Superavioane: JAS 39 Gripen!

George GMT

11 ani ago

This entry is part 7 of 15 in the series Superavioane

Episodul III – Saab Gripen, analiza Defense Issues, Partea 1

Grifonul, un paznic inaripat mic si al dracu’.

Acesta nu este un articol original, ci o traducere in doua parti a unei analize Defense Issues, aparuta in luna februarie 2013.

Istoria programului

SAAB Gripen este rezultatul conceptiei cu privire la avionul de vanatoare cu stabilitate flexibila initiata de revolutionarul (la acea data) F-16. Nu este surprinzator ca SAAB a optat pentru designul delta-canard, de altfel firma respectiva fiind pionier in anii 1960 in acest domeniu, dar si alte optiuni au fost evaluate (si respinse), influenta covarsitoare a constituit-o programul de testare al Viggen la sfarsitul anilor ’70, ce a verificat la un nivel general caracteristicile high-alfa ale designului. Pentru Suedia, alegerea unui avion de vanatoare mic, ieftin dar foarte capabil, a fost evidenta.

1000 bordeie, 1000 « obiceie ».

In 1979, dupa anularea proiectului prea scump B3LA (o dezvoltare a unui aparat subsonic trainer si de atac usor), Fortele Aeriene Suedeze au purces la o reexaminare a cerintelor. Concluzia a fost ca singura optiune permisa era dezvoltarea unui aparat multirol capabil sa execute misiuni de superioritate aeriana, atac la sol si cercetare. Astfel ca programul JAS s-a nascut, numele fiind acronimul cerintelor specifice (Jakt –avion de vanatoare, Attack – atac, Spaning – cercetare).

Piece(s) of the pie.

In martie 1980 guvernul a aprobat planul, dar a insistat pentru permiterea contractorilor straini de a participa la ofertele programului. Ca raspuns, industria aeronautica suedeza (aflata in proprietatea statului) a format JAS Industrial Group format din Saab-Scania, Volvo-Flygmotor, Ericsson Radio System si FFV (n.t.- Försvarets Fabriksverk), pentru a fi capabila sa participe la program. Propunerile formale au fost cerute in 1981, JAS IG trasmitand propunerea lor chiar in acel an, pe 1 iunie. Dupa evaluarea propunerilor s-a decis ca JAS e castigatorul. Pe 30 iunie 1982, o propunere fixa a fost semnata intre FMV (n.t.- Försvarets Materielverk – Administratia de Materiale pentru Aparare) si JAS IG pentru 5 prototipuri si 30 aparate JAS-39. In urmatoarea luna s-a hotarat ca numele aparatului sa fie Gripen.

Test, Johnny Johann Test.

Ericsson a fost contractata pentru furnizarea radarului multi-rol, in timp ce FFV a dezvoltat sistemele de navigatie si atac.

O macheta a designului final a fost dezvelita la inceputul anului 1980, totusi, dezvoltarea FCS (n.t. – Sistemul de Control al Zborului) a cauzat intarzieri in asamblarea finala a aparatului, cu primul Gripen iesind de pe linia de productie pe 26 aprilie 1987, dupa 7 ani de dezvoltare. Primul zbor a avut loc pe 9 decembrie 1988, dar dupa al saselea zbor, pe 2 februarie 1989, aparatul s-a indepartat de pista si s-a dat peste cap (n.t- literalmente « a facut roata »). Ca urmare, FCS-ul a fost reparat si, pe 4 mai 1990, JAS-39-2 a zburat cu un nou software. Al cincilea si ultimul prototip a zburat pe 23 octombrie 1991. Testarile au aratat o rezistenta la inaintare cu 10% mai mica decat cea prevazuta in specificatii, inclusiv performanta la aterizare/decolare. In iunie 1992 cotractul pentru a doua transa de aparate a fost aprobat.

JAS-39-2.

Pe 4 martie 1993 primul Gripen de productie (JAS-39-101) a avut zborul inaugural, cu al doilea aparat livrat pentru teste in serviciu pe 8 iunie 1993. Curand acesta s-a prabusit in timpul unei manifestari aeriene peste Stockholm deoarece pilotul a pierdut controlul aparatului si a trebuit sa se ejecteze. Ca urmare a accidentului, viitoarele teste de zbor au fost suspendate pana cand FCS-ul a fost revizuit, acest lucru a insemnat inclusiv schimbari ale unghiului de deflectie al canardului in modul de lupta. Testarile au continuat in 29 decembrie 1993.

