A General Dynamics F-16XL fejlesztése, 2. rész

2017. november 22. 07:11 - Maga Lenin

A folytatásban az F-16XL gyártása után a berepülésének tapasztalatai következnek, a repülési jellemzőktől kezdve, a légi utántöltési tulajdonságokon át a fegyverzet alkalmazásáig. Az első rész ITT.

 

Gyártás és az első repülések

A gyártáshoz 1400 tervrajz készült. Ezeken, és a tényleges készítési munkákon mintegy 540 ember dolgozott, köztük 205 tervezőmérnök, 260 gyári munkás, 20 anyagbeszerző, 10 tesztmérnök, 12 gyártásirányító, 20 minőségellenőr és 13 menedzser. Az USAF részéről további 600 fő vett részt a programban, mindezen személyek pedig összesen durván 1 millió munkaórát áldoztak az F-16XL-re annak első repüléséig. Mire ez megtörtént, az ipar saját zsebből állt költségei már összesen 65,4 millió dollárra rúgtak.

A szárny borításának gyártása során a 345 MPa feszültséget is elviselő kompozit anyagot 0,635 és 1,905 cm közötti vastagsággal alkalmazták, 30 és 166 réteg közötti számban. A rétegek formába öntése kézzel történt, mivel ipari robotok ekkor még nem álltak készen erre a feladatra. Egymáshoz képest pontosan meghatározott szögekben fektették egymásra a rétegeket, ami megadott időn belül kellett, hogy megtörténjen, különben tönkrement a kiöntött adag. Az így elkészített szerkezetet egy autoklávba tették, ahol magas hőmérsékleten és nyomáson kezelték, szilárd, mégis megfelelően rugalmas borítást kapva eredményül. A fém borításhoz képest a GD szerint 270 kg-ot takarítottak meg, ráadásul egyszerűbb és olcsóbb volt ezt használni, mivel rendkívül komplex felületeket kellett kialakítani a nagyméretű szárnyon.

teherviselo.png

A bal szárny szerkezete, a törzs felől a szárnyvég felé tekintve

mert_ez_muanyag.png

A GD hölgy munkatársai készítik épp az egyik jobb szárnyat. A kompozit anyag ekkor még ilyen lágy, és úgy fektethető, mint egy gumiszalag. A gyártó 2,5-szeres tartósságot várt egy azonos tulajdonságú fém burkolathoz képest

2010_f16xl_x2_1267828237_4553.jpgA szériaszámból látszik, hogy ez az első F-16XL. Itt épp két mobil daru emeli meg a GD Fort Worth-i üzemében, félkész állapotában (forrás)

A két, megépült példány az eredeti F-16 programra vezethető vissza. Az együléses XL-1 a 75-0749 számú, azaz az ötödik F-16A volt, amit korábban, a Fighting Falcon próbái során a szélsőséges klimatikus viszonyok tesztjeire vettek igénybe főleg. Repülései alatt, átépítéséig 401,5 órát gyűjtött a gép. A második példány, azaz a kétüléses XL-2 a harmadik F-16A volt, a 75-0747 számú. Az eredetileg csak egyetlen pilóta vezette gép 1212 repült órával a háta mögött 1980. október 5-én balesetet szenvedett, mivel felszállás közben felrobbant az orrfutó abroncsa. A Rogers kiszáradt tómederbe kényszerleszálló gép ugyan pilótájával együtt túlélte az esetet, de a manőver közben maga az orrfutómű is leszakadt. Emiatt az orrán és a beömlőnyílás elején csúszott hosszan a 0747, súlyos szerkezeti károkat szenvedve, és persze tönkretéve a hajtóművet a beszívott homokkal. A dolog tulajdonképpen kapóra jött, mert így a GD egy új, ezúttal már kétüléses orrot gyártott a tönkrement régi helyett, meg persze integrálta az új szárnyakat is, létrehozva az F-16XL-2 kétszemélyest.

Ahogyan a későbbi, F-16C és D – és az ezeket követő – szériákat kétféle hajtóművel látták el, úgy az XL-ek is különböztek e tekintetben. Az XL-1 végig az eredeti, Pratt & Whitney F100-PW-200-assal repült, de az XL-2 a mintegy 10 évvel fiatalabb, így azonos befoglaló méretek mellett is majdnem 2,3 tonnával nagyobb tolóerejű General Electric F101 Derivative Fighter Engine nevű gázturbinát kapta. Ebből alakult ki az F110 később, és az elnevezése mutatja, hogy a B-1 számára készülő F101 „magját” (nagynyomású részeit) örökölte. Kissé előrenézve az időben, a még mindig nem végleges F110-GE-100 „Slimline” következett 1984. július 18-tól, mely az F110 szériaverziójának (F110-GE-100) lényegében azokkal egyező, egyik első példánya volt. A nagyobb tolóerőt elérendő, több levegőre volt szüksége, ezért a normál F-16-osokon is alkalmazott, nagyobb beömlőt kapta meg, de csak egy egyébként is szükséges, 1985-ös, évi eleji átépítése során az XL-2 is. Ez az ún. Large Normal Shock Inlet (LNSI), míg az eredeti Large nélkül, csak NSI. A kisebb beömlő 0,46 m2, míg a nagyobb 0,50 m2 keresztmetszetű volt. Az LNSI-vel együtt építették át a Slimline F110-est a normál, GE-100 változatúra, a tesztrepülések 3. fázisára.

