A jövő vadász­repülőgépei: a légtér urai

A vadászrepülőgépek kétségkívül a katonai harceszközök közül a legmarkánsabb jelenségek, és képességeik miatt abszolút erőt képviselnek, hiszen egy modern háborúban a légtér feletti uralom ha nem is teljes, de már fél győzelmet jelent.

Hajdanán a harci gépek eléggé feladatspecifikusak voltak, külön osztályt képviseltek a légtérben az ellenséges repülőgépek leküzdésére szolgáló elfogó vadászgépek, külön osztályt az ellenséges szárazföldi és vízi célpontok elleni csapásmérésre való vadászbombázók, és külön voltak harctéri felderítő gépek, amelyek a fotó- és radarberendezéseikkel az ellenséges szárazföldi erők helyzetét és erejét mérték fel. A hidegháború végével azonban ezek a viszonylag erősen elhatárolt osztályok kezdtek nyűggé válni, egy-egy modern vadászgép kifejlesztése, legyártása és üzemeltetése olyan hatalmas költségekkel járnak, hogy több, egymástól eltérő feladatkörű gépet párhuzamosan rendszerben tartani még a tehetősebb országok számára is luxussá vált.

A mai vadászgépekkel kapcsolatban alapvető elvárás a multifunkciós képesség, vagyis hogy a fenti három feladatkört egyaránt képesek legyenek ellátni. Légiharc rakétákkal felfegyverezve kivívhatják a légifölényt, hagyományos szabadesésű, vagy preciziós légibombákkal, irányítatlan és irányított rakétákkal felfegyverezve az ellenséges szárazföldi és tengeri erőket semmisíthetnek meg, felderítő-konténerrel felszerelve pedig akár valós időben is képesek a főhadiszállás számára az ellenséges szárazföldi csapatokról és bázisokról információt szolgáltatni.

Mint a korábbi esetekben, ismét kezdjük egy kis alapozással. A repülőgépre ható négy fő erő a tolóerő, amely előre hajtja, a légellenállás, amely fékezi a gépet, a gravitáció, vagyis a gép súlya, amely lefele húzza, valamint a felhajtóerő, ami ezzel szemben a levegőben tartja a repülőgépet. Ezek aránya adja meg, hogy fog a gép viselkedni a repülés közben. Ha túl nagy a légellenállása, akkor nem képes nagy sebességet elérni, hacsak nincs egy bivalyerős hajtóműve, ha túl nagy a tömege, akkor pedig sok felhajtóerőt kell termelni, hogy a levegőben maradhasson.


A repülőgépre ható négy fő erő
Magát a repülőgép szerkezetét sárkánynak, sárkányszerkezetnek hívja a szaknyelv. Ez alapvetően a gép törzséből, a levegőben maradáshoz szükséges felhajtóerőt termelő szárnyakból, a gép stabilizálásához és irányításához szükséges vezérsíkokból, a hajtóműből (vagy hajtóművekből), illetve a futóműből áll.

A törzs nem szorul különösebb magyarázatra, ehhez rögzítik a szárnyakat, és vezérsíkokat, valamint a legtöbb esetben ebben helyezik el a hajtóműveket is. A vadászgépek többségénél az elrendezés is azonos, a gép orrában foglalnak helyet a célok felderítéséhez és azonosításához szükséges érzékelők, mint a radar, vagy az infravörös kamera, mögötte foglal helyet a személyzet a pilótafülkében, ezután pedig a különféle kiszolgáló elektronikus és hidraulikus rendszerek, valamint a gép végében a hajtómű. A gép maga könnyű alumíniumszerkezet, illetve az utóbbi időben már egyre inkább teret nyernek a kompozit műanyagok, melyek könnyebbek és erősebbek elődeiknél.


A szárnyak feladata a gép levegőben tartása, amihez felhajtóerőt kell termelni. Ezt úgy érik el, hogy a szárny ívelt, a felső felülete nagyobb, mint az alsó, így felette a levegő gyorsabban áramol, mint alatta, vagyis a szárny felett kisebb lesz a nyomás, ami "felfele húzza" a szárnyat (lásd ábra fent). A szárny keresztmetszetét szárnyprofilnak hívják, ez határozza meg, hogy fog áramolni a levegő a szárny körül. Mivel a felhajtóerő jelentősen függ attól, hogy milyen sebességgel áramol a levegő, ezért az első probléma az ideális szárnyprofil megtalálása. Egyszerűsítve úgy néz ki, hogy ha túlságosan ívelt a profil, akkor rengeteg felhajtóerőt termel, de ezzel együtt nagyobb lesz a légellenállás is, vagyis nehezebb lesz nagy sebességet elérni. Ha viszont fordított a helyzet, akkor a gépnek nagyobb sebességgel kell haladnia ahhoz, hogy elegendő felhajtóerőt termeljen, vagyis fel tudjon emelkedni.

