F 35, ciudatenii

F 35 e fara indoiala cel mai cel mai avion din istoria omenirii. Au fost pompati f multi bani, se vorbeste de 400 miliarde, gurile rele spun ca ar fi si mai mult. Programul a inceput de multi ani, inca din 96 cu un program experimental din draguta serie X, X 32 fiind urmat de X 35, mai tirziu o familie Joint Strike Fighter, F 35 si-i mai zice si Lightning II. De altfel se poate spune ca F 35 e urmasul tuturor avioanelor Fighter americane, toate ideile, tehnologiile, informatiile s-au adunat in acest produs.
Se pot scrie romane fluviu despre aceasta mare realizare, eu ma voi concentra insa doar la niste ciudatenii.

Prima mare ciudatenie mi se pare cele trei variante, atit de diferite incit fiecare ar fi putut fi avioane de sine statatoare, la fel ca salamul Victoria, 50 de salamuri in unul singur.
De ex. F 35 A e un fel de F16 mai destept, F 35 B un fel de Harrier, dar si supersonic, iar C-ul e un F 18, pt portavioane. Interesanta diferenta enorma de suprafata alara, dintre A, B si C, de la 42,7m², la 62,1m².

 Avionul (avioanele) sunt proiectate conform regulamentelor MIL-STD-1530-C and JSSG-2006, cu o resursa de 8000 de ore si/sau 30 ani. La program au participat 8 tari, se spune ca sunt peste 1500 de firme. Picant, ciudat, e ca si rusii, respectiv firma Yakovlev, a lucrat cu Lockheed Martin si au ajutat la dezvoltarea ajutajelor pt STOVL, precum si la automatizarea acestui sistem.

Alta ciudatenie este materialele:

De ce ciudatenie? Pe de o parte sunt folosite materiale clasice, cam 60% metale, aliaje alu, cam o treime, din familia 2024, sau cele de forjat 7xxx. In plus nu prea multa fibra de carbon cu rasina Epoxid. Si ceva Titan, la varianta C ajungind chiar la 25%. Ceva deosebit e folosirea fibrei de carbon cu rasina BMI. Aceasta rasina e folosita in zonele cu temperatura ceva mai ridicata, deoarece rezista pina la 160-200°C, in timp ce epoxy doar pina la 100-120°C.

Se spune ca s-ar folosi chiar carbon nanotube reinforced polymer (CNRP) cu epoxy, care ar inlocui fibra clasica de carbon cu epoxy. Aici cred ca trebuie sa facem o paranteza f. mare cu multe paranteze mici. 

Carbon nanotube reinforced polymer (CNRP)

Cind eram in cimpia muncii si ma jucam cu cercetarea, bineinteles ca auzisem de acest material minune. Nici nu era greu sa nu afli, se vorbea peste tot ca de a opta minune a lumii. Partidul si guvernul german chiar infiintase un program ambitios pt promovarea acestuia, astfel ca toti care se ocupau cit de cit de materiale au inceput cu insufletire sa-l cerceteze. Acest material e intr-adevar o minune, are o densitate de numai 1,3 pina la 1,8 cu o rezistenta de 30 GPa pina la 63 GPa, spre comparatie, otelul la o densitate de 7,8 are o rezistenta de abia 2 GPa. Se crease chiar o platforma, http://www.inno-cnt.de/en/, care adunase o multime de firme. Bayer, aia cu aspirina, urma sa produca jde tone pe an. Intre timp chestia s-a cam smintinit, se vorbeste ca aceasta substanta ar fi extrem de toxica, cica fiind asa de mica, de ordinul nano, nu poate fi filtrata de nimic si deci intra peste tot, incl in plamini. Ca Lockheed se lauda ca ar folosi acest material consider ca e o ciudatenie, mai ales, sau poate si pt ca, il foloseste in zone necritice, cica ar fi vrut sa economiseasca eforturile de certificare. Ciudat sa folosesti un material cu mare rezistenta in zone neincarcate!

https://www.flightglobal.com/news/articles/lockheed-martin-reveals-f-35-to-featurenanocomposite-structures-357223/

Ca tot suntem aici Lockheed se mai lauda ca ar fi dezvoltat o tehnologie pt producere componente Composite mult mai ieftina si anume prin inventarea unui sistem de rasina care nu ar avea nevoie de temperatura mare si presiune pt. polimerizare. Si aici fac o mica paranteza. E cunoscuta tehnologia clasica a compozitelor, in care fibra preimpregnata este distribuita intr-o forma si apoi este "coapta" in autoclava la o temperatura de ca. 180°C si o presiune de ca. 7 bari, mai multe ore. Aceasta scumpeste f mult fabricatia si daca mai adaugam faptul ca fibra preimpregnata, "prepreg", trebuie depozitata la -18°C ne imaginam ca o inventie ca cea enuntata ar avea mari avantaje. Totusi sunt un pic scheptic deoarece exista deja, de f multi ani, asemenea tehnologii de polimerizare la rece si injectare a rasinei, vezi Resin Transfer Molding (RTM). Sa nu uitam ca se fabrica mii de pale de eoliene cu aceasta tehnologie.
Dar sa trecem la ceva mai serios, la forjate.

