Konstrukcja przedniej części samolotu, jak każda inna część, jest wynikiem optymalizacji w odpowiedzi na wiele czynników. Mikojan-Gurewicz MiG-21 „Fishbed” to naddźwiękowy radziecki myśliwiec / przechwytujący drugiej / trzeciej generacji.

Pierwszy samolot odrzutowy, który wszedł do służby podczas II wojny światowej, Messerschmitt Me 262 'Schwalbe ' i Gloster Meteor miały w skrzydłach bliźniacze silniki. W takich przypadkach nos został zaprojektowany do przenoszenia armat, które były wówczas podstawowym uzbrojeniem.

^{" Messerschmitt Me 262A at the National Museum of the USAF ”autorstwa muzeum USAF - http://www.nationalmuseum.af.mil/shared/media/photodb/photos/040820-F-1234P-081.jpg. Licencjonowane w domenie publicznej przez Commons.}

Myśliwce odrzutowe pierwszej generacji, takie jak F-86 i Mig-15 były poddźwiękowe i miały silniki wbudowane w kadłub w celu zmniejszenia oporu. Nos znów dźwigał armaty (w przypadku Mig-25 w dolnym kadłubie).

^{" F86Sabre ”autorstwa Kowloonese w angielskiej Wikipedii na licencji CC BY-SA 3.0}

Jednak samoloty odrzutowe drugiej generacji były pierwszymi operacyjnymi odrzutowcami przejdź naddźwiękowo. Mig-21 został zaprojektowany w odpowiedzi na specyfikację Kremla, która wymagała prędkości na poziomie Mach 2 (na wysokości), a jednocześnie był wyposażony w prosty radar i opcję przyszłych pocisków powietrze-powietrze.

silniki odrzutowe wymagają, aby przepływ powietrza był poddźwiękowy na wejściu, przepływ musi być zmniejszony przed dotarciem do silnika. Na początku projektowania (od Ye-50-3) Mig zdecydował się użyć do tego celu stożkowego korpusu centralnego, ponieważ zdecydowano, że samolot będzie jednosilnikowy z silnikiem w kadłubie (silnik miał być Mikulin AM-9B jednak samolot używał Tumansky R-11).

Ten projekt noska spowalniał przepływ za pomocą dwóch skośnych wstrząsów i zwykłego wstrząsu, zapewniając lepsze odzyskiwanie ciśnienia przy wysokich naddźwiękowych liczbach Macha. Korpus centralny (stożek) przesunął się osiowo zgodnie z liczbą Macha. Ponadto w środkowym korpusie znajdował się radar i powiązany sprzęt.

Pierwsza generacja Mig 21 posiadała tylko dalmierz, a średnica wlotu miała mniejszy stożek.

„ Mig21F13web” autorstwa Newresid stephanelhernault@yahoo.fr - Praca własna wektor drawig travail staff dessinn vectoriel. Na licencji CC BY-SA 3.0 przez Commons. (Obraz przycięty)

Poniższy obraz przedstawia dalmierz używany we wczesnych modelach Mig 21.

„ radar MiG-21F-13 Keski-Suomen ilmailumuseo” autorstwa MKFI - opracowanie własne. Licencjonowane w domenie publicznej za pośrednictwem Wikimedia Commons.

Zdjęcie, które pokazałeś, pochodzi z późniejszych wersji (Mig-21 bis z IAF), które miały radary z Rodzina „Sapphire”. Aby dopasować antenę radaru do stożka, stożek musiał zostać powiększony, dlatego cały przedni kadłub musiał zostać przeprojektowany, średnica wlotu wzrosła o ponad 200 mm, a sam stożek wydłużył się, poszerzył i przesunął do przodu.

„ Mig21fishbedHfamilyweb” autorstwa Newresid stephanelhernault@yahoo.fr - Praca własna rysunek wektorów travail staff dessin vectoriel. Na licencji CC BY-SA 3.0 przez Commons. (Obraz przycięty)

Poniższy rysunek przedstawia powiększoną sekcję stożka nosa, w której znajduje się radar. Co ciekawe, stożek nosowy wydaje się być wykonany z (metalowego) drewna, aby zapobiec zakłóceniom.