JAS-39-101

Un JAS-39A a fost convertit din linia de productie pentru a servi ca prototip pentru trainerul biloc, JAS-39B. Avea caracteristica principala lungirea fuselajului cu 65,5 cm si carlinga in spate care, cu exceptia HUD, este identica cu cea a pilotului din fata.

Pe 12 iunie 1995, SAAB si British Aerospace au anuntat dezvoltarea in comun a unei variante de export. In 2001 acest joint a fost inregistrat in Suedia drept Gripen International. Cum Gripen a fost conceput numai pentru necesitatile suedeze, a fost dezvoltat EBS (n.t.- Export Baseline Standard), rezultand variantele C si D ale aparatului. Curand, Fortele Aeriene Suedeze au decis de asemenea sa achizitioneze si noile versiuni, cu ultimele 20 de aparate ale transei 2 si 30 ale transei 3 conforme cu specificatiile EBS.

Caracteristicile Gripen C/D.

EBS are drept caracteristici o sonda retractabila de alimentare in zbor situata pe fanta de admisie de la babord, ecrane de bord full-color in limba engleza si unitati imperiale, computere noi, iluminare a carlingii compatibila cu vederea pe timp de noapte, containere FLIR si de cercetare, un sistem mai puternic de aer conditionat, OBOGS (n.t.- On-Board Oxygen Generating Systems) si aripi mai ranforsate cu piloni standard NATO.

Schita variantei sud africane.

In decembrie 2004, BAE a vandut o parte insemnata din actiunile sale in Gripen International lui Saab, ultimele 10% ramase fiind vandute tot lui Saab in iunie 2011. Pe 26 aprilie 2007, Norvegia a semnat un acord de dezvoltare in comun a aparatului, urmat de intelegerea semnata intre Saab si Thales Norvegia in iunie acelasi an, cu privire la dezvoltarea sistemelor de comunicatie. In iunie 2007, NATO Link 16 a fost adaugat la sistemele de transmise de data ale Gripenurilor aflate in serviciul Suediei.

Always a bride’s maid…never a bride…my foot!

Pe 23 aprile 2008, a fost prezentat Gripen Demo (cerut in 2007), servind ca demonstrator pentru Gripen NG. Pe 27 mai 2008 a avut loc primul zbor, demonstrand in avans abilitatea de supercruise pe 21 ianuarie 2008, zburand cu Mach 1,2 fara fortaj.

In 2010 Suedia a atribuit un contract pe 4 ani pentru imbunatatirea radarului si a altor echipamente ale Gripenului. Pe 25 august 2012 Suedia a anuntat planul de a cumpara 40-60 Gripen NG, ca urmare a deciziei Elvetiei de a cumpara 22 Gripen in aceeasi varianta. Pe 17 ianuarie 2013 guvernul suedez a aprobat decizia de a cumpara 60 Gripen E, cu primele livrari in 2018.

Wunderbar !

Spre deosebire de Viggen, zborurile de testare au aratat nici un fel de deficiente aerodinamice, structurale sau ale motorului ; de fapt toate cerintele au fost mai bune decat previziunile. Singura modificare structurala a o fost cate o « strake » in spatele suprafetei canardului.

Design

General

Saab Gripen este conceput ca un aparat de lupta usor si foarte manevrabil. Aranjamentul close-coupled canard impreuna cu aripa delta a fost ales pentru a optimiza performanta de manevrare in acelasi timp permitand capabilitati acceptabile de atac la sol. Programele de testare au verificat capacitati excelente de recuperare la ambele versiuni Gripen. Mai mult, configuratia delta canard are o toleranta buna per-se cu privire la daune datorita suprafetelor « incalecate » cat si echilibrare de portanta pozitiva pe toate suprafetele, un coeficient inalt de portanta maxima, performante bune de aterizare/decolare si mentenata precum si capabilitate de redresare din vrie. Canardurile « plutitoare » ofera de asemenea si stabilitate aparatului in caz de defectiune a EFCS.

Detalii aerodinamice.

Pentru a minimaliza greutatea, 30% din structura este compozita/fibra-carbon. Aparatul este instabil prin design, SAAB sustinand chiar ca Gripen este primul avion de lupta canard instabil care a intrat in productie la nivel global.

In timp ce Gripen are o incarcatura mica pe aripa si portanta buna la inalte unghiuri de atac, cat si o relativa mica anvergura a aripilor, raportul sau tractiune-greutate este sub 1 la greutatea de lupta. Aparatul are o viata operationala in serviciu de circa 8000 ore de zbor.

Will it blend? Yes, it does!