Forjarea e tehnologia la care visam pe vremuri, iata, mai sus, cadrul fuselajului central impreuna cu o bucata din aripa, executat din aliaj 7085. Comparind cu frezarea, prin forjare nu se rupe fibrajul materialului, ci se alinieaza in nervuri; prin aceasta rezistenta, mai ales la oboseala, creste considerabil. Si totusi chiar la aceste componente, cel de care se prinde trenul de aterizare, au aparut crapaturi dupa un numar de ore de teste, dupa 9400 ore, desi era proiectat pt 8000, la varianta F 35 B, STOVL, care se pare ca a fost dimensionata cu mai multa zgircenie, pt a-i miscora greutatea. Probabil ca aterizarea verticala introduce forte f mari, concentrate, in acest cadru. De fapt aceste cadre au fost/sunt si din Titan, dar la versiunea B, din motive de greutate s-a trecut la Alu.

O chestie frumoasa este montarea:

Dupa cum se vede in imagine fuselajul central e asezat in picioare, desigur e un mare avantaj pt nituire, deoarece nu se lucreaza peste cap. Cred ca varianta din poza este "C", cea pt portavioane, se observa foarte bine cele doua longeroane in "V", care se unesc intr-o ferura, unde probabil se monteaza cirligul de acrosare. Apropos, ma dezamageste un pic nituirea, m-as fi asteptat la mai mult curaj si la introducerea lipirii structurale. A se remarca zonele verzi, care se pare ca sunt "shims", adica un fel de distantiere introduse intre structura si invelis pt a compensa abaterile si a asigura o precizie maxima. In cazul nostru acest material verde e fibra de sticla, uneori in forma lichida, ,ca un fel de vopsea mai viscoasa. Oricum intre invelisul de carbon si scheletul din aluminium e obligatoriu sa se introduca un strat izolant, de regula din fibra de sticla, deoarece carbon cu aluminium formeaza o pila electrica cu consecinte dezastroase la coroziune. 

Ca tot suntem la nituire, mi se pare spectaculoasa proiectarea unor imagini pe invelis astfel incit nituitorul se stie ce fel de nituri si unde sunt necesare, vezi poza. O solutie simpla, ieftina si eficienta.

Inca o ciudatenie ar fi folosirea tehnologiei Super Plastic Forming and Diffusion Bonding, la fabricarea unor componente, Nozzle bay doors, sau heat shields, componente supuse unor temperaturi mari, mai ales la varianta F 35 B in zona ajutajelor pt decolare verticala. Acesta tehnologie e, in principiu, umflarea unui balon, intr-o forma.

O alta ciudatenie, care pe mine ma fascineaza e priza de aer. E cunoscut faptul ca la supersonice priza poate fi extrem de complicata cu multe elemente mobile care regleaza curentul de aer. De regula exista si asa numitul separator de strat limita care impiedica intrarea in priza a curentului frinat. 

Pe acest "diverterless supersonic inlet bump engine intakes" este aplicat stratul "Stealth" cu ajutorul unui robot. De altfel priza de aer este extrem de sensibila cind vorbim de Stealth, deoarece undele radar se strecoara in priza si se reflecta de compresorul metalic al motorului, marind astfel semnatura radar.
https://www.globalsecurity.org/military/systems/aircraft/dsi.htm


Sigur ca tema e generoasa si s-ar putea scrie tone de articole, m-am limitat insa in acest articol numai la ce ma pricep cit de cit, am evitat sa vorbesc de acel lucru care-l face pe F 35 cu totul deosebit, si anume performanta "Stealth". Nu ma pricep la acest aspect si de altfel sunt destule voci care pretind ca acest Stealth nu ar fi chiar asa, mai ales rusii se lauda ca ei l-ar descoperi fara probleme. 
Dar acum de Craciun ne putem dori cite ceva. Oare care versiune din cele trei ar fi potrivita pt Romania? Eu as tinde catre "C"", chiar daca nu avem portavioane.