[Topic Unique] Echanges sur la poussée Vectorielle des missiles (ex post F-35)

[ergo]

On sait qu'un MICA (très vraisemblablement EM) en est capable.

Je te confirme que l'essai sur cible a été fait avec un EM

[Ghostrider]

Le fait qu'une poussée vectorielle ne permette pas un meilleur taux de virage pour un missile de l'ordre de 100Kg et la surface portante d'un AIM-120/MICA ne doit pas être pris comme un fait avéré (je sais qu' Ogami n'en est pas convaincu, mais ce n'est pas pour ça que c'est faux)
Pour ce qui nous occupe (tir secteur arrière), ce qui compte se sera la vitesse après avoir fait le 180 degrés, s'être aligné au cap d'interception et avoir consommé tout son carburant, c'est ça qui déterminera sa porté cinétique dans cette configuration.
Si un AIM-102C avait été capable de le faire et de terminer avec une vitesse permettant d'atteindre un hostile hors de portée COLD pour un AIM-9/R-550/R-60M/R-73, on le saurait déjà, pour ce qui est du 120D, on est pas près de le savoir.
Je doute très fortement que l'AIM-9X en soit capable, mais cela reste une intuition personnelle.
On sait qu'un MICA (très vraisemblablement EM) en est capable.

Merci Topolo j avais l impression d etre un peu seul à penser ca sur ce coup
Mais bon faire du BVR par dessus l épaule n est peut etre pas encore a la portée de nos missiles actuels.
Je vais scinder la discussion ce soir car les interventions sont de qualités !!

[ogami musashi]

Le fait qu'une poussée vectorielle ne permette pas un meilleur taux de virage pour un missile de l'ordre de 100Kg et la surface portante d'un AIM-120/MICA ne doit pas être pris comme un fait avéré (je sais qu' Ogami n'en est pas convaincu, mais ce n'est pas pour ça que c'est faux)

Tout a fait l'inverse aussi
Sauf qu'il faudra plus que des "je doute que.." pour me convaincre.

Pour ce qui nous occupe (tir secteur arrière), ce qui compte se sera la vitesse après avoir fait le 180 degrés, s'être aligné au cap d'interception et avoir consommé tout son carburant, c'est ça qui déterminera sa porté cinétique dans cette configuration.

Ta phrase est ambigue, tu veux dire ce qui compte c'est "(la vitesse après avoir fait le 180 degrès), s'être aligné...." ou c'est "la vitesse (après avoir.....configuration)" c'est à dire la vitese finale?
Si c'est le premier cas
Si tu fais un virage à plus grand taux de virage ya deux solutions:
Soit tu tires plus de G pour une vitesse donnée: tu ralentis plus donc ta vitesse après le 180 est moins grande;
Soit tu tire les mêmes G mais à vitesse moins grande....qui sera donc moins grande après le 180.
Donc ca revient au même.

Si c'est le deuxième cas c'est une lapalissade. Il est évident que c'est la vitesse terminale qui compte (encore que, c'est pas forcément la plus haute qui est la meilleur, en rapport aux capacités de manoeuvre).

Si tu regardes le graph vitesse fonction de temps du THAAD, tu vois bien que ce qui compte c'est l'accélération et le temps gagné avec le taux de virage.

Si un AIM-102C avait été capable de le faire et de terminer avec une vitesse permettant d'atteindre un hostile hors de portée COLD pour un AIM-9/R-550/R-60M/R-73, on le saurait déjà, pour ce qui est du 120D, on est pas près de le savoir.
Je doute très fortement que l'AIM-9X en soit capable, mais cela reste une intuition personnelle.
On sait qu'un MICA (très vraisemblablement EM) en est capable.

Ca n'a pas de lien logique avec les deux premières parties. D'ailleurs tu t'en doutes vu que vraissemblablement l'aim 9X est moins adapté hors il possède lui aussi un PV. C'est donc que c'est autre part que la différence ce fait...et ca tombe bien, il est explicitement fait référence au propulseur (sa poussée) lui même pour expliquer la manoeuvrabilité d'un missile (comme par exemple pour l'ESSM (description, paragraphe du milieu)), ce qui est très logique puisque le PK est fonction de la vitesse finale à l'impact.


