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Qual era la forma iniziale del F-15 Eagle?
Nel video di oggi è spiegato come era stato inizialmente progettato l’F-15 e quali sono stati i motivi che hanno portato i progettisti a ripensare la struttura fino a fare assumere la forma che conosciamo oggi.
Prima di entrare in servizio nel 1973, numerose prove di volo furono ovviamente effettuate. In particolare durante il volo numero 26 il 25 agosto del 1972, durante il programma di test che avrebbe dovuto espandere l’inviluppo di volo del velivolo, si ebbe che eseguendo una manovra a 5g eseguita a 30.000 ft e a Mach 0.9 venne registrata una sollecitazione inaspettata sulla radice dell’ala e l’insorgenza del fenomeno di buffeting talmente intenso che il pilota Pete Garrison dichiarò che le vibrazioni indotte dal buffeting erano così intense da non permettergli di leggere la strumentazione di bordo nel cockpit.
Il buffeting transonico è un fenomeno di risonanza e dunque oscillatorio dell’ala. Se il velivolo vola a Mach minore di 1, possono comunque esserci dei punti sull’ala in cui il Mach è maggiore di uno. In questo caso viene a generarsi sul dorso un’onda d’urto. Anche se non si variano le condizioni di volo ne l’incidenza, questa onda d’urto non è fissa ma tende a oscillare lungo il dorso del profilo. Le spiegazioni sono due: una teoria afferma che è lo strato limite ai piedi dell’onda d’urto che staccandosi rende l’onda instabili. Un’altra teoria invece prevede che l’instabilità dell’urto sia dovuto alla superficie rugosa e curva sulla quale nasce, a prescindere dal distacco o meno dello strato limite.
Per cercare di capire l’origine del problema e la soluzione furono svolti una serie di ulteriori test in volo e prove in galleria del vento.
Un ingegnere dell’azienda, un certo Jack Abercrombie suggerì ad un certo punto di tagliare la parte esterna dell’ala, in quanto i test avevano evidenziato che quella regione di ala generava più portanza del previsto. Questo suggerimento non venne preso minimamente in considerazione dall’azienda. Per la progettazione di quell’ala fu effettuato il più grande sforzo tecnologico usando il sistema CADE- Computer Aided Design Evaluation e furono svolti centinaia di prove in galleria del vento oltre che calcoli analitici.
Fu trovata una soluzione che sembrava risolvere il problema: vennero usati degli strakes e delle fences. Per poter testare questa soluzione in volo però erano necessari dei perfezionamenti che si protrassero fino a febbraio del 74. Durante quella fase di test presso la base aerea di Edwards però, al fine di cercare di risolvere il problema dell’eccessivo carico sull’ala, il gruppo incaricato di svolgere i test decise, senza notificare nulla né alla McDonnel-Douglas né all’Air Force, di rimuovere i pannelli esterni dell’ala.
Venne dunque effettuato un volo con fences, strakes e con i pannelli d’estremità rimossi ed incredibilmente il problema sembrava risolto.
Anzi la configurazione con strakes e fences sembrava degradare le prestazioni a causa di maggiore resistenza e minore manovrabilità.
Parallelamente al problema del buffeting, nel 72, durante test in galleria del vento fu notato che lo stabilizzatore orizzontale aveva un problema di flutter.
Il flutter è un'instabilità che può essere estremamente violenta. Un fenomeno pericoloso che si incontra nelle strutture flessibili soggette a forze aerodinamiche che derivano dalle interazioni tra aerodinamica, rigidità e forze inerziali. Un’ala non è un corpo perfettamente rigido ma ha una propria rigidezza ed una propria inerzia. Quando è sottoposta all’azione aerodinamica del flusso che la investe, oltre una certa velocità po' innescarsi il flutter. Queste oscillazioni hanno un’ampiezza via via maggiore.
Il problema avveniva a velocità transoniche tra Mach 0.8 e Mach 1.2. Per risolvere il problema, dunque, bisognava cercare di disaccoppiare il moto di flessione da quello di torsione. Per far ciò i metodi erano quelli di aggiungere una massa di 15 lb alla tip dell’equilibratore o creare un ritaglio nel bordo d’attacco, ovvero inserire un dente di sega.
Sebbene entrambe le soluzioni risolvessero il problema, fu scelta la seconda perché si risparmiava peso senza intaccare la stabilità del velivolo e la qualità del volo.
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