Blesky na obloze 09 - F-35 Lightning II - JSF dostává formu

Autor : Ing. Radek ˝ICE˝ Panchartek / ICE 🕔03.01.2010 📕22.697

Seriál

  1. Lightnings in the air - Blesky na obloze
  2. Blesky na obloze 01 - P-38 Lightning - První Light
  3. Blesky na obloze 02 - P-38 Lightning - Holka pro všechno
  4. Blesky na obloze 03 - P-38 Lightning - Jaký byl?
  5. Blesky na obloze 04 - BAC Lightning - Přes hranici zvukové bariéry
  6. Blesky na obloze 05 - BAC Lightning - Dvakrát rychlejší než zvuk
  7. Blesky na obloze 06 - BAC Lightning - Šlechtění rodu
  8. Blesky na obloze 07 - BAC Lightning - Konec kariéry
  9. Blesky na obloze 08 - F-35 Lightning II - Zrození nové generace
  10. Blesky na obloze 09 - F-35 Lightning II - JSF dostává formu
  11. Blesky na obloze 10 - F-35 Lightning II - První neznamená vítěz
  12. Blesky na obloze 11 - F-35 Lightning II - Začátek sériové výroby
  13. Blesky na obloze 12 - He-70 - Německý Blitz podle amerického vzoru
  14. Blesky na obloze 13 - Ar 234 Blitz - První proudový průzkumný letoun
  15. Blesky na obloze 14 - Ar 234 Blitz - První proudový bombardér
  16. Blesky na obloze 15 - Ar 234 Blitz - Caesar a další
  17. Blesky na obloze 16 - Macchi C.200 Saetta - Blesky pana Castoldiho
  18. Blesky na obloze 17 - Macchi C.200 Saetta - Poprvé v boji
  19. Blesky na obloze 18 - Macchi C.202 Folgore - Splněný sen
  20. Blesky na obloze 19 - Macchi C.202 Folgore - Bojové ostruhy

Podobné články

Další články autora

JSF je program, který v sobě zahrnuje takové množství protichůdných požadavků, jaké nebylo nikdy předtím postaveno před žádný tým konstruktérů. Pro jejich splnění bylo nutné pečlivě zvolit základní konfiguraci, aby po minimálních úpravách vyhovovala všem ozbrojeným složkám participujícím na programu.

Zmínili jsme požadavky na schopnost vzdušného boje, ale JSF měl být především útočným letounem. S pokrokem na poli přesných zbraní klesly požadavky na velikost bojových hlavic a tím i na celkové rozměry zbraní. Převahu má zajistit „chirurgická přesnost“ úderu nikoli hmotnost svržené munice.

Senzory s vysokým rozlišením

Velmi podstatným byl požadavek na schopnost zasahovat cíle za jakéhokoli počasí. Zkušenosti ze všech konfliktů v historii potvrzovaly, že pozemní armády vždy využívaly špatného počasí a „slepoty“ letectva, k provedení překvapivých úderů nebo přesunů. Druhým mementem všech konfliktů byly nechtěné údery proti vlastním nebo spojeneckým vojskům, vyvolané právě nenadálými změnami v pozemní situaci a špatnou identifikací cíle.

První předsériový F-35

V tomto směru měl být pokrok v technologiích nejzřetelnější. Dosud bylo možné napadat na bojišti jen cíle, rozeznatelné a identifikované zrakem pilota, což vyžadovalo pomalé letouny s velkou odolností proti ostřelování zbraněmi malých ráží, jako je například A-10 Thunderbolt II. A samozřejmě přijatelné počasí.

Taktické letouny byly sice schopné působit ve větší hloubce i za špatného počasí. Ale cíle bylo nejprve najít průzkumnými letouny. Dále musely být buď natolik markantní, aby je dokázal rozpoznat palubní radiolokátor, nebo je museli označit předsunutí letečtí návodčí na zemi nebo v pomalejších letadlech. Výsledky leteckých úderů opět ověřovaly průzkumné letouny nebo satelity.

