Јурофајтер тајфун (1. део)

Јурофајтер тајфун
Eurofighter Typhoon 02.jpg
Опште
Намена Вишенаменски ловачки авион
Посада 1

 

 

 

Произвођач

Јурофајтер корпорација
холдинг фирми из
држава коопераната:
  Уједињено Краљевство
  Немачка
  Италија
  Шпанија

Први лет 27. март 1994.
Уведен у употребу 4. август 2003.
Статус У оперативној употреби
Број примерака 444 (септембар 2015.)
Димензије
Дужина 15,96 m
Размах крила 10,95 m
Висина 5,28 m
Површина крила 51,2 m²
Маса
Празан 11.150 kg
Нормална полетна 16.000 kg
Макс. тежина при узлетању 23.500 kg
Макс. спољни терет 7.500 kg
Погон
Турбо-млазни мотор два двопроточнa турбомлазна мотора Јуроџет ЕЈ200 с накнадним сагоревањем
Потисак ТММ 60 / 90 kN
Перформансе
Макс. брзина на Hopt 2.495 km/h
Тактички радијус кретања

601 km

Долет 3.790 km
Плафон лета 19.810 m
Брзина пењања 18.900 m/min
 

Јурофајтер тајфун (енг. Eurofighter Typhoon) је маневарски, вишенаменски, двомоторни ловачки авион четврте генерације. Настао је кроз сарадњу и кооперацију Уједињеног Краљевства, Немачке, Шпаније и Италије. Намењен је за војне потребе ових земаља, као и за извоз. За развој и производњу овог авиона, одговорна је група ваздухопловних фирми из кооперантских земаља, окупљених у оквиру холдинга Јурофајтер корпорације (нем. Eurofighter GmbH), основане 1986. године.

Први лет прототипа реализован је 27. марта 1994. године, а у оперативну употребу уведен је 4. августа 2003. Као и код свих осталих напредних европских пројеката тог времена — Рафала, JAS 39 грипена и Новог авиона — концепција Тајфуна заснива се на аеродинамичкој шеми канарда и делта крила. Тајфун је веома агилан авион, поседује напредне системе и смањену уочљивост за непријатељске сензоре, што га сврстава у светски врх ловачких авиона. Интеграција система је извршена на основу стандарда магистрале података MIL-1553, уз подршку преко 80 рачунара, што авиону даје велику оперативну ефикасност, функционалну поузданост, растерећење пилота од сувишних радњи и потенцијал за даљу надградњу.

Серијски стандард Тајфуна заснива се на погону са два двопроточнa турбомлазна мотора Јуроџет ЕЈ200, без система за управљање вектором потиска. Систем за управљање вектором потиска већ је развијен, а следи његово испитивање и конверзија у авионе из серије 3.

За сада су поруџбине извршиле четири кооперантске државе, као и ратна ваздухопловства Аустрије и Саудијске Арабије. Серијска производња Тајфуна, подељена је у три партије. Стандард дефиниције авиона је пројектно и производно разврстан по партијама и по блоковима, у оквиру процеса постепене надградње његових способности.

Тајфун је најнапреднији вишенаменски борбени авион нове генерације тренутно доступан на светском тржишту. Почетним планом од 765 и до сада уговорених 559 примерака авиона, Тајфун је највећи европски војни програм сарадње у сегменту високе технологије што значајно јача европску ваздухопловну и осталу индустрију у глобалној конкуренцији. Запошљава више од 100.000 људи у 400 компанија у водећим земљама Европе. Јурофајтер корпорација руководи програмом, у име својих акционара оснивача са прометом од 60,7 милијарди евра (2006). Са извозом 72 авиона у Саудијску Арабију, остварен је уговор вредан 4.430 милиона фунти (око 6,4 милијарде евра 2007. године).

Одвијање програма

Развој

Почетком осамдесетих година двадесетог века, земље западне Европе значајније су заостајале у борбеној авијацији прве линије, а њихове ваздухопловне индустрије су прекинуле континуитет развоја и производње у домену напредних ваздухопловних технологија. Француска се зауставила на авионима Мираж 2000 и Мираж 4000, Уједињено Краљевство на Панавија торнаду, док је Немачка куповала америчке ловачке авионе. У САД су се одвијали напреднији програми F-15 игл и F-16 фајтинг фалкон и суперкрсташ F-22 раптор, а у Совјетском Савезу, програми авиона Су-27 и МиГ-29. У том периоду покренута су четири нова авионска програма у Европи — програм сарадње најмоћнијих земаља Европе (касније завршен као Јурофајтер тајфун), Рафал, кога је развила Француска након повлачења из заједничког европског програма, JAS 39 грипен који је самостално финансирала Шведска уз технолошку подршку Британаца и Нови авион који је развијала Југославија, уз технолошку подршку Француза. Сва ова четири програма заснивала су се на сличном концепту спрегнутих канарда и делта крила, с тим што Рафал и Тајфун погоне два мотора, а JAS 39 грипен и Нови авион (не реализован због распада Југославије) један.

Прве идеје о формирању тактичко-техничких захтева и концепта заједничког европског авиона потекле су од водећих европских чланица НАТО-а — Немачке, Француске и Уједињеног Краљевства. Међутим, Француска се убрзо повукла из те кооперације, у жељи да пласира властиту развијену модерну ваздухопловну технологију у свој авион, оптимизиран за своје потребе, уз максимално ангажовање својих капацитета ваздухопловне индустрије. Французи су инсистирали на добијању 50% од свих послова, а кад то нису постигли, повукли су се и започели сопствени програм.