Fuselajul

Unul din lucrurile care pot fi observate este gradul inalt de “blending” (n.t.- imbinare/amestecare fluida) a aripii cu corpul, similar lui F-16, ce rezulta in portanta ridicata in timpul manevrelor, cat si aproape nici o interferenta a rezistentei la inaintare ce apare de obicei la jonctiunea aripa-corp. Singura exceptie sunt fantele de admisie, care sunt in aranjament lateral, cu suprafete plane folosite pentru radacinile canardurilor. Corpul aparatului insusi,- avand o “talie” mult mai subtire decat partile imediat in fata sau spate, este clar conceput pentru manevre transonice.

Doua mici “strakes” sunt vizibile pe partea superioara a fuselajului, localizate chiar in spatele suprafetelor canardurilor si o singura strake poate fi vazuta pe intradosul fuselajului ; scopul lor este de a ajuta stabilitatea directionala si laterala la unghiuri mari de atac.

Strakes.

Canardurile

Saab Gripen are canarduri ce sunt largi prin comparative cu aripile. Acestea sunt pozitionate aproape in fata si putin deasupra aripii si sunt ridicate la varfuri, cu unghi de incidenta mare. Locatia canardurilor pe lateralele fantelor de admisie previne obstructia curgerii aerului.

Canarduri dihedrale…si ascutite (swept back) ; observati si bordul de atac « dinte de caine » al aripii.

Principalul scop al canardurilor close-coupled este nu de a se manifesta ca surpafete de control ci pentru a creste protanta la unghiuri mari de atac, intimp ce aparatul se bazeaza in special pe vortice generatoare de pootanta, prin intarirea vorticelor generate de aripa si prevenind ruperea lor. Marimea si unghiul canardurilor Gripenului sunt folosite sa atinga separatia cat se poate de buna –verticala si orizontala- intre varful canardului si suprafata portanta a aripii, permitand astfel vortex de portanta maxima in timpul manevrelor high-alpha ; aceasta imbunatatire a portantei datorata configuratiei close-coupled poate fi si pana la 50% cand este comparata cu portanta produsa de suprafete in izolare.

Ups and downs.

In timp ce tractiunea vectoriala doar creste manevrabilitatea la viteze foarte mici si in regimul supersonic, canardurile close-coupled sunt eficiente la orice viteza, desi nivelul de eficacitate difera in functie de viteze. Ca urmare, aparatul cu canarduri close-coupled poate avea aripi mai mici pentru aceeasi portanta la unghiuri inalte de atac (imbunatatind rata de ruliu), fiind capabil sa intoarca mai strans la orice viteza a aerului decat cele posibile cu aceeasi marime a aripii si valorii unghiului de atac precum si poate atinge o rata de intoarcere instantanee mai inalta. Aceasta inseamna si ca aparatul va fi capabil sa aiba o anvergura micsorata a aripii pentru aceleasi valori de unghi de incidenta si portanta, imbunatatind ratele de ruliu ; o aripa mai mica si unghiul de atac redus insemana automat si reducerea rezistentei la inaintare in timpul intoarcerii, permitand aparatului sa mentina mai bine energia. Totusi, downwashul canardurilor reduce de asemenea portanta pe aripa la unghiuri mici de atac, reducand totodata si capacitatea de incarcare maxima a aparatului.

Downwash.

Prin comparatie cu LEX, canardurile sunt mai versatile. Dincolo de abilitatea de a actiona ca surpafete de control, canardurile pot ajusta pozitia in asa fel incat sa produca portanta maxima la orice unghi de atac.

Desi Gripen a fost capabil sa atinga unghiuri de atac intre 100 si 110 grade in timpul testelor de zbor, limita normala AoA (n.t.- Angle of Attack) este de 50 grade deoarece astfel de valori maxime ale AoA nu au nici un fel de utilizare tactica. Mai mult, pozitia canardurilor contribuie la portanta fuselajului chiar in spatele canardurilor in timpul intoarcerii si canardurile insele creeaza portanta, atat in zbor de nivel cat si in intoarcere.

More tests.

Canardurile au totodata avantajul contra suprafetei de control din coada – fiindca centrul de greutate pentru aparatele moderne este spre spatele aparatului, folosirea canardului rezulta intr-un mai lung « moment arm ».

Gripen e “viceversa“.

Canardurile pot fi aplecate inainte la aproape 90 grade cu scopul de a ajuta la franarea in timpul aterizarii.

