Vilket är mitt favoritjaktplan?
Trots några starka utmanare kommer jag hela tiden tillbaka till Mustangen. Mustangens graciösa kurvor gör att man dras in. Prestandan och de tekniska detaljerna är det som får mig att komma tillbaka. Den är det bästa av två världar: ett fantastiskt konstverk och ett tekniskt underverk. Även om det konstnärliga påståendet är obestridligt, låt oss dyka lite djupare in i det tekniska påståendet.
10: Vingen
På grund av sin utvecklingstidpunkt i mitten av kriget var Mustang det första flygplanet som implementerade en ny aerodynamisk teori som kallas ”laminärt flöde”. Denna effekt, i motsats till turbulent flöde, är ett svårfångat tillstånd som är möjligt med rätt vingformning och uppmärksamhet på detaljer. Alla vingar har en liten mängd laminärt flöde på framsidan av vingen. En laminär flödesdesign utvidgar denna region till en majoritet av vingytan och kan minska vingens luftmotstånd med otroliga 25-50%.
Tyvärr lever den praktiska tillämpningen oftast inte upp till de teoretiska löftena. Tillverkningsfel och stridsskador förändrar vingens yta, och fördelarna med laminärt flöde försvinner när formen inte är perfekt.
10: Vingen
Utformningen av en vingprofil med laminärt flöde (vingens tvärsnitt) är också mycket bra för lågt luftmotstånd vid höga hastigheter. Luftflödet över en vinge accelererar till och med snabbare än flygplanets hastighet. Vid tillräckligt hög flygplanshastighet kommer detta lokala luftflöde över vingen att överskrida ljudhastigheten. När detta händer ökar luftmotståndet till riktigt höga nivåer, riktigt snabbt. För att fortsätta accelerera behöver du mycket mer motoreffekt.
Mustangs vingformning minskade denna luftflödesacceleration och gjorde det möjligt att flyga lite snabbare innan luftmotståndet började öka dramatiskt.
9: Lågt luftmotstånd
Förutom den fantastiska vingdesignen hade Mustang också ett anmärkningsvärt lågt totalt luftmotstånd. Flygplanets prestanda är summan av många små saker och en noggrann uppmärksamhet på detaljer. En noggrann inspektion av Mustang kommer att visa dess anmärkningsvärda renhet. Det finns praktiskt taget inga bulor, utbuktningar eller inloppsskopor någonstans på planet.
De flesta andra flygplan från den här tiden har en mängd sådana för att hantera olika kylnings- eller systemdetaljer. Landningsstället är ett bra exempel. Huvudväxeln är helt omsluten av växeldörrar som passar bra. Bakhjulet är också infällbart, till skillnad från de flesta flygplan från den här tiden.
9: Lågt luftmotstånd
Många källor kommer att prata om att bukradiatorsystemet producerar dragkraft genom att tillföra värmeenergi till luftflödet. Testdata visar att mycket lite positiv dragkraft någonsin produceras. Under de flesta höghastighetsförhållanden producerar systemet dock inget nettomotstånd. Denna effekt är viktig, eftersom kylmotståndet vid hög effekt kan vara ganska stort.
Vid alla hastigheter innebär lägre luftmotstånd lägre motoreffekt och lägre bränsleförbrukning. Detta leder till en ökning av flygplanets räckvidd, vilket vi kommer att prata om härnäst.
8: Räckvidd
De flesta stridsflygplan före Mustang var inte utformade för betydande räckvidd. Tidigt i kriget användes stridsflygplan mestadels som bombfällare och luftstriderna ägde rum nära stridsflygplanets hemmaflygfält. Undantaget var jaktplan som användes för markattacker eller för andra uppdrag som t.ex. fotorekognoscering.
Det var det ursprungliga syftet med Mustang och därför konstruerades flygplanet för större räckvidd. När Mustang togs i tjänst 1943 genomförde US Army Air Force en strategi för bombning i dagsljus och började drabbas av fruktansvärt höga förluster av bombplan till fiendens jaktplan.
