Does 3D Thrust vectoring (TVC) ger bättre manövrerbarhet över 2D TVC?

Tryckviktning tillåter att styra ett flygplan när luftflödet över dess kontrollytor har separerats. Före tryckviktning var utbudet av angrepsvinklar där ett flygplan skulle kunna styras ganska begränsat.

Med X-31 var det för första gången möjligt att styra ett helt stoppat flygplan, vilket möjliggjorde mycket snabbare manövrering för att få näsan att peka mot en motståndare. Detta visades kraftigt av mock air combats med en F-18 . X-31 använde ett ganska enkelt arrangemang med tre paddlar vid motorns avgasutlopp, och detta gjorde det möjligt att skapa både tonhöjds- och gängmoment. Detta gör det vad du kallar ett 3D-dragvågsflygplan.

Moderna tryckviktmunstycken är runda och tillåter att avböja dragkraften med upp till 20 ° i både stig och yaw och gör dem också vad du kallar 3D. Denna geometri sprider dock radarvågor i alla riktningar, vilket gör det olämpligt för flygplan. Därför kan smygiga konstruktioner endast använda två raka skovlar ovanför och under jetavloppet, vilket skapar enbart tonhöjder. Det här kallar du 2D-stötvågor. När två motorer är installerade, tillåter differentialavböjning att skapa begränsade rullmoment, men de kraftiga sidokrafterna som gjorde det möjligt för X-31 att snabbt rotera sin näsa (och radar) in i motståndarens väg är inte längre möjlig.

Stealthy-dragvågor tillåter fortfarande att styra flygplanet vid alla angreppsvinklar, men det är inte längre möjligt att göra det med hjälp av ett reguljärt tryckviktmunstycke. Detta och den strukturella massan av en rektangulär avgas är de distinkta nackdelarna med smutsiga munstycksmönster.

Kort sagt, ja; förmågan att vektorkraft till sidorna av flygplanet, vilket inducerar yaw, ger en fördel vid manövrering över enbart vevningsvikt.

Tänk på Su-30 "SM" och "MK" -varianterna, som har 3D-tryckviktning. Här är en Su-30 vid en airshow (jag är osäker på den exakta varianten) som utför en rad aerobatics efter stall:

länk

Många av dessa manövrer kräver att piloten ska kunna sparka sin bakre ände till den ena sidan eller den andra utan hjälp av aerodynamiska kontrollytor (såsom stall Immelmann, J-svängen, Super Cobra som i grunden står strålen på sin svans i mitten av luften, etc.) och kunde således inte utföras, åtminstone inte i samma grad, av ett flygplan som F-22. Användningen av sådana manövrer i flygbekämpning är okänd och förmodligen låg (står fortfarande i mitten av luften är det mer sannolikt att du får skjuta ner än att ge någon taktisk fördel), vilket är en anledning till att full 3D-vektorer inte har lagts till Amerikanska fighters (det fanns en del prat om att tillämpa systemen som ses på F-15 ACTIVE och F-16 VISTA för att bekämpa flygplan, men inget seriöst kom någonsin av det, och de flesta av dessa flygplan är nu slated för pensionering).

Ett flygplan behöver alltid "3D manoeuverability" (pitch, yaw, roll). Oavsett om du använder TVC för att utföra en, två eller alla tre funktioner, uteslutande eller i kombination med aerodynamiska kontrollytor, handlar det om designval och optimering.

• Aerodynamiska kontrollytor är mycket effektiva (med tillräckligt med hastighet), men ta lite utrymme och framkalla laster i flygplanet. Ailerons på en vinge ta utrymme som kan användas för flikar. Tailplanes är en ren kostpris och dra som du betalar för manövrerbarhet (och stabilitet).
• TVC kostar mycket vikt och komplexitet, men har i sin tur liten eller ingen direkt straff på dra. Observera dock att det har en ganska begränsad effektivitet (som är direkt knutet till flygplanets dragkraft - vilket inte är så bra: du vill helst att du måste vara självständig).

Manövrering har alltid en kostnad. Så frågan är verkligen: För en viss flygplanskonfiguration och för ett visst krav på manövrerbarhet (i pitch, yaw, roll) och för en viss kombination av optimeringskriterier (minimera vikt, dra, kostnader, komplexitet, ...): Vad är kombinationen av aerodynamiska ytor och TVC (och andra medel) som uppfyller kravet samtidigt som kriterierna minimeras?