Apararea antiracheta de croaziera

  Prima racheta de croaziera  devenita operationala in 1944 , a fost V-1, celebra Vergeltungswaffe-1,  "arma de razbunare" nr. 1  a lui Hitler. 

Daca englezii reuseau sa contracareze  V -1 cu artilerie AA, baloane de baraj, avioane Spitfire, Hawker Tempest, Mosquito , Mustang, folosind chiar un Vickers Wellington dotat cu radar pentru ghidarea "Diver patrols" , sau agenti dubli pentru a dezinforma nemtii asupra zonelor de impact,  acum situatia s-a complicat datorita avansului tehnologic.

In prezent racheta de croaziera este una din armele redutabile in conflictele moderne. 

Este o arma care zboara autonom , in principal pe o traiectorie orizontala, de la lansare pana la impact.

Este folosita pentru a lovi cu precizie  tinte terestre sau navale, atat cu focoase conventionale cat si nucleare. Raza de actiune este intre cateva zeci de km si 3000 km pentru  KH 55SM (incarcatura termonucleara de 200 kt TNT) . Viteza rachetelor poate fi subsonica, supersonica sau hipersonica si pot fi lansate de la sol, din aer , de pe nave sau chiar submarine  aflate in imersie.

In general, rachetele de croaziera subsonice sunt propulsate de motoare turboreactoare, iar cele supersonice si hipersonice,  cu motoare racheta combinate cu statoreactor

Dintre rachetele cu tinte terestre , cele mai cunoscute sunt cele din familia Tomahawk, lansate de pe nave sau submarine ale USNavy. Incepand cu 1991, peste 2000 rachete au fost lansate in diverse atacuri aeriene.

Sistemele de ghidare ale rachetelor de croaziera sunt foarte precise , asigurand o mare acuratete  de doar cativa metri.  De obiciei sunt formate din : sistem de navigatie inertiala (INS), GPS, TERCOM (Terrain Contour Matching), in care sunt comparate datele altimetrului de bord cu cele dintr-o harta a terenului pre-incarcata in calculatorul de bord. sau folosind DSMAC (Digitized Scene Mapping Arrea Correlator). Pentru a realiza si utiliza astfel de harti, este nevoie de o tehnologie avansata , pe care nu o au decat cateva state.

Rachetele de croaziera sunt de mici dimensiuni in comparatie cu avioanele, aripa are o suprafata mica, la fel  si ampenajele.

In general sunt folosite la inceputul unui conflict armat, fiind lansate pentru atacarea infrastructurii si a obiectivelor militare importante.

Apararea contra rachetelor de croaziera, in special a celor destinate tintelor terestre are mai multe componente :

In primul rand s-a incercat neproliferarea acestei arme , fiind semnate mai multe tratate si conventii. 

Astfel, un numar de 35 state au aderat la Missile Technology Control Regime (MTCR) incepand cu 1987, instituind un control al exporturilor de rachete cu sarcina utila de peste 500 kg si raza mai mare de 300 km. Romania s-a angajat voluntar sa respecte tratatul , fara a fi membra. Prin Wassenwar Arrangement (1996), in care este si Romania semnatara, sunt controlate o lista tehnologii care pot fi folosite in fabricarea de rachete. Cu toate aceastea , tari ca Iranul, Corea de Nord, Israel, Pakistan au dezvoltat constructia de rachete .

 Rachetele anti-nava propulsate de motoare aeroreactoare si care zboara la inaltime mica  sunt tot rachete  de croaziera si au o raza de actiune de la cativa zeci de km , pana la 5-700 km.

Cateva din rachetele de croaziera cu raza mare pentru atac la sol : 

SUA - Tomahawk Block IV (1700 km), AGM 86 (1100 km), AGM 129   (3700 km)

Rusia -  KH 55SM (3000 km), 3M14 Kalibr (2500 km), RK 55 (3000 km)

China - DH 10 (1500 km)

Coreea de sud - Hyunmo 3 ( 1500 km)

Iran - Meshkat (2000 km), Soumar ( 2500 km)  

Taiwan - Yun Feng  (1000 km)

Turcia SOM  ( 300 km)
Pakistan - Babur (750 km)

Cu exceptia Iranului si Chinei  care au cumparat si probabil copiat KH 55 si a  UK, care a cumparat Toamahawk , alte exporturi nu au fost derulate la aceasta clasa. Dupa destramarea URSS, Belarus si Ukraina au renuntat la ele. 