Nová kevlarová přilba s HMD plně nahrazuje HUD

JSF má být schopen působit samostatně, bez podpory dalších letounů, stand-off zbraněmi odpalovanými ze vzdálenosti až 100 km. To vyžaduje mimořádně výkonný systém schopný pozemní cíl najít a především ho spolehlivě identifikovat i na velkou vzdálenost, aby se předešlo „palbě do vlastních řad“. Navíc má být JSF schopen okamžitě vyhodnotit účinnost úderu, což znamená schopnost „přežít“ v oblasti delší dobu.

Odlišnosti

Vzhledem k charakteru typických cílů požadovala každá složka ozbrojených sil jinou konfiguraci zbraňového systému, respektive ráži nejmohutnější munice, kterou JSF ponese. USAF a USN trvaly na dvojici JDAM (Joint Direct Attack Munition) ráže minimálně 2 000 liber. USMC se spokojil s ráží 1 000 liber, protože při přímé letecké podpoře předmostí nepředpokládal ničení rozměrných cílů.

JSF měl být zároveň schopen nést minimálně dvě řízené střely AIM-120C AMRAAM pro vzdušný boj. Tím byly jasně definované rozměry zbraňových šachet. Všechny verze měly mít možnost nést kanon ráže minimálně 25 mm, přičemž USAF trvalo na tom, že kanon bude pevně vestavěný do draku.

 

Porovnání odlišností jednotlivých variant F-35 Lightning II

Další odlišnosti představoval systém pro doplňování paliva ve vzduchu. USAF používá systém ráhno a skluz na hřbetě letounu, zatímco obě zbylé složky a případní evropští zájemci používají stabilizovanou hadici a vyklápěcí nástavec (s ohledem na stealth).

Požadavky na letové výkony nebyly nijak dramatické, kromě možnosti supercruise, tedy letu nadzvukovou rychlostí bez použití přídavného spalování. Jediný problém bylo udržet dobré letové vlastnosti v kombinaci se stealth charakteristikou.

Naopak poměrně steriktní byla hmotnostní omezení. Maximální vzletová hmotnost žádné z verzí nesměla překročit 22 750 kg. Prázdná hmotnost verzí CTOL a STOVL byla omezena na 10 000 kg, námořnictvo povolilo 10 850 kg.

F-35 Lightning II není žádný drobeček - na čemž má největší podíl požadavek na dolet a výzbroj v pumovnicích

V kontextu s tím byl dosti vysoko nastavený požadavek na akční rádius, 970 km požadovaly USAF a USN, námořní pěchota se spokojila se 750-800 km, podle typu mise. Z toho vyplynul potřebný objem vnitřních palivových nádrží, který i při použití moderního a úsporného motoru vyšel předběžně na 8 750 l u verzí CTOL a STOVL. U verze pro námořnictvo museli konstruktéři kalkulovat s objemem nádrží 9 350 l, protože v zadání byly mise, u kterých se předpokládalo delší hlídkování a větší časová rezerva na pobyt v prostoru cíle.

Přesuny a zisky

To tedy byla zadání, jimž musely vyhovět projekty předložené skupinami výrobců účastnících se soutěže. 16. listopadu 1996 proběhlo další kolo posuzování. Komise vybrala dva návrhy firem Boeing a Lockheed. Každá ze skupin dostala přidělenou částku 660 milionů dolarů a časový limit 51 měsíců na vývoj, konstrukci a stavbu dvou letounů určených pro letové zkoušky.

Skupina Northrop/Grumman a MDD se rozdělila tak, že MDD se připojil k firmě Boeing (v roce 1997 došlo k fůzi obou firem) a Northrop/Grumman se přidal k Lockheedu. Tuto skupinu posílila ještě britská BAE. Obě firmy pověřené stavbou prototypů tak získaly do svých týmů odborníky, kteří měli zkušenosti s konstrukcí letounů STOVL (BAE a MDD) a s konstrukcí námořních letounů (MDD a Grumman).