Уједињено Краљевство је 1971. године дефинисало захтев за нови ловачки авион са спецификацијом AST 403 коју је издало Краљевско ратно ваздухопловство Велике Британије 1972. Радило се о дефиницији авиона са класичним концептом, познатим као P.96, који је приказан крајем 1970. године. На основу спецификација AST 403, Бритиш ерспејс (енг. British Aerospace, BAE) је урадио пројекте у више варијанти, од којих је била усвојена варијанта „лаганог ловца“ P.106B. Тај пројекат је испуњавао захтеве ратног ваздухопловства, али није имао потенцијал за будућу надградњу и перспективу за извоз.[a] Као резултат тог настојања, након споразума Велике Британије, Западне Немачке и Италије, у априлу 1982. године покренут је програм развоја експерименталног агилног борбеног авиона (енг. Agile Combat Aircraft) ACA. Овај авион је био сличан британском P.110, са делта крилом двоструке стреле (трисонично), канардом и двоструким вертикалним репом. Погон ACA, састојао се од два мотора модификоване верзије RB199. Када су немачка и италијанска влада повукле своју финансијску подршку овом пројекту, Уједињено Краљевство се сложило да само сноси све трошкове. У мају 1983. године, Бритиш ерспејс је потписао уговор са Министарством одбране за развој и производњу експерименталног авиона, демонстратора нових технологија ACA (истовремено су га звали и EAP — енг. Experimental Aircraft Programme), који је полетео 1986.

У мају 1986. године паралелно је потписан и споразум о изградњи два авиона демонстратора нових технологија, X-31 EFM (енг. Enhanced Fighter Maneuverability) између влада Немачке и САД. Први лет овог авиона одржан је 11. октобра 1990. године, а у августу 1993. године одржана је и симулација његове борбе у ваздуху са F/A-18C. Стечена искуства су касније пренета на решења пројекта Јурофајтера. Пројекат X-31 EFM је трајао до октобра 1994. године, при чему је истраживана технологија управљања, под екстремним нападним угловима у маневру, уз помоћ промене правца дејства вектора потиска. Вршена су и истраживања при аутоматском слетању код нападног угла до 24 степена, с намером да се смањи потребна дужина стазе за слетање. Други авион је реактивиран 2002. за напредне студије система команди лета, и могућности лета без крмила правца. Програм EFM, поред доказаних компоненти система опреме и и савремене аеродинамике, обухватио је и интеграцију специјалне кациге са постављеном визуелизацијом на визиру и система аудио приказа. Положаји циљева у ваздуху графички су приказивани у три димензије на визиру кациге.

Аеродинамичка концепција
P.106B, Бритиш аероспејса.

Западна Немачка је 1979. године дефинисала захтев за новог ловца кроз развој концепта са ознаком TKF-90. Пројекат се заснивао на аеродинамичкој шеми делта крила двоструке стреле нападне ивице (трисонично крило) са канардом, електричним командама лета и вештачкој стабилности. Британци су се сложили с овом савременом концепцијом иако су је кориговали и пролонгирали реализацију неких од њених функција, као нпр. управљање с вектором потиска мотора.

Упркос великим напорима Француске, Шпанија је ипак одлучила да не учествује у француском програму Рафал. С друге стране, у Торину, 2. августа 1985. године, Западна Немачка, Уједињено Краљевство и Италија су се сложиле да наставе сарадњу на Јурофајтеру, док им се Шпанија коначно придружила почетком септембра исте године.

У Минхену је 1986. године основан холдинг Јурофјтер корпорација, у функцији координације свих активности на програму које су се реализовале у истраживачко-развојним и производним ваздухопловним капацитетима коопераната. Расподела трошкова је била: по 33% Немачка и Уједињено Краљевство, 21% Италија и 13% Шпанија. У време потписивања споразума развоја између четири партнерске државе, договорена је набавка 765 авиона — по 250 за Немачку и Велику Британију, 165 за Италију и 100 за Шпанију. Такође, истовремено и по истом принципу, у Минхену је основан холдинг Јуроџет турбо с циљем обезбеђивања погона (мотора) за Јурофајтер.

Овај пројекат је у почетку имао назив Јурофајтер EFA, а 1992. године преименован је у EF2000, да би коначно добио усаглашен назив Јурофајтер тајфун (енг. Eurofighter Typhoon).

До 1990. године, избор радара био је главни камен спотицања. Уједињено Краљевство, Италија и Шпанија залагале су се за Ферантијев систем за противваздухопловну одбрану, заснован на радару ECR-90, док је Немачка фаворизовала APG-65 на бази решења MSD2000 (сарадња између Хјуза, AEG и GEC-Марконија). Договор је коначно постигнут након гаранције Велике Британије да ће њихова влада одобрити пројекат и омогућити GEC-у да стекну права на Ферантијев систем за противваздухопловну одбрану. На основу тога, GEC је повукао предлог и подршку решењу MSD2000.

Испитивање

Цртежи пројекција
Јурофајтера тајфуна.

Први пробни лет прототипа Јурофајтера, одржан је 27. марта 1994. године у Баварској и том приликом авионом је управљао пробни пилот Питер Венгер. У децембру 2004. године у Шведској, испитано је понашање авиона при лету у условима великих температурних разлика, у опсегу од -25° C до 31° C, а потпуно опремљен прототип № 7 из партије 2, испитан је у јануару 2008. године.