Źródło: ropucha. com

Wiele samolotów z tamtych czasów miało stożkowe wloty korpusu, jak np. British Electric Lightning.

„ Lightning.inflight.arp.750pix” autorstwa Arpingstone - praca własna. Licencjonowane w domenie publicznej przez Commons.

Z drugiej strony F-16 ma prosty normalny dyfuzor wstrząsów. Do czasu F-16 radary stały się większe i ważniejsze (AAM stały się podstawową bronią bojową, zastępującą broń) i potrzebowały więcej miejsca w nosie. W rezultacie wloty większości samolotów przesunęły się na boki / w dół. Poniższy rysunek przedstawia radar AN / APG-68 w F-16.

Źródło: defenseindustrydaily.com

Wiele wczesnych samolotów odrzutowych miało wlot w nosie. Oto kilka innych przykładów:

Stożek z przodu jest wymagany, ponieważ Mig-21 jest samolotem naddźwiękowym. Stożek łamie falę uderzeniową, dzięki czemu powietrze wlotowe jest poddźwiękowe. SR-71 to zupełnie inny typ samolotu, ale widać, że jego silniki mają bardzo podobny styl wlotu:

Filozofią projektową, która doprowadziła do odejścia od wlotu do nosa, było zamontowanie w samolocie potężnego radaru, co z kolei było konsekwencją przejścia z armat na pociski powietrze-powietrze jako podstawowe uzbrojenie myśliwców.

W większości projektów z późnych lat czterdziestych i wczesnych pięćdziesiątych nie uwzględniono potężnych radarów w pojedynczych samolotach, ale były one oparte na radarach naziemnych i łączności radiowej, aby skierować samolot w stronę przeciwnika. Znaczna część tej strategii była ekstrapolacją z II wojny światowej, gdzie trzeba było przechwytywać duże grupy bombowców.

W latach pięćdziesiątych postęp w elektronice i napędzie rakietowym umożliwił tworzenie pocisków powietrze-powietrze. Stopniowo samoloty myśliwskie zaczęły pełnić rolę stacji naziemnych, skanujących dogłębnie rozległą przestrzeń i kierujących swoje pociski na poszczególne cele, tak jak robiły to radary naziemne z myśliwcami w ostatnich latach II wojny światowej. Zasięg i osiągi radaru wymagały dużej anteny w nosie samolotu, a wlot musiał przesuwać się na boki. Równolegle zwiększone obciążenie pracą poszczególnych samolotów spowodowało konstrukcje dwumiejscowe, w których system radarowy był obsługiwany przez dedykowanego tylnego siedzącego.

Zwróć uwagę, że MiG-21 lub BAC Lightning miały radar w stożku dziobowym, ale był to bardzo mały radar do lokalnej orientacji i nie nadawał się do wykrywania celów więcej ponad 100 km i kierując bronią kierowaną.

Aby dowiedzieć się, dlaczego wlot został ukształtowany tak, jak jest, przeczytaj tę odpowiedź tutaj na Stack Exchange na temat projektu naddźwiękowego wloty.

North American F-100 Super Sabre (zdjęcie źródło). Podobnie jak MiG-21, został zaprojektowany do prowadzenia z ziemi i walki z wrogiem w warunkach wizualnych.

Convair F-106 Delta Dart (zdjęcie źródło). Był to pierwszy myśliwiec zaprojektowany do używania pocisków jako broni podstawowej. Jego system radarowy był niezwykle złożony, łącząc wyposażenie pokładowe z zasobami naziemnymi, do operacji w każdych warunkach pogodowych z użyciem pocisków rakietowych na duże odległości, w tym wersji z głowicą jądrową do użycia przeciwko formacjom dużych bombowców.

Żeby nie sądzić, że Mikojan nie próbowałby zintegrować większych radarów (zdjęcie źródło): Ye-8 Prototyp a> zmienił wlot na brzuch w stylu F-16, aby zrobić miejsce w nosie dla radaru Sapfir 21, który umożliwił MiG-21 atakowanie celów w każdych warunkach pogodowych iw nocy. Pierwszy lot odbył się w kwietniu 1962 roku, ale produkcja nie nastąpiła.