 

A mérendő adatok begyűjtésére a két XL-t kiterjedt telemetriai rendszerrel látták el. Az USAF-féle Airborne Test Instrumentation System (ATIS, Légi Tesztműszer-rendszer) került a gépekre, további mérőeszközök társaságában. Minderre az együléses gépen 269, a kétülésesen 283 liter térfogatú hely állt rendelkezésre. A GD saját műszerei külön, 200 Hz-nél „lassabb”, és „gyorsabb” (ez utóbbira példa a vibráció mérése) jelekre bontott rendszert használtak az adattovábbításhoz. Az adatokat aztán egy 14 mágnesszalagos rögzítő tárolta el, 200 db 200 Hz alatti, és 20 db afeletti jel kapacitással, 90 percnyi felvételi idővel. A földre egy külön elektronika továbbította az összes adatot, de a 20 nagyfrekvenciás jelből csak 15-öt. Amíg az XL-1 a repülési paraméterek, a flatter jelenség és a repülésvezérlő eszközök megfigyelésére kapott elsősorban érzékelőket, addig az XL-2 főleg a szerkezeti elemek és a meghajtás monitorozására volt felszerelve. A műszerfalat és a HUD-ot videokamerával rögzítették mindkét gépen, utólagos kiértékelés céljára. Fegyverzetleoldási (eltávolodási) kísérletekhez az XL-2 még hat, nagysebességű kamerát is kapott.

 

Mintegy 15 hónappal a gyártás kezdetét követően, 1982 áprilisában az első XL-t, azaz az együléses példányt lényegében összeszerelték, így megkezdődhettek rajta a statikus tesztek. Ezek közben beépítették a belső rendszereket is, és a fent bemutatott tesztelektronikát is. Amikorra mindent ellenőriztek – különös tekintettel a módosított fly-by-wire rendszerre –, nyár közepe lett, tehát csodás idő Fort Worth-ben, hogy a „rollout” ünnepséget megtarthassák. Erre július 2-án került sor, szokás szerint politikusok, katonák és a gyár vezetői jelenlétében. Utóbbi alatt az egész General Dynamics, nem csak a repülési részleg elnöke, Oliver C. Boileau értendő többek közt, de a légierő is több, magas rangú parancsnokkal volt jelen. Az elmaradhatatlan beszédek után először két F-16A-t gurítottak a nézők elé. Az egyiken négy AIM-9 rakéta és egy törzs alatti póttartály volt, tehát légiharcra volt felkészítve. A másik viszont csapásmérésre, hat Mk 82 bombával, két AIM-9-essel a szárnyvégeken, két póttankkal és egy zavarókonténerrel. A két gép között aztán kitolták az F-16XL-1-est is, két szárnyvégi és négy süllyesztett légiharc-rakétával és 16 db Mk 82-essel a szárnyai alatt. Mindez nagyszerűen bemutatta, hogy az F-16-ost hová sikerült továbbfejleszteni.

2010_f16xl_xx_1267828237_8516.jpgUgyancsak az XL-1 a képen, miután a rendszerpróbákhoz már levehették az állványokról, melyek addig tartották készítése során (forrás)

A videón a rollout ünnepség során használt beállítás, azaz a két F-16A és a közéjük gurított XL. Ezt követi az első felszállás, majd néhány további, 1982-es felvétel

Már másnap sor került a szűzfelszállásra, az ülésben a GD pilótájával, James A. “Spider” McKinney-vel. Természetesen ehhez a gyárral egybeépült Carswell légibázis pályájára gurult át a gép. A várható alapfegyverzettel, vagyis a négy AIM-120 és két AIM-9 imitátorral ellátott gépben McKinney tövig tolta a gázkart, és 10.47-kor a levegőbe emelte a gépet, hogy 65 perces első repüléssel nyissa meg a tesztprogramot. Mivel a gép nem volt teljesen új, már ekkor 9 km magasra emelkedett, 0,9 Mach-ra gyorsult, 20 fokos állásszöget ért el és 3 g-s manővereket is végzett. A leszállást követően a pilóta rendkívül elégedetten nyilatkozott a tapasztalatairól, és jelentésében nem felejtette el megköszönni a gyári szakemberek kiváló munkáját sem. Részletesebb beszámolójában, bár továbbra is igen kellemes viselkedésről számolt be, azért megemlíti, hogy felszállás közben a botkormány (joystick) húzására a gép túl érzékenyen reagált. Ezt később igen hosszasan tanulmányozták, de potenciális veszélyességére tekintettel addig is ideiglenesen egy módosítást iktattak be a vezérlőrendszerbe. Ez a szoftverben egynegyeddel csökkentette a botkormány mozgatásának erősítését.

A gép második repülésén már át is lépte a hangsebességet, majd július 18-án, 5. útján az Edwards légibázisra települt át. Itt rendelkezésre álltak a megfelelő körülmények az elkövetkező, részletes tesztekre. Az eredeti tervek két géppel 240 tesztrepülést irányoztak elő, nagyjából egy év alatt.

xl-1_1.jpgAz XL-1 az első repülése során (forrás)

 

GD-USAF közös tesztelés

Az USAF az akkor még várhatóan F-16E néven szolgálatba állítandó típus berepülésére az F-16E Combined Test Force nevű szervezetet állította fel az Edwards-on, mégpedig már 1981 júliusában. Ennek feladata a fejlesztési, kiterjesztett fejlesztési, és részletes fejlesztési szakaszokból álló, azaz háromrészes program végrehajtása volt.

 

Az első fázis az alapvető jellemzők vizsgálata mellett már sokkal komolyabb pontokat is tartalmazott, így az F-16A-val való összevetések, a csapásmérő konfiguráció vizsgálata, ezen túlmenően is a fegyveralkalmazás tanulmányozása, és ezek kapcsán szimulált bevetések. Ez a szakasz a tervezett 270 helyett végül is 369 repülést tett ki.