У 2007. години био је одржан први лет прототипа № 5 са демонстрацијом и испитивањем доплер радара са решеткастом антеном и активним електронским скенирањем који је био наменски развијен за Јурофајтер. Производња и интеграција ове верзије радара CAPTOR–E била је предвиђена у оквиру партије 3. Авиони из партије 2 не користе радар са електронским већ са механичким скенирањем (CAPTOR-М), који задовољава тежинске и запреминске услове за накнадну интеграцију савременог стандарда CAPTOR–E у тај простор.

Велика Британија, Немачка, Италија и Шпанија су закључили уговор, у нивоу једне милијарде евра, за завршетак развоја и интеграције радара CAPTOR–E AESA на Јурофајтер. Сматра се да ће та реализација кључно допринети способности овог борбеног авиона и представљати му важан продајни адут, на извозном тржишту. Уговор о интеграцији радара са електронским скенирањем, на авион Јурофајтер, објављен је 19. новембра 2014. године.

Поруџбине

Тајфун у полетању.

У току уговарања програма авиона Јурофајтер тајфун 1985. године, договорена је укупна серија од 765 примерака. Према тој серији су процењени трошкови и расподела производње између коопераната. Споразум о поруџбини је потписан 30. јануара 1998. године, са Јурофјтер корпорацијом и са Јуроџет турбо. Он се односио на испоруку Tајфун кооперантима: Великој Британији 232, Немачкој 180, Италији 121 и Шпанији 87 примерака. Подела производње била је поново ажурирана према овом споразуму: британско учешће износило је 37,42%, немачко 29,03%, италијанско 19,52% и шпанско 14,03%.

Званична промоција Јурофајтера, одржана је 2. септембра 1998. године, на аеродрому Фарнбороу, поред Лондона. Тада је назив Тајфун формално био усвојен, додуше, само за извоз. Немци су имали одређене резерве према том називу пошто је асоцирао на Хокер тајфун, ловац-бомбардер којим је РАФ током Другог светског рата дејствовао по циљевима у њиховој земљи. Из истих разлога одбачени су и други предлози за назив, као нпр. Спитфајер.

У септембру 1998. године потписани су уговори за производњу 148 авиона из партије 1 као и за будућу набавку из партије 2. У марту 2008. године били су завршени авиони из партије 1 и сукцесивно су испоручивани немачком ваздухопловству. Прва два од 91 авиона из партије 2 испоручени су 21. октобра исте године, а остали у наредне четири, према редоследу поруџбина.

У октобру 2008. године кооперанти су покренули преиспитивање својих поруџбина због кризе и лимитираних војних буџета. Било је предложено да се договорени број из партије 3, од 236 авиона, подели у две фазе. У јуну 2009. године, Краљевско ратно ваздухопловство Велике Британије је смањило своју поруџбину на само 120 авиона (из партија 1 и 2), уместо раније планираних 232 (види табелу испод). Упркос том смањењу, 14. маја 2009. године британски премијер Гордон Браун је изјавио да ће Уједињено Краљевство направити трећу поруџбину. Крајем јула 2009. године био је потписан уговор за први део партије 3 (партија 3А) која се састојала од укупно 112 авиона за четири кооперанске државе: 40 авиона за Велику Британију, 31 за Немачку, 21 за Италију, а 20 за Шпанију. Након испоруке ових 40 авиона, Британци су изјавили да су због прекорачења укупних трошкова њихове обавезе према програму у потпуности извршене, имајући у виду да испорука Саудијској Арабији иде из њиховог контигента од расподеле (160+72). Министар одбране УК је изјавио да Уједињено Краљевство не може учествовати у наруџбини авиона из партије 3B. По томе питању је став произвођача да они раде на програму Тајфуна са условима утвђене серије од 620 примерака и да је на владама да се договарају међу собом у оквиру те заједничке цифре.

 

Поруџбине на којима се засновало програмирање
ДржаваПлан Уговорено
1985.1998.партија 1партија 2партија 3AУкупно
Аустрија     15     15
Немачка 250 180 33 79 31 143
Италија 165 121 28 47 21 96
Саудијска Арабија       24 48 72
Шпанија 100 87 19 34 20 73
Уједињено Краљевство 250 232 53 67 40 160
Оман         12 12
Укупно
765 620 148 251 172 571

Производња

Јурофајтер тајфун F2, једносед
ловац RAF-а.

Јурофајтер тајфун у савременој ваздухопловној индустрији представља јединствен случај склапања борбених авиона на четири међусобно удаљене локације. Компаније одговорне за финализацију авиона земаља коопераната ангажују остале фирме ваздухопловне индустрије дотичне земље, на производњи делова и склопова, у оквиру свога добијеног дела (процента) у складу са глобалном договореном расподелом за све авионе из укупне планиране серије од 620 примерка (укључујући и извоз). Пета линија завршне монтаже је успостављена за преосталих 48 авиона Саудијске Арабије, у тој земљи. Свако одступање од тога плана изискује прерасподелу учешћа у производњи и у трошковима. Ако нека земља кооперант смањи своју поруџбину дужна је да свима осталима компензира утицај тога на пораст јединичне цене авиона.