Atacurile preventive sunt una din optiunile de contracarare a folosirii rachetelor de croaziera. Se executa impotriva lansatoarelor, depozitelor, bazelor militare, avioanelor sau navelor care le pot opera, inclusiv submarine. Astfel de atacuri nu pot garanta distrugerea totala, depinzand mult si de informatiile culese despre aceste obiective.
Exprimat in alti termeni, trebuie sa dobori arcasul nu sageata.
Una din marile temeri este posibilitatea ca rachete de croaziera sa fie lansate de pe nave comerciale, unde pot fi ascunse de teroristi in containere.

O alta metoda de aparare este cea pasiva, constand in construirea de adaposturi, bunkere, dispersare si pastrarea posibilelor tinte cat mai departe de coaste sau linia frontului.

Apararea activa este varianta ramasa in caz de atac cu rachete de croaziera. Actiunile specifice sunt detectia, urmarirea si distrugerea rachetelor.

Rachetele de croaziera sunt foarte greu de detectat datorita dimensiunilor mici, care le asigura o amprenta radar RCS mica, evaluata la sub 0.5 m2 pentru Tomahawk. Cu o anvergura in jur de 3 m si ampenaje mici, zburand la altitudini sub 30 m, reprezinta o tinta greu detectabila pe radare.
In plus, cele pentru tintele terestre zboara urmarind relieful , semnalul pe radar fiind ascuns intre diverse semnale ecou din apropierea solului. Curbura pamantului ascunde practic rachetele ce zboara jos, fiind detectate la distante sub 40 km , valoare dependenta de inaltimea de zbor, inaltimea antenei si sensibilitatea radarului.
Se pare ca nici radarele tip SAR  montate pe satelitii militari nu au performantele necesare detectarii eficiente a rachetelor de croaziera. Cei geostationari sunt la o altitudine prea mare, iar cei de pe orbite joase sunt in permanenta miscare fata de zona supravegheata. Satelitii pot avea doar un rol secundar in detectie.
Metoda cea mai sigura este detectia aeriana, senzorii "vazand" tinta din alte unghiuri decat cei terestri, care o "vad" doar din fata. In plus, senzorii aerieni supravegheaza o suprafata mult mai mare.
O problema comuna pentru toate tipurile de senzori este filtrarea distorsiunilor cauzate de sol, in final solutia optima fiind radare care "privesc" in jos. combinate cu senzori in infrarosu.
Astfel de sisteme sunt montate pe avioane tip AWACS (Airborne Early Warning and control), cum ar fi Boeing E 3 Sentry , Northrop Grumman E 2 Hawkey , Beriev A 50, EL/W 2090 (India produs de Israel), KJ 2000 (China).... Folosirea radarului doppler montat pe astfel de platforme, permite detectia rachetelor de croaziera ce zboara la joasa inaltime.
Problema utilizarii acestor avioane o constituie costurile ridicate de operare.
O alta varianta sunt platforme de mare altitudine gen dirijabile, sau aerostate ancorate la sol cum este JLENS,folosit in zona Washington .
Nici radarele EWR cu raza dincolo de orizont nu sunt suficient de precise pentru a detecta rachetele de croaziera.
Noua racheta de croaziera americana, AGM 158 JSSM , este si mai greu observabila, avand caracteristici stealth,
                                                           

Distrugerea rachetei dupa ce a fost detectata se poate face in mai multe moduri.

  Daca a fost observata de la mare altitudine, se folosesc avioane de vanatoare care o pot dustruge folosind rachete aer-aer AAM, prin tactica numita look down/shoot down . 

Majoritatea avioanelor de lupta generatia a 4a au la bord radare care le permit indeplinirea acestui tip de misiune. 

Aceasta solutie este realizabila in cazul existentei permanent in zona a unui AWACS si a unor avioane de vanatoare in patrulare, un sistem de comunicare informatii eficient, bineinteles cu niste costuri pe masura, situatia fiind si mai critica in cazul unei salve de rachete. sau a rachetelor supersonice.

Este folosita de gruparile navale cu portavioane.

  Un caz celebru de razboi asimetric cauzat de rachete de croaziera in anii '80, a fost rapunsul exagerat al  sovieticilor la aparitia rachetei AGM 86B, lansata de pe avioanele B 52. Dintr-o supraevaluare a amenintarii, rusii au amplasat un mare numar de sisteme S 300 si au construit circa 500 de avioane MIG 31 pentru apararea teritoriului. Gurile rele spun ca acest efort financiar a contribuit si el  la colapsul URSS. MIG -ul 31 , acopera cu radarul propriu arii extinse de supraveghere, poate accelera la viteze de aproape  M 3 si in acelasi timp este un bun interceptor, inclusiv contra rachetelor de croaziera. Dar costa !

