Unul sau doua?

De la inceputurile aviatiei reactive si pana azi aspectul care afecteaza poate cel mai mult proiectul unui avion este alegerea motorului care sa asigure tractiunea necesara.

Intr-o explicatie simplificata, tractiunea este influentata direct de masa de aer care trece prin motor si viteza de evacuare a gazelor. Pentru a obtine o crestere de tractiune este deci necesar fie cresterea debitului de aer, fie cresterea vitezei de evacuare. Pentru o tehnologie data, adica RPM maxim, cresterea fluxului de aer necesita marirea diametrului motorului influentand astfel suprafata sectiunii transversale a avionului si ducand la o crestere a rezistentei aerodinamice. Cresterea vitezei gazelor se obtine in general prin cresterea temperaturii de lucru, care este limitata si ea de materialele disponibile.

Una din cele mai importante decizii este alegerea intre solutia monomotor vs bimotor. Scoatem din calcul cazul particular si din ce in ce mai putin relevant al bombardierelor multimotoare.

Cronologia alternantei intre cele doua solutii este foarte interesanta.

Fundamentala pentru luarea unei decizii este tractiunea maxima posibil de a fi atinsa cu tehnologia existenta la un moment dat. In general varianta cu un singur motor avea castig de cauza datorita intretinerii mai usoare si a unei eficiente teoretic mai bune. Atunci cand cerintele depaseau performantele tehnologice ale momentului se trecea la varianta cu doua motoare, de obicei mai mici si relativ mai slabe decat generatia precedenta, puterea insumata fiind insa mai mare. Imediat ce tehnologia progresa si motoare cu putere suficienta deveneau disponibile se revenea la solutia monomotor si ciclul se repeta.

 

In cazul primei generatii de dupa razboi alegerea era simplificata de performantele foarte slabe ale motoarelor disponibile: un monomotor cat mai mic si mai usor, manevrabil dar cu raza de actiune redusa sau un bimotor mai puternic, de regula mai rapid, cu raza de actiune mai mare insa, cu unele exceptii, mai putin manevrabil. Ambele tabere au produs avioane din cele doua categorii, prima fiind reprezentata de MiG-15 si F-86 iar cea de-a doua de Yak-25, F-89 si McDonnel Phantom/Banshee.

Generatia a doua a adus un prim salt in tehnologie si unele bimotoare au fost inlocuite de monomotoare mai performante, cel mai bun exemplu fiind inlocuirea MiG-19 cu MiG-21. SUA, mai avansate tehnologic, experimenta deja motoare masive pentru avioanele sale cele mai performante, F-105 si F-106 fiind cele mai bune exemple, in general seria F-1xx fiind monomotoare. Pentru cei care nu ajunsesera la acelasi nivel, solutia pentru performante de top ramanea bimotorul (English Electric Lightning, Su-15). Aparitia aripii delta asigura chiar si monomotoarelor cu motoare mai slabe performante rezonabile, de exemplu: Draken, Mirage III si MiG-21.

Probabil ajunse la capatul dezvoltarii tehnologice, SUA a preferat din nou bimotoarele pentru generatia a treia, cu F-4 Phantom. In timpul asta URSS, ramasa cu o generatie in urma, experimenta cu motoare de dimensiuni gigantice cum ar fi Tumansky R-27 instalat pe MiG-23. Acesta avea un rival pentru titlul de cel mai mare motor instalat pe un avion de vanatoare in Volvo RM8 cu care era dotat Viggen. Franta a ramas la formula cu un motor, prin Mirage F1.

Generatia a patra a adus un nou salt si monomotorul YF-16 a fost preferat bimotorului YF-17 pentru rolul vanatorului usor. URSS, din nou in intarziere, a facut trecerea de la monomotorul MiG-23 la bimotorul MiG-29. In cazul ambelor tari insa componenta de mare performanta era asigurata de bimotoare. Constanti, francezii nu abandoneaza monomotorul si continua cu Mirage 2000 insa dezvoltarea ulterioara va respecta ciclul nomal, Rafale fiind bimotor.

Ceva interesant se intampla in cazul ultimelor avioane de generatia a patra, sau 4.5 cum au mai fost clasificate. Suedezii sparg ciclul si in loc de un bimotor ca inlocuitor pentru masivul Viggen revin la formula de monomotor usor, cu aripa delta si relativ submotorizat, prin Gripen. Un fel de intoarcere la filozofia care a sigurat succesul Draken.

Alegerea pentru Rafale si EF a solutiei bimotor poate parea la prima vedere doar o imitare a formulei F-15 sau Su-27, in realitate insa tractiunea EJ200 sau M88 este inferioara motoarelor americane sau rusesti, este deci foarte posibil ca decizia sa fi fost fortata de lipsa capacitatii industriei europene de a produce ceva similar. Sau poate aceeasi filozofie a Gripen-ului a fost aplicata si in cazul celor doua euro-canarduri: aripa delta si motoare cu tractiune relativ slaba.

SUA reusesc un mic miracol tehnologic si sar peste o generatie, alegand din nou formula cu un singur motor extrem de puternic pentru F-35. Cel putin in viitorul apropiat P&W F135 va fi foarte greu de depasit.

Daca pentru avioanele de vantoare-bombardament perfomantele sint puse mereu pe primul loc, in cazul aparatelor de antrenament costurile de intretinere si economia de carburant sint prioritare si astfel ar fi fost logic ca majoritatea sa aleaga solutia monomotor. Si totusi exemplele de bimotoare sint destule: T-37, Fouga Magister, T-38 (varianta a celebrului F-5), AlphaJet, MiG-AT, Yak-130/M-346 si L-15.

KAI T-50 – Sursa: wikipedia.org

Succesul la export al lui M-346 in fata supersonicului KAI T-50 relanseaza discutia asupra formulei optime in cazul aparatelor de antrenament. Sint opuse practic cele mai avansate motoare “usoare” disponibile in Occident: o pereche de F124 vs un singur F404. Cum tractiunea si greutatea sint comparabile, decizia ramane a se lua pe baza economiei costurilor de intretinere si a consumului. Suprinzator, bimotorul M-346 este cotat ca fiind mai economic de intretinut (dar si de achizitionat) decat monomotorul T-50, rasturnand toate calculele teoretice.

Daca e sa ramanem la acelasi motor Viper si pentru succesorul lui IAR-99, ceea ce nu e de dorit dar sint indicii ca aceasta ar fi directia, poate ca este timpul sa luam in considerare si o varianta IAR-XT bimotor.

Configuratie abandonata, probabil IAR-93 – Sursa: INCAS

 

Tehnomil.net