Производња је подељена на следећи начин:

  • Немачка фирма Премијум аеротек (нем. Premium AEROTEC), производи централни склоп трупа, 30% (180 авиона).
  • Шпанска фирма EADS CASA, производи десно полукрило и преткрилца, 13% (87 авиона).
  • Британска фирма BAE систем, производи предњи и задњи део трупа, леђни хрбат, вертикални реп и унутрашње флапероне, 37,5% (232 авиона).
  • Италијанска фирма Аленија аеронаутика, производи лево полукрило, спољашње флапероне и задњу секцију трупа.

Производња је подељена на три партије (види горњу табелу). Партије се разликују по ценама. Партија 3 ће највероватније бити заснована на партији 2, са додатним побољшањима конструкције и опремања авиона. Партија 3 је подељена на фазе A и B.

Подела производње на партије је извршена због лакшег система финансирања у два дела. Развој серије прати се по дефинисаним стандардима који се односе на измене документације као и на реализовани квалитет по „блоковима“ производње. Поруџбине и лансирање производње одвијају се по серијама, мада постоје и међусобна непоклапања. На пример, Јурофајтер одређен са FGR4 за РАФ, припада партији 1 и блоку 5. Серија 1 покрива блок 1, али с друге стране серија 2 покрива блок 2, 2B и 5. Значи, у принципу наручена серија може бити лансирана у производњи за било који постојећи (развијени) стандард Тајфуна, према жељи купца тј. корисника.

Стоти авион по стандарду ZK315 (интерна ознака за стандард) био је произведен у Вортону 25. маја 2011. године, а у септембру 2015. укупно 444 примерака, у свим производним погонима.

Трошкови

У британском парламенту, 1988. године, државни секретар за оружане снаге је изјавио да пројекат Јурофајтер тајфун Уједињено Краљевство кошта око 7 милијарди фунти. Међутим, реалнија процена била је 13 милијарди фунти — 3,3 милијарде фунти за трошкове развоја, плус 30 милиона фунти по авиону. До 1997. процена трошкова је достигла 17 милијарди фунти, а до 2003. године чак 20 милијарди фунти. Кашњење испорука авиона РАФ-у повећало је трошкове чије је ажурирање Министарство одбране одбило. Међутим, 2011. године државна ревизорска институција је проценила да ће британски укупни трошкови на крају бити 37 милијарди фунти, то јест јединична цена авиона Tајфун износиће 126 милиона фунти. До 2007. године, Немачка је проценила укупне јединичне трошкове (авиона, обука и резервни делови) на 120 милиона евра, са тенденцијом сталног повећања. Немачком наруџбином 31 авиона из партије 3А по цени од 2,8 милијарди евра 17. јуна 2009, јединична цена је пала на 90 милиона евра по авиону. Јединична цена за Шпанију износила је 88,4 милиона евра по авиону. Узроци разлике у ценама налазили су се у различитој дефиницији стандарда опремања и наоружавања.

Комитет за јавне рачуне Велике Британије саопштио је да је лоше управљање пројектом изазвало раст јединичних цена авиона за 75%.[b]

Цена сата лета износила је 43.000 евра у 2010. години. Рад на одржавању „тајфуна“ мањи је од 9 „човек сати“.[c] по једном лету. Очекивана рационализација садржи:

Тајфун F2 у лету, припада РАФ-у.
  • Смањење количине рада на одржавању.
  • Замену мотора ангажовањем четири механичара који би обавили посао за 45 минута.
  • Отклањање недостатака од 3 часа: смањење на 90 минута[d].
  • Претполетни преглед: мање од 15 минута, ангажована два лица.
  • Послелетни преглед: мање од 45 минута, ангажована два лица.
  • Поставку конфигурације наоружања ваздух-ваздух: мање од 23 минута, ангажовано 6 лица.
  • Поставку конфигурације наоружања ваздух-земља: мање од 30 минута, ангажовано 6 лица.

Комитет за јавне рачуне Велике Британије саопштио је да је лоше управљање пројектом изазвало раст јединичних цена авиона за 75%.[b]

Надоградња

Ракета Метеор дугог домета
ваздух–ваздух.

Одлучено је 2002. године, да се Ракета MBDA метеор дугог домета ваздух–ваздух употреби за опремање Јурофајтера тајфуна. Предвиђено је да се уведе у оперативну употребу у августу 2012. године. Ова ракета је развијена у међународној кооперацији Француске, Уједињеног Краљевства, Немачке и Италије.

Корисници Тајфуна су 2009. године размотрили побољшање тренутне флоте употребом ракете MBDA метеор и одлучили су се за решење примене радара са решеткастом антеном са активним електронским скенирањем, што је био предуслов за употребу тог оружја. У саопштењу од 22. јуна 2011. године, речено је да ће европски партнери финансирати развој следеће генерације радара са електронским скенирањем, почев од његовог увођења у оперативну употребу 2015. године (уговор је склопљен 2014.). Са овим ће се повећати ефективна површина антене радара, а тиме и емитована снага електромагнетних таласа и домет радара, па ће се и ракета Метеор моћи користити у оквиру својих граничних перформанси.

Јуроџет турбо покушава да пронађе финансијска средства за испитивање тродимензионалне млазнице за векторско управљање са потиском мотора на авиону демонстратору нових технологија. Поред тога, РАФ је настојао да развије простране резервоаре за гориво за своје Тајфуне (као код Рафала, приљубљене уз задњи део трупа). С тиме би се ослободиле подвесне тачке за подвешавање оружја. То је планирано да се реализује у производњи партије 3.

