FCAS (SCAF, NGWS, NGF) franco-alemán-español

[Bilbo]

Pues lo realmente importante aquí será ver que pretensiones y o características se quieren para el futuro motor del FCAS, ¿más AA, ataque, súper crucero, furtivo, etc....?
Se supone que como mínimo será un poco mejor que el EJ200 y R88, motores ambos sobresalientes, según lo que comentáis.

Se supone que la nueva generación, al menos los estadounidenses y el Tempest, van a motores de ciclo variable. Maximizarían capacidades subsónicas y supersónicas a la vez, al menos dentro de ciertos rangos. Que aún así haya margen para especializarse ligeramente en un determinado rango, puede ser.

[champi]

Bueno, sigamos con el razonamiento. indice de bypass:

M88 = 0.3 : 1
EJ2000: 0.4 : 1
PW F100: 0.71 : 1.

El 0,71 viene de la Wiki, pero es un dato erróneo. De la página de Pratt & Whitney: https://prattwhitney.com/en/products-an ... gines/f100

...
Bypass Ratio
0.36
...

Por otra parte, este razonamiento se contradice:

No es así. La velocidad de un avión está dada en buena medida por la aerodinámica. Un F-15SA por ejemplo, tiene mucha mejor relación empuje peso que un Tifon o un Raptor, pero no alcanza supercrucero, por cuestiones aerodinámicas.

O sea, que el F-15 tiene aerodinámica para alcanzar más velocidad, pero lo que hace que no alcance supercrucero es la aerodinámica...

[Pathfinder]

Bueno, sigamos con el razonamiento. indice de bypass:

M88 = 0.3 : 1
EJ2000: 0.4 : 1
PW F100: 0.71 : 1.

Eso pasa por irse a la Wiki. De la página de Pratt & Whitney: https://prattwhitney.com/en/products-an ... gines/f100

...
Bypass Ratio
0.36
...

Por otra parte, este razonamiento se contradice:

No es así. La velocidad de un avión está dada en buena medida por la aerodinámica. Un F-15SA por ejemplo, tiene mucha mejor relación empuje peso que un Tifon o un Raptor, pero no alcanza supercrucero, por cuestiones aerodinámicas.

O sea, que el F-15 tiene aerodinámica para alcanzar más velocidad, pero lo que hace que no alcance supercrucero es la aerodinámica...

Por lo que leí, el F-15 tiene un "supercrucero" limitado, en torno a 1.1 ó 1.2M, similar al F-35. Pero para los americanos eso no es supercrucero, solo aquello que pase de 1.5M sin usar afterburner. Además sería en zona transónica, no en supersónica. Mas allá de 1.2M.

Según los cánones americanos un rafale con 1.4M quedaría fuera igualmente del criterio que tienen ellos. Por eso depende de cada país que es lo que considera supercrucero.

Intentar conseguir un supercrucero de 1.5M o más tiene sentido si miramos la siguiente gráfica.



Es el drag generado en zona subsónica, transónica y supersónica. Vemos que la potencia necesaria para mantener vuelo a 1.1 o 1.2M es mucho mayor que si te desplazas más hacía la derecha. Por eso si logras un supercrucero de 1.5M o mayor tu consumo será mucho menor que si vas en supercrucero a 1.2M.

También se puede observar que cuando se busca el mayor radio de combate, las velocidades serán siempre subsónicas en torno a 0.8M, nunca se irá en supercrucero. A esa gráfica le habría que sumar el drag generado por cargas externas, que en caso de aviones furtivos sería 0. Se dice que el drag generado por cargas externas sería un 25% a mayores. Y eso significa usar más potencia del propulsor, con lo que reduces tu radio de combate.

[Bilbo]

El 0,71 viene de la Wiki, pero es un dato erróneo. De la página de Pratt & Whitney: https://prattwhitney.com/en/products-an ... gines/f100

Bueno, el GE F110 entonces. 0.76
https://www.geaviation.com/sites/defaul ... GE-129.pdf

Pero en el último modelo cayeron a 0.68, así que van retrocediendo.

O sea, que el F-15 tiene aerodinámica para alcanzar más velocidad, pero lo que hace que no alcance supercrucero es la aerodinámica...[

Exacto. Es la aerodinámica de sus tomas de aire lo que lo hace capaz de mach 2.5 (usando postcombustión). Pero la aerodinámica general del avión no permite superar la zona de mayor drag con potencia militar.

[champi]

Bueno, el GE F110 entonces. 0.76

En ese apartado es superior en lo que se refiere a economía de vuelo, y si te fijas, tanto el EJ200 (como puse en el hilo del EFA) como el M-88 planeaban versiones con un fan de mayor diámetro (además de otras mejoras) que a buen seguro aumentaría ese índice. Fue un precio a pagar por un diseño compacto y lo más ligero posible.