Datorita problemelor de detectie prezentate mai sus, apararea unor zone extinse este cvasi imposibila, iar varianta ramasa este cea de aparare individuala a unor obiective militare de maxima importanta.

In domeniul marinei militare, apararea multi strat impotriva rachetelor de croaziera anti-nava, este specifica fregatelor, distrugatoarelor si crucisatoarelor moderne. 

Cel mai cunoscut sistem, este cel defensiv al navelor  echipate cu sistemul american tip AEGIS. 

Daca o racheta de croaziera este detectata din aer poate fi atacata din timp de pe nave cu rachete SAM cu raza medie/lunga : SM 2 sau SM 6  , la o distanta de 100 - 400 km . 

 O nava care nu beneficiaza de un AWACS in zona, pentru detectia rachetelor de croaziera la distanta, trebuie sa se descurce cu ce are la bord. In primul rand este vorba de radare , de preferinta de tip AESA/PESA. Acestea au posibilitatea de a detecta o racheta anti nava ce zboara la inaltime mica deasupra apei (circa 5 m), la distante de circa 20 - 30 km, inaltimea antenei avand un factor determinant. 

 Un sistem integrat de aparare este format din radare, rachete SAM si tun cu tragere rapida .  Sistemul trebuie sa aiba in afara de detectie si functiile de urmarire, iluminare pentru tinte multiple, in scopul directionarii rachetelor defensive si a controlului tragerii tunurilor rapide

.

Sistemul de pe Arleigh Burke

Dupa detectie, se  lanseaza rachetele SAM cu raza scurta (20 km). gen Sea Sparrow (ESSM), sau cu raza foarte scurta (9 km) RIM 116 (RAM) si in final, la distanta mica , se foloseste CIWS (Close in Weapon System), tunul rotativ cu tevi multiple si tragere rapida Phalanx . Se estimeaza ca un sistem CIWS, care are raza in jur de 4 km, poate distruge o racheta de croaziera la circa 500 m de nava, ceea ce ar putea fi cam tarziu. 

Pe langa de sitemul american, pe navele altor state exista diverse combinatii de radare, rachete cu raza medie, scurta, foarte scurta si CIWS (Kashtan , Goalkeeper, Meroka, Oerlikon Millenium, Sea Zenith, Type 730).

Daca detectia se face la circa 30 km, timpul de zbor ramas al rachetei pentru a atinge tinta este de aproximativ 120 secunde pentru rachetele  subsonice si 40 secunde pentru o racheta cu viteza de M 2.5. Sistemul defensiv are si el nevoie de cateva secunde pana sa lanseze primele rachete SAM. 

Pentru fiecare tinta se lanseaza cel putin 2 rachete de interceptare, care trebuie sa loveasca direct tinta pentru a o distruge la impact.

Daca nu au fost distruse de primele rachete SAM cu raza scurta, se folosesc cele cu raza foarte scurta, cu raza 9 km, care au la dispozitie 35 secunde pentru rachetele subsonice, respectiv 12 secunde pentru cele supersonice.(SeaRam). In final, ultimul nivel de aparare este CIWS, al carui tun are o raza de circa 4 000 m, deci timp disponibil  16 secunde, respectiv 4 secunde.

Daca atacul este in salva, exista un grad de saturatie ,la care sistemul nu mai poate face fata.

In concluzie, prevenirea este mult mai eficace decat apararea.

Rachetele de croaziera cu tinte pe uscat sunt si mai greu de detectat datorita influentei reliefului . Traiectoria de zbor poate evita zonele cu radare sau rachete SAM

La fel ca si in cazul navelor, apararea se face numai pentru obiective individuale, nefiind posibila acoperirea unei suprafete mari. 

Pentru aparare americanii folosesc Patriot  , sistem folosit si  impotriva rachetelor balistice.

Rusii , pe langa sistemele stratificate S 300, S 400 , folosesc acum Pantsir  , sistem cu rachete si tun cu tragere rapida tip CIWS.

                                                                 Pantsir

Indiferent de performantele radarelor, rachetele de croaziera ce zboara jos deasupra solului, nu pot fi detectate la distante mai mari 25-30 km.