Опис пројектних решења

Општа концепција

Јурофајтер тајфун је пројектован по савременој аеродинамичкој шеми, са канардом и делта крилом према опимизираним захтевима велике агилности, смањене уочљивости и интеграције напредних система. То га сврстава у светски врх ловачких авиона, четврте генерације и у неким елементима и пете (4+) (види поглавље „борбена способност“).

Због своје аеродинамичке конфигурације (канард и делта крило), отпор је умањен (посебно таласни). Због високог односа потиска мотора и масе авиона, Тајфун има велико убрзање и врхунске остале летне перформансе на свима режимима лета, укључујући и фазе полетања и слетања. Користећи најновију технологију управљања са високим степеном аеродинамичке нестабилности, као и широку употребу композитних материјала (на бази угљеничних влакана), постигнути су габарити мањи за 10—20%, као и мања маса за 30% Тајфуна у односу на своје претходнике. Тајфунје веома окретан авион у целој анвелопи лета. Четвороструке дигиталне електричне команде лета омогућују му релаксирану статичку стабилност, а на подзвучним режимима лета има значајну нестабилност, као и аутоматско ограничавање маневра у границама целе пројектоване анвелопе лета (маневар без бриге пилота). Уз то, поседује и високу интеграцију опреме и наоружања.

Јурофајтер тајфун Луфтвафе, са
укљученим допунским сагоревањем
мотора и подвешеним наоружањем..

Та решења дају следећи резултат:

  • Високи однос потисак / тежина + ниски прираст аеродинамичког отпора крила = агилност
  • Агилност + висока интеграција авионских система и наоружања = борбена супериорност

Енергија за погон авионских система са хидропокретачима остварена је помоћу два равноправна и једног помоћног хидросистема са номиналним притиском од 275 бара. Сваки главни хидросистем напаја по једна хидропумпа, прикључена на по један ваздухопловни мотор. Хидросистеми снабдевају хидропокретаче командних површина (канарда, флаперона, преткрилаца и крмила правца), стајног трапа, аеродинамичких кочница, покретних елемената млазница мотора, при промени површине излазног пресека и друго. Ова чињеница одређује суштинску улогу хидросистема за укупну поузданост авиона, због чега је реализована трострука резервисаност, са 16 распоређених сензора, за контролу притиска хидроуља. Ови сензори су повезани са авионским рачунаром помоћу дигиталног интерфејса.

Тајфуна поседује систем за пријем горива у току лета. Наливно грло (сонда), уграђено је испред кабине пилота. Кочни падобран је уграђен у контејнер, у корену вертикалног стабилизатора, са наменом смањења стазе „трчања“, после слетања. Тајфунзато може користити аеродроме са кратким стазама, као и делове ауто-пута. Између гондола ваздухопловног мотора, уграђена је кука, која се користи само у хитним случајевима кочења са еластичним ужетом, развученим по принципу кориштеним за палубно слетање.

Утицај нестабилности авиона на индуковани отпор за 
М = 0,7 на нивоу мора, за крајњи предњи и задњи 
испитани положај канарда.

Аеродинамика

Vista-xmag.png За више информација погледајте Аеродинамика

Један од највећих изазова у развоју агилног ловачког авиона Tајфуна, била је његова аеродинамика. Задата је веома захтевна оптимизација карактеристика авиона у целој анвелопи лета, а то је подразумевало и посебна решења са максималном статичком нестабилношћу у уздужном кретању авиона, на свим областима брзина. Максимално су коришћене могућности аеродинамике, првенствено на оптимизацији крила, за све три области брзина лета (трисонично крило) и испред њега интеграција канарда. Аеродинамичари су имали тежак технички проблем да помире контрадиторне захтеве за облик крила у три области брзина (подзвучној, кроззвучној и надзвучној). Тај проблем је био присутан и раније, још код друге и треће генерације ловачких авиона. У периоду треће генерације, покушано је његово решавање са механичком (кинематичком) променом угла стреле крила у функцији Маховог броја, али је то пеналисано сложеношћу, већом масом и порастом цене авиона. На оптимизацији универзалног облика крила, за све три области брзина струјања, светски институти и лабораторије годинама су радили на истраживању како би дошли до неког решења. Резултат тих истраживања је тако звано трисонично крило са фиксним углом стреле нападне ивице, променљиве вредности дуж размаха. У кореном делу крила угао стреле је већи. Тај облик делта крила постао је заштитни знак препознавања четврте генерације ловачких авиона, па и Tајфуна, али због једноставности производње крила задржан је константан угао стреле нападне ивице. Ефекат повећања угла стреле у кореном делу изведен је са нападном ивицом гондола мотора које су делимично посредници између кореног дела полукрила и трупа (то су одвојени производни склопови). Са таквим обликом делта крила, интегрисан је канард, уз пажљиво одређивање њихове оптималне међусобне удаљености по дужини и висини. Експериментално је истражен положај канарда, по критеријуму да је укупни узгон авиона оптимизиран за најмањи индуковани отпор, за случајеве уравнотежења авиона са канардом на свима режимима лета. Резултати испитивања, шематски су приказани на слици десно. У томе истраживању анализиран је и утицај положаја канарда на максимални узгон авиона и на потребну снагу за уравнотежење авиона, као и на вредност потребног волумена командне површине. На основу добијених резултата изабрана је конфигурација канард и делта крило за Tајфун, према усвојеном критеријуму оптимизације перформанси првенствено у маневру.[e]

Канард има намену крмила за управљање у уздужном кретању авиона, а на Tајфуна се са левом и десном површином независно управља са сигналом из система команди лета. На тај начин се са њиховим једнаким закретањем генерише момент пропињања, а са неједнаким и момент ваљања. Када авион при слетању додирне стазу са предњим точком, канард се аутоматски отклања у посебан положај, са функцијом допунске аеродинамичке кочнице.