Hamar sor került 12 db Mk 82 kvázi egyidejű, azaz 15 ezredmásodperces intervallumú oldására, melyet 0,75 Mach-nál és 4 km-en végeztek. A hajító bombázást is kipróbálták, egyetlen Mk 82-essel, 4 g-s manőver közben, 1000 km/h sebességnél, 152 méteren történő kioldással. A bomba 21,3 méterre a céltól csapódott be, ami az elvárt pontosságnál kétszer jobb volt – ne feledjük, itt nem irányított eszközről van szó. Közben, még mindig 1982-ben, október 29-én először repülhetett az XL-2 is, a fülkében elöl Alex Wolfe-fal, hátul McKinney-vel, mindketten a GD-től. Ekkor az XL-1 is Fort Worth-ben volt, ezért november 8-án együtt tértek vissza az Edwards-ra. A jó 2000 kilométeres utat a gépek 165 km/h-s ellenszélben tették meg, de időben érkeztek, és csak a belső üzemanyagkészletüket használ(hat)ták fel, újabb bizonyítékát adva fejlett aerodinamikai kialakításuknak. 1983 elején az XL-2 már az új, nagyobb teherbírású futóművekkel repülhetett, és ezidőtájt az XL-1 megkapta a dugóhúzó-kísérletekhez alkalmazott, Quadra Pod ernyőt. A tapasztalatok gyűltek, és a kezelhetőség és egyebek terén általában nagyon jók voltak, kivéve persze a relatíve alacsony tolóerőt és következményeit.

cool-concept-f-16xl-cranked-arrow-wing-30.pngA két példány együttes repülése 1982. december 14-én. Az együléses nyitott féklapokkal, jobbra (forrás)

tomeges_oldas.jpgA minimális intervallummal oldott, tucatnyi Mk 82 bomba távolodik ezen a sorozatképen az XL-1-estől (forrás)

Utóbbi különösen a 90 „bevetésnyi”, előzetes csapatpróbának nevezhető, katonai értékelési résznél jött ki igazán, amikor a Taktikai Légiparancsnokság (TAC) pilótái vezették a gépeket. A Nellis légibázisra áttelepült két gép a felműszerezett Air Combat Maneuvering Range területen végzett szimulált harci repüléseket, F-4, F-5 (agresszor) és F-16A típusok ellen. Ehhez az egyik AIM-9 helyett adatközlő konténert függesztettek fel a szárnyvégre. A tartósan nagy túlterhelésű manőverek tehát nagy energiaveszteséggel jártak, de a GD jóslata (lásd később), vagyis hogy a manőverbe vitel rendkívül gyors, és ez azért legalább részben kompenzálja a gondokat, bejött. A jelentős fegyverzettel végzett, kis magasságú, de nagy sebességű repülés nagyon pozitív bírálatokat kapott, aminek a gyártó igencsak örült, hiszen ez az egyik fő célja volt a géppel. A számos bomba egyenkénti függesztése támasztott némi kételyt a fordulóidő kapcsán. A bevetésre való ismételt előkészítést ezért tesztelték a légierő kiszolgáló személyzetével. A visszatérő gépet feltöltötték kerozinnal, lecserélték a (normál) fékernyőt, 12 db Mk 82-est és két AIM-9-est szereltek fel, és 510 gyakorló lőszert táraztak be. A pilóta ezután átvette a gépet a szokásos ellenőrzést követően, hajtóművet indított, rendszertesztet végzett és navigációs rendszert kalibrált, majd felszállásra gurult. Ehhez 24 percre volt szükség, miközben a kritérium 25 volt. Egy F-16A-val ugyan 16 perc alatt is végezhettek, de az ugye jóval kevesebb harceszközzel felszerelhető, és a géppel kapcsolatban messze több tapasztalata volt a szerelőknek is.

 

A berepülések során számtalan teljesítmény-jellemzőt vizsgáltak. Az XL-t elsősorban nagy utazósebességre tervezték, de csúcssebessége is elég nagy volt. Nagy magasságban a szokásosnak mondható, 2,2 Mach-ot tűzték ki célul, de tengerszinten is 1,2-t kellett elérnie a gépnek, ami jókora érték. Azonban a repülésvezérlő rendszer a két prototípuson nem volt felkészítve arra, hogy kitrimmelje a gépeket 1,95 Mach felett. Épp az elevonokat mozgató hidraulikus buszterek problémát is okozó gyengeségéről (lásd később) volt szó. Ez a berepüléshez még megfelelő volt, és a sorozatgyártott gépeknél meg is oldották volna a dolgot. Így, bár még a gyengébb, F100 hajtóműves gépnél is érzékelhető volt a megfelelő tolóerő-felesleg a 2,2 Mach eléréshez, erre mégsem kerülhetett sor. A 6 rakéta plusz 12 bomba konfigurációban 1,4 Mach-ot is elértek, ami figyelemreméltó teljesítményt jelent. Ugyanennyi fegyverzettel az XL-1 7,2 g-ig volt túlterhelhető, míg csak rakétákkal 9,1-et is elértek vele. Ezzel a 9 g-s tervezési limitet túl is lépték (lásd lentebb ennek részleteit).

Ugyancsak későbbi megoldásra várt a gép érzékenysége a bólintási irányban. Eleve ismert volt, hogy 0,90 és 0,94 Mach között egy angolul pitch gallopnak nevezett, oszcilláló mozgás lépett fel. Ennek a megoldásán igen hosszasan dolgoztak a program során. De 0,9 Mach felett általában véve is kicsit érzékenyebb volt a gép a kelleténél, és 555 km/h alatt ismét csak. Ez elsősorban a légi célok ellen volt gond, a gépágyú használatakor, de a rakétás célbefogást és a földi célok pontos támadását is megnehezítette. Ezzel együtt a probléma bőven belefért egy új gépnél tapasztalható kihívások nagyságrendjébe.