Calculele sunt la fel ca cele facute pentru apararea unei nave, cu deosebirea ca distanta de detectie e mai mica.

Intru-cat Patriot si gama S 300 -400  folosesc rachete cu raza scurta, sansele de distrugerea a unei salve de rachete sunt destul de mici.

Rusii au adaugat si Pantsir , specializat pentru  raza scurta si foarte scurta , care are si misiunea de a apara toate sistemele  S 300-400.

Americanii nu au dezvoltat sisteme terestre similare, folosind in prezent pentru apararea Washingtonului, un sistem integrat norvegian NASAMS , care foloseste rachete tip aer aer AIM 120 AMRAAM, modificate pentru a fi lansate de la sol si un sistem de radare raspandite tip Sentinel .

Folosirea de catre rusi si americani a rachetelor  in Siria , a aratat performantele  in materie de rachete de croaziera ale ambelor parti.

Dupa ultimul atac cu Toamahawk al bazei aeriene de la Shayrat , au aparut multe discutii referitoare la eficienta sistemelor de aparare rusesti, mult laudatele  S 300 si S 400.

Rusii au deplasat un S 300 la baza navala din Tartus si un S 400 la Hmeimim , langa Latakia.

                                      

Din amplasarea bazelor rusesti, se poate deduce ca rachetele Tomahawk nu puteau fi detectate de rusi, distanta Shayrat Tartus (100 km) fiind mult peste raza de detectie  de 25-30 km a sistemului S 300, iar S 400 este la o distanta si mai mare.

Apararea anti-rachete de croaziera este o misiune dificila, care poate fi realizata printr-o retea de senzori si un sistem integrat de control al focului, dezvoltat in prezent de americani.

Informatiile de la sistemele de senzori de pe toate tipurile de platforme  grupate in Global Information Grid, asigura datele necesare pentru o aparare eficienta, denumita aparare in retea.
Se ajunge astfel la un nou tip de lupta, in care informatia devine esentiala , cu F 35 in rol principal.
Este posibil ca aceste noi sisteme sa poata face mai eficace apararea anti-rachete de croaziera.

Turboeactoarele avioanelor de lupta (V)

PROIECTARE, DEZVOLTARE, FIABILITATE

  Proiectarea, dezvoltarea, fabricarea, operarea si intretinerea motoarelor turboreactoare sunt activitati complexe ce necesita eforturi si resurse uriase pe care si le pot permite un numar redus de tari.

 Proiectarea unui motor performant si fiabil necesita integrarea cunostintelor din mai multe discpline : aerodinamica, termodinamica, mecanica fluidelor, rezistenta materialelor, metalurgie, materiale compozite, automatica, combustibili, teoria arderii, etc. 

Un program pentru introducera unui nou motor turboreactor pentru avioane de lupta , datorita complexitatii activitatilor se intinde pe o perioada de 8-15 ani si costa cateva miliarde de dolari.

Turboreactoarele avioanelor de lupta sunt dezvoltate conform cerintelor impuse de fortele aeriene prin caiete de sarcini. 

Sunt doua tipuri de motoare : cele noi, proiectate de la zero si cele derivate din motoare existente.

Motoarele noi sunt extrem de putine si sunt destinate de obicei unei noi generatii de avioane.

SUA

In figura 1 este prezentata schema de managemnt a dezvoltarii unui motor pentru departamentul apararii SUA.   

       

In continuare sunt prezentate cateva evolutii in dezvoltarea motoarelor pentru avioanele de generatiile 4 si 5.

In 1967 US Navy si USAF au lansat o cerere de oferta pentru motoare necesare echiparii avioanlor F 14, F 15, F 16. Programul a fost denumit ATEGG (Advanced Turbine Engine Gas Generator)

Cerinta principala a beneficiarilor a fost realizarea unui motor cu tractiune de cel putin 60 kN si cu un raport tractiune / greutate cat mai bun . 

A fost ales motorul PW (Pratt&Whitney) F 100-100 , care a fost proiectat si realizat in 4 ani , efectuand primul zbor in 1972. Programul de dezvoltare prevedea realizarea unui motor pentru testare, fiind acceptat in urma parcurgerii unui program de 150 ore de zbor. In principal se urmarea realizarea performantelor si mai putin aspectele de fiabilitate. Motorul era inovator , foarte puternic, cel mai avansat pentru acea perioada, dar a inceput sa prezinte probleme de fiabilitate. La unghiuri mari de atac, aparea fenomenul de pompaj al compresorului , iar la actionarea postcombustiei de multe ori exista o ardere necontrolata , cauzand crestera temperaturii in turbina si deteriorarea acesteia. Cel mai grav aspect l-a constituit resursa intre reparatii TBO (Time before overhaul) , care se pare era de doar 100 ore .