Quant au mica, le débat est rendu difficile par le flou concernant la distance. Un coup c'est du BVR, un coup c'est fox2. Hors, c'est bien là ou le mica à potentiellement un avantage, il a le propulseur et les dimensions générale adaptées au merge tout en étant capable avec la PV de manoeuvrer en fox2.
Donc, tant qu'on ne saura pas les distances, la discussion se scindera en deux cas: le mica vs aim120D pour du bvr(ou quasi bvr) et mica vs aim-9x pour du fox2 + leur cas limites (aim 120D utilisé en fox2 et aim 9x utilisé en BVR).

Je rappelle quand même que l'argument d'Ergo etait simple: il est impossible et pour un aim 120D et pour aim 9X d'atteindre une cible arrière.

Mon point de vue est clair: au vu de ce que je lis dans la littérature (scientifique et technique), dans le premier cas (bvr) je ne vois rien qui empecherait l'aim 120D de le faire (en totu cas pas l'argument PV), dans le deuxième cas l'aim 9X le fait. Reste les cas limites...

[fanch]

Bonsoir,

Je vais sans doute dire une énormité mais dans le cas d'un tir vers l’arrière, pourquoi ne pas attendre que le missile ait fait demi tour avant d'allumer son moteur ?

Compte tenu de l'énergie cinétique due à la vitesse du lanceur (disons entre 300 et 900 km/h), les gouvernes ne sont-elles pas assez efficaces pour ça ?

Je me pose la question depuis longtemps...

Fanch

[ogami musashi]

Bonsoir,

Je vais sans doute dire une énormité mais dans le cas d'un tir vers l’arrière, pourquoi ne pas attendre que le missile ait fait demi tour avant d'allumer son moteur ?

Compte tenu de l'énergie cinétique due au lanceur (disons entre 300 et 900 km/h), les gouvernes ne sont pas assez efficaces pour ça ?

Je me pose la question depuis longtemps...

Fanch

Si tu tournes avec la PV, c'est du coup pas possible car la PV doit avoir la poussée pour fonctionner. Tu as une Poussée Fixe, quand tu tournes, tu augmente la trainée, donc tu vas ralentir, hors ce qui est important (surtout à courte distance) c'est que tu accélère le plus pour avoir une vitesse finale suffisante. De plus, tu es contraint par le temps, ta cible bouge, chaque seconde ou tu ne vas pas faire ton adversaire rend plus difficile la trajectoire t'interception.

[jojo]

Les missiles ont aussi des gouvernes aérodynamique, donc je pense que sa question est:
"pourquoi ne pas retourner le missile juste avec les gouvernes AVANT d'allumer le propulseur ?"

Vu la gueule des gouvernes, je pense qu'elles n'ont pas assez d'autorité en subsonique pour faire ça.
Sur le vidéo de tir d'AIM-120 depuis le F-35, à un moment on voit les gouvernes qui se braquent franchement et le missiles qui reste en ligne.
C'était probablement juste pour contrer une turbulence au voisinage de l'avion tireur, mais du coup j'ai l'impression que ça ne doit pas être super manœuvrant en subsonique.

Sinon pour visualiser sur le Mica VL:

[ogami musashi]

Les missiles ont aussi des gouvernes aérodynamique, donc je pense que sa question est:
"pourquoi ne pas retourner le missile juste avec les gouvernes AVANT d'allumer le propulseur ?"

Oui j'avais compris, sinon comment veux tu faire tourner un missile à poussée fixe?

[jojo]

Alors pourquoi tu développes ta réponse sur la PV ???

[ogami musashi]

Alors pourquoi tu développes ta réponse sur la PV ???

Parce qu'il y a des missiles avec pv les gouvernes sont souvent très diminuées(iris-t par exemple), d'ou le fait que la pv est là pour changer l'attitude. Donc dans ce cas, tourner sans moteur, c'est pas possible.