8: Räckvidd
USAAF började använda Mustang för eskort av långdistansbombare. Mustangens låga luftmotstånd innebar att den kunde kryssa med lägre bränsleförbrukning än andra samtida jaktplan och därmed flyga ännu längre på samma bränsle. Räckvidden ökades ytterligare med en extra tank på flygplanskroppen och dropptankar på vingarna (bilden). Allt detta gav Mustangen tillräcklig räckvidd för att eskortera bombplan överallt i Tyskland och till och med in i Östeuropa och återvända till England.
Flera andra jaktplan med lång räckvidd, som P-38 och P-47, närmade sig denna förmåga. Även om Mustang hade sämre manövreringsförmåga jämfört med några av de lättare jaktplanen, som Spitfire och Bf 109, var den överlägsen P-38 och P-47 som var större och tyngre. Mustang hade rätt balans.
7: Fantastisk utvecklingshistoria
Mustang har en fantastisk ursprungshistoria. Före kriget hade North American Aviation - majoritetsägt av General Motors - utvecklat en familj av framgångsrika träningsflygplan. Företaget ville desperat ta sig in i den lukrativa stridsflygbranschen. Vid krigsutbrottet hade man de första koncepten för ett jaktplan som innehöll mycket av det senaste inom optimering av jaktplan, inklusive det radikala nya vingkonceptet.
I början av 1940, när kriget började hetta till, ville britterna snabbt ha fler jaktplan och bad North American att bygga P-40 på licens. North American såg detta som en chans att slutföra sin ursprungliga stridsflygplansdesign och få en omedelbar kund.
7: Fantastisk utvecklingshistoria
Britterna tog en chansning på erbjudandet, och magi uppstod. Det finns tre gemensamma ingredienser för ett framgångsrikt program för snabb flygplansutveckling: ett team med rätt expertis, nödvändig finansiering och verktyg samt en utmanande men realistisk deadline. Det nordamerikanska teamet hade alla tre och det var bara att sätta igång.
Baserat på teamets tidigare forskning och designarbete rullade North American ut prototypflygplanet på bara tre och en halv månad, och det flög några månader senare. Teamet lyckades lösa problemen och levererade det första flygplanet till britterna i oktober 1941, ungefär 18 månader efter att kontraktet hade undertecknats.
6: Merlin
Mustang och Merlin var en match gjord i himlen. Den 27-liters Rolls-Royce V12 Merlin är en motor som älskas av alla, och det av goda skäl. När Mustangen togs i tjänst imponerades alla av dess solida prestanda, särskilt på låga höjder. Den ursprungliga Allison-motorn hade dock en enväxlad, enstegs kompressor, och dess effekt sjönk snabbt över 4500 meter.
Den senast uppgraderade Merlin-motorn hade en tvåväxlad, tvåstegs kompressor som kunde växla och fortsätta att producera höga effektnivåer på mycket högre höjder.
6: Merlin
Både britterna och amerikanerna började spekulera i vad flygplanet skulle kunna göra med Merlin-motorn och team i båda länderna startade projekt för att eftermontera en Mustang med motorn. Britterna låg något före och deras prototyp flög en månad före amerikanernas i oktober 1942.
Båda teamen insåg snabbt att det var rätt kombination, med prestanda på hög höjd som överträffade alla andra jaktplan på den tiden. En stor majoritet av de Mustanger som byggdes använde Merlin-motorn, och dess fantastiska framgång som en höghöjdsbombare beror på denna motorparning. Merlin var naturligtvis också en central del av framgången för Spitfire-planen, den tvåmotoriga Mosquito och det tunga bombplanet Lancaster. De flesta av de Merlin-motorer som användes i Mustang licenstillverkades av biljätten Packard i Detroit.