US Navy  a renuntat la achizitie , iar USAF a avut dispute cu PW . Acestia au rezolvat o parte din probleme in varianta F100-PW-200 care a inceput sa echipeze F 16.  USAF, tot nemultumiti, au introdus incepand cu 1984 programul Alternative Fighter Engine (AFE), folosind ca parghie, sistemul sfant al concurentei. GE a livrat motorul F 110 pentru F 16 C/D bllock 30/32, iar , sub presiune, PW a rezolvat restul de probleme, varianta F 100-PW-220, fiind introdusa din 1986 pe F 15 si F 16. Au urmat F 100-PW-229 in 1989 si F-100-PW-229EEP livrat din 2009.
Un motor nou, F 100 , proiectat in 1970, a fost dezvoltat continuu in variante derivate , fiind produse 7200 motoare ce au acumulat 24 milioane ore de zbor. Este in final considerat unul din cele mai fiabile motoare. Varianta 229EEP ajunge la un TBO de 6000 cicli de  zbor ( echivalentul a 2200 ore de zbor) sau 10 ani.
In paralel GE , pornind de la motorul nou F 101,  ce a fost realizat pentru bombardierul B1, in 1970, a dezvoltat varianteele lui F 110, ce echipeaza o parte din F 15 si F 16, fiind montat in trecut si pe F 14 Alt motor produs de GE, F 404  doteaza F 18, fiind  derivat din YJ 101. proiectat pentru prototipul YF 17 care nu a mai intrat in fabricatie.
Practic toate avioanele de generatia a 4a americane, zboara cu derivate a trei motoare proiectate in 1970, dar imbunatatite permanent.
Cum s-au derulat aceste programe ?

In primul rand s-au schimbat treptat cerintele beneficiarilor prin caietele de sarcini si s-au introdus : un echilibru intre performante si fiabilitate, criterii de alegere materiale, teste anduranta extinse, rezistenta la ingerare corpuri straine, testarea limitelor, testarea deteriorarilor , etc

Orice proiect trece prin 4 etape consecutive  de aprobare de catre beneficiar  : studiile despre concept, demonstrarea conceptului prin definirea proiectului si estimarea riscului in detaliu pentru fiecare subsistem  ( etape care dureaza 3-5 ani) , dupa care se trece la proiectarea in detaliu, realizarea si testarea prototipurilor in paralel cu verificarea proceselor de fabricatie si in final inceperea productiei (circa 5-7 ani).

O alta transformare majora a fost imbunatatirea continua a programelor de proiectare , realizandu-se inclusiv o estimare cu acuratete mare a viitoarelor carcteristici si performante,

                       

Evolutia tehnologica a motoarelor 

Testarea motoarelor se facea in anii '70 in 150 ore de zbor ale unui prototip, nefiind pus accentul pe fiabilitate , eventualele probleme urmand sa fie rezolvate iterativ, pe baza experientei in exploatare. S-a dovedit ca odata cu crestera spectaculoasa a performantelor de tractiune, scade fiabilitatea datorita solicitarii mai mari a pieselor, in special datorita temperaturilor mai ridicate.

Treptat au fost introduse proceduri noi, pentru o verificare mult mai amanuntita a turboreactoarelor.

Chiar daca peogramele de simulare a curgerii gazodinamice in motor, proiectarea in CAD/CAM si folosirea calculului de rezistenta cu element finit au crescut predictibilitatea comportarii motorului, sunt necesare teste riguroase de verificare practica a estimarilor teoretice,

De exemplu, pentru un nou tip de motor , se folosesc cel putin 12 motoare care sunt testate pe 5 bancuri de proba circa 10 000 ore de functionare in diverse tipuri de teste. Patru din aceste motoare sunt destinate testelor de anduranta. Suplimentar, cateva motoare sunt folosite in testele in zbor.

  Banc testare motor

                                         

 Motorul F119 produs de PW, este turboreactorul cel mai performant aflat in exploatare. echipand avioanele F 22. A fost dezvoltat la inceputul anilor '80 si a devenit operational in 2005.

Prin dezvoltarea acestui nou motor, s-au construit motoarele din gama F 135, care echipeaza avioanele F 35.