Nem teljesen függetlenül ettől, a légi utántöltés sem volt teljesen sima mindig. Fegyverzet nélkül, alacsony és közepes tömeggel nagyon stabilan repült a gép, de függesztményekkel már itt is kijött a bólintó irányú érzékenysége. Nagy fegyverterheléssel viszont mindenképpen nagy koncentrációt igényelt a pilótától az együttrepülés, mivel a gép útirányban is instabillá vált. Ráadásul, az utántöltés során a tanker és a vadászgép – érthető okokból – nem egyenesen repül egyfolytában valamerre, hanem egy zárt, lekerekített élű téglalapot formázó úton. A kanyarokban viszont a megrakott F-16XL tolóereje már nem volt elég utánégető nélkül, azzal viszont pont, hogy túl nagy volt. Ez a forszázs ki-be kapcsolgatását eredményezte, ami a hajtómű élettartamára gyakorolt – bár nem nagy, de mégis – negatív hatás mellett nagyon megnövelte a pilóta munkaterhelését. A KC-135 és KC-10 tankerekkel is elvégzett, 127 repülés során 175 összekapcsolódás tapasztalata így az lett, hogy a gép nem kielégítően viselkedik utántöltés során. Ezért az eredeti magasságot csökkenteni, a sebességet pedig növelni kellett az eljárás során, ami kedvezőtlen volt.

xl_refuel.jpgEgy KC-135 tölti után az XL-1-est 1982. augusztus 12-én. Érdekes, hogy bár a fenti kép forrása (is) a témában megbízhatónak mondható f-16.net, mégis itt – és számos más fotónál is – azt írják, hogy 4 db AIM-7 Sparrow-val repül a gép, noha AIM-120-asokról van szó mindig. Lent ugyanez, csak messzebbről fotózva (források: fenti, lenti)

xl_refuel_full.jpg

xl_farnb.jpgAz XL-1 a Farnborough-i légibemutatón való részvétele idején, ’82. szeptember 12-én, azaz első felszállása után alig valamivel több, mint két hónappal (forrás)

A hangsebesség feletti viselkedés vegyes képet mutatott. A korábban említettek szerint az XL még némi bombateherrel is remekül gyorsult ebben a régióban, de a végsebességhez közelítve a trimmelési hiányosságok miatt egyre inkább kezdte megemelni az orrát. Ezt hatalmas mértékű elevon-kitérítéssel kellett volna korrigálni, amit egy idő után a hidraulika képtelen volt elvégezni. 1,4 Mach felett az orsózás során erős rezgés lépett fel, ami a manővert előidéző, egyidejűleg működtetett elevonok és csűrők hibás koordinációja miatt történt. 0,9 Mach és 16 fokos állásszög felett a fordulóknál szintén a bólintó mozgással volt gond: a gép hajlamos volt hirtelen kitérni ebben az irányban, ami nyilván igen kedvezőtlen tulajdonság. Lassú fordulóknál, ugyanilyen körülmények közt az XL hajlamos volt túlhúzni a manővert magától, vagyis akár 1-2 g-vel túllépni a szándékolt túlterhelést. Ez az adott körülmények közötti túlterhelési határérték többszöri átlépését eredményezte. Ez egy prototípusnál persze szintén a megbocsátható kategóriába esett, de a későbbiekben mindenképpen ki kellett javítani, természetesen a vezérlőrendszer módosításával. Szintén nagy sebességnél, de kis magasságban viszont remekül viselkedett a típus, dacára viszonylag alacsony felületi terhelésének. Ugyan volt némi, megint csak bólintó irányú „lengés” (kis amplitúdóval), de ez a pilóták szerint, bár észrevehető, de elhanyagolható volt. A gép képes volt 150 méteren 1100 km/h feletti sebességet elérni, mégpedig 6 légiharc-rakétával és 12 bombával. Igaz, 1200 fölé nem lehetett menni, megint csak azért, mert a kitérő elevonokat és csűrőket nem tudta rendesen mozgatni a hidraulika. Az utazórepülésnél tapasztaltak szerint az XL hasonlóan kellemesen repülhető volt, mint az F-16A, a kezdeti orsózó szögsebesség pedig annál sokkal jobb volt (lásd korábban).

 

A repülési tesztek egyik érdekessége, hogy azokat minden esetben utánégetős felszállással kezdték. Az előzőleg említett, elég nagy fegyverterheléssel 333 km/h-s sebesség kellett a felszálláshoz, és a fegyverzet növelésével 10-14 fok közötti állásszöggel repültek ekkor. A párnahatás elég nagy volt, mert ha a pilóta nem figyelt, akkor a gép a légpárnát elhagyva vissza is eshetett a kifutóra a hirtelen felhajtóerő-csökkenés miatt. De megfelelően időzített, további húzással a botkormányon ez könnyedén elkerülhető volt. Ezzel együtt azért ajánlatos volt nem azonnal behúzni a futókat, nehogy hasraszállás legyen a vége. Nem meglepő módon a sokkal erősebb F110 hajtómű előnye jól kijött az Edwards magas tengerszint feletti elhelyezkedése és forró klímája miatt. Az ezzel felszerelt XL-2 mindössze 1160 m pályaigényű volt majdnem pont 20 tonna tömeggel. Az F100-assal hajtott XL-1 viszont, bár együléses volt, azonos tömeggel csak 0,33 tolóerő:tömeg arányt ért el felszálláskor, ezért 1670 m-nyi kifutót igényelt. Azonban mindkét gép teljesítménye jócskán elmaradt a célul kitűzött, tengerszinten 610 méteres pályaigénytől.