5 : Allison
Allison V-1710 V12-motorn hamnade verkligen i skuggan av Merlin. Basmotorerna är anmärkningsvärt lika, med den senare Merlin-kompressorn som den primära skillnaden. Och Merlin hade en kompressordesign i världsklass som Allison saknade. Fördelarna med Merlin-överladdaren är dock bäst på högre höjder.
För alla uppdrag där låg höjd krävdes var Allison en värdig utmanare. På lägre höjder var Allison faktiskt något överlägsen, på grund av kompressorns tryckkartläggning. För uppdrag som markattack var Allison en nästan perfekt motor och flygplanet fungerade mycket bra i den rollen.
5 : Allison
Den General Motors-byggda Allison får förmodligen inte rätt kredit eftersom P-47 kom i tjänst strax efter Mustang och med mer beväpning var det ett ännu bättre markattackflygplan. På grund av det akuta behovet av stridsflygplan med lång räckvidd och hög höjd övergick större delen av Mustang-produktionen till den Merlin-drivna modellen som snabbt överglänste den Allison-drivna Mustangen.
Och det är synd och skam. Jag är ett fan av båda flygplanen, av olika anledningar, och jag önskar att Allison fick lite mer kärlek.
Bubbelformad huv
Mustang var ett av de första flygplanen som hade en helt obehindrad bubbelkapell. Denna innovation kom till verklighet i mitten av kriget när vetenskapen om polymerplastmaterial mognade. Det här var en hybridlösning som ersatte den centrala kapellsektionen med en Perspex-kapell med små bubblor som inte innehöll några hinder.
Detta gav bättre sikt både i sidled och vertikalt. Men eftersom det grundläggande flygplansskrovet inte modifierades blev sikten bakåt fortfarande lidande.
Bubbelformad huv
Båda flygplanen genomgick en snabb utvecklingscykel och nästa version av respektive flygplan (Spitfire Mk VIII och P-51D) tog denna idé ett steg längre. I båda fallen förstorades kapellet och den bakre flygkroppen sänktes för att ge en fri sikt i nästan alla riktningar. Denna idé ökade visserligen flygplanets luftmotstånd något. Men det är en liten handel för bättre pilotens situationsmedvetenhet.
Denna design blev normen för nästan alla stridsflygplan som kom efteråt och är det än idag. Den rena bubbeltaket bidrog starkt till P-51D:s ”moderna” utseende jämfört med den rakbladsvassa flygplanskroppen och den glasade kapelldesignen hos tidigare jaktplan.
3. Lätt att bygga
Ofta är tekniska underverk som en schweizisk klocka. De kan uppvisa extrema prestanda, men de ger upp praktiska egenskaper i processen. De är antingen oöverkomligt dyra, svåra att underhålla eller så kompromissar de med användbarheten för att maximera sitt primära prestandamått.
Ett exempel på den här typen av designfilosofi skulle kunna vara ett tävlingsfordon. De är vanligtvis handbyggda i små volymer, förväntas hålla för bara några få tävlingar och underhålls på ett sakkunnigt sätt, ofta av sina skapare. Mustang är motsatsen till detta.
FOTO: North American Aviations fabrik i Inglewood, Kalifornien 1942
3: Lätt att bygga
Som man kan förvänta sig av inflytandet från världens största biltillverkare var P-51 utformad för lönsam massproduktion och operativ effektivitet från början. Ett exempel på denna filosofi är vingen och svansen. Trots att Mustang utan tvekan hade krigets bäst presterande vinge, var den också bland de enklaste.
Detta var inte bara kostnadseffektivt att bygga, utan bidrog också till den högre tillverkningsnoggrannhet som krävdes för att uppnå den aerodynamiska effektiviteten. Raka linjer är lättare att rikta in när man bygger verktyg, särskilt på 1940-talet då man inte hade tillgång till moderna mätverktyg. General Motors sålde North American 1948; idag efter olika sammanslagningar är företaget en del av Boeing.