Да би се Tајфунуобезбедила неопходна управљивост у условима велике статичке нестабилности, једино решење је било применити електричне команде лета врхунских перформанси, високе поузданости и са моћним рачунарима. Проблем су такође били и захтеви за одржавање линеарне аеродинамике због коришћења математичког модела и закона управљања система команди лета заснованих на принципима линеарности. Тај услов није било могуће испунити на већим нападним угловима, где настаје нелинеарни прираст аеродинамичких сила и момената при повећању нападног угла и при већем утицају аероластичности структупе посебно крила. Тада почињу градијенти да се мењају, као нпр. узгона:

Слично се дешава и са осталим аеродинамичким величинама у тим условима лета. Авиони са традиционалним командама лета нису имали проблем са управљањем на тим режимима, првенствено зато што су тада пилоти избегавали да доводе авион близу граница анвелопе лета, а са механичким командама лета то и није био већи проблем. У условима нелинеарне аеродинамике (на граници анвелопе), у којима савремени авиони углавном и лете у процесу вођења борбе, а и уопште када је модел управљења нелинеаран, проблем се решава у домену аутоматског управљања са применом посебних метода и техника. Дешавају се и случајеви присуства хистерезиса, зазора, што исто утиче на нелинеарност динамичког система, као и нетипичне промене осећаја потребне силе у руци пилота, при управљању у току маневра. Нестабилни борбени авиони са канард конфигурацијом неизбежно поседују ефекте нелинеарне аеродинамике и система управљања. Вештина је у томе да се ови ефекти превазиђу успешном линеарном апроксимацијом, и/или да се направи адаптиван систем команди лета који је у стању да то превазиђе. Због високе статичке нестабилности Тајфуна овај услов је било теже испунити. Било је мишљења да се аеродинамичка и друге нелинеарности могу превазићи употребом ефикасног („паметног“) система команди лета. Успех концепта зависи од обезбеђивања слободног и безбедног управљања авионом у оквиру целе његове анвелопе лета. Немци су почели та истраживања још 1974. године, на авиону лабораторији, направљеном од познатог авиона из наоружања свог ваздухопловства, F-104. Преправили су му команде лета уградивши електрични систем. Та испитивања са елементима вештачке статичке нестабилности аеродинамичког доприноса спрезања канарда и крила, уз искуства са експерименталним авионом X-31 EFM (из кооперације са Американцима) и британска искуства, сачињавала су богату базу података за успешно пројектовање аеродинамике Tајфуна која је била основа за пројектовање, међутим у току пројекта се све време експериментисало и у аеротунелима. На основу тога су развијени прототипови на којима се приступило испитивању и мерењу у лету, због осетљивости технологије система електричних команди лета и услова лета са значајном статичком нестабилношћу. Та храбра решења, заснована су на поверењу у памет (исправан софтвер) командног система.[f] Да би систем команди лета био паметан и да би поуздано функционисао по оптималним законима управљања, на свима режимима лета, он мора бити заснован на реалним карактеристикама авиона, односно на његовом веродостојном математичком моделу. Из тих разлога су водеће фирме из све четири кооперанске државе паралелно приступиле идентификацији аеродинамичких карактеристика Tајфуна у лету. Добијени и усаглашени резултати из лета били су основа за корекције софтвера и закона управљања система команди лета, заснованих на прорачунима и мерењима у аеротунелима и у другим лабораторијама.

Методе идентификације аеродинамичких параметара у лету код све четири фирме заснивају се на добро познатим теоријским поставкама. Свака од фирми корисника подесила је свој систем према сопственим искуствима и традицији. Добијени резултати међусобно су усаглашени на нивоу пројекта и искоришћени за ажурирање базе аеродинамичких података за Тајфун у свим конфигурацијама. Систем је достигао захтевани стандард путем комплексног математичког моделирања динамике Тајфуна и његовог подешавања на симулатору. Модел је обухватио велики број спољних и унутрашњих параметара као што су статички и динамички притисак и температуру ваздуха и њихов утицај на карактеристике. Затим су обухваћене све конфигурације терета и сви облици и брзине лета авиона. Квалитетан симулациони модел на прототипу омогућио је прихватљив почетни софтвер команди лета без испитивања у лету. Добијени резултат је потврђен поузданошћу првих летова прототипова. Тај стандард је био основа за даљи процес оптимизације система до коначног стандарда. Коначно решење је постигнуто методом упоређивања и сталног приближавања измереног одговора реалног авиона у лету и одговора коригованог модела на симулатору (види принцип на шеми испод). Тај принцип добијања квалитетног решења система може се назвати хибридна симулација оптимизацијом методе постепеног приближавања.

Блок шема коришћеног система за идентификацију аеродинамичких карактеристика Тајфуна.