A felszállást követő emelkedés akár utánégetővel, akár anélkül megfelelő volt bármilyen fegyverzettel, kivéve a kazettás bombákat. Ez meglepetés volt, de hamar kiderült, miért: a szélcsatorna-modellek nem voltak elég pontosak, és ott kisebb légellenállást okoztak a miniatűr bombatestek, mint az igaziak a valóságban. Ezzel együtt utánégetéssel még hat kazettás bombával is kielégítőnek ítélték a jellemzőt. A nagyméretű deltaszárny leszálláskor megtette a magáét. Az XL 370 km/h-val közelített a pályához, és legkevesebb 315-tel ért földet. A kilátás miatt a megközelítést 13 fokos szögben lehetett végezni legfeljebb, de így elég kellemesen repült a gép. Azonban a nagy szárnyfelület légellenállása és az alacsonyabb tolóerő:tömeg arány miatt a süllyedés közben a pilótának előre kellett gondolkoznia, ha korrigálni kellett a magasságot felfelé, ami növelte a munkaterhelését. Szintén a nagy szárny miatt, elég erős volt a párnahatás kis magasságban – ahogyan a felszállás során is. 3-6 méter közötti magasságon nagyon leeshetett a süllyedési sebesség, ami kicsit zavaró lehetett, de épp emiatt általában nagyon sima talajfogást tett lehetővé. A szárnyat aerodinamikai fékként használva, a leszállás utáni pillanatokban a pilóta az állásszöget ismét növelte, 14 fokra. Ezt egészen 185 km/h-ig tartották, majd az orrfutót is leengedték a betonra és innentől a kerékfékeket is aktiválták. A fékernyőt sokszor használták, és igen hatásosnak bizonyult. Azonban, ahogyan a felszállási úthossz is messze elmaradt a tervektől, a leszállási is sokkal több volt. Teljes belső üzemanyagkészlettel, 15875 kg tömeggel a gép 2040 métert gurult ki, és fékernyővel is 1555-öt. Ugyanilyen konfigurációban az F-16A-nak csak 1370 méterre volt szüksége. Ez eléggé zavarta a légierőt, ezért a GD vizsgálta, mivel lehetne javítani a helyzeten. Úgy vélték, hogy több felhajtóerőt kéne előállítani a szárnyon – ami kisebb sebességet eredményezett –, szemben például a vezérlés módosítása révén elért sebességcsökkentéssel vagy az állásszög változtatásával, ami meg a konstrukcióból adódóan nem nagyon ment volna. A vezérlőrendszer egyéb változtatásai mellett kibocsátható örvénykeltő lapok felszerelését javasolták, és pár apróbb módosítást még. Ezeket részben tesztelték is szélcsatornában, de sosem realizálódtak.

xl_fel.jpgA két XL közös felszállása (forrás)

xl-2_edwards.jpgAz XL-2 az Edwards légibázis felett (forrás)

Ahogyan minden tulajdonság későbbi értékelése során, az XL-ek üzemeltetési jellemzőinél is kifogásolható volt, hogy az USAF nem tűzött ki konkrét elvárásokat, ezért a GD mindig az F-16A/B-khez hasonlította az eredményeket. A gépek, bár F-16-osok voltak, de egyrészt az előszéria két példányának átépítését jelentették, másrészt ezen felül is nyilván számos, csak nekik gyártott rendszerrel voltak ellátva. Viszont üzemeltetésüket igen képzett, gyári szakemberek végezték főleg, ami ezeket részben kompenzálta, de az objektív összevetést még nehezebbé tette. Az USAF így „kielégítőnek” nevezte a karbantartási tulajdonságokat, noha például a két, hiba miatti beavatkozás közötti átlagos idő 1,6 és 1,8 repült óra volt az XL-1 és -2 esetében, vagyis sokkal jobb, mint a fejlesztés azonos fázisában az F-16A 0,8 órás értéke. A fékrendszeren kívül, ami folyton elromlott, a többi fő rendszer a már szolgálatban lévő Fighting Falconok szintjét hozta. A nehezebb változat megerősített futóműveit állandóan módosítgatni kellett, és a „végső” gumik is például csak 10 leszállást bírtak ki. A repülésvezérlést is megbízhatatlannak ítélte a légierő, noha ez sem balesetekben, sem a rendelkezésre állásban nem igazán jelentkezett végül is. Bár kevéssé a gépeket jellemzi, de amíg volt olyan időszak, ami alatt négyszer kellett az F100 hajtóművet kiszerelni javításokra, addig az F110-est egyszer sem.

 

A második fázisban, 72 repülés során lényegében az elsőt folytatták, kiterjesztve a repülési paramétereket és flatter-vizsgálatokat, de főleg a fegyverzetvariációkat. A bólintó irányú oszcillációkat és a szerkezeti rezgéseket is részletesen felmérték, az állásszöget kiterjesztették a maximális értékekig. Végül a mozgatható belépőél blokkolásával hajtottak végre teszteket, figyelve a gép viselkedését ennek a számára igen fontos aerodinamikai elemnek a letiltása során. Nem kevesebb, mint 40 repülés volt olyan, amikor az 1401 literes tartályok tömegközéppontra gyakorolt hatása is terítéken volt. Olyan, elsőre magától értetődőnek tűnő tesztek is történtek, mint hogy a gép egyszerűen normál repülés során, fegyverzettel megrakva gyorsított és lassított, amivel a stabilitását vizsgálták. Levegő-levegő rakétákkal a súlypont vándorlását az átlagos effektív húr 44,7-46,4%-a között vették fel, az üzemanyag kifogyasztásával, hogy vizsgálhassák mind statikusan stabil, mind instabil állapotban a gépet.

