A jövő vadász­repülőgépei: a légtér urai

Képességek

A vadászgépek teljesítménye és tudása nagyban függ attól, hogy milyen feladatra szánták őket. Egy elfogó vadászgépnek elsősorban gyorsnak és igen jól manőverezhetőnek kell lennie, egy vadászbombázónak a nagy fegyverterhelés és a nagy hatótávolság előny, egy csatarepülőgépnél pedig a nagy fegyverterhelés és a minél nagyobb túlélőképesség számít, és így tovább. Mivel az utóbbi időben a többfeladatú harci gépek bizonyultak csak életképesnek, ezért egyfajta közös többszöröst kellett találni, hogy mindegyik feladatkörben megállják a helyüket.

A gépek sebessége a II. Világháború után folyamatosan nőtt, az 1950-es években már átlépték a hangsebességet, az 1960-as években pedig annak kétszeresével is repültek, sőt, egyes típusok csaknem háromszorosával. Viszont a nagy sebesség elérése sok problémát is felhoz, elsősorban az üzemanyag-fogyasztás miatt. Még a mai harci gépek többsége is általánosan hangsebesség alatt, vagy a körül repül, mivel ilyen sebességnél gazdaságos a hajtóművek fogyasztása. A hangsebesség átlépéséhez, és az annál gyorsabban való haladáshoz igénybe kell venni az utánégetőt, amely viszont rövid idő alatt elfogyasztja a rendelkezésre álló üzemanyagot. Így aztán bármilyen meglepő, a vadászgépek még teljesen teli tartállyal is csak alig 15-20 percig képesek teljes sebességgel haladni, utána sürgősen vagy le kell szállniuk, vagy üzemanyagot felvenniük a levegőben.

Az egyik megoldás a pótüzemanyagtartály, amelyet a törzs és/vagy a szárnyak alatti tartókra lehet szerelni, és jelentősen megnövelik a rendelkezésre álló mennyiséget azon az áron, hogy cserébe kevesebb fegyverzetet vihet magával a gép, és a nagy póttartály lerontja a repülési tulajdonságokat - éppen ezért légiharc előtt a póttartályokat le szokták dobni, hogy ne "akadályozza" a gépet. Az utóbbi időben kezdtek elterjedni a törzs hátrészére vagy oldalára felszerelhető áramvonalas póttartályok, amelyek ugyan szintén rontanak valamennyit a vadászgép képességein, de még mindig kevesebbet, mint a szárny vagy törzs alatti tartályok, ráadásul nem veszik el a fegyverek elöl a helyet.


F-15-ös légi utántöltés közben, szárnyai alatt egy-egy 610 gallonos póttartállyal
Az egyik legjobb megoldás a légi utántöltés lehetősége, hiszen így akár többször is feltölthetik a repülőgépet üzemanyaggal például járőrözés közben, vagyis amíg normális esetben csak mondjuk egy órát tölthetne a gép levegőben, a többszöri utántöltéssel ez akár 2-3-4 óráig is kitolható, vagyis ennyivel kevesebbszer kell le- és felszállni, illetve a járőrözésre váltógépet biztosítani. A légi utántöltés a hatótávolság kitolását is lehetővé teszi, elvileg szinte bármekkora távolságra való repülést lehetővé téve.

A gépek végsebessége terén a kétszeres hangsebesség körüli érték tekinthető átlagosnak, ennél nagyobbra ritkán lenne szükség, és például a légi harcoknál az "ideális" sebesség a hangsebesség körül van, hiszen ilyen sebességnél a legjobb a gépek manőverező képessége. Ugyanakkor a legújabb gépekkel kapcsolatos egyik elvárás az ún. szupercirkálás képessége, vagyis a hangsebesség átlépése utánégető használata nélkül, sőt, az, hogy még manőverezés közben is elegendő legyen a tolóerő ahhoz, hogy ne lassuljanak le a hangsebesség alá.


Az F/A-22 esetén követelmény volt a szupercirkálás képessége
A vadászgépek manőverező képessége viszonylag egyszerűnek tűnő tétel, ám valójában nagyon is összetett. Főként a gépre ható alapvető négy erőtől (tolóerő, légellenállás, tömeg és felhajtóerő) függ, illetve a gép kormányozhatóságától, vagyis az ideális vadász könnyű, erős hajtóműve van, és kicsi a légellenállása. A tolóerő és a tömeg aránya az egyik alapvető adat, ha ez a viszonyszám 1 felett van, az már jó értéknek számít. Persze itt nem a maximális felszálló tömeggel kell számolni, hiszen az üzemanyag egy része ekkora már kifogyott, valamint légiharcnál nincs is teljesen kihasználva a lehetséges fegyverterhelés.