Lockheed na tom byl poněkud lépe, protože dvojice Northrop/Grumman během předchozích let získala prakticky monopol na dodávky letounů pro US Navy, zatímco poslední konstrukcí, kterou MDD dostal na paluby lodí, byl F-4 Phantom II. Britové kolmo startující Harrier vyvinuli, zatímco MDD ho jen vyráběl v licenci a spolupracoval na modernizaci.

Samotný Lockheed měl jako jediný výhodu v rozsáhlých praktických zkušenostech se stavbou stealth letounů F-117 Nighthawk. Navíc zvítězil v soutěži na stealth letoun pro vybojování vzdušné nadvlády, kde jeho YF-22 porazil konkurenční YF-23 firmy Northrop. Technologie vyvinuté pro F-22 Raptor se samozřejmě hodily.

 

Oba konkurenti programu JSF Boeing X-32 a Lockheed X-35

Každá ze skupin měla postavit dva prototypy. Z toho jeden ve verzi STOVL pro USMC. Další dvě verze, tedy palubní s charakteristikou CATOBAR (Catapult Assited Take Off But Arrested Recovery – vzlet za pomoci katapultu a přistání s využitím záchytného zařízení), ale v propozicích označovaná jako CV (Carrier Vehicle – palubní letoun) a verze CTOL pro USAF už musely vzniknout přestavbou nebo sloučením verzí. Jakou kombinaci zvolí, bylo na konstruktérech.

Dalším krokem měla být CDP (Concept Demonstration Phase – Fáze demonstrace koncepce (letounu)) jejíž součástí měl být samostaný dokument PWSC (Preferred Weapon System Configuration). V něm měla být popsána základní konfigurace zbraňového systému a změny potřebné k odcození dalších verzí. Byly povoleny jen minimální odchylky od X-32 a X-35.

Prototypy skupiny Boeing dostaly přidělené označení X-32, skupiny Lockheed X-35. Přístup obou skupin k řešení problému byl různý. Ponechme stranou X-32 a podívejme se na řešení zvolené skupinou Lockheed.

Největší problém - STOVL

Jedním z klíčových rozhodnutí bylo, jak vyřešit koncepci letounu s charakteristikou STOVL, protože ten je technicky nejsložitější. V porovnání s ním při konstrukci zbylých verzí hrozí mnohem méně komplikací a technických potíží.

Tady byl přístup konstruktérů inovativní. Vyzkoušená koncepce letounu Harrier byla zavržena, protože neumožňovala dosažení nadzvukové rychlosti. S ohledem na další verze bylo notné použít otočnou trysku s měnitelným průřezem, která zaručovala dostatečné využití tahu pro dosažení nadzvukové rychlosti.

 

Umístění zdvihových trysek v těžišti - řešení zvolené skupinou Boeing

Jednou z možností bylo umístit motor, respektive výstupní trysku v těžišti. Touto cestou šla skupina Boeing, ale daní za toto jednoduché řešení byl krátký trup s nedostatkem vnitřního prostoru, komplikovaný rozvod výtokových plynů a malý přebytek tahu pro visení.

Průběh přistávacího manévru X-32 STOVL

Idálnější bylo umístit motor a trysku vzadu jako na standardních letounech, ale v tomto případě bylo nutné „podepřít“ přední část trupu dalším zdrojem tahu. Zde se nabízely zdvihové motory, které byly oblíbené v šedesátách letech a sověti je používali na letounech Jak-38, vyvedení studeného vzduchu samostanými tryskami podobně jako na Harrieru nebo použití samostaného dmychadla.

Unikátní schema vyvozování tahu při svislém přistání X-35B

Řešení á la Harrier v sobě neslo riziko spojené se značnou změnou konstrukce motoru a žádný nárůst tahu. Obě zbylé možnosti znamenaly sice zvýšení tahu pro visení, ale také mrtvou hmotnost zdvihových motorů (dmychadla), které byly v činnosti jen krátkou dobu při vzletu a přistání. Zdvihové motory navíc zvyšovaly spotřebu paliva.

Lockheed zvolil z konstrukčního hlediska tu nejrizikověší variantu nazvanou SDLF (Shaft Driven Lift Fan - hřídelí poháněné zdvihové dmychadlo) a chráněnou patentem. Nejrizikovější proto, že s provozem takové koncepce nebyly žádné praktické zkušenosti a navíc vyžadovala úpravy původního proudového motoru.