Ha a kisebb értékhez voltak közel, az XL semleges stabilitási állapotához képest előrébb volt a súlypont, azaz a gép stabilan viselkedett (erőhatásra az eredeti helyzetbe visszatéréssel reagált; persze bizonyos korlátokon belül). A nagyobb értéknél, a súlypont hátracsúszásával már instabil lett a gép, tehát kizárólag a fly-by-wire folyamatos beavatkozásaival repült egyenesen. Ez ugyanakkor a kiváló kezdeti manőverjellemzők alapja – ahogyan a többi, 4. generációs vadászgépnél is.

pottal.jpgViszonylag ritkán látható a típus két, szárny alatti póttartállyal. Itt az XL-2 repül így, ezúttal hat rakétája mellett 10 db Mk 82-essel (forrás)

A fenti tartományban, 47% alatti esetben egyáltalán nem volt állásszög vagy sebességkorlátozás a manőverezés során, a gép kiválóan reagált a kormánymozdulatokra. Ezeken a repüléseken sokszor felszerelték a Quadra Podot is. A pilóták különféle, kemény manőverekkel, sok esetben például 90 fokos emelkedéssel játszották ki az állásszög automatikus korlátozását, hogy lássák, hogyan viselkedik a gép ilyenkor. A sebességét vesztő gép lassan elkezdett lecsúszni, amiből 20 másodperc alatt került ismét kormányozható állapotba. Az XL egyébként is nagyon nehezen vált vezethetetlenné akaratlanul, és dugóhúzóba is igen kis eséllyel esett.

A számtalan variációban függesztett fegyverzet hatása általában megegyezett a szélcsatornás mérések alapján jósoltakkal, kivéve az 1 Mach-hoz közeli intervallumban, ahol a gyorsulás elmaradt a várttól, mert a külső függesztmények ellenállása a vártnál nagyobb volt. A kazettás bombáknál ez utóbbi 30%-kal is több volt, mint gondolták előzetesen (lásd az első fázis emelkedési tapasztalatait is). Említésre méltó, hogy minden levegő-föld konfiguráció azt jelentette, hogy valahány támadó fegyver – és akár póttartályok is – voltak a gépen, a 6 légiharc-rakétán felül. 2/4 db Mk 84-est, 6/12 db Mk 82-est és 6 db CBU-58-ast és AGM-65-öst is felszereltek, póttankokkal együtt akár, illetve 2 db BDU-38-ast is, ami a B61 atombombák imitátora volt. A mindig kiváló eltávolodási jellemzők vizsgálatához elhasználtak 37 repülés alatt 218 db Mk 82-est, 7 repülés alatt 18 db Mk 84-est, és egyetlen alkalomból egy teljes javadalmazásnyi (6 db) CBU-58-ast. Hatszor vittek az XL-ek AGM-65 rakétákat, és ebből egyszer indítottak egy, vezérlés nélküli példányt. Ellőttek még a 20 mm-es lövedékek közül 7300 db-ot.

f-16xl_aa.jpgFent a standard légiharc-fegyverzettel a gép (4 AMRAAM és két Sidewinder), lent pedig nem is a sokszor próbált 12, hanem 14 db Mk 82-essel – azaz majdnem maximális javadalmazással (források: fenti, lenti)

f-16xl_ag.jpg

16xl_agm-65.pngAz XL-1 1985. március 29-én indít egy AGM-65 rakétát a hordozott hatból

A tesztelés ezen, második szakaszában történt pár hiba az F110 hajtóművel (lásd lentebb). Bár nem ezek miatt, de az XL-2-est 1985. január 29. és június 25. között építették át az LNSI, azaz a nagyobb beömlővel, és egyidejűleg a kiszerelt Slimline hajtóművet a GE a normál verzióra (F110-GE-100) módosította, „hozta fel”. Ezt követően több repülés szolgált az LNSI által okozott eltérő erőhatások, terhelések vizsgálatára, amik alapján az XL-2 a korábban már elért tartományban volt ismét repülhető (állásszög, túlterhelés, stb.). Igaz, némi vibrációt is tapasztaltak, de ennek pontos okára már sosem derült fény. Az utolsó néhány repülés során még a JP-4 és a JP-8 kerozinok közötti esetleges különbségeket is figyelték. Utóbbi keverék váltotta az előbbit 1995-től végül, tehát a kapott adatokkal elégedettek lehettek.

 

A harmadik fázis során elvileg a szolgálatba állítható verzió érdekében végeztek próbákat. Rendszerteszteken felül újabb fegyverhasználati kísérletek következtek. Mindezeket már tartalmazta az előző fázis történéseit bemutató, fentebbi rész.

Mindösszesen a légierő számára és által végzett berepülés alatt 798 felszállás történt, melyek során 548-szor vittek légiharc-fegyverzetet és 250-szer levegő-föld eszközöket. A teljes, 939,7 repült órából az XL-1 532,6-et, az XL-2 pedig 407,1-et gyűjtött 437 és 361 feladat során. Ebből 336 és 252 volt hibamentes, ami igen jó arányokat jelent mindkét gépnél (76,9 és 69,8%). 14 pilóta vezette a gépeket és 36 vendéget (VIP-et) repültettek meg, köztük magas rangú tiszteket és újságírókat is.

 