In prezent exista derularea USAF programul ADVENT , pentru urmatorul motor ce va echipa generatia a 6a de avioane de lupta, un turboreactor cu ciclu variabil.

Europa

In Europa se produce motorul EJ 200 ce doteaza Eurofighter de catre un consortiu format di RR (UK), MTU (Germania), Avio (Italia) si ITP 9Spania si UK). Proiectul a inceput initial in 1984 in UK si motoarele au intrat in exploatare in 2003.

Franta produce motorul M88-2 care echipeaza Rafale. program inceput in 1983.

Rusia

In Rusia exista doua familii de motoare ce echipeaza avioanele de generatia a 4a , MIG 29 si SU 27  si  variantele lor ulterioare.

RD 33 a fost proiectat de Klimov incepand cu 1968 si a intrat in productie in 1981, fiind ulterior dezvoltat in RD 33 seria 3, RD 93MK.

AL 31 a fost proiectat de Lyulka (acum Saturn) si a intrat in exploatare incepand cu 1981, avand variante modernizate . AL31F3. FP,FN.FM1,FM2,FU, AL41F1S si AL41F1( PAK FA T-50).

Desi sunt motoare performante, una din probleme lor o constituie lipsa de fiabilitate si necesitatea efectuarii la intervale scurte a reparatiilor.

La toate motoarele , reparatiile sunt de fapt reparatii capitale, efectuate intr-o fabrica specializata si care presupun demontarea completa, inspectia, schimbarea componentelor cu viata limitata, montaj si testare.

Comparatie intre RD 33 (MIG 29) si F 100-229 (F 16)

RD 33 are resursa totala 1500 ore si TBO 400 ore, pe cand F 100-229 are TBO 1700 ore  cu resursa totala 6000 ore.

Pentru o perioada de exploatare de 12 ani , in care se zboara in total 1700 ore , motorul american nu va intra in reparatie , iar cel rusesc va avea nevoie de 3 reparatii si va trebui inlocuit de unul nou care va avea si el nevoie de o reparatie.

Comparatie F 16 vs Mig 29

Intr-o perioada de exploatare de 30 ani, un MIG 29 are nevoie de 3 randuri de motoare noi si un numar de 18 reparatii ale lor, pe cand motorul de pe F 16 are nevoie de o singura reparatie,

Datele de mai sus sunt calculate de polonezi , care opereaza ambele aparate , pe baza experientei acumulate. Costurile sunt pe masura, tinand cont ca numai o reparatie pentru RD 33 costa 650 000 $.

De ce au resursa mai mica motoarele rusesti ?

Sunt mai multe cauze , dintre care :

-in  doctrina de aparare sovietica, avioanele de lupta trebuiau sa zbore deasupra propriului teritoriu, sa fie ieftine , performante si usor de exploatat. In acest sens , motoarele trebuiau reparate numai in fabrici, cei din exploatare fiind in general putin instruiti. asigurandu-se permanent un numar mare de motoare de rezerva disponibile. Oricum costurile nu prea contau si toata lumea avea de lucru. Proiectantii urmareau performantele maxime, sacrificand fiabilitatea, acestea fiind oricum cerintele beneficiarului . Sistemul nu deranja pe nimeni . 

- in plus , determinarea TBO are un aspect tehnic si un aspect administrativ. Cel din urma tine cont de nivelul tehnic al personalului din exploatare, cat si de interesele economice ale furnizorului , care este interesat sa faca cat mai des reparatii

Un bun exemplu este faptul ca nemtii , printr-o intretinere corecta a motoarelor de pe MIG 29 din dotare, au reusit sa creasca TBO de la 350. la 700 ore. Se pare ca la variantele mai noi RD 33 si AL 31, a fost crescuta viata totala spre 4000 ore si TBO a ajuns  intre 750 si 1200 ore. Oricum rusii au inceput foarte tarziu aceste actiuni de imbunatatiri, care dureaza si foarte mult de pus in aplicare.

- sistemul cu intreprinderi de stat, fara concurenta nu este performant

- calitatea subfurnizorilor este greu de gestionat intr-o economie aflata intr-o stare precara

- ramanere in urma fata de noile tehnologii , mai ales in domeniul si tehnologia materialelor rezistente la temperaturi mari

- lipsa unui sistem eficient de exploatare a motoarelor, inclusiv scolarizare si formare a personalului, piese de schimb, logistica 

- prin faptul ca rusii  produc putine motoare pentru avioane civile, si acelea de calitate slaba, nu beneficiaza de transfer de know how sau din cercetarea facuta pentru acestea 

Pin comparatie si americanii au avut probleme de acest gen, dar sistemul lor le-a rezolvat rapid , inclusiv prin actiunile militarilor , care au stiut exact ce sa ceara furnizorilor si s-au implicat in toate etapele dezvoltarii. Americanii a trebuit sa introduca concurenta intre furnizori pentru a avea calitate, competitia intre PW si GE pentru motoarele F15, F16, fiind denumita Marele razboi al motoarelor.