Bunicuto, ce ochi favoriti mari ai ! Ca sa franez mai bine…pe strada!..printre altele…

Aripa

De tip delta, aceasta ofera o suprafata larga, volum si ranforsaje puternice pentru greutatea pe care o are. Forma aripii asigura crearea de vortice la unghiuri inalte de atac de catre bordul de atac al aripii, imbunatatind portanta ; aripile sunt de asemena echipate cu mici LERX pentru a intari vorticele laterale. O alta componenta de inalta portanta este reprezentanta de voletii bordului de atac, care sunt folositi la unghiuri inalte de atac. Cand intra in functiune in timpul manevrelor high alpha, acestia imbunatatesc portanta ; dar in acelasi timp pot crea si ruperea vorticelor. Totodata redirectioneaza curgerea aerului catre radacina aripii, contracarand tendinta acestei curgeri de a se deplasa catre varful aripii delta. In timp ce folosirea voletilor poate reduce rezistenta la inaintare, acest lucru se intampla la viteze aproape de calare, in timp ce in celelate cazuri acestea maresc rezistenta la inaintare. Cand voletii nu sunt utilizati, configuratia de bord de atac « dogtooth » (n.t.- dinte de caine) rezulta in crearea unui singur vortex puternic pe fiecare aripa ; ajutand portanta prin contracararea tendintei aripii delta de a muta curgerea aerului catre varfuri, lasand astfel restul aripii in situatia de calare. Aripa nu este nici anhedrala nici dihedrala, fiind localizata la jumatatea inaltimii pe care o are coca aparatului. Datorita grosimii aripii (de fapt lipsei acesteia), actuatorii externi sunt necesari pentru a controla elevoanele.

High-alpha.

Fiindca Gripen e un aparat instabil aerodinamic, folosirea aripii delta rezulta de asemena intr-o echilibrare (n.t.- trim) constanta in timpul zborului, imbunatatind portanta maxima cu 10-20%, posibil mai mult. Combinatia de canarduri close-coupled si incarcatura mica pe aripa imbunatateste mai departe performanta in timpul aterizarii-decolarii, permitand capabilitati STOL (n.t.- Short TakeOff and Landing).

In timp ce mecanismul de marire a portantei la unghiuri mari de atac creeaza si rezistenta aditionala, portanta este marita si la rata de intoarcere. Insa ce este ignorat de cei ce vorbesc de penalitatea rezistentei datorita aranjamentului close-coupled este ca separatia curgerii, dincolo de cauzarea scaderii portantei, cauzeaza de asemenea si o majora crestere in presiunea la rezistenta.

Sinele lansatoare de rachete sunt localizate si la varful aripilor, imbunatatind incarcatura de armament si permitand celor doua rachete sa fie carate cu minima crestere a rezistentei, cat si imbunatatind rata deportanta/rezistenta a aripii.

Wingtip IRIS-T

Fantele de admisie

Fantele de admisie ale lui Gripen sunt bidimensionale, similare cu cele folosite de RA-5C vigilante. Fantele sunt separate de suprafata aparatului de o placa de separare a stratului laminar al fuselajului si ofera manevrabilitate adecvata a acestui strat laminar. Testele high alpha au revelat ca nu exista deficiente in performantele fantelor de admisie.

Intakes, nasty angle.

Deriva

Aceasta este mica prin comparatie cu ale altor tipuri de aparate similare, precum celelate Eurocanarduri sau F-16. Acest lucru ar putea rezulta in probleme la AoA ; dar metoda uzuala de a schiba directia aparatului este rotatia in jurul axei X si ridicarea nasului si Gripen are adaugari pe intradosul fuselajului ce pot face o deriva mare sa nu fie necesara pentru stabilitate directionala.

Shark’s fin.

Carlinga

Unul din dezavantajele Gripenului este carlinga sa. Desi permite o vizibilitate buna in fata si lateral, cea din spate este limitata. Acest lucru este dictat de cerintele de atac la sol, unde evacuarea unitatii de racire este localizata in spatele carlingei pentru a o ascunde de senzorii IR de la sol. In timp ce SAAB a incercat sa atenueze problema prin instalarea oglinzilor pe cadrul din fata al carlingei, aceasta este numai o solutie partiala.

Carlinga a avut la inceput trei ecrane monocrome multi-functionale si un HUD holografic cu unghi larg. Are de asemenea control HOTAS (n.t.- Hands On Throttle-And-Stick) ce permite pilotului sa selecteze multe functii fara a ridica mana de pe mansea de control sau acceleratie. Scaunul de ejectare, spre deosebire de celelate modele ale SAAB, nu este « de al casei » ci Martin-Baker.

Cockpit C.

Motorul

Acesta este bazat pe F-404 al General Electric (n.t.- motorul lui F/A-18 Hornet). Versiunea folosita la Gripen, manufacturata sub licenta de Volvo, are tractiunea de la 16 000 la 18 000 lbf (aceasta inseamna de la 7257 la 8 165 kgf).