sabato 15 agosto 2020

Il Rolls-Royce Pegasus


Il Rolls-Royce Pegasus, precedentemente Bristol Siddeley Pegasus, è un motore turbofan originariamente progettato dalla Bristol Siddeley. È stato prodotto dalla Rolls-Royce plc. Il motore non è solo in grado di alimentare un aereo a reazione in avanti, ma anche di dirigere la spinta verso il basso tramite ugelli orientabili. Un aereo leggermente carico equipaggiato con questo motore può manovrare come un elicottero. In particolare, si possono eseguire decolli e atterraggi verticali.  Nel servizio statunitense, il motore è designato F402.
L'esclusivo motore Pegasus alimenta tutte le versioni della famiglia Harrier di aerei militari multiruolo. La Rolls-Royce ha concesso in licenza alla Pratt & Whitney la costruzione del Pegasus per le versioni costruite negli Stati Uniti. Tuttavia la Pratt & Whitney non ha mai completato alcun motore, con tutte le nuove build prodotte da Rolls-Royce a Bristol, in Inghilterra. Il Pegasus è stato anche il motore previsto per una serie di progetti di aerei, tra cui i prototipi del progetto di trasporto militare tedesco Dornier Do 31 VSTOL.



Sviluppo

Sfondo

Michel Wibault, progettista di aerei francese, ebbe l'idea di utilizzare la spinta vettoriale per gli aerei a decollo verticale. Questa spinta proveniva dall'albero di quattro soffiatori centrifughi azionati da un turboelica Bristol Orion, lo scarico di ciascun ventilatore era vettorizzato ruotando le coclee del FAN. Sebbene l'idea di vettorizzare la spinta fosse piuttosto nuova, il motore proposto fu considerato troppo pesante.
Di conseguenza, un ingegnere della Bristol Engine Company, Gordon Lewis, iniziò nel 1956 a studiare concetti di motore alternativi, utilizzando, ove possibile, componenti di motore esistenti delle serie di motori Orpheus e Olympus. Il lavoro venne supervisionato dal direttore tecnico Stanley Hooker. Un concetto che sembrava promettente era il BE52, che inizialmente utilizzava l' Orpheus 3 come nucleo del motore con un albero coassiale separato, i primi due stadi di un compressore Olympus 21 LP, che fungevano da FAN, erogando aria compressa verso due ugelli di spinta vettoriale nella parte anteriore del motore. A questo punto dell'esercizio di progettazione, lo scarico della turbina LP viene scaricato attraverso un tradizionale ugello posteriore. C'erano prese separate per la ventola e il compressore principale perché la ventola non sovraccaricava il compressore principale.
Sebbene il BE.52 fosse una centrale elettrica autonoma e più leggero del concetto di Wibault, il BE.52 era ancora complicato e pesante. Di conseguenza, i lavori sul concetto BE.53 iniziarono nel febbraio 1957. Nel BE.53 i moduli Olympus vennero montati vicino agli stadi Orpheus; semplificando così la canalizzazione in ingresso. Gli stadi Olympus sovralimentarono il nucleo Orpheus, migliorando il rapporto di pressione generale, creando una configurazione turbofan convenzionale.
Per un anno la Bristol progettò il motore in assoluto isolamento, con pochi feedback forniti dai vari produttori di cellule del velivolo. Tuttavia, nel maggio 1957 il team ricevette una lettera di sostegno da Sydney Camm della Hawker Aviation. Si stava cercando un sostituto dell'Hawker Hunter. Il progettista dell'aereo, Ralph Hooper, suggerì di avere i quattro ugelli di spinta vettoriale (originariamente suggeriti da Lewis), con gas caldi dai due posteriori. Ulteriori discussioni congiunte contribuirono a perfezionare il design del motore.
Il Libro bianco sulla difesa del 1957, incentrato su missili ed aerei non con equipaggio - che erano stati dichiarati "obsoleti" - precludeva qualsiasi futuro sostegno finanziario del governo per lo sviluppo di aerei da combattimento con equipaggio non già esistenti. Ciò impedì qualsiasi sostegno finanziario ufficiale per il motore o per l'aereo da parte del Ministero della Difesa. Fortunatamente, lo sviluppo del motore fu sostenuto finanziariamente per un importo pari al 75% dal Programma di sviluppo delle armi reciproche, Verdon Smith della Bristol Siddeley Engines Limited (BSEL), in quanto la Bristol Engines era ormai fusa con la Armstrong Siddeley; concordando quindi rapidamente di pagare il resto. 
Il primo motore prototipo (uno dei due BE53 / 2 costruiti), funzionò il 2 settembre 1959 e presentava una ventola a 2 stadi e utilizzava il core Orpheus 6. Sebbene la ventola fosse sospesa, le alette di guida dell'ingresso erano ancora incorporate. La bobina HP comprendeva un compressore a 7 stadi azionato da una turbina monostadio. Una turbina LP a 2 stadi azionava il FAN. Non c'era il plenum all'uscita della ventola, ma furono montati 4 ugelli di spinta vettoriale.
L'ulteriore sviluppo del motore proseguì in tandem con l'aereo Hawker P.1127. L'aereo volò per la prima volta (hover collegato) il 21 ottobre 1960, alimentato dal BE53 / 3 (Pegasus 2). L'hover libero fu raggiunto il 19 novembre dello stesso anno. La transizione al volo alare avvenne nel 1961. Versioni successive del P.1127 furono equipaggiate con il Pegasus 3 e infine il Pegasus 5.
Il Pegasus 5 venne utilizzato anche nel Kestrel, un perfezionamento del P.1127, di cui nove furono costruiti per un esercizio di valutazione tripartito. Il Kestrel fu successivamente sviluppato nell'aereo da combattimento Harrier. Al momento della costruzione del Pegasus 5/2, sia la ventola che il compressore HP erano stati a stadio zero e il 2° stadio aggiunto alla turbina HP.