In plus, puternica industrie americana, in colaborare stransa cu englezii de la RR si canadienii, produce motoare civile si nu in ultimul rand, beneficiaza de afluxul de cercetatori si ingineri din toata lumea care emigreaza in SUA. Finantarea puternica a cercetarii, permite un progres continuu in domeniu.

Motoarele americane sunt construite din module care pot fi reparate sau inlocuite in exploatare de tehnicieni ai beneficiarilor bine pregatiti, nefiind necesare trimiteri dese la furnizor.

Daca americanii au produs motoare de noua generatie pentru F 22 si F 35 si acum lucreaza la motoarele pentru avioanele de generatia 6, rusii inca lucreaza la derivatele motoarelor de generatia a 4a.

Pana la urma, de fapt se vad diferentele intre doua moduri de organizare a societatii .

Proiectarea si dezvoltarea turboreactoarelor pentru avioane de lupta  se dovedesc a fi dificile , intinse pe perioade mari de timp si fiind mari consumatoare de resurse umane si materiale. Numarul de tari care isi permite asa ceva este foarte limitat ; SUA, UK, Franta, Rusia si mai nou China care face eforturi uriase sa se dezvolte.

In ultimii aproape 50 de ani numarul motoarelor noi pentru avioane de lupta intrate in exploatare este de circa 8 :  SUA 4, Rusia 2, UK 1, Franta 1, restul fiind variante derivate. 

Aparitia unor noi tipuri de avioane de lupta de o noua generatie , este dependenta de performantele motoarelor. 

Turboreactoarele avioanelor de lupta (IV)

Supercroaziera

 Supercroaziera este regimul de zbor supersonic in care un avion zboara fara folosirea postcombustiei.

De-a lungul istoriei au fost mai multe avioane care puteau realiza aceasta performanta ( British Electric Lightning  cu motor RR Avon - M 1.22 -1954, Mirage IIIC - M 1.3 - 1962 cu motor ATAR, 

F 104, F 16 fara acrosaje, Gripen C, Gripen E, Rafale C, Typhoon, F 22, Tornado , F 35).

Regimul de supercroaziera pentru avioanele militare este definit daca zboara minimum 20 minute cu incarcatura de lupta, avand o fractie de combustibil de minim 40% (se calculeaza procent din masa de combustibil ramas/masa maxima decolare a avionului).

In conditii de lupta, valorile semnifica de fapt minimum 20 de minute zbor supersonic dupa ce avionul a parcurs 320 km de la decolare in regim subsonic.

Supercroaziera permite avionului sa isi surprinda adversarul si sa fie greu de interceptat de un avion aflat in regim subsonic. In cazul unei lupte la distanta, raza rachetelor AA este mai mare, iar in cazul luptei la vedere, avionul are o mare energie cinetica, ce i permite sa faca angajarea dintr-o pozitie favorabila..

Supercroaziera confera avantaje la fel de mari ca si caracteristicile de invizibilitate.

Pentru a incerca sa intercepteze un avion aflat in supercroaziera, atacatorul trebuie sa foloseasca postcombustia si ramane rapid fara combustibil.

Avioanele care pot zbura in supercroaziera :

F 22            - viteza supercroaziera este M 1.5-1.7 , avand o raza de actiune de circa 800 km.

Rafale         - M 1.6 cu sase rachete

Gripen E/F  - viteza M 1.2

Eurofighter  - M 1.2

Rusii se lauda si ei cu SU 35, iar F 35 poate zbura un timp scurt (10 minute) la M 1.2.

De ce este lista atat de scurta in conditiile unor mari avantaje oferite de supercroaziera ?

Raspunsul este in primul rand din lipsa unor motoare performante care sa asigure o tractiune mare in regim "uscat" .

In conditiile folosirii postcombustiei, consumul specific de combustibil se dubleaza, tractiunea creste cu circa 30-50% , iar in final consumul orar se tripleaza.