FOTO: Montering av P-51:ans landningsställ på North American Aviations fabrik i Inglewood, Kalifornien 1942
2: Landningsställ
Mustang hade inåtgående landningsställ vilket möjliggör en bredare landningsställsposition. Om en pilot landar med en vinge lågt har ett bredare ställ bättre möjlighet att korrigera rollvinkeln vid landning utan att övervirvla. Dessutom möjliggör en bredare växel högre svängkrafter på marken innan flygplanet svänger på den yttre växeln och drar med sig en vingspets.
Spitfire-piloter tenderade att klara sig bra med sitt växelarrangemang, förmodligen på grund av överlägsen träning. Mer än 10% av alla Bf 109 gick dock förlorade i start- och landningsolyckor. Landningsstället har sannolikt en stor inverkan på denna statistik.
1: Konisk loftning
Det här är kanske den mest obskyra detaljen som bidrar till Mustangs storhet. Som flygplansdesigner är det dock en av mina favoriter. Mustang var ett av de första flygplanen som använde sig av en geometrisk designprocess som kallas ”Conic Lofting”. Innan vi går in på varför detta är viktigt, låt oss börja med några definitioner. ”Lofting” är processen för att skapa flygplanets yttre form, och ’Loft’ hänvisar till denna slutliga form.
Termen loft kommer från skeppsbyggnadsindustrin där formerna på fartygsskrov ritades (ofta i full skala) på ett loft ovanför varvet. Tidig flygplansutveckling lånade mycket från skeppsbyggnad, inklusive denna term. På ett mer modernt språk representerar loftet samlingen av externa flygplansytor.
1: Conische lofting
Dit is misschien wel het meest obscure detail dat bijdraagt aan de grootsheid van de Mustang. Als vliegtuigontwerper is het echter een van mijn favorieten. De Mustang was een van de eerste vliegtuigen die gebruik maakte van een geometrisch ontwerpproces dat “Conic Lofting” werd genoemd. Voordat we ingaan op waarom dit belangrijk is, beginnen we met enkele definities. “Lofting” is het proces van het creëren van de externe vorm van het vliegtuig en de ‘Loft’ verwijst naar deze uiteindelijke vorm.
De term loft komt uit de scheepsbouwindustrie, waar de vormen van scheepsrompen (vaak op ware grootte) werden getekend op een loft boven de scheepswerf. De vroege vliegtuigontwikkeling leende veel van de scheepsbouw, inclusief deze term. In moderner taalgebruik staat de loft voor de verzameling externe vliegtuigoppervlakken.
1: Konisk loftning
”Konisk” avser en typ av matematiskt definierad kurva. En konisk kurva genereras genom att skära ett plan genom en kon, därav namnet. En cirkel och en ellips är båda koniska kurvor, bland andra. Fördelen med en konisk kurva är att den kan beskrivas med hög matematisk precision och att den garanterat är en jämn kurva utan omvänd krökning (förutsatt att den är byggd enligt definitionen).
Denna typ av loftning ger två relaterade fördelar. För det första tenderar den att producera flygplansytor som är mycket släta och kontinuerliga, och därmed främjar lågt luftmotstånd. För det andra tenderar dessa ytor att se riktigt tilltalande ut för ögat. Om du tittar noga på en Mustang-kropp kan du se bevis på detta. Den främre kåpan är en exceptionellt väldesignad form, både vad gäller tvärsnitt och hur formerna flyter från spinner till kapell. Den bakre delen av flygplanskroppen mellan kapell och stjärt är likadan.
Konisk loftning är en mindre detalj på en praktisk nivå, men det är ytterligare en funktion som sätter Mustang på en annan nivå. Som en fotnot kan nämnas att moderna loft genereras av CAD-program ( Computer Aided Design ) och att konisk loftning är en av flera tekniker som används än idag.
Om du gillade den här artikeln, klicka på knappen Följ ovan för att se fler liknande artiklar från Autocar
Fotolicens: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.en
Add your comment