McDonnell-Douglas F-4 Phantom II (zdjęcie źródło). Zaledwie dekadę po F-100 nos został zaprojektowany wokół 81 cm czaszy radarowej, a samolot zyskał wyznaczonego operatora radarowego do walki z samolotami wroga bez wsparcia naziemnego i we wszystkich warunkach pogodowych. Teraz można argumentować, że jego boczne wloty były konsekwencją zastosowania dwóch silników, ale F-106 używał jednego silnika i nadal miał podobne boczne wloty.

Radar Phantoma II (zdjęcie źródło)

Postępy w sterowaniu komputerowym zmniejszają obciążenie pracą i rozmiar samolotu, więc F-16 może być obsługiwany przez jedną osobę i nadal zawiera radar wystarczająco mocny do niezależnej pracy w każdych warunkach pogodowych.

To wlot silnika odrzutowego nadaje mu ten kształt, spora liczba wcześniejszych myśliwców odrzutowych miała taką konfigurację. Spiczasta część to stożek uderzeniowy stosowany w przypadku, gdy samolot leci z prędkością ponaddźwiękową, aby amortyzator nie zepsuł aerodynamiki samolotu, zwłaszcza wewnątrz silnika.

Zdjęcie USAF

Wiele samolotów naddźwiękowych z tamtej epoki miało ten sam rodzaj wlotu, angielski Electic Lightning na mojej głowie:
^{EE Lightning F6 'XS904 / BQ' autorstwa Alan Wilson jest licencjonowany na podstawie CC BY-SA 2.0}
Stożek ma spowolnić naddźwiękowy przepływ powietrza, tak aby powietrze było stosunkowo spokojny, gdy trafia do turbiny, co zapewnia płynne spalanie. Znajduje się w nosie, aby kanał powietrzny był prosty, ponieważ bez modelowania komputerowego zaprojektowanie zakrzywionych wlotów powietrza (np. W skrzydłach) wymagało wielu prób i błędów.

Aby być niezwykle prostym bez wchodzenia w zbyt wiele projektów technicznych.

Pozwala silnikowi oddychać przy dużych prędkościach.

Zauważysz, że przed dużą prędkością wentylatorem lub chłodnicą będzie bardzo trudno oddychać, spróbuj wyciągnąć głowę z samochodu i oddychać podczas jazdy z prędkością 60 mil na godzinę, będzie znacznie trudniej oddychać w porównaniu do robienia tego samego podczas jazdy z prędkością 20 mil na godzinę.

Jest to ta sama zasada, ponieważ nie można zmniejszyć prędkości samolotu, aby umożliwić mu oddychanie, stożek działa jak ręka przed nosem przy prędkości 60 mil na godzinę, co pozwala oddychać i utrzymywać prędkość.

Zakłóca bezpośredni przepływ powietrza do silnika i zmniejsza prędkość powietrza do poziomu poddźwiękowego, który silnik jest w stanie przetworzyć.

Ciekawostka: projekt jest już obecny w naturze i został zdjęty z sokoła wędrownego.

[Strzał w głowę wykonany przez Kevena Law chroniony na mocy CC BY-SA 2.0]

Nie jestem projektantem samolotów, ale jestem prawie pewien, że odkryłem filozofię projektowania, która doprowadziła do tego nosa. Samolot ma jeden silnik, który jest umieszczony wzdłuż centralnej osi samolotu. Ponieważ jest to silnik odrzutowy, potrzebuje dolotu. Najprostsza konstrukcja wlotu to prosta rura. Ze względu na ustawienie silnika, wlot dolotu jest umieszczony bezpośrednio na nosie. Jak wspominali inni, stożek pośrodku wlotu występuje w MiG-21, ale nie np. W F-86 Sabre, ponieważ MiG-21 jest samolotem naddźwiękowym, a F-86 nie. .