Exemplu;

Motorul M88-2 (Rafale) ;

Uscat                - consum specific  0.8 kg/daNh - tractiune 48.8 kN - consum orar  3.900 kg/h

Postcombustie  - consum specific  1.7 kg/daNh - tractiune 74 kN - consum orar 12.580 kg/h

Rezerva interna de combustibil este de 4.700 kg, deci in postcombustie ar zbura sub 12 minute (consum orar pentru 2 motoare 25.16 t/h).

F 119 motorul de pe F 22

Motorul F 119  a reprezentat un salt important in dezvoltarea turboreactoarelor.

Tractiunea sa de 11 kN este cu 22 -40 % mai mare decat  tractiunea celor mai puternice motoare aflate in exploatare

Ca si comparatie motoarele  de pe F 15, F 16 au o tractiune de 79 kN  iar cele de pe SU 35 , 89  kN 

Proiectul  a inceput in 1983 si a efectuat primul zbor de testare in 1990, iar productia a demarat in 1997. Este  un turbofan cu raport mic de dilutie si in mod deosebit are cu 40% mai putine piese componente decat un motor obisnuit. Temperatura la intrarea in turbina este de 1630 C 9de aici si performantele deosebite), are doar doua trepte de turbina contrarotative , sase trepte compresor inalta presiune si trei joasa presiune. Motorul are tractiune vectoriala 2D. 

In competitia pentru echiparea lui F 22, motorul F 119,  a castigat in fata lui F 120, motor cu ciclu variabil , datorita performantelor si a simplitatii constructive.

Din F 119 au derivat motoarele F 135. ce echipeaza F 35. 

Pe langa motorul M 88-2 realizat de SNECMA la echiparea Rafale , fiind folosit tot pentru supercroaziera,  este si EJ 200 constuit pentru Eurofighter de un consortiu european .

Rusii folosesc pentru SU 35 motorul AL 41F , o varianta imbunatatita a lui AL 31, cu o tractiune de 86.3 kN uscat , iar pentru PAK FA T-50 tot lucreaza la motorul AL 41F1.

.

Amprenta termica

  Este dificil sa micsorezi amprenta  termica a unui avion al carui motor arde cantitati mari de kerosen si expulzeaza un jet puternic de gaze fierbinti. Temperatura jetului este de 400 -900 C , in functie de gradul de dilutie al turbofanului, iar in regim de postcombustie este de 1400 - 1500 C.  Temperatura tubului prelungitor al motorului  este de 400 - 600 C.

                                                            Eurofighter vazut in IR 

                                   

 Sursele de caldura            

                  

Metode de reducere a amprentei termice :

- marirea gradului de dilutie, solutie posibila doar la avioane cu viteza mica -A 10 - deoarece este necesara cresterea diametrului motorului.

Micsorarea amprentei termice este tratata cu mai multa grija in cazul avioanelor invizibile.

- ajutaje de forma dreptunghiulara (F 117, F 22, B2), care sufla pe extradosul aripii ( B2, YF 23) , zimtate (F 35) , sau cu deflectori (F 22)

Ajutaje B2

 F 117

YF 23

F 22

F 35 ajutaj zimtat 

F 35  Ajutaj normal/ajutaj zimtat in IR

- ventilarea suplimentara a zonei motoare prin montarea de prize de aer - F 35 , sau racirea cu combustibil

F 35 

Reducerea amprentei este mare in cazul regimului de supercroaziera fata de cel in  postcombustie.

Toate aceste masuri incearca sa micsoreze amprenta termica fata de rachetele SAM, practic vizibiltatea din spate fiind oricum mare. Se spune ca este sarcina pilotului sa nu fie vazut in IR din spate. mai ales in raza de actiune a unei rachete AA.

In esenta, se incearca micsorarea amprentei termice, dar, din punct de vedere tactic, daca inamicul lanseaza o racheta IR, asta denota ca avionul nu mai este invizibil. Lansarea unei rachete IR se face cu indicarea tintei pentru racheta, care deja stie unde e tinta. Daca un radar VHF detecteaza existenta avionului, desi nu are precizie, se poate lansa o racheta SAM in IR  contra avionului cu o amprenta termica mare , cum e cazul lui F 35.
De fapt. se incearca minimalizarea timpului in care esti invizibil pe radar , eventual pana la contactul vizual, cand este de obicei prea tarziu pentru inamic.
Sau cum se spune in jargon de catre piloti  pentru apararea de la sol, " one pass haul ass" .
Pentru lupta aeriana avantajul este al celui care vede si lanseaza primul.