A manőverezőképesség növelésére az egyik lehetőség a tolóerővektor-kormányzás, amikor a hajtómű fúvócsövénél terelőlapokat helyeznek el, vagy a fúvócső vége egészében elmozgatható, így térítve el a kiáramló gázsugarat. E megoldás előnye, hogy bármilyen sebességnél és állásszögnél hatásos kormányzást tesz lehetővé, szemben a hagyományos vezérsíkokkal, amelyeknél csökkenhet, illetve megszűnik a kormányhatás, ha a légáram leválik róla a kis sebesség vagy a nagy állásszög miatt.

A manőverező képesség másik fontos tétele a gép stabilitása. Stabil gépnél ha a pilóta nem nyúl a kormányszervekhez, akkor az irányát és a magasságát (többé-kevésbé) tartja, vagyis egyenesen repül. Ez ideális például utas- és teherszállító gépeknél, hiszen a pilótának minimális erőfeszítésébe kerül a gép irányítása. Azonban ez a manőverező képesség kárára is megy, hiszen sokkal nehezebb "eltéríteni" a repülési irányától. Az instabil gép ezzel szemben folyamatosan bedőlne, süllyedne, emelkedne, egyszóval bármit csinál, csak éppen egyenesen nem akar repülni. Így sokkal gyorsabban képes a pilóta utasításainak engedelmeskedni, de ugyanakkor a pilótának még csak egy sima, egyenes vonalú repülés is folyamatos munkát adna, hogy "visszaterelje" a helyes irányba a gépet, ami nagyon megterhelő.


Egy tipikus példa az instabil tervezésű vadászgépre az Eurofighter
A mai gépek döntő többségében a pilóta már nem közvetlenül irányítja a kormányfelületeket és vezérsíkokat, hanem a kormányszervek a pilóta utasításait csak egy számítógépnek adják tovább, és a számítógép irányítja a kormányfelületeket. Ha a pilóta "középen" tartja a botkormányt, akkor a számítógép úgy értékeli, hogy egyenesen akar repülni, ezért ennek megfelelően irányban tartja a gépet, ha pedig kitéríti valamerre, akkor a különféle paramétereknek megfelelően dönti el, hogy mely kormányfelületeket kell kitérítenie, és milyen mértékben. A teljesen számítógépes vezérlést hívják Fly-By-Wire rendszernek. Ez a megoldás egyfelől könnyíti a pilóta dolgát, másfelől lehetővé teszi, hogy mérnökök egy instabil repülőgépet tervezzenek, mely gyorsabban és jobban képes manőverezni.

Persze hátulütője is van: a számítógép programozásától függ, hogy adott esetben mit reagál a pilóta utasításaira, és megeshet, hogy a pilóta akarata és a számítógép értelmezése nem találkozik. Emiatt a pilóták egy része kritikus a rendszerrel kapcsolatban, hiszen megeshet, hogy egy vad manővernél a számítógép felülbírálja a pilóta utasításait, mert a programozás szerint a manőver túlterhelné a gépet. Szintén lehetséges, hogy a gép saját magát vezesse, például nagy sebességű talaj feletti repülésben a pilóta reakcióideje egyszerűen túl nagy ahhoz, hogy képes legyen a hangsebességgel, a talajtól mindössze 50 méterre haladó repülőgépet irányítani. Ilyenkor a radar adatai alapján a számítógép vezeti a gépet, és a pilóta csaknem utasként felügyelheti azt. A Fly-By-Wire rendszer további előnye, hogy immár nincs szükség a botkormány középen való elhelyezésére, ami előnyős volt akkor, amikor még a pilóta erőkifejtése arányos volt a kormányfelületekhez továbbított erővel. Manapság inkább a pilóta jobb kezéhez került kis joystick kezd elterjedni, melynek mozgatásához csupán csuklómozdulatokra van szükség.

Ha már itt tartunk, nem árt eloszlatni egy legalábbis mosolygásra okot adó tévhitet amely egy bizonyos vadászgép fordulóköre és Magyarország légtérhatárainak mérete között próbál egyenlőséget vonni: ennek ugyanis semmi alapja. A vadászgépek képesek akár teljes sebesség mellett is viszonylag szűken megfordulni, legfeljebb a sebességük kopik el. De ugye fent már utaltam arra, hogy teljes sebességgel viszonylag ritkán szoktak repülni a vadászgépek, utazósebesség környékén pedig akár egy kisebb település felett is képesek teljes fordulatot venni, és akkor azt a lehetőséget még fel sem vetettük, hogy a három dimenzióban való mozgás következtében a fordulót végre lehet hajtani a függőleges tengelyen is...