Test e produzione

I test di volo e lo sviluppo del motore non ebbero finanziamenti governativi; il finanziamento dell'aereo veniva interamente dalla Hawker.
I primi motori avevano una spinta appena sufficiente per sollevare l'aereo da terra a causa di problemi di crescita di peso. I test di volo furono inizialmente condotti con l'aereo legato, con il primo volo stazionario raggiunto il 19 novembre 1960. La prima transizione dal volo stazionario al volo convenzionale fu ottenuta l'8 settembre 1961. Inizialmente si temeva che l'aereo avrebbe avuto difficoltà a passare da un livello all’altro ed volo verticale, ma durante i test tutto risultò estremamente semplice. I test dimostrarono che, a causa dell'estremo rapporto potenza / peso, bastarono pochi gradi di movimento dell'ugello per far muovere l'aereo in avanti abbastanza rapidamente da produrre portanza dall'ala, e che anche con un angolo di 15 gradi l'aereo accelerava molto bene. Il pilota doveva semplicemente spostare lentamente in avanti il controllo degli ugelli.
La RAF non si era ancora convertita all'idea dell’aereo VTOL e descrisse l'intero progetto come un giocattolo e un piacere per la folla. Il primo prototipo del P1127 fece un atterraggio molto pesante al Paris Air Show nel 1963.
La produzione in serie e il miglioramento del design e dello sviluppo del Pegasus per produrre spinte sempre più elevate proseguirono con i motori Bristol oltre il 1966, quando Rolls-Royce Ltd acquistò la società. Un progetto di motore correlato, il Bristol Siddeley BS100 da 39.500 lbf (con riscaldamento ) per un caccia VTOL supersonico (l' Hawker Siddeley P.1154 ) non fu sviluppato per la produzione poiché il progetto dell'aereo era stato annullato nel 1965.
Ad oggi, 1.347 motori sono stati prodotti e sono state registrate due milioni di ore di funzionamento con gli Harrier della Royal Air Force (RAF), la Royal Navy, il Corpo dei Marines degli Stati Uniti e le marine di India , Italia , Spagna e Thailandia.
Un derivato della spinta da 26.000 libbre non vettoriale del Pegasus che funziona con idrogeno liquido, l'RB.420, è stato progettato e offerto nel 1970 in risposta a un requisito della NASA per un motore per alimentare lo Space Shuttle proiettato nel suo volo di ritorno attraverso l'atmosfera. Alla fine, la NASA ha scelto un progetto di navetta utilizzando un ritorno a scorrimento non motorizzato. 



Design

Il turbofan a spinta vettoriale Pegasus è un design a due alberi con tre stadi di compressione a bassa pressione (LP) e otto ad alta pressione (HP) azionati rispettivamente da due stadi di turbina LP e due HP. Insolitamente le bobine LP e HP ruotano in direzioni opposte per ridurre notevolmente gli effetti giroscopici che altrimenti ostacolerebbero la gestione a bassa velocità. Le pale delle ventole LP e HP sono in titanio, le pale delle ventole LP operano nella regione parzialmente supersonica e il flusso d'aria è di 432 lb / s.  Il motore impiega un semplice sistema di spinta vettoriale che utilizza quattro ugelli girevoli, dando all'Harrier la spinta sia per il sollevamento che per la propulsione in avanti, consentendo il volo STOVL.
Il sistema di combustione è un combustore anulare con bruciatori a vaporizzazione ASM a bassa pressione. 
L'avviamento del motore viene effettuato da un avviatore / APU combinato per turbina a gas montato in alto.



Ugelli

I due ugelli anteriori, che sono in acciaio, sono alimentati con aria dal compressore LP, gli ugelli posteriori, che sono di Nimonic con scarico a getto caldo (650° C). La divisione del flusso d'aria è di circa 60/40 davanti e dietro. È fondamentale che gli ugelli ruotino insieme. Ciò si ottiene utilizzando una coppia di motori pneumatici alimentati dal compressore HP (alta pressione), in una configurazione fail over, coppie di ugelli collegati con catene di motociclette. Gli ugelli ruotano su un intervallo angolare di 98,5 gradi.
Il Pegasus è stato anche il primo motore turbofan ad avere la ventola del compressore iniziale, lo stadio zero, davanti al cuscinetto anteriore. Ciò ha eliminato i montanti radiali e il pericolo di formazione di ghiaccio.



Posizione del motore

Il motore è montato al centro dell'Harrier e di conseguenza è necessario rimuovere l'ala per cambiare il propulsore dopo aver montato la fusoliera su cavalletti. Il cambiamento richiede un minimo di otto ore; utilizzando gli strumenti e le attrezzature di sollevamento adeguati è stato possibile farlo in meno di quattro.