Super 7, zaktualizowany J-7, chiński MiG-21, miał nowy przód i wloty. Zasadniczo F-20 Tigershark przeszczepiony na kadłubie J-7 (Grumman był konsultantem projektu). W efekcie możesz zobaczyć MiG-21 z bardziej nowoczesnym nosem.

Pojawienie się radaru wybiegającego w przyszłość stworzyło potrzebę zastosowania stożka ochronnego w samolocie, który miał już wyśrodkowany wlot. Wraz z ewolucją rozmiaru i złożoności radaru zmieniał się wymóg integralnego stożka dziobowego. Pozwoliło to również na zaprojektowanie wlotów pojedynczych lub dzielonych.

Jak wspomniano powyżej, jest to skuteczne rozwiązanie projektowe polegające na umieszczeniu anteny radaru kierowania ogniem i naddźwiękowego dyfuzora wlotu odrzutowca w jednym pakiecie, co minimalizuje przedni przekrój samolotu, zmniejszając opór. Ponieważ pociski BVR SARH i TARH stały się bardziej wszechobecne jako broń powietrze-powietrze, wymagało to coraz większej anteny dla radaru kierowania ogniem ustawionego w celu zwiększenia zasięgu, w którym radar mógł wykrywać i śledzić cele, wymuszając umieszczanie wlotów silnika w innym miejscu w samolot, aby zmaksymalizować dostępne miejsce na dziobie samolotu dla tych FCR.

Stożek lub kolec nosowy jest przeznaczony do pobierania powietrza naddźwiękowego i spowalniania go do poziomu poddźwiękowego, aby silnik odrzutowy mógł je wchłonąć. Kolec mig-21 porusza się do przodu i do tyłu w oparciu o prędkość, podobnie jak SR-71, z wyjątkiem tego, że działają przeciwnie. Kolec SR-71 rusza do przodu i przesuwa się na rufę, gdy samolot przyspiesza, wprowadzając falę uderzeniową do wlotu. Kolec mig-21 zaczyna się na rufie i przesuwa się do przodu, aby utrzymać falę uderzeniową poza wlotem, gdy samolot porusza się szybciej, ponieważ jest to zewnętrzny wlot sprężający. Convair B-58 Hustler był taki sam. Większość samolotów naddźwiękowych, w tym Concorde, ma zewnętrzne wloty kompresyjne, które ograniczają ich prędkość do 2. Macha. Mają zdolność poruszania się szybciej, ale powyżej Mach 2 spala dużo paliwa, aby być wydajnym.

Jedną z kwestii, o której tutaj nie wspomniano, ale kluczową w tej dyskusji, jest nieunikniony fakt, że wszystkie inne czynniki, tj. zaawansowanie technologii, „prawo Moore'a” itp., biorąc pod uwagę skuteczność radaru, podobnie jak obiektyw kamery, jest zdeterminowany przez sam fizyczny rozmiar anteny, przy czym wydajność faktycznie rośnie WYRAŹNIE (!!!), im większa jest średnica. Dlatego zarówno MiG-29, jak i seria Sukhoi Su-27/35 mają tak duże, bulwiaste noski, aby lepiej nadrobić niedostatek w konstrukcji chipa, a tym samym ogólnej wydajności i możliwości elektronicznych. Nie trzeba dodawać, że jest to najbardziej podstawowe prawo fizyki, że dwa obiekty nie mogą zajmować tej samej przestrzeni w tym samym czasie, im większa antena i towarzyszący jej radome, tym mniej dostępnej przestrzeni, mówiąc okrężnie, dla dostarczania powietrza do silnik, którego potrzeby w tym zakresie nie mogą być kompromisowe. W związku z tym, przy rosnących OBIE (!!) wymaganiach, ktoś musiał się poruszyć, a ponieważ antena radaru miała, z oczywistych powodów, „pierwsze uderzenia” w dziób samolotu, wloty musiały „zmienić położenie”, na boki. ala, F-102, F-104, F-105, F-106 i F-4, F-111, F-114, F-15 itd., nie wspominając o Migsach od "23" do "31"! Mógłbym powiedzieć „Błyskawica” zamiast „Tajfun” lub „Miraż” na „Rafale”, ale o co chodzi.