Průběh přistávacího manévru X-35B

Konstrukce SDLF byla svěřena motorářské sekci firmy Rolls Royce (RR), která se za britskou stranu programu také účastnila. Inženýři RR měli ostatně největší zkušenosti s konstrukcí motorů Pegasus pro Harriery RAF, RN i USMC.

Technické finty

Firma Pratt&Whitney vyvinula na základě konzultací s techniky RR a Lockheed upravený motor F119 PW-611S. Ten se od verze F119 PW-611C lišil přidáním jednoho stupně volné nízkotlaké turbíny, která přes spojku a úhlový reduktor pohání svisle umístěné dvojstupňové dmychadlo. Rotory dmychadla jsou protiběžné, kvůli eliminaci gyroskopického momentu a mají průměr 1,3 m.

 

Pohonná jednotka X-35B s modulem 3BSM a dmychadlem SDLF

Celá konstrukce SDLF používá nejmodernější karbonové technologie. Přenáší totiž výkon 22 000 kW (!) a dává tah 89 kN. Odebraný výkon snižuje teplotu výstupních plynů při řežimu visení přibližně o 200o C, čímž se podstatně snižuje eroze podkladu vzletové plochy.

Vzduch k dmychadlu je přiváděn dvojdílnými dveřmi na hřbetě za kabinou pilota. Vystupuje tryskou, která umožňuje vektorizaci tahu v podélné ose a tím umožňuje let dopředu a dozadu v režimu visení, případně zkrácení vzletu.

Druhou podstatnou úpravou motoru byla náhrady původní trysky 3BSM (3 Bearing Swivel Module – otočným modulem se třemi ložisky). Ten umožňuje vektorizaci tahu v rozsahu 100o v podélné ose (tedy až 10o proti směru letu) a korekci tahu (a tedy i let) do stran v režimu visení.

 

X-35B s otevřeným krytem dmychadla SDLF a dvířky pro přisávání vzduchu k motoru v režimu visení

Pro krátký vzlet z můstku (jump) je možné trysku nastavit na úhel 60o. Vektorováni tahu je samozřejmě možné i za letu pro zvýšení manévrovacích schopností letounu. 3BSM je schopen poskytnout 80 kN tahu.

Kvůli úspoře hmotnosti pracují ovládací členy nikoli s hydraulickým olejem, ale s palivem (fuel). Technické slovníky tak byly obohaceny o další nepřeložitelné slovo „fueldraulic“.

Zajímavě je vyřešeno řízení kolem příčné osy (klopení) v režimu visení. Systém je samoregulační, protože zvýšení tahu motoru je možné dosáhnout jen zvýšením otáček, což automaticky zvýší otáčky a tím i tah dmychadla. X-35 tedy ve visu udžuje podélný sklon trupu bez ohledu na změnu otáček motoru.

 

X-35B v režimu visení - dobře je vidět 3BSM umožňující vektorizaci tahu

Při normálním letu se mění průřez trysky v závislosti na tlaku uvnitř. Samotný tah motoru je potom daný množstvím vzduchu, který motorem proteče a rozdílem rychlosti na vstupu a výstupu (specifický tah). Pro změnu podálného sklonu trupu se využívá nucená změna průřezu trysky.

Pokud pilot nepohne pákou ovládání motoru, způsobí malé zvětšení průřezu trysky tahu. Zároveň se zvětší rychlost průtoku plynů motorem, tím i otáčky turbíny pohánějící SDLF a tedy i tah dmychadla. Letoun zvedne příď.

Funkci křidélek v režimu visení zajišťují dvě samostané trysky pod křídly. Vzduch pro ně je odebíraný od kompresoru motoru a obě dohromady poskytují přídavný tah 17,8 kN. Souhrný tah je 186,8 kN. Jen pro ilustraci Harrier má pro visení k dispozici tah 106 kN a tah obou motorů Me-262 byl 17,4 kN, tedy méně než tah řídích trysek X-35.