Iniezione d’acqua

La massima spinta al decollo disponibile dal motore Pegasus è limitata, in particolare alle temperature ambientali più elevate, dalla temperatura delle pale della turbina. Poiché questa temperatura non può essere misurata in modo affidabile, i limiti operativi sono determinati dalla temperatura del tubo del getto. Per consentire di aumentare la velocità del motore e quindi la spinta per il decollo, l'acqua viene spruzzata nella camera di combustione e nella turbina per mantenere la temperatura della pala a un livello accettabile.
L'acqua per l'impianto di iniezione è contenuta in un serbatoio posto tra la sezione biforcuta del condotto di scarico posteriore (caldo). Il serbatoio contiene fino a 500 libbre (227 kg) di acqua distillata. La portata dell'acqua per la riduzione della temperatura della turbina richiesta è di circa 35  gpm per una durata massima di circa 90 secondi. La quantità di acqua trasportata è sufficiente e adeguata al particolare ruolo operativo dell'aeromobile.
La selezione dei valori nominali del motore a iniezione d'acqua (Lift Wet / Short Lift Wet) determina un aumento della velocità del motore e dei limiti di temperatura del tubo del getto oltre i rispettivi valori nominali a secco (non iniettato) (Lift Dry / Short Lift Dry). Dopo aver esaurito la fornitura d'acqua disponibile nel serbatoio, i limiti vengono riportati ai livelli "a secco". Una spia luminosa nella cabina di pilotaggio fornisce al pilota un preavviso di esaurimento dell'acqua.



Varianti:
  • Pegasus 1 (BE53-2) I due motori prototipo erano motori dimostrativi che sviluppavano circa 9.000 lbf (40 kN) sul banco di prova. Nessuno dei due motori è stato installato in un P.1127.
  • Pegasus 2 ( BE53-3 ) Utilizzato nei P.1127 iniziali, 11.500 lbf (51 kN)
  • Pegasus 3 Utilizzato sui prototipi P.1127, 13.500 lbf (60 kN)
  • Pegasus 5 ( BS.53-5 ) Utilizzato per l' aereo da valutazione Hawker Siddeley Kestrel a 15.000 lbf (67 kN)
  • Pegasus 6 ( Mk.101 ) Per Harrier di produzione iniziale a 19.000 lbf (85 kN), volato per la prima volta nel 1966 ed entrato in servizio nel 1969
  • Pegasus 10 ( Mk.102 ): Per aggiornare il primo Harrier con più potenza e utilizzato per l'AV-8A, 20.500 lbf (91 kN), entrato in servizio nel 1971.
  • Pegasus 11 ( Mk.103 ) Il Pegasus 11 ha alimentato la prima generazione di Harrier, l' Hawker Siddeley Harrier GR.3 della RAF, l' USMC AV-8A e successivamente il Sea Harrier della Royal Navy . Il Pegasus 11 ha prodotto 21.000 lbf (93 kN) ed è entrato in servizio nel 1974.
  • Pegasus 14 ( Mc.104 ) Versione navalizzata del Pegasus 11 per Sea Harrier, come l'11 ma alcuni componenti del motore e fusioni realizzati con materiali resistenti alla corrosione.
  • Pegasus 11-21 (Mk.105 / Mk.106) L'11-21 è stato sviluppato per la seconda generazione di Harrier, l'USMC AV-8B Harrier II e il BAE Harrier II. Il modello originale forniva 450 lbf (2,0 kN) in più. Gli Harrier della RAF entrarono in servizio con l'11-21 Mk.105, gli AV-8B con l'F402-RR-406. A seconda dei vincoli di tempo e dell'iniezione di acqua , tra 14.450 lbf (64,3 kN) (max. Continuo a 91% RPM) e 21.550 lbf (95,9 kN) (15 s bagnato a 107% RPM) di portanza è disponibile a livello del mare (compreso splay perdita a 90°). Lo sviluppo Mk.106 è stato prodotto per l' aggiornamento Sea Harrier FA2 e genera 21.750 lbf (96,7 kN).
  • Pegasus 11-61 (Mk.107) L'11-61 (aka -408) è l'ultima e più potente versione del Pegasus, fornendo 23.800 lbf (106 kN). Ciò equivale a una spinta fino al 15 percento in più a temperature ambiente elevate, consentendo agli Harrier aggiornati di tornare su una portaerei senza dover scaricare armi inutilizzate che insieme alla ridotta manutenzione riducono il costo totale dell'uso del motore. Quest'ultimo Pegasus è anche montato sull'av-8B+ altamente efficace e dotato di radar. Questa versione combina i comprovati vantaggi delle operazioni STOVL diurne e notturne con un sistema radar avanzato e missili oltre il raggio visivo. La RAF / RN stava aggiornando la sua flotta GR7 allo standard GR9, inizialmente attraverso il JUMP (Joint Upgrade and Maintenance Program) e poi attraverso l'Harrier Platform Availability Contract (HPAC). Tutti i velivoli GR7 avrebbero dovuto essere aggiornati entro aprile 2010. Parte di questo processo è stato l'aggiornamento dei motori Mk.105 allo standard Mk.107. Questi velivoli erano conosciuti come GR7A e GR9A.

Applicazioni:
  • AV-8B Harrier II
  • BAE Sea Harrier
  • BAE Harrier II
  • Dornier Do 31
  • Hawker Siddeley Harrier
  • Hawker Siddeley P.1127.