A másik fontos dolog az állásszög, azaz hogy a szárny milyen szöget zár be a haladási iránnyal, vagyis a levegőárammal. Ezt mindenki ismeri, aki egy gyorsan haladó autó vagy vonat ablakán kidugta a tenyerét. A leszálló repülőgépek orra például azért néz az ég felé, mivel a nagyobb állásszög miatt nagyobb a felhajtóerő keletkezik, viszont ezzel vigyázni kell: ha túl nagy az állásszög, a légáramlás leválhat a szárnyról, és megszűnik a felhajtóerő.

A szárnyak első részét belépőélnek, a hátsó részét kilépőélnek hívják. A kilépőél belső felére helyezik el az ívelőlapokat, amelyeket lefele kitérítve megnövelik a szárny íveltségét, így az több felhajtóerőt termel, viszont ezzel együtt megnő a légellenállás is. Az ívelőlap alkalmazása lehetővé teszi, hogy kisebb legyen a felszálláshoz, illetve a leszálláshoz szükséges sebesség. A kilépőél külső felén foglal helyet a csűrőkormány, amely a gép hossztengelye körüli forgást lehet kiváltani. A belépőéleken is elhelyezhetnek az áramlást megváltoztató szerkezeteket, mint például az orrsegédszárny, amely kis sebességnél a szárny feletti áramlást javítja úgy, hogy "lefújja" a szárny feletti örvényeket.

A szárnyak alakja és nyilazottsága (a szárny milyen szöget zár be a hossztengellyel) szintén nagyon fontos, nagyban befolyásolja, hogy viselkedik a repülőgép bizonyos sebességek mellett.


L-159
Egyenes szárny: A kis sebességű repüléshez (hangsebesség alatt) ideális, viszont nagy sebességnél jelentősen megnő a légellenállás, éppen ezért a mai vadászgépeknél csak ritkán, illetve a hangsebességnél lassabb típusoknál alkalmazzák.


MiG-17
Hátranyilazott szárny: Az 1950-es években kezdett elterjedni, mivel igen kedvező a hangsebesség körüli és feletti sebességtartományban, és minél nagyobb szögben nyilazzák hátra, annál jobb e tulajdonsága. Hátránya, hogy ez egyben károsan hat az alacsony sebességű repülésnél, például fel- és leszállásnál, hiszen a megfelelő felhajtóerő eléréséhez nagyobb sebességre van szűksége, vagyis nő a felszálláshoz szükséges sebesség.


F-5
Trapézszárny: Átmenet az előbbi kettő között, a belépőél nyilazott, de a kilépőél egyenes, vagy akár negatív szögben áll.


MiG-23
Variaszárny, vagyis változtatható szárnyállás: A szárnyállást változtatni lehet, így kis sebességű repülésnél egyenes szárnyként, nagy sebességű repülésnél pedig erősen hátranyilazott szárnyként viselkedik. Az 1960-as években ez tűnt az ideális megoldásnak a kis és a nagy sebességeknél egyaránt jól viselkedő gépek létrehozásához, több típuson is alkalmazták (pl. F-14, F-111, Tornado, MiG-23, Szu-24), de aztán a hátrányai miatt háttérbe szorult, mivel a szárnyállás változtatása bonyolult szerkezetett igényel, és plusz tömege sem elhanyagolható.


Mirage 2000
Deltaszárny: Vagyis a háromszög alakú szárny, a hátranyilazott szárnyhoz hasonlóan kedvező nagy sebességű repülésnél, de kis sebességnél nem termel elég felhajtóerőt, ugyanakkor merevebb szerkezet.


Szuhoj S-37/Szu-47
Előrenyilazott szárny: Meglehetősen szokatlan elrendezés. Már a II. VH-ban kísérleteztek vele a német mérnökök, de mivel teljesen másképpen viselkedik egy ilyen gép, mint hagyományos társai, és az akkori technikai szinten még nem tudtak megbirkózni a felmerülő problémákkal, csak évtizedek múlva repült az első valóban működőképes előrenyílatott szárnyú gép, az X-29, amelynél számítógépek segítették a kormányzást. Bizonyos aerodinamikai előnyökkel jár alkalmazása, de mind a mai napig inkább a hátrányai vannak túlsúlyban, ezért jobbára csak a kísérleti gépeken tűntek fel eddig.

A szárny törzsön való elhelyezése alapján beszélünk még alsószárnyas, középszárnyas és vállszárnyas elrendezésről.