[TOPOLO]

N'oubliez pas que l'aérodynamique des missiles (et en particulier de leur gouvernes) est conçue pour leur régime nominale : le haut supersonique (M2+), au moment de son lancement autour de M0.9/300Kts, un AIM-120 ou un MICA sont aussi manœuvrant qu'un train de marchandise ou qu'un pétrolier, on peut leur faire prendre l'incidence que l'on veut, ça ne donnera que de la trainée, pas de portance (donc pas de facteur de charge, donc pas de taux de virage).
Pour pouvoir tourner, il faut d'abord accélérer, une fois la vitesse obtenues, on peut obtenir du taux de virage (accélération non longitudinale), soit en prenant de l'incidence, soit en dirigeant la poussée, soit les deux... le problème avec l'incidence c'est qu'autour de M2+ la finesse s'effondre très vite, donc pour tirer 40/50G, il est plus efficace de garder AoA=15+PV=45deg que AoA=45... la perte de poussée due à la PV devient moindre que l'augmentation de trainée due au 30 d'AoA supplémentaire.

Mais encore une fois je ne cherche à convaincre personne.

[ogami musashi]

N'oubliez pas que l'aérodynamique des missiles (et en particulier de leur gouvernes) est conçue pour leur régime nominale : le haut supersonique (M2+), au moment de son lancement autour de M0.9/300Kts, un AIM-120 ou un MICA sont aussi manœuvrant qu'un train de marchandise ou qu'un pétrolier, on peut leur faire prendre l'incidence que l'on veut, ça ne donnera que de la trainée, pas de portance (donc pas de facteur de charge, donc pas de taux de virage).
Pour pouvoir tourner, il faut d'abord accélérer, une fois la vitesse obtenues, on peut obtenir du taux de virage (accélération non longitudinale), soit en prenant de l'incidence, soit en dirigeant la poussée, soit les deux... le problème avec l'incidence c'est qu'autour de M2+ la finesse s'effondre très vite, donc pour tirer 40/50G, il est plus efficace de garder AoA=15+PV=45deg que AoA=45... la perte de poussée due à la PV devient moindre que l'augmentation de trainée due au 30 d'AoA supplémentaire.

Mais encore une fois je ne cherche à convaincre personne.

On est là pour discuter et apprendre
Peux tu stp m'expliquer ce que tu entends par "tourner en dirigeant la poussée"? Un schema eventuellement?

[TOPOLO]

Pour "tourner", un avion/missile ne fait qu'une seule chose, il dirige le vecteur résultant des forces (aéro + propulsion) dans la direction où il veut aller. (si au lieu d'avoir des ailes fixes par rapport au fuselage, on pouvait faire pivoter les ailes, pour tourner on garderait l'axe fuselage sur le vecteur vitesse, et ça le ferait aussi bien)

Sans PV, la force de propulsion est alignée sur l'axe X, et donc le seul moyen de la diriger ailleurs que sur le vecteur vitesse, c'est de prendre de l'incidence (angle entre X et V), de plus pour les AoA de l'ordre de 15/20 deg la composant de la poussée normale au vecteur vitesse (P*sin(AoA)) est souvent négligeable devant la portance générée par l'incidence des surfaces portante.
En gros, sans PV c'est la portance qui te fait tourner (presque...)

Avec la PV, on peut imaginer ne pas prendre d'incidence (utiliser les gouvernes pour garder AoA=0) et diriger le vecteur propulsion vers là où on peut aller, en gros, faire de la portance avec le moteur, on tournera pareil que si on avait pris de l'incidence. Mais pour avoir la même force que la portance, il faudrait sans doute diriger toute la poussée vers l'intérieur du virage (PV=90deg), et là il ne reste plus rien pour contrer la trainée...

Donc, en fait la PV sert à avoir la même force vers le centre du cercle oscullateur de la trajectoire à moindre incidence (on perd moins en détourant la poussée qu'avec la trainée économisée), ce qui permet d'avoir une meilleure Ps (Excess Specific Power):
P*sin(AoA1+PV) + 1/2*Rho.Cz(AoA1)*V**2 = P*sin(AoA2) + 1/2*Rho.Cz(AoA2)*V**2 ; avec AoA1 < AoA2, donc même facteur de charge
P*cos(AoA1+PV) - 1/2*Rho.Cx(AoA1)*V**2 > P*cos(AoA2) - 1/2*Rho.Cx(AoA2)*V**2; donc on a une meilleur Ps avec la PV que sans.