A berepülések során tapasztalt problémák

A már a legelső repülésen is tapasztalt, bólintó irányú, kb. 2,5 Hz-es, periodikus mozgás, a „pitch gallop” külön, a teszteken belül vizsgált kérdéssé vált. Az USAF-ot, de persze a GD-t is nagyon zavarta, hogy a szélcsatorna-adatok szerint előkészített, földi szimulátorban képtelenek voltak előidézni a jelenséget, legalábbis nem a valódi mértékében. Márpedig az igazi gépek repülésvezérlő komputereit ez alapján programozták fel előzetesen. A telemetriai adatokkal módosítva a szimulátort, már előjött a dolog, de még mindig nem pont úgy, mint a valóságban. A program résztvevői – elsősorban persze a GD – kénytelen volt levonni a következtetést, hogy az XL elméleti modellje nem elég jól lett elkészítve, és nem adja vissza az igazi gépek kialakítását. Ez azért is kínos volt többeknek, mert bizony nem egy, független validálással támasztották alá a modellt a repülések előtt. Ahogyan szó volt róla, végül – de még mindig csak átmeneti megoldásként – egy plusz parancsot iktattak a vezérlés programjába, ami csökkentette a robotpilóta által generált, bólintást szabályozó jelet 25%-kal. De ez nem volt elég az USAF számára, mely ténylegesen magát az oszcillációt akarta megszüntetni. Ezért a légierő emberei 11, kifejezetten a jelenség vizsgálatára irányuló repülést irányoztak elő. Ehhez egy olyan programmal egészítették ki a vezérlést, ami megnövelt kormányfelület-kitérések révén hozta rezgésbe a gépet, vagyis ismert „bemenettel” hozták létre – egyébként máskor nem csak ezt – a jelenséget. Ennek során legfeljebb +/- 1,8 g-s manővereket indukáltak. Így végül sikerült megfelelő adatokhoz jutni, és kiderült, hogy a kormányfelületek hatása nemlineárissá válik egy idő után, vagyis hirtelen megugrik a gépre gyakorolt hatásuk. Ezt aztán a számítógépek persze maguktól korrigálni kezdik a stabil repülés érdekében, és így létre is jön az ide-oda imbolygást eredményező, periodikus mozgás.

A repülésvezérlő rendszer további módosításra szorult más, kisebb hibák miatt is. A kigurulás közbeni, aerodinamikai fékezésnél az állásszög tartását finomítani kellett. Az amúgy kiváló orsózó szögsebesség főleg nagy sebességnél lecsökkent, amit a csűrők kitérítési idejének módosításával javítottak. A nagy túlterhelésű manővereknél tapasztalt limit-túllépéseket a csűrők és az elevonok együttes kitérésének módosításával kezelték. A berepülések alatt már nem született megoldás a pilóta keltette oszcillációra (PIO) való hajlamra, a minimális, célbefogást nehezítő, bólintó mozgás kiküszöbölésére, a felszállási és leszállási úthossz csökkentésére, és néhány egyéb, de még kisebb hibára.

308601main_ec95-43029-1_full.jpg

Ez ugyan egy 1995-ös fotó, de igazán érdekes perspektíváját nyújtja az XL-1-nek (forrás)

f-16_xl_edwards1984.jpg

A Quadra Pod vészhelyzeti stabilizáló ernyővel is felszerelt XL-1 ezen a ritka képen, egy F-4 Phantom II társaságában, és a kép linkje alapján az Edwards felett, valamikor 1984 során (forrás)

 

Konkrét meghibásodások nagyon kis számban léptek fel. Az első közülük 1982. augusztus 3-án történt. Az XL-1 22. repülésén, 9150 méteren és 1,6 Mach-nál a pilóta, a típuson először repülő Ed Thomas féklapot nyitott – volna. A bal oldali, kétfelé, azaz fel és lefelé is nyíló felületekkel rendelkező egység eltört, ami miatt elfolyt belőle a hidraulikaolaj is. Ezzel együtt a gépben nem keletkezett a repülést veszélyeztető hiba, ezért, bár az azonnali leszállás mellett döntöttek, az eseménytelen volt. A hiba okára nagyon hamar fény derült. A GD egyszerűen azt feltételezte, hogy azonos terhelésnek lesz kitéve a féklap, mint a trapézszárnyas, eredeti F-16-osokon. De ez korántsem volt így, mert a mostmár közvetlenül a szerkezet elé kerülő AIM-120-asról leváló örvények miatt az alsó elemet – nyitása során – a korábbinál sokkal nagyobb terhelés érte. A felső viszont valóban szinte változatlant kapott, ezért a nyitás alatt aszimmetrikus erőhatások jöttek létre, amit a fémszerkezet nem volt képes elviselni. A hibát nem megerősítéssel javították, hanem a vezérlésbe raktak egy logikai kapcsolót, ami 972 km/h felett blokkolta a féklap működtetését.

Ugyanazon évben, november 9-én, megint McKinney-vel a kormányok mögött, az XL-1 79. repülésén egy kicsit komolyabb baleset érte a gépet. Ismét csak 9150 méter körül, de ezúttal 0,95 Mach-nál a pilóta orsóba vitte a gépet. Csakhogy az egyik elevon vezérlő eleme meghibásodott, ami szabálytalan működéshez vezetett, ez pedig hirtelen, nagymértékű túlterheléshez. Ezt nem bírta ki a jobb oldali szárnyvégi indítósín, és a rajta lévő AIM-9L-lel együtt letört. Valószínűleg ennek a törmeléke a függőleges vezérsík csúcsát is megrongálta. Azonban a vezérlés számítógépe azonnal az új helyzetnek megfelelően trimmelte ki a manőverből kivett gépet, így azzal ismét csak eseménytelen kényszerleszállást hajtott végre pilótája. A hiba oka ezúttal is hasonló volt, azaz kissé alábecsülték a ható erőket a mérnökök. A javítás viszont nem szoftvermódosítás volt, hanem az érintett alkatrész erősebb és vastagabb alumínium-ötvözetből készítése lett. Ezzel együtt a hidraulikus rendszer továbbra is teljesítőképessége határán dolgozott nagy sebességnél.