Por otra parte y de modo general, cuanto mayor índice de derivación menor respuesta y peor va en supersónico (hay que tirar más de pc).

[Bilbo]

Bueno, el GE F110 entonces. 0.76

En ese apartado es superior en lo que se refiere a economía de vuelo, y si te fijas, tanto el EJ200 (como puse en el hilo del EFA) como el M-88 planeaban versiones con un fan de mayor diámetro (además de otras mejoras) que a buen seguro aumentaría ese índice. Fue un precio a pagar por un diseño compacto y lo más ligero posible.

Por otra parte y de modo general, cuanto mayor índice de derivación menor respuesta y peor va en supersónico (hay que tirar más de pc).

Sí, en efecto. Por eso digo que es difícil sacar conclusiones sobre el nivel técnico de esos datos. Representan opciones realizadas no sabemos por qué. Vemos como cambia en motores de una misma línea o destinados a un mismo avión.

[champi]

En el caso del F-15/16, creo que fue por economía y no tanto porque cuadrase con la filosofía del avión. El PW F-100 se había ido de precio y se decidió que hubiese cierta competencia, por lo que se le dio una oportunidad al de GE. Y aquí pienso que es de donde viene esa diferencia en el índice de derivación. Si bien el PW estaba pensado desde un principio para el Eagle, que tenía que ser un caza de superioridad puro optimizado para grandes velocidades, el GE tuvo sus antecesores en el F101, que se diseñó para el B-1, donde primaba el crucero económico...

[Pardiez]

A medio camino entre lo técnico y lo divulgativo, este artículo de la RAA apunta las claves en la evolución de los principales parámetros de diseño del motor de los cazas (y una breve presentación del motor adaptativo).

https://ejercitodelaire.defensa.gob.es/EA/premiosea/catalogo/06-articulos/El%20empuje%20de%20la%20aviaci%C3%B3n%20de%20combate.pdf

Respecto a la discusión sobre si el salto de presiones del compresor o el índice de derivación aportan información sobre la calidad del diseño, la imagen 2 del mismo artículo responde: para igualdad en el resto de parámetros cuanta mayor temperatura de entrada en turbina mayor capacidad empuje/peso; para una cierta temperatura al subir el salto de presiones del compresor mejoramos el consumo/empuje pero a costa de perder relación potencia/peso, lo que a grandes rasgos también sucede con al subir el índice de derivación.

Por eso los aviones civiles que se preocupan (esencialmente) solo por el consumo van a saltos de presiones e índices de derivación enormes (en los Trent nuevos del orden de 60 y 12 respectivamente) mientras que en los cazas, donde también es muy importante un motor de tamaño contenido que entre dentro del avión los dos parámetros van a valores sustancialmente más bajos para tener un buen valor de empuje/peso.

Un saludo

[Orel]

Gracias Pardiez, y dichosos los ojos

[champi]

Gracias por el artículo. Le echaré un vistazo.

* Editado: Por lo que veo, no íbamos mal encaminados.

[Bilbo]

Respecto a la discusión sobre si el salto de presiones del compresor o el índice de derivación aportan información sobre la calidad del diseño, la imagen 2 del mismo artículo responde: para igualdad en el resto de parámetros cuanta mayor temperatura de entrada en turbina mayor capacidad empuje/peso;

El M88 alcanza mayor temperatura que el EJ200, pero no tenemos igualdad en el resto de los parámetros.

para una cierta temperatura al subir el salto de presiones del compresor mejoramos el consumo/empuje pero a costa de perder relación potencia/peso, lo que a grandes rasgos también sucede con al subir el índice de derivación.

Eso no habla de un nivel técnico, sino de opciones hechas en lo que se busca del motor.

[bandua]

Yo creo que en esto de los motores en cuanto a prestaciones (publicadas) el ej200 es claramente superior al m88 (y también al resto de propulsores de su categoría GE404, GE414, RD33) .
- tiene mejor empuje en seco
- mejor empuje total
- mejor relación peso empuje tanto en seco como en húmedo (en esto solo lo supera el propulsor del F35 y solo en seco el del F22)
- y en relación a los consumos mirando las cifras publicadas pues si nos quedamos con el rango bajo que dan para el ej200 también es mejor que el m88 tanto en seco como en húmedo y si nos quedamos con el rango alto ligeramente peor.