Applicazione prevista
  • Armstrong Whitworth AW.681

Motori in mostra

I motori Pegasus sono esposti al pubblico nei seguenti musei:
  • Museo Imperiale della Guerra Duxford
  • Royal Air Force Museum di Londra
  • Cranfield University, Inghilterra
  • Science Museum (Londra)
  • Museo Nazionale dell'Aviazione Navale Pensacola, Florida
  • Museo dell'Aviazione Navale (India), Goa, India
  • Deutsches Museum , Monaco di Baviera, Germania
  • Rolls-Royce Heritage Trust, Allison, Indianapolis, Indiana
  • Rolls-Royce Heritage Trust Collection (Derby)
  • Airworld Aviation Museum, Caernarfon, Wales, Regno Unito.

Specifiche (Pegasus 11-61)

Caratteristiche generali:
  • Tipo: Twin- spool turbofan
  • Lunghezza: 137 in (3.480 m)
  • Diametro: 48 pollici (1.219 m)
  • Peso a secco: 3.960 lb (1.796 kg)

Componenti
  • Compressore: flusso assiale a 3 stadi a bassa pressione, 8 stadi ad alta pressione
  • Combustori : anulari
  • Turbina : alta pressione a 2 stadi, bassa pressione a 2 stadi

Prestazioni
  • Spinta massima : 23.800 lbf (106 kN)
  • Rapporto di pressione totale : 16,3: 1
  • Consumo specifico di carburante : 0,76 lb / lbf-hr
  • Rapporto spinta-peso : 6: 1.

ENGLISH

The Rolls-Royce Pegasus, formerly the Bristol Siddeley Pegasus, is a turbofan engine originally designed by Bristol Siddeley. It was manufactured by Rolls-Royce plc. The engine is not only able to power a jet aircraft forward, but also to direct thrust downwards via swivelling nozzles. Lightly loaded aircraft equipped with this engine can manoeuvre like a helicopter. In particular, they can perform vertical takeoffs and landings. In US service, the engine is designated F402.
The unique Pegasus engine powers all versions of the Harrier family of multi-role military aircraft. Rolls-Royce licensed Pratt & Whitney to build the Pegasus for US built versions. However Pratt & Whitney never completed any engines, with all new build being manufactured by Rolls-Royce in Bristol, England. The Pegasus was also the planned engine for a number of aircraft projects, among which were the prototypes of the German Dornier Do 31 VSTOL military transport project.

Development

Background

Michel Wibault, the French aircraft designer, had the idea to use vectored thrust for vertical take-off aircraft. This thrust would come from four centrifugal blowers shaft driven by a Bristol Orion turboprop, the exhaust from each blower being vectored by rotating the blower scrolls. Although the idea of vectoring the thrust was quite novel, the engine proposed was considered to be far too heavy.
As a result, an engineer at Bristol Engine Company, Gordon Lewis, began in 1956 to study alternative engine concepts, using, where possible, existing engine components from the Orpheus and Olympus engine series. The work was overseen by the Technical Director Stanley Hooker. One concept which looked promising was the BE52, which initially used the Orpheus 3 as the engine core and, on a separate coaxial shaft, the first two stages of an Olympus 21 LP compressor, which acted as a fan, delivering compressed air to two thrust vectoring nozzles at the front of engine. At this point in the design exercise, the exhaust from the LP turbine discharged through a conventional rear nozzle. There were separate intakes for the fan and core compressor because the fan did not supercharge the core compressor.
Although the BE.52 was a self-contained power plant and lighter than Wibault's concept, the BE.52 was still complicated and heavy. As a result, work on the BE.53 concept started in February 1957. In the BE.53 the Olympus stages were fitted close to the Orpheus stages; thus simplifying the inlet ducting. The Olympus stages now supercharged the Orpheus core, improving the overall pressure ratio, creating what is now considered a conventional turbofan configuration.
For a year Bristol designed the engine in isolation, with little feedback from the various airframe manufacturers furnished with data. However, in May 1957 the team received a supportive letter from Sydney Camm of Hawker Aviation They were looking for a Hawker Hunter replacement. The aircraft designer, Ralph Hooper, suggested having the four thrust vectoring nozzles (originally suggested by Lewis), with hot gases from the rear two. Further joint discussions helped to refine the engine design.
The 1957 Defence White Paper, which focused on missiles, and not manned aircraft – which were declared 'obsolete' - was not good news, because it precluded any future government financial support for development of not already extant manned combat aircraft. This prevented any official financial support for the engine or aircraft from the Ministry of Defence. Fortunately, engine development was financially supported to the tune of 75% from the Mutual Weapons Development Program, Verdon Smith of Bristol Siddeley Engines Limited (BSEL), which Bristol Engines had by then become on its merger with Armstrong Siddeley, quickly agreeing to pay the remainder.
The first prototype engine (one of two BE53/2s built), ran on 2 September 1959 and featured a 2-stage fan and used the Orpheus 6 core. Although the fan was overhung, inlet guide vanes were still incorporated. The HP spool comprised a 7-stage compressor driven by a single stage turbine. A 2-stage LP turbine drove the fan. There was no plenum at fan exit, but 4 thrust vectoring nozzles were fitted.
Further development of the engine then proceeded in tandem with the aircraft, the Hawker P.1127. The aircraft first flew (tethered hover) on 21 October 1960, powered by the BE53/3 (Pegasus 2). Free hover was achieved on 19 November of the same year. Transition to wing-borne flight occurred in 1961. Later versions of the P.1127 were fitted with the Pegasus 3 and eventually the Pegasus 5.
The Pegasus 5 was also used in the Kestrel, a refinement of the P.1127, of which nine were built for a Tripartite evaluation exercise. The Kestrel was subsequently developed into the Harrier combat aircraft. By the time the Pegasus 5/2 was built, both the fan and HP compressor had been zero-staged and 2nd stage added to the HP turbine.

