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Die X-31 kann mit drei steuerbaren Klappen den Abgasstrahl des Triebwerks in verschiedene Richtungen lenken (Schubvektorsteuerung) und bekommt so eine einzigartige Manöverierfähigkeit. Dadurch werden taktische Flugmanöver bei Anstellwinkeln bis 70° ermöglicht, bei denen konventionelle Flugzeuge nicht mehr fliegen können. In Verbindung mit einem hochgenauen Navigationssystem sind außerdem Landungen mit reduzierter Geschwindigkeit und kurzem Rollweg möglich (von 2.100 auf 520m).
Länge | 14,85 m | ||
Spannweite | 7,3 m | ||
Höhe | 4,6 m | ||
Radstand | 3,5 m vorne/hinten | ||
. | 2,4 m rechts/links | ||
. | . |
Triebwerk | F404-400 | ||
Höchstgeschwindigkeit | ca. 1,3 Mach | ||
Schub | 71 kN | ||
Leermasse | 5 t | ||
Abflugmasse | 7 t | ||
Erstflug (X-31 A) | 11-Oct-90 |
Vertragsparteien, Zielsetzung und Nutzen: (Deutschland / USA)
Im Mai 1986 wurde eine Zusammenarbeitsvereinbarung zwischen den Regierungen USA und Deutschland unterzeichnet, vertreten durch die Organisationen DARPA (Defense Advanced Research Agency) und dem deutschen Verteidigungsministerium. Die daraufhin etablierte Testorganisation lTO bestand aus den Partnern BWB, US Air Force, US Navy, ARPA, NASA, Rockwell (jetzt Boeing) und MBB (jetzt EADS).
Die Flugtests wurden im Zeitraum von 1990 bis 1995 durchgeführt und endeten mit einer legendären Flugdarbietung auf dem Pariser Aerosalon 1995.
Insgesamt wurden ca. 580 Flüge mit zwei X-31- Flugzeugen durchgeführt, was einen neuen Flugrekord für Experimentalflugzeuge darstellte. Flugzeug Nr. 1 ging am 19. Januar 1995 durch einen Absturz verloren.
Ziel der Erprobung:
Eröffnung des Flugbereichs bis hin zu 70 Grad Ansteliwinkel
Erhöhte Agilität von Flugzeugen durch Nutzung des PoststallBereiches unter Einsatz einer Schubvektorsteuerung, voll integriert in ein Fly-by-Wire Flugsteuerungssystem
Demonstration der Vorteile von EFM in Luftnahkampf-Missionen, geflogen gegen verschiedenste Flugzeugmuster
Nutzen und Vorteil dieser Technik:
Mit Hilfe der Schubvektorsteuerung will das Team erheblich kürzere Starts und Landungen bei sehr viel geringeren Geschwindigkeiten durchführen. Diese Fähigkeit würde die operationelle Flexibilität von Kampfflugzeugen vergrößern, die Wartungskosten reduzieren und den Bau von Flugzeugen aus leichteren, kostengünstigeren Strukturen und besseren Werkstoffen ermöglichen.
Im Trägerbetrieb würde die ESTOL-Fähigkeit (Extremely Short Take-offs and Landings) die Forderungen an den Wind auf dem Startdeck von Flugzeugträgern für Starts und Landungen reduzieren. Außerdem müssten unverbrauchter Treibstoff und Waffenlasten vor der Landung nicht mehr wie bisher abgelassen bzw. abgeworfen werden, um das Landegewicht zu reduzieren. Entsprechend würde sich auch der Wartungsaufwand für Katapulte und Fangeinrichtungen verringern.
Experimentalflugzeug X-31A
Einsitzer, aerodynamischer Kampfflugzeug-Entwurf
Delta-Flügel, langer Canard, einzelnes Seitenleitwerk
Ablenkung des Abgasstrahls (Schubvektorisierung) mittels 3 Strahlrudern
Schubvektorsteuerung voll integriert in Flugregelungssystem (FCS)
ein Triebwerk GE F404-400
Manövrierbarkeit bis 70 Grad AOA
Hoher Anteil von “Off-the-Shelft“ Komponenten
Programmziele: Entwicklung neuer Fähigkeiten
Flugdemonstration von ESTOL
dramatische Reduzierung von Landegeschwindigkeit/ -energie
automatische Flugführung (integriertes DGPS/INS)
Triebwerk F404-400 mit Strahlrudern (TVV) zur Schubablenkung
Pilotenunterstützungssystem für Anflüge mit hohen Anstellwinkeln
Konzeptstudie Reduziertes Seitenleitwerk / Richtungsstabilität
mission-capabte tailless fighter/attack aircraft
capabte tailless fighter/attack aircraft >>> Analyse und Flugregelungskonzept
Einrüstung neuer Technologien
IBIS – kinematisches DGPS “Integrity Beacon Landing System“
TVV – Verbesserung der Redundanz des Stellsystems
FCS – Integriertes Flug-/Triebwerks-/StrahIruder-Regelungssystem
AADS – genaue Luftdaten bei hohen Ansteliwinkeln. Miniaturisierte Sensorik zur Vermeidung von Interferenzen mit dem Radar
Das Vector-Programm: 2 Nationen, 4 Technologien
Auf der Basis des erfolgreichen X-31 -Experimentalprogramms führten Deutschland und die USA gemeinsam das moderne Technologieprogramm VECTOR durch.