Sobre consumos:
Pero claro si queremos dar 60 kn de empuje el ej200 te los da en seco y el M88 estará ya en la parte alta de su empuje con postcombustión. lo interesante sería tener los consumos para 10kn, 20 kn, 30 kn, ... y en función de los distintas condiciones de vuelo. No puede sorprender demasiado que el consumo por potencia producida para dar 60kn en seco del Ej200 (0.74 lb/(lbf/hr) son los datos que encontré hará 5-6 años) sea algo superior al que necesita el m88 para dar 50 kn (aunque las cifras que encontré en su día son peores 0.78 lb/(lbf/hr)) como curiosidad las del F135 eran muy inferiores (0.89 lb/(lbf/hr)) pero claro el F135 desarrolla en seco el doble de potencia que los otros es razonable pensar que pueda existir cierta pérdida de eficiencia.

Considereciones de diseño:
A todo lo anterior cabe añadir que seguramente tenga mayor margen de crecimiento (el ej200) por tener esas prestaciones con temperaturas más bajas y por ser un diseño más sencillo (con mayor margen para añadir elementos) y relacionado con esto, creo recordar que también tenía ventajas de ciclo de vida, porque el M88 empezó muy abajo en este aspecto.

Sobre el tema bypass, en teoría un mayor bypass ratio 0.4 en el tifón (que es de los más altos en cazas) debería implicar una mayor dificultad para velocidades altas, en la práctica es el que consistentemente reporta velocidades de supercrucero más altas (siempre detrás del raptor, claro).

Mercados:
En definitiva un gran motor en todos los aspectos que no ha conseguido evitar que el único que se venda consistentemente para la exportación en el bloque occidental sean los GE404/GE414. Buenas prestaciones, apoyo político más claro e imagino también, mejores precios y facilidades en la venta bajo licencia. Este sería otro motivo para seguir en la familia Ej200, indudablemente los costes de desarrollo van a ser menores que los necesarios para hacer crecer el m88 y llevarlo a las 12 ton y eso también tendrá impacto en las exportaciones y el precio.

[Pardiez]

para una cierta temperatura al subir el salto de presiones del compresor mejoramos el consumo/empuje pero a costa de perder relación potencia/peso, lo que a grandes rasgos también sucede con al subir el índice de derivación.

Eso no habla de un nivel técnico, sino de opciones hechas en lo que se busca del motor.

Para salto de presiones e índice de derivación estoy de acuerdo, la tecnología estará en su eficiencia, peso, etc.
Para la temperatura de entrada en turbina lo veo distinto, en principio no aprecio una razón para si puedes hacer un motor que funcione a mayor temperatura te quedes más abajo...

Gracias Pardiez, y dichosos los ojos

Os vigilo, os vigilo...

[Orel]

Gracias Pardiez, y dichosos los ojos

Os vigilo, os vigilo...

¿Quién vigila a los vigilantes? Me alegra que sigas conectado

[Bilbo]

Para la temperatura de entrada en turbina lo veo distinto, en principio no aprecio una razón para si puedes hacer un motor que funcione a mayor temperatura te quedes más abajo...

Siempre que no te obligue a menores tiempos de mantenimiento. Habría que ver ese dato.

Yo creo que en esto de los motores en cuanto a prestaciones (publicadas) el ej200 es claramente superior al m88 (y también al resto de propulsores de su categoría GE404, GE414, RD33) .
- tiene mejor empuje en seco
- mejor empuje total
- mejor relación peso empuje tanto en seco como en húmedo (en esto solo lo supera el propulsor del F35 y solo en seco el del F22)

El GE414 tiene mayor empuje total, y básicamente la misma relación empuje peso. De vuelta, habría que ver todos los números de todos para poder emitir un juicio correcto.

Sobre el tema bypass, en teoría un mayor bypass ratio 0.4 en el tifón (que es de los más altos en cazas) debería implicar una mayor dificultad para velocidades altas, en la práctica es el que consistentemente reporta velocidades de supercrucero más altas (siempre detrás del raptor, claro).

Ahí no juega tanto el motor como el diseño del avión. Está el diseño del Tifón compensando ese mayor índice de bypass. Ahí también se ve el tema de las opciones. ¿Podría el Tifón ser más veloz con un motor con menor bypass? En teoría sí. Se hizo opción por mejor prestación subsónica del motor. ¿Podrían otros diseños alcanzar más velocidad con una aerodinámica más adecuada a esa envolvente? Sí, se hizo opción por cuidar otra zona de la envolvente.

No hay respuestas lineales. Es como preguntar cuál tiene mejor maniobrabilidad, si el F-16 o el F-18. Depende a qué doctrina le preguntes, si se prefiere privilegiar la tasa de giro instantáneo o sostenido. Después hay factores externos que puede inclinar la balanza hacia una u otra doctrina (en este ejemplo, el desempeño de los misiles de corto alcance), pero estos factores cambian con el tiempo, más considerando la vida tremendamente larga de los diseños de aviones de los 70 en adelante.