Testing and production

The flight testing and engine development received no government funding; the plane's funding came entirely from Hawker.
The first engines had barely enough thrust to lift the plane off the ground due to weight growth problems. Flight tests were initially conducted with the aircraft tethered, with the first free hover achieved on 19 November 1960. The first transition from static hover to conventional flight was achieved on 8 September 1961. It was originally feared that the aircraft would have difficulty transitioning between level and vertical flight, but during testing it was found to be extremely simple. Testing showed that because of the extreme power to weight ratio it only took a few degrees of nozzle movement to get the aircraft moving forward quickly enough to produce lift from the wing, and that even at a 15 degree angle the aircraft accelerated very well. The pilot simply had to move the nozzle control forward slowly. During transition from horizontal back to vertical the pilot would simply slow to roughly 200 knots and turn the nozzles downward, allowing the engine thrust to take over as the aircraft slowed and the wings stopped producing lift.
The RAF was not much of a convert to the VTOL idea, and described the whole project as a toy and a crowd pleaser. The first prototype P1127 made a very heavy landing at the Paris Air Show in 1963.
Series manufacture and design and development improvement to the Pegasus to produce ever higher thrusts were continued by Bristol engines beyond 1966, when Rolls-Royce Ltd bought the Company. A related engine design, the 39,500 lbf (with reheat) Bristol Siddeley BS100 for a supersonic VTOL fighter (the Hawker Siddeley P.1154) was not developed to production as the aircraft project was cancelled in 1965.
To date, 1,347 engines have been produced and two million operating hours have been logged with the Harriers of the Royal Air Force (RAF), Royal Navy, U.S. Marine Corps and the navies of India, Italy, Spain and Thailand.
A non-vectored 26,000 lb thrust derivative of the Pegasus running on liquid hydrogen, the RB.420, was designed and offered in 1970 in response to a NASA requirement for an engine to power the projected Space Shuttle on its return flight through the atmosphere. In the event, NASA chose a shuttle design using a non-powered gliding return.

Design

The Pegasus vectored-thrust turbofan is a two-shaft design featuring three low pressure (LP) and eight high pressure (HP) compressor stages driven by two LP and two HP turbine stages respectively. Unusually the LP and HP spools rotate in opposite directions to greatly reduce the gyroscopic effects which would otherwise hamper low speed handling. LP and HP fan blading is titanium, the LP fan blades operating in the partly supersonic region, and airflow is 432 lb/s. The engine employs a simple thrust vectoring system that uses four swiveling nozzles, giving the Harrier thrust both for lift and forward propulsion, allowing for STOVL flight.
Combustion system is an annular combustor with ASM low-pressure vaporising burners.
Engine starting was by a top-mounted packaged combined gas turbine starter/APU.

Nozzles

The front two nozzles, which are made of steel, are fed with air from the LP compressor, the rear nozzles, which are of Nimonic with hot (650°C) jet exhaust. The airflow split is about 60/40 front back. It is critical that the nozzles rotate together. This is achieved by using a pair of air motors fed from the HP (high pressure) compressor, in a fail over configuration, pairs of nozzles connected with motorcycle chains. The nozzles rotate over an angular range of 98.5 degrees.
The Pegasus was also the first turbofan engine to have the initial compressor fan, the zero stage, ahead of the front bearing. This eliminated radial struts and the icing hazard they represent.

Position of the engine

The engine is mounted in the centre of the Harrier and as a result it was necessary to remove the wing to change the powerplant after mounting the fuselage on trestles. The change took a minimum of eight hours, although using the proper tools and lifting equipment this could be accomplished in less than four.

Water injection

The maximum take-off thrust available from the Pegasus engine is limited, particularly at the higher ambient temperatures, by the turbine blade temperature. As this temperature cannot reliably be measured, the operating limits are determined by jet pipe temperature. To enable the engine speed and hence thrust to be increased for take-off, water is sprayed into the combustion chamber and turbine to keep the blade temperature down to an acceptable level.
Water for the injection system is contained in a tank located between the bifurcated section of the rear (hot) exhaust duct. The tank contains up to 500 lb (227 kg, 50 imperial gallons) of distilled water. Water flow rate for the required turbine temperature reduction is approximately 35 gpm (imperial gallons per minute) for a maximum duration of approximately 90 seconds. The quantity of water carried is sufficient for and appropriate to the particular operational role of the aircraft.
Selection of water injection engine ratings (Lift Wet/Short Lift Wet) results in an increase in the engine speed and jet pipe temperature limits beyond the respective dry (non-injected) ratings (Lift Dry/Short Lift Dry). Upon exhausting the available water supply in the tank, the limits are reset to the 'dry' levels. A warning light in the cockpit provides advance warning of water depletion to the pilot.

(Web, Google, Wikipedia, You Tube)






























 

Il sistema Hughes SCANFAR, il primo sistema radar a facce piane ad essere schierato dalla US NAVY, installato sull’ USS Long Beach (CGN-9) e sulla USS Enterprise (CVN-65)


Lo Hughes SCANFAR è stato il primo sistema radar a facce piane ad essere schierato dalla Marina degli Stati Uniti; venne installato sull’incrociatore nucleare USS Long Beach (CGN-9) e sulla portaerei USS Enterprise (CVN-65). 
Il sistema elettronico consisteva in due radar di ricerca: l' AN / SPS-32 e l' AN / SPS-33. Nel 1982, il sistema venne rimosso dal Long Beach e sostituito dall'AN / SPS-48 durante una revisione completa. A bordo del Long Beach il sistema utilizzava radar AN / SPG-55 per la guida missilistica.
A causa del suo costo, il sistema non ebbe una grossa diffusione, ma le lezioni apprese furono applicate al successivo Aegis Combat System ed al radar AN / SPY-1 passivo a scansione elettronica (PESA) associato.