Das Programm, für welches die X-31 als Versuchsträger diente, lief bis Mai 2003. Die Testergebnisse werden in Modernisierungsprogramme und in die Konstruktion neuer bemannter und unbemannter Systeme einfließen.
Tests des Progamms:
Schubvektortechnik zur Verkürzung der Landestrecke durch Landungen im erhöhten Anstellwinkelbereich bis 24 Grad und daraus resultierende Reduktion von 2.100 auf 520 Meter
Erprobung eines neuen Flugdatensystems in Flugbereichen bis Mach 1,18 und Anstellwinkeln bis 70 Grad
Simulatorstudie zur Untersuchung der Regel- und Fliegbarkeit mit verkleinerter Seitenruderfläche. Die Gierstabilisierung und Steuerung erfolgt mittels Schubvektor
Vollintegriertes Schubvektorsystem
Navigation im Zentimeter-Genauigkeitsbereich mittels phasenkorrigiertem Differential-GPS
Ziele der Vector-Steuerung: Kurzstart- und -landung u.a.
ESTOL (Extremely Short Take 0ff and Landing)
Landeanflüge mit Ansteliwinkeln bis 24 Grad, um das Potenzial einer Verringerung der Anfiuggeschwindigkeit von 160 auf 120 kts (KIAS) zu untersuchen
Voll integriertes autonomes Landesystem basierend auf phasenkorrigiertem Differenzial-GPS “IBLS” (lntegrity Beacon Landing System)
AADS (Advanced Air Data System)
Kalibrierung und Validierung eines miniaturisierten, radarkompatiblen Flush Air Data Systems (FADS), eingebaut in die Radomspitze
Verkleinertes Seiten-Leitwerk
Auslegung eines Reglers für eine Konfiguration mit verkleinertem Seitenleitwerk und anschließenden Tests in Simulatione
Ziele der Manöverierfähigkeit:
Demonstration der Technik und Ausrüstung zur Steigerung der Agilität von Kampfflugzeugen durch Nutzung des Post-stall-Bereichs
Demonstration der Möglichkeiten fortgeschrittener Fly-by-Wire-Technologie in Zusammenhang mit Schubvektorsteuerung
CIC Close-in-Combat-Tests bis hin zur Manövrierung bei 70 Grad Anstellwinkel mit verbesserter Fähigkeit zum Rumpfzielen
Verbesserte Verzögerungsleistung
Erforschung möglicher Poststall-Manöver und deren Nutzen im Luft-Luft-Nahkampf, wie z.B. die „Herbst“Flugkurve
Quasi-Tailless-Simulation im Flug
HMVAD-Test eines audiovisuellen Helm-Sichtsytems
Verbesserungspotenzial:
Signifikante Vorteile im Luftnahkampf durch die gewonnene Agilität
Verkleinerte Leitwerke führen zur Verbesserungen der Signatur
Erhöhtes Situationsbewusstsein des Piloten durch intuitivere Darstellung der aktuellen Fluglage und Kontrolle von Subsystemen
Ergebnisse:
Für konventionelle, auf Flugzeugträgern stationierte Kampfflugzeuge ermöglicht ESTOL:
Verringerung der Anfluggeschwindigkeit und Energieaufnahme für die Fanganlage
Reduzierte Wind-over-Deck-Anforderungen für Start und Landung
Vergrößertes Landegewicht
AADS und verkleinerte Leitwerke führen zu Verbesserungen in Flugleistung und Signatur
Geschichtlicher Hintergrund: (Quelle: www.boeing.de)
Die Erprobung der X-31 für Flüge im aerodynamischen Grenzbereich fing bereits Anfang der 90er Jahre an, damals in Kooperation amerikanischer Partner – unter anderem die NASA, die U.S.-Streitkräfte und Rockwell Aerospace – mit der deutschen Luftfahrtindustrie.
Für die neuen Flugversuche hat Boeing die X-31 in der Anfang 2002 absolvierten ersten Phase des ESTOL-Programms nach fünf Jahren Stillstand wieder flugbereit gemacht und die Systemüberprüfung und Einweisung der Piloten durchgeführt.
Neue Steuerungssoftware wurde entwickelt und die X-31 wurde mit verschiedenen Zusatzsystemen ausgerüstet. Dazu gehört eine unter dem Rumpf montierte Videokamera, ein integriertes Beacon Landing System (IBLS), ein dreifach-redundantes Trägheitsnavigationssystem mit GPS, ein Luftwertesensorsystem, das bei allen Anstellwinkeln sehr genaue Daten liefert, und eine neue Flugversuchsinstrumentierung zur Aufzeichnung der relevanten Messdaten.
In der laufenden Phase II des Programms, die auf dem Flugversuchsgelände der U.S. Navy in Patuxent River begann, wurden ESTOL-Anflüge auf eine virtuelle Landebahn in großer Höhe geflogen, um die für solche Landungen geforderte hohe Genauigkeit des Landesystems nachzuweisen.
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