Podoba nikoli náhodná

Díky takto zvolené koncepci se celkové uspořádání trupu X-35 podobalo konvenčnímu letounu mnohem více, než v případě X-32 a Lockheed z toho patřičně vytěžil.

Kvůli tomuto řešení používá X-35A (CTOL) a X-35B (STOVL) drak geometricky shodných rozměrů. Požadavky na větší dolet X-35A se podařilo splnit poměrně jednoduše umístěním nádrží do prázdného prostoru po SDLF. Verze X-35C (CATOBAR nebo CV) se liší použitím zesíleného draku s větším rozpětím. Větší křídlo umožnilo snížit pádovou rychlost a umístit uvnitř větší množství paliva.

Proti tomu skupina Boeing navrhla X-32A tak, že sloužil jako společný demonstrátor pro verze s charakteristikou CTOL a CATOBAR. Zatímco vybraná koncepce pohonu verze STOVL přinutila konstruktéry umístit motor, co nejblíž těžišti a šetřit každým kilogramem hmotnosti. Proto měl X-32B menší rozpětí a kratší trup.

Celkové řešení X-35 mělo výhodu v tom, že mohlo z velké části využít výsledků programu F-22. To se týkalo hlavně otázky nalezení vyváženého kompromisu mezi požadavky na stealth a na dobré letové vlastnostmi a dále ve využití avioniky vyvinuté pro F-22.

Koncepčně se jedná o středoplošník s trapézovým půdorysem křída a dvěma ven vykloněnými SOP, tvarově připomínající zmenšený F-22. Šípovitost náběžné hrany křídla je 35o, úhel odtokové hrany 15o. Křídlo je vybaveno sklopnou náběžnou hranou a přibližně 2/3 rozpětí tvoří rozměrná vztlaková klapka. X-35A/B nemá křidélka.

 

Rentgenový řez X-35B

Těmi je vybavena pouze námořní verze X-35C, která má větší rozpětí. Námořníci na použití křidélek trvali kvůli tomu, že manévr při přiblížení na palubu lodi přeci jen vyžaduje přesnější a citlivější řízení.

Trapézový je i průřez trupu, což zmenšuje RCS (Radar Cross Section) při ozáření sespodu a z boků. Trup je nosný a podílí se na vzniku vztlaku. Sací kanály pro přívod vzduchu k motoru jsou dělené, ústí na bocích a jsou zakřivené tak, aby nepřátelské radiolokátory zepředu „neviděly“ na oběžné kolo prvního stupně kompresoru motoru. Toto umístění také snižuje pravděpodobnost nasátí cizích předmětů.

Podstatná část konstrukce je z hliníkových slitin. Kvůli úspoře ceny bylo omezeno použití kompozitů a titanu. Letoun je staicky nestabilní (-25%) což mu dává mimořádnou obratnost, ale na druhou stranu se neobejde bez řízení podporovaného počítačem.

Arzenál

Výzbroj je umístěna ve dvou zbraňových šachtách, uzavíraných dvojdílnými kryty. Útočná výzbroj je zavěšena na standardním závěsníku uvnitř trupu. Šachta X-35A a X-35C je dostatečně rozměrná pro umístění GBU-31 JDAM ráže 2 000 liber, geometricky podobně velké GBU-12 Paveway II ráže 500 liber nebo AGM-154 JSOW.

Schema zbraňové šachty F-35 - AIM-120 AMRAAM není upevněn na krytu šachty (jak tvrdí některé zdroje), ale je na samostatném závěsníku

Verze X-35B má šachtu o 14 palců (35,5 cm) kratší protože část prostoru zabírá SDLF. Jeho největší použitelnou zbraní je GBU-32 JDAM ráže 1000 liber. Všechny verze mohou samozřejmě nést zbraně menších rozměrů jako kontejnerové bomby řady CBU nebo čtyři nové bomby GBU-39 SDB (Small Diameter Bomb) na skupinovém závěsníku.