Storia

Prima dello sviluppo dello SCANFAR, la Us navy aveva sviluppato un avanzato sistema d'arma antiaereo che combinava un sistema radar estremamente avanzato, l' AN / SPG-59, con un nuovo missile a lungo raggio noto come RIM-50 Typhon. Il radar utilizzava un array attivo a scansione elettronica che fungeva sia da sistema di sorveglianza a lungo raggio che da illuminazione del bersaglio e come sistema di guida per i missili. Il sistema si rivelò troppo in anticipo sui tempi poiché richiedeva un gran numero di singoli elementi di trasmissione che si rivelarono inaffidabili e costosi.
Lo SCANFAR era in una certa misura una versione semplificata dell'SPG-59. Il radar principale sarebbe stato utilizzato esclusivamente per la sorveglianza, con l'illuminazione del bersaglio lasciata ai sistemi radar esistenti utilizzati con missili precedenti come il RIM-8 Talos o il RIM-24 Tartar. Durante lo sviluppo si scoprì che il tentativo di utilizzare una singola antenna sia per la ricerca che per il tracciamento non funzionava in modo efficace, quindi il sistema venne modificato per utilizzare due antenne, una per la sorveglianza e l'altra per il tracciamento. Così il sistema finì per utilizzare tre antenne radar ed era, quindi, simile ai sistemi precedenti. Un computer di localizzazione automatico fu aggiunto al sistema nel 1967. Inoltre, nel 1967, la USS Long Beach tracciò e distrusse due MiG del Vietnam del Nord, utilizzando i sistemi missilistici SCANFAR e Talos.
In servizio, il sistema si rivelò capriccioso, soprattutto a causa dell'enorme numero di tubi a vuoto che utilizzava. Nonostante ciò, il "quadro aereo" fornito era buono, con capacità oltre l'orizzonte. Nel 1967, durante un periodo di revisione presso il cantiere navale, il sistema radar del Long Beach fu convertito dai tubi elettronici alle schede elettroniche allo stato solido che alleggerì la sovrastruttura di 20 tonnellate. 
L’AN / SPS-33 era un radar in banda S che poteva focalizzare un singolo raggio radar su di un bersaglio. Il raggio poteva essere azionato manualmente. Lo SCANFAR fu infine sostituito dall'AN / SPS-48E.
L’AN/SPS-32 era un'antenna rettangolare larga orizzontalmente per la sorveglianza aerea.
L’AN / SPS-33 era un'antenna rettangolare stretta verticale per il tracciamento del bersaglio. Secondo la documentazione della Marina, l'AN / SPS-33 era sottoposto a scansione di frequenza in elevazione e di fase in azimut.




ENGLISH

The Hughes SCANFAR was the first phased array radar system to be deployed by the US Navy, installed on the USS Long Beach (CGN-9) and USS Enterprise (CVN-65). It consisted of two search radars, the AN/SPS-32 and the AN/SPS-33. In 1982, the system was removed from Long Beach, and was replaced by the AN/SPS-48 during a comprehensive overhaul. Aboard the Long Beach, the system used AN/SPG-55 radars for missile guidance.
Despite its failure to enter widespread service, the lessons learned were applied to the follow-on Aegis Combat System and the associated AN/SPY-1 passive electronically scanned array (PESA) radar.

History

Prior to the development of SCANFAR, the Navy had been developing an advanced anti-aircraft weapon system combining an extremely advanced radar system, the AN/SPG-59, with a new long-range missile known as the RIM-50 Typhon. The radar was an active electronically scanned array that acted both as a long-range surveillance system as well as the target illumination and guidance system for the missiles. The system proved to be beyond the state of the art, in particular it required a large number of individual broadcast elements that proved to be unreliable and expensive.
SCANFAR was to some extent a simplified version of the SPG-59. The main radar would be used solely for surveillance, with target illumination being left to existing radar systems used with earlier missiles like the RIM-8 Talos or RIM-24 Tartar. During development it was found that attempting to use a single antenna for both search and tracking did not work effectively, so the system was modified to use two antennas, one for surveillance and another for tracking. Thus the system ended up using three radar antennas, and was, therefore, similar to earlier systems. An automatic tracking computer was added to the system in 1967. Also, in 1967, USS Long Beach detected and destroyed two North Vietnamese MiGs, utilizing the SCANFAR and Talos missile systems.
In service, the system proved to be temperamental, due largely to the huge number of vacuum tubes it used. Despite this, the "air picture" it provided was good, with over-the-horizon capabilities. In 1967, during a shipyard overhaul period, the Long Beach radar system was converted from electronic tubes to solid state electronic boards. Converting to solid state for radar and radio equipment lightened the superstructure by 20 tons. AN/SPS-33 was an S band radar with a pencil beam function that could focus a single radar beam on a target. The pencil beam could be manually operated. SCANFAR was eventually replaced by the AN/SPS-48E.
AN/SPS-32 was a horizontally wide rectangular antenna for air surveillance.
AN/SPS-33 was a vertical narrow rectangular antenna for target tracking. According to Navy documentation, the AN/SPS-33 was frequency-scanned in elevation and phase-scanned in azimuth.

