su-35BM | 15 ° vertical 8 ° horizontal |
2 × Saturn-117S / AL-41F1A | vertical 2 × 23,7 kN horizontal 2 × 12,6 kN |
Février 2008 |
F S ... effet de direction de la commande vectorielle poussée à la déflexion maximale (en N)
F T ... poussée maximale du moteur en fonctionnement de postcombustion (en N)
Voir également
Preuve individuelle
- ↑ Contrôle vectoriel de poussée via les gaz d'échappement des générateurs de gaz ( Mémento du 29 avril 2011 dans les archives Internet ) (PDF; 3 Mo)
- ↑ Système d'entraînement Shuttle pour le contrôle du vecteur de poussée
- ↑ F-16.net
- ↑ Jane's Aero Engines 2002
- ↑ Fiche d'information sur la NASA
- ↑ GlobalSecurity.com