Az F110 hajtómű Slimline verziójának használata során, 1984. július 20-án meg kellett szakítani az XL-2 282. repülését, és tartalék módú vezérlésre állított hajtóművel kényszer­leszállni egy, majd a vezérlés átkapcsolása után már két nyomásszenzor túl alacsony adata miatt. Ezekből arra következtettek, hogy pompázs veszélye áll fenn. Mivel az átvizsgálás nem talált tényleges hibát, csak téves érzékelést, a tesztelés folytatódhatott. Két repüléssel később azonban a probléma megismétlődött, és ugyancsak megszakították a feladatot. A tüzetes ellenőrzés kiderítette, hogy repedés keletkezett az először bajt jelző nyomásszenzor vezetékében, ami a működést még nem befolyásolta, de mérést már igen. Így végül a szenzor és kapcsolódó elemei rögzítésének jelentős megerősítésével javították ki a hibát. Azonban az F110-est érintő hibáknak még nem volt vége. 1984. november 20-án, a 306. repülésen a kísérő F-16-osból egy óriási, az XL-2 hosszának háromszorosát kitevő lángcsóvát vettek észre mögötte. Azonnali kényszerleszállás következett alapgázra visszavett hajtóművel az Edwards egyik kiszáradt tómedrében. Kiderült, hogy az utánégető egyik üzemanyag-fúvókája eltört, és az így kiáramló, nem jól égő kerozin végigperzselte a hajtómű kerületének (hátulról nézve bal felső) egynegyedét, a hőhatás pedig megrongálta a bal oldali féklapot. A hiba oka ezúttal sem maradt persze rejtve. A géppel épp egy szimulált hajtóműleállást követő, utánégetős gyorsításban voltak a lángkicsapáskor. A manőver nagy belső hőmérsékletváltozással járt, amit a – mint kiderült – amúgy is túlterhelésének határán mozgó fúvókák egyike nem bírt ki. Ezért ideiglenesen csökkentették a kerozin arányát az átfutó levegőhöz képest, amíg újabb kör fúvókát beszerelve megoldották a problémát véglegesen.

ge-vel_xl-2.pngAz immár F110 hajtóművel felszerelt XL-2 – lásd a beömlőnyílás takaróját. Az elevonok és a csűrők is lefelé kitérítve, ráadásul a gépen 2x2, tandem elrendezésű, egyenként 907 kg-os Mk 84 bomba van (forrás)

A következő rész ITT! A nem megjelölt képek forrása a NASA könyve, lásd utolsó rész. A források az utolsó részben lesznek felsorolva.

10 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://modernwartech.blog.hu/api/trackback/id/tr2613276709

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

molnibalage 2017.11.22. 11:26:33

A gép repteljesítményét diagramok alapján érdemes összevetni az F-15E-vel. Kételm, hogy az az írásban levő AG konfiggal felszállna számottevő keró mennyiséggel az F-15E 1 km-en belül felszállna. (Mennyi volt az F-16XL-é? Azonos tömeget feltételezhetek az F-15E-nél, csak az nem azonos hatósugarad adna ki sanszosan.)

A többi paraméterét az F110 hajtóműves F-16CJ-vel érdmes összevetni, mert így első blikkre nem tűnik kiemelkedőnek semmilyen téren az XL.

Maga Lenin 2017.11.22. 18:49:08

@molnibalage: Talán nem hangsúlyoztam eléggé - és talán a köv. rész megteszi - de itt elsősorban az F-16A-hoz, és még inkább az előzetes elvárásokhoz képest volt csalódás a felszállási úthossz.

ColT · http://kilatasgaleria.blog.hu/ 2017.11.23. 18:06:33

Annak fényében, hogy mennyire ütött egy csomó jellemző, még furább, hogy elkaszálták, kíváncsian várom, hogy miért... csak annyit tudtam, hogy volt ilyen gép, de részletesen a képességeket nem.

Maga Lenin 2017.11.23. 18:19:36

@ColT: Ez ügyben a következő részből reményeim szerint minden kiderül. :-)

molnibalage 2017.11.23. 21:32:02

@Maga Lenin: Nem értem, a mércét. Mire számítottak, hogy kétszerakkora terheléssel és sokkal kisebb tolóerővel mi lesz a végeredmény?

Maga Lenin 2017.11.24. 17:22:14

@molnibalage: Ismét csak a következő részt tudom ajánlani :)

_z_ 2017.12.07. 10:10:14

Nemtudom nem eszrevenni: Puszta kezzel tapogatjak a GD hölgy munkatarsai a prepeget? WTF??? A kepen vagy csak gyakorolnak valamit (isten tudja mit es miert), vagy epp egy akkora selejtet gyartanak, mint ide West Falls! A hajhalorol nem is szolva, de a hajszalak meg bizonyos mertekig elfogadhato hibat csinalnak.
Magyarazat a nem szakmabelieknek: a kez zsiros, es a zsirra semmi nem ragad.
A cikk ettöl meg persze marha jo (szokas szerint), köszi! (mindig olvasom, de kommentelni csak akkor, ha valamit nem tudok szo nelkül hagyni)

Maga Lenin 2017.12.07. 10:29:25

@_z_: Hát, akkoriban lazábban mentek a dolgok :) Nem tudom, hogy konkrétan ez a munkafolyamat hogy volt, egyébként az se kizárt, hogy ez sajtófotónak készült eleve. De mindeképp jó megjegyzés, köszi.
További jó olvasást!

_z_ 2017.12.07. 10:56:53

@Maga Lenin: Szerintem a 80-as evekben ugyan ugy müködött a kemai, erdekes lenne, ha tenyleg igy dolgoztak volna. Sajtofotonak meg kicsit draga lenne, mert ha csak annyi anyag van benne, ami latszik, saccra 5nm, 2 retegben, olyan anyagbol, aminek negyzetmetere minimum 100€ körül mozog ma (akkoriban gondolom joval dragabb lehetett, bar a monodirekcionalis szalag azert olcsobb, mint a bidirekcionalis szövet)...
Viszont az is emlitesre melto, hogy 35 evvel kesöbb is pont ugyan igy gyartjak az ilyen alkatreszeket (na jo, kesztyü+hajhaloban :)).

Maga Lenin 2017.12.07. 12:27:20

@_z_: OK, köszi a kiegészítést! Majd írok a jogutód Lockheed Martinnak, hogy jól meggondolták-e, mit vásároltak meg anno... ahol így dolgoznak... :)
Még egyszer köszi :)