(Web, Google, Wikipedia, You Tube)















 

venerdì 14 agosto 2020

Il missile ASROC, Anti Submarine ROCket, razzo antisommergibili



Il missile ASROC (Anti Submarine ROCket, razzo antisommergibili) è un semplice ma diffuso missile ASW, armato con un siluro Mk 46. È un'arma compatta, lanciabile da lanciatori ottupli o da celle verticali, se in apposita versione. La sua forza è stata la semplicità complessiva data dalla non ricerca di prestazioni eccessive, per le quali sarebbero stati più adatti elicotteri o velivoli imbarcati.



Sviluppo

Lo sviluppo dell'ASROC iniziò nei primi anni '50, in quanto, tra il 1952 e il 1954, la Naval Ordnance Test Station iniziò lo sviluppo dei nuovi lanciasiluri denominati Rat A e Rat B. Le prestazioni non furono però soddisfacenti per i comandi militari, tanto che nel 1955 venne creata una nuova versione che fu denominata ASROC in riferimento al fatto che il lanciasiluri poteva lanciare anche ordigni dotati di testata nucleare. La Honeywell vinse il bando di produzione nel 1956 e nel 1960 vennero condotti i primi test a bordo di unità della United States Navy. Nel maggio del 1962 vennero eseguiti i primi test che impiegavano armamenti atomici. Nel 1963 l'ASROC venne denominato RUR-5A. In seguito, negli anni '80, vennero dati ai sistemi di lancio le nuove nomencalure di RUR-5B, RUR-5C e RUR-5D, per segnalare il diverso tipo di munizioni impiegato. Con l'esaurirsi della guerra fredda, i sistemi ASROC tarati per i lanci atomici vennero tutti dismessi per onorare i vari accordi sul disarmo nucleare. A partire dagli anni '90 alcuni ASROC vennero aggiornati alla versione F. Dopo il 2000, la produzione dell'ASROC, che contava all'incirca un migliaio di unità, venne interrotta e i vari pezzi iniziarono ad essere sostituiti con nuovi lanciatori.
Durante il proprio servizio, l'ASROC, fatta esclusione per i test del 1962, non è mai stato impiegato per lanci atomici contro bersagli nemici.



Tecnica

Il lanciatore può rivelare la presenza di eventuali bersagli nemici tramite un sonar. Dopo l'identificazione e il puntamento del bersaglio, l'ASROC lancia in verticale un missile con all'interno un siluro. Dopo lo spegnimento del propulsore del missile, il siluro viene distaccato e inizia la discesa verso l'acqua dopo l'apertura di un paracadute che ha il compito di frenare la caduta verticale. Dopo l'ingresso in acqua, il siluro attiva il proprio propulsore e si dirige sul bersaglio tramite il sonar. Nel caso di lancio di cariche di profondità, il lanciatore attiva un timer che predetermina il tempo di esplosione delle bombe di profondità. L'ASROC può essere equipaggiato con siluri MK44 e MK16, cariche nucleari W44 e missili antiaerei MK26.



Operatori ed ex operatori:
  • Marina brasiliana
  • Royal Canadian Navy - solo su cacciatorpediniere di classe Restigouche (dopo la modifica IRE/DELEX).
  • Marina tedesca - solo su cacciatorpediniere di classe Lütjens
  • Marina ellenica
  • Marina Militare Italiana - fu imbarcato solo sul Vittorio Veneto con un lanciatore Mk 10 GMLS (deposito per 40 missili, tra RIM-2 Terrier / RIM-67A SM-1ER e ASROC)
  • Forza di autodifesa marittima giapponese
  • Marina messicana
  • Repubblica di Corea Marina Militare
  • Marina del Pakistan
  • Marina spagnola
  • Repubblica di Cina Marina Militare
  • Royal Thai Navy
  • Forze navali turche
  • Marina degli Stati Uniti e Guardia Costiera degli Stati Uniti - le stesse configurazioni della Marina degli Stati Uniti sono state impiegate anche su alcune unità Hamilton Class Cutter 378' della Guardia Costiera degli Stati Uniti durante gli anni '70 e all'inizio degli anni '80.


ENGLISH

The RUR-5 ASROC (for "Anti-Submarine ROCket") was an all-weather, all sea-conditions anti-submarine missile system. Developed by the United States Navy in the 1950s, it was deployed in the 1960s, updated in the 1990s, and eventually installed on over 200 USN surface ships, specifically cruisers, destroyers, and frigates. The ASROC has been deployed on scores of warships of many other navies, including Canada, Germany, Italy, Japan, the Republic of China, Greece, Pakistan and others.