Основа принципа је снимање „одзива“ реалног авиона и модела на симулатору лета на изабрани типични улаз (команду пилота), затим њихово поређење, уочавање међусобне разлике и предузимање корекција нелинеарног модела и закона управљања у смеру смањења тих разлика. Снимљени „одзив“, преко математичких метода анализе служи и за идентификацију стварних сабирака (градијената, односно дериватива) одговарајуће аеродинамичке величине као што је дато у једначини за отпор. Тим путем су аеродинамички подаци Tајфуна кориговани у бази података и у релевантним прорачунима. Уклањање разлике у „одзиву“ реализује се са поправком недостататка нелинеарног математичког модела кроз корекцију његових елемената са новодобијеним подацима из снимка „одзива“ реалног авиона у лету. Корекције се приоритетно спроводе на местима већих разлика одзива реалног авиона и модела на симулатору. На тај начин се поступно ажурира база података нелинеарног модела и сагласно томе се поново усклађују закони управљања.

Методом узастопног приближавања долази се до задовољавајућег решења, успоставља се стандард авиона према важећим стандардима, намени и захтевима пилота.

За Тајфун су аеродинамички коефицијенти генерално идентификовани по методу линеаризације нелинеарних сегмената, тј. по корацима. Добијени аеродинамички подаци за те сегменте помоћу математичких метода анализе похрањени су у бази аеродинамичких скупова података.

Упоредни „одзиви“ стварног авиона у лету 
и симулационог „модела“ 
на развојном симулатору.

Аеродинамички отпор се може разложити на чланове:

 

 

Као што је прилаз за кретање дуж x осе, исто важи и за све степене слободе кретања авиона, кретање дуж све три осе и ротација за три угла око њих.

У претходној једначини је дата зависност коефицијента отпора авиона са доприносом његовог раста услед промене нападног угла, отклона командне површне и пригушења због угаоне брзине ротације.

Градијенти аеродинамичких величина по променљивој, називају се деривативи стабилности. По истом принципу је идентификован и момент пропињања, па и остале карактеристике:

 

 

Овом методом је успешно ажурирана база података нелинерног модела. Коришћени алгоритам грешке у одзиву реалног авиона и моделираног нелинеарног пакета своди разлику на минимум. Тиме је направљена реална основа за избор оптималних закона управљања са авионом, то јест, обезбеђена је „памет“ командном систему за ефикасно управљање са Tајфуном у целој анвелопи лета и са свим конфигурацијама авиона.

Канард је на Tајфуну постављен испред делта крила и то у близини носног дела. Тај положај даје већи дестабилизирајући допринос, исто тако и његово померање изнад крила. Са отклоном канарда, подиже се и спушта носни део авиона, односно подешава се његов нападни угао. Када се повећава нападни угао, код нестабилног авиона расте сила узгона чија је нападна линија испред тежишта авиона, а то још више повећава моменат пропуњења (тенденција даљег раста нападног угла, нестабилан систем). Пилот, да би то спречио, гура нос Tајфуна на доле и са отклоном канарда ствара силе узгона на доле. Количина отклона канарда потребна за смањење силе узгона уједно је и пројектно ограничење мере нестабилности у подзвучном лету за границе убрзања у маневру од +9 /-3 g. У случајевима оштрих маневара, могуће је краткотрајно постићи и већа убрзања, чак и до +12 g. Са системом команди лета, аутоматски је ограничено убрзање у маневру на +15 g, па самим тим и граница инерцијалних оптерећења пилота и структуре авиона.

Тренутно се авион испоручује без управљања вектором потиска мотора. У току 2011. године, још увек нису сагледани рокови и извори финансирања за реализацију испитивања и усвајање тога решења.

На режиму подзвучног лета авиона, неутрална тачка је далеко испред тежишта. При надзвучном лету, она се повлачи уназад, али пошто је померена за подзвучни лет много испред, у условима надзвучног лета стигне на умерену меру иза тежишта и успостави се умерена мера позитивне статичке стабилности. На овај начин је постигнуто да позитивна статичка стабилност у надзвучном лету не лимитира маневарске карактеристике авиона на тим режимима лета. Због оваквог врло смелог решења, Тајфун има предност у поређењу са другим борбеним авионима. Мала позитивна стабилност на надзвучним брзинама много мање условљава меру маневра. Он може да оствари убрзање у маневру чак и +9 g, на режимима лета са надзвучним брзинама. То је велика предност за ловачки авион. Оптимизиран је да има супериорне перформансе маневра при лету на Маховом броју = 1,6, што је оптимум за лансирање својих ракета ваздух-ваздух и за избегавање противничких.

Тајфун је у стању да достигне надзвучну брзину без укључивања допунског сагоревања мотора. Са мотором снаге 2 × 60 kN може постићи брзину еквивалента Маховог броја = 1,5 без спољних терета (чиста конфигурација). За краће време мотор се оптерећује и даје потисак од 2 × 69 kN, 15% даје више „сувог“ потиска са којим се знатно повећава брзина авиона. Способност суперкрстарења је вероватно укључена у захтеве пројекта авиона, јер се ова брзина не постиже случајно. Дакле, ове карактеристике обезбеђују велики долет Тајфуну, смањује му се потреба да дуже време лети на режиму са допунским сагоревањем и нема сувишну потрошњу горива, за разлику од својих претходника. Званично ограничење брзине најчешће је наведено са Махов број М = 2, што није одлучујуће за борбу, а и није крајња могућност Тајфуна.