Řízené střely jsou upevněny na vyklápěcím závěsníku, který se pohybuje společně se spodním krytem. Primárně se počítá s použitím AIM-120C, ale pro zahraniční zákazníky bude F-35 certifikován i pro použití menší AIM-132 ASRAAM a střel Brimstone.

Pohled do zbraňové šachty na maketě F-35B

Verze X-35A jako jediná nese kanon čtyřhlavňový kanon GAU-22 ráže 25 mm, s palebným průměrem 180 nábojů, vestavěný nad levým vstupem vzduchu. Obě zbylé verze mohou nést stejnou zbraň se zásobou 225 nábojů jako odhazovací vnější stealth kontejner, mezi zbraňovými šachtami.

Pro činnost v podmínkách umlčené PVO je možné na čtyři vnější závěsníky podvěsit zbraně z arzenálu USAF, USN, USMC a dalších uživatelů. Největšími vnějšími podvěsy mohou být řízené střely s plochou dráhou letu Storm Shadow, AGM-158 JASSM nebo přídavné nádrže s objemem 480 gallonů (1 817 litrů).

 

Tabulka výzbroje F-35 Lightning II

Na další dva závěsníky je možné umístit jen protiletadlové řízené střely. Celková hmotnost nesené výzbroje může být 13 000 liber (5 897 kg) u X-35A, 11 000 liber (4 990 kg) u X-35B a 15 000 liber (6 803 kg) u námořního X-35C.

Prameny:
Miller Jay: Lockheed Martin´s Skunk works ISBN 1-85780-037-0
Pace Steve: F-22 Raptor ISBN 0-07-134271-0
Richardson Doug: Neviditelné vojenské letouny (Stealth Airplanes) ISBN 80-7352-192-X
Sun Andy: ATF Contenders ISBN 962-361-020-3
Periodika: Air international, Flight, Air enthusiast, Code one
Web:
http://www.jsf.mil/
www.boeing.com
http://www.lockheedmartin.com/products/f35/
http://en.wikipedia.org/wiki/F-35_Lightning_II
www.lockheedmartin.com
www.f-22raptor.com
www.airforce-technology.com
www.militaryfactory.com

Read more: F-22 Raptor

Seriál

  1. Lightnings in the air - Blesky na obloze
  2. Blesky na obloze 01 - P-38 Lightning - První Light
  3. Blesky na obloze 02 - P-38 Lightning - Holka pro všechno
  4. Blesky na obloze 03 - P-38 Lightning - Jaký byl?
  5. Blesky na obloze 04 - BAC Lightning - Přes hranici zvukové bariéry
  6. Blesky na obloze 05 - BAC Lightning - Dvakrát rychlejší než zvuk
  7. Blesky na obloze 06 - BAC Lightning - Šlechtění rodu
  8. Blesky na obloze 07 - BAC Lightning - Konec kariéry
  9. Blesky na obloze 08 - F-35 Lightning II - Zrození nové generace
  10. Blesky na obloze 09 - F-35 Lightning II - JSF dostává formu
  11. Blesky na obloze 10 - F-35 Lightning II - První neznamená vítěz
  12. Blesky na obloze 11 - F-35 Lightning II - Začátek sériové výroby
  13. Blesky na obloze 12 - He-70 - Německý Blitz podle amerického vzoru
  14. Blesky na obloze 13 - Ar 234 Blitz - První proudový průzkumný letoun
  15. Blesky na obloze 14 - Ar 234 Blitz - První proudový bombardér
  16. Blesky na obloze 15 - Ar 234 Blitz - Caesar a další
  17. Blesky na obloze 16 - Macchi C.200 Saetta - Blesky pana Castoldiho
  18. Blesky na obloze 17 - Macchi C.200 Saetta - Poprvé v boji
  19. Blesky na obloze 18 - Macchi C.202 Folgore - Splněný sen
  20. Blesky na obloze 19 - Macchi C.202 Folgore - Bojové ostruhy

Podobné články

Další články autora

Autor : Ing. Radek ˝ICE˝ Panchartek / ICE 🕔03.01.2010 📕22.697

Komentáře Disqus

Komentáře Facebook

Sociální sítě

Reklama

Poslední komentáře