History

ASROC started development as the Rocket Assisted Torpedo (RAT) program by the Naval Ordnance Test Station at China Lake in the early 1950s to develop a surface warship ASW weapon counter to the new post-World War II submarines which ran quieter, at much higher speed and could attack from much longer range with high speed homing torpedoes. In addition, the goal was to take advantage of modern sonars with a much larger detection range. An extended range torpedo delivered by parachute from the air would allow warships the stand-off capability to attack hostile submarines with very little advance notice to the hostile submarine. The RAT program came in three phases: RAT-A, RAT-B and RAT-C. RAT-A (and its follow-on, RAT-B) were efforts to develop a compact and economical stand-off ASW for smaller warships, but were found to be either unreliable or had too short a range. RAT-C was a program to develop a stand-off ASW weapon that used a nuclear depth charge. This would require a range of at least 8,000 yards to escape potential damage from the underwater blast. Unlike the original RAT program rockets, the RAT-C was considerably larger to accomplish the extended range needed and was to be fitted to larger warships. With the failure of both the RAT-A and RAT-B programs, RAT-C was redesigned from a stand-off nuclear ASW weapon to one that could use not only a nuclear depth charge but also a homing ASW torpedo. To obtain the accuracy needed, the RAT-C rocket launcher had to be redesigned with larger side fins. This program finally combined reliability and accuracy, along with the necessary stand-off range. However, before RAT-C reached initial operational status in 1960 aboard the large US Navy destroyer leader USS Norfolk, its name was changed to the present ASROC. ASROC was first deployed in 1961 and eventually made the vast majority of USN surface combatants nuclear-capable.



Description

The first ASROC system using the MK-112 "Matchbox" launcher was developed in the 1950s and installed in the 1960s. This system was phased out in the 1990s and replaced with the RUM-139 Vertical Launch ASROC, or "VLA".
After a surface ship, patrol plane or anti-submarine helicopter detects an enemy submarine by using sonar or other sensors, it could relay the sub's position to an ASROC-equipped ship for attack. The attacking ship would then fire an ASROC missile carrying an acoustic homing torpedo or a W44 Nuclear Depth Bomb onto an unguided ballistic trajectory toward the target. At a pre-determined point on the missile's trajectory, the payload separates from the missile and deploys a parachute to permit splashdown and water entry at a low speed and with minimum detectable noise. Water entry activates the torpedo, which is guided by its own sonar system, and homes in on the target using either active sonar or passive sonar.



W44 nuclear depth charge

The W44 nuclear depth charge entered service in 1961, but was never used beyond one or two tests before the Limited Nuclear Test Ban Treaty banning underwater nuclear tests went into effect. A total of 575 weapons were produced. The W44 weighed 77 kg (170 lb) with a diameter of 35 cm (13.75 in) and length of 64 cm (25.3 in). Following payload separation, the unguided W44 sank quickly to a predetermined depth where the 10-kiloton warhead detonated. The nuclear-armed ASROC was never used in combat. W44-armed ASROC missiles were retired by 1989, when all types of nuclear depth bombs were removed from deployment.




Specific installations

One of the first ASROC installations was on USS Norfolk (DL-1) in 1960. The first large group of ships to receive ASROC were 78 Gearing-class destroyers, modified under the Fleet Rehabilitation and Modernization Mark I program (FRAM I) in the early 1960s. A Mark 112 8-tube ASROC launcher was added along with other major modifications. ASROC reloads were stowed alongside the helicopter hangar and handled by a small crane.
The 31 U.S. Navy Spruance-class destroyers were all built with the Mark 16 Mod 7 ASROC Launching Group and MK 4 ASROC Weapons Handling System (AWHS) reload system. These had one standard Mark 112 octuple ASROC launcher, located immediately above a reload system holding an additional 16 assembled rounds (two complete reloads of eight missiles apiece). Thus, each Spruance-class destroyer originally carried a maximum total of 24 ASROC.
Most other US Navy and allied navy destroyers, destroyer escorts, frigates, and several different classes of cruisers only carried the one ASROC "matchbox" MK 112 launcher with eight ASROC missiles (although later in service, some of those missiles could be replaced by the Harpoon anti-ship missile). The "matchbox" Mk 112 launchers were capable of carrying a mixture of the two types. Reloads were carried in many classes, either on first level of the superstructure immediately abaft the launcher, or in a separate deckhouse just forward or abaft the Mk 112.
The MK 16 Launching Group also had configurations that supported RGM-84 Harpoon (onboard Knox-class destroyer escorts (frigates)) or a variation of the Tartar missile in limited distribution.
Ships with the Mk 26 GMLS, and late marks of the Mk 10 GMLS aboard the Belknap-class cruisers, could accommodate ASROC in these power-loaded launchers (the Mk 13 GMLS was not able to fire the weapon, as the launcher rail was too short).
Most Spruance-class destroyers were later modified to include the Mk 41 VLS, these launchers are capable of carrying a mixture of the RUM-139 VL-ASROC, the Tomahawk TLAM, and other missiles. All of the Spruance destroyers carried two separate quad Harpoon launchers. Other US ships with the Mk 41 can also accommodate VL-ASROC.

Operators

Former operators:
  • Brazilian Navy
  • Royal Canadian Navy - only on Restigouche-class destroyers (after IRE/DELEX modification.)
  • German Navy - only on Lütjens-class destroyers
  • Hellenic Navy
  • Italian Navy - only on Vittorio Veneto using a Mk 10 GMLS launcher (depot for 40 missiles, between RIM-2 Terrier / RIM-67A SM-1ER and ASROC)
  • Japan Maritime Self-Defense Force
  • Mexican Navy
  • Republic of Korea Navy
  • Pakistan Navy
  • Spanish Navy
  • Republic of China Navy
  • Royal Thai Navy
  • Turkish Naval Forces
  • United States Navy and United States Coast Guard - same configurations as US Navy were also deployed on some United States Coast Guard 378' High Endurance Hamilton Class Cutters during the 1970s and early 1980s.

(Web, Google, Wikipedia, You Tube)