Команде лета

Примарно управљање Тајфуном реализује се помоћу отклањања командних аеродинамичких површина: канарда, унутрашњих и спољних флаперона и вертикалног крмила. У уздужном кретању, за обртање око Y осе, генерише се момент пропињања са изменом узгона канарда и унутрашњих флаперона. Ротација авиона око уздужне X осе, реализује се са генерисањем обртног момента помоћу диференцијалних отклона спољних флаперона и са стварањем разлике узгона на левом и десном полукрилу. Момент скретања око Z осе, генерише се са отклоном вертилалне крме. Ова померања аеродинамичких командних површина врше двокоморни хидропокретачи, неповратног дејства (без могућности померања у супротном смеру, услед дејства силе реакције). Ротације авиона, око X и Z оса, изазивају међусобни аеродиначки утицај (купловање), чији интензитет зависи од аеродинамичке конструкције. Све у свему, са потпуно аутоматизованим системом команди лета управља се са Тајфуном, преко девет командних површина. Ту су убројана и преткрилца за управљање са узгоном, на великим нападним угловима, чија гранична вредност се на тај начи повећава. Осим тога, електричне команде лета ограничавају преоптерећење у маневру, како због заштите пилота тако и структуре, да се спрече нежељене последице, са изласком из пројектоване анвелопе лета. Та функција се назива „маневар без бриге“. На сличан начин, авион је обезбеђен и када падне у неправилан положај, у току лета. Команде лета га аутоматски враћају у правилан положај, преко аутопилота. Једноставно, пилот само притисне инстиктно дугме на командној полузи, авион се аутоматски враћа у хоризонталну раван, са равни крила и са осом трупа, а регулатор гаса мотора аутоматски заузима средњи положај.

Тајфун поседује и команде за управљање са режимом рада два мотора, са њиховим допунским сагоревањем и изменом излазног пресека млазница.

Поред ових примарних команди постоје и секундарне, за управљање са стајним органима, ваздушном кочницом, кочним падобраном, отварањем кабине, одбацивањем спољних терета, укључујући и управљање са оружјем и горивом.

Све ове функције имају своје системе, који се базирају на преносу електричних сигнала и међусобно су интегрисани преко магистрале података.

Кључни је систем команди лета авиона, који профилише динамичке и летне карактеристике авиона, а посебно његову поузданост. Удео ових карактеристика је веома значајан у борбеној превласти над противником.

Шема принципа команди лета, примењеног на авиону Јурофајтер тајфун.

Тајфунове електричне дигиталне четвороструке команде лета прихватају изражену жељу пилота (преко померања командне ручице и ножних педала) и заједно са примљеним сигналима из сензора, о комплетном вектору стања лета авиона, генеришу резултујуће командне сигнале профилисане по оптималним законима управљања. На основу тих сигнала, брзо се командне површине поставе у одговарајуће отклоне, у функцији реализације пилотове жеље преласка на нови командован режим лета авиона. Уведена дигитална технологија, у команде лета Тајфуна, велики је потенцијал за флексибилну оптимизацију закона управљања и интеграцију са другим системима, преко магистрале података са брзим протоком информација. Брз проток сигнала је услов за брз одговор система (мала је временска константа), што је једна од кључних перформанси система за реализацију управљања са нестабилним авионом. Погрешан сигнал, који би поставио командну површину у неправилан положај био би катастрофалан, пошто пилот нема никакве резервне могућности за корекцију положаја авиона. Зато овај систем мора бити веома поуздан. Сачињавају га четири паралелна и равноправна канала, при чему се стално сва четири њихова излазна сигнала међусобно упоређују. Са међусобним упоређивањем, сигнали се „надгласавају“, и већина истоветних се усвајају као релевантни. Тај сигнал рачунар фаворизује као исправан за отклон крмила, а различити се „одбацује“ као неисправан.

Сваки, од четири паралелна канала електричних команди лета, поседује осам процесора типа Моторола 68020. Поред ових процесора, постоји и већи број додатно изведених специфичних инсталација (електронских кола), за међусобно повезивање и интеграцију елемената и компоненти. Свака кутија рачунара има прикључак (конектор) STANAG-3910 за оптички кабл, за брзи пренос података на главну авионску магистралу података, а за међусобну везу између рачунара поседују прикључке STANAG-3838. Софтвер команди лета стално је изложен самодијагностици. Сваки физички комплет компоненти од четири канала електричних команди лета Тајфуна, тежак је 10 kg.

На Тајфуну је примењен концепт HOTAS, иако се користи класична пилотска палица, централно уграђена (у равни симетрије).

Аутопилот

Аутопилот Тајфунаизвршава више задатака у функцији безбедности лета и растерећења пилота од сувишних радњи. Тај његов допринос повећава му ефикасност и супериорност над противником. Аутопилот може да извршава задатке:

Демонстрациони лет Тајфуна на
изложби у Паризу, 2007. године
  • Одржава константну висину лета.
  • Води авион на задану висину лета и одржава је константном.
  • Поставља авион у задати правац лета.
  • Одржава задани константни правац лета авиона.
  • Убрзава авион до задате брзине лета и одржава је константном.
  • Води авион по задатој профилисаној трајекторији лета.
  • Обезбеђује аутоматско праћење задане трајекторије лета авиона за напад у борби.
  • Аутоматски одржава оптималну трајекторију пресретања авиона противника.
  • Аутоматски одржава задати профил лета у патролирању.
  • Обезбеђује аутоматско слетање.
  • Аутоматски стабилизује авион (враћа у нормалан положај), на команду пилота на инстиктни прекидач, после пада у неправилан положај или при тренутном губитку оријентације пилота у простору.

Аутопилот је један од подсистема команди лета Тајфуна.

Напомене