EDIT pour erreur de signe à la deuxième ligne...

[fanch]

N'oubliez pas que l'aérodynamique des missiles (et en particulier de leur gouvernes) est conçue pour leur régime nominale : le haut supersonique (M2+), au moment de son lancement autour de M0.9/300Kts, un AIM-120 ou un MICA sont aussi manœuvrant qu'un train de marchandise ou qu'un pétrolier, on peut leur faire prendre l'incidence que l'on veut, ça ne donnera que de la trainée, pas de portance (donc pas de facteur de charge, donc pas de taux de virage).
Pour pouvoir tourner, il faut d'abord accélérer, une fois la vitesse obtenues, on peut obtenir du taux de virage (accélération non longitudinale), soit en prenant de l'incidence, soit en dirigeant la poussée, soit les deux... le problème avec l'incidence c'est qu'autour de M2+ la finesse s'effondre très vite, donc pour tirer 40/50G, il est plus efficace de garder AoA=15+PV=45deg que AoA=45... la perte de poussée due à la PV devient moindre que l'augmentation de trainée due au 30 d'AoA supplémentaire.

Mais encore une fois je ne cherche à convaincre personne.

Ah d'accord, je comprends mieux. merci.

Mais dans le cas d'un tir vers l'arrière, on se fiche de la traînée dans un premier temps car de toute façon il va falloir annuler le déplacement vers l'avant pour aller vers l'arrière, donc autant ralentir. Ne pourrait-on pas imaginer que l'éjecteur du missile pousse plus fort le nez que l'arrière du missile pour que celui ci bascule sous l'effet du vent relatif et se retrouve très rapidement à la verticale (comme une bombe quoi). Là il n’aurait plus que 90° à faire pour allez vers l’arrière plutôt que 180°.

Bon c'est sans doute une vision naive compte tenu de la complexité des phases de séparation et du fait qu'à la différence des bombes , les missiles peuvent être tirés dans tous les positions ...

[ogami musashi]

....

Schema

La direction dans laquelle tu veux aller dans un virage, c'est vers le centre (un virage est une combinaison rotation+translation(tangentielle+Radiale)). Le schema te montre les differents vecteurs de forces à l'oeuvre dans 3 cas, un virage en direct lift (portance sans prendre d'AOA), avec AOA (cas classique), avec PV avec AOA modéré (ton hypothèse).

Dans le cas direct lift, la poussée n'a aucune composante centripete, elle ne participe pas au virage. Dans le cas avec AOA elle a une composante dependante de l'AOA. Dans le cas de la PV..puisqu'il faut orienter la PV vers l'intérieur du virage pour avoir un AOA ça veut dire que le vecteur poussée en PV est dans le sens inverse de la force centripète c'est à dire qu'elle dégrade l'accélération radiale produite par la portance. Pour avoir une composante PV centripete il faudrait que la PV soit dirigée vers l'exterieur du virage, sauf que dans ce cas, le couple produit produirait un AOA negatif et donc un vecteur portance dans l'autre sens...

Donc, là je ne comprends pas comment ce que tu avances pourrait marcher.

[TOPOLO]

Ton schéma est mignon, mais complètement à coté de la plaque...
Si on suppose que la poussée vectorielle reste dans le plan XZ (PV en pitch only), dans le cas d'un virage à z=cst, dans le repère de Frenet de ton mobile, X sur le vecteur vitesse, Z étant la projection du Zavion dans le plan normal à X, Y définissant l'inclinaison (roll) telle que a résultante verticale des forces est nulle (z=cst) le bilan des forces est :
P*sin(AoA1+PV) + 1/2*Rho.Cz(AoA1)*V**2 = M*NgZ*g
P*cos(AoA1+PV) - 1/2*Rho.Cx(AoA1)*V**2
Le reste, c'est de la littérature

Quand à la question de "pourquoi ne pas ralentir pour faire le 180 ?", j'ai déjà répondu, pour faire le 180, il faut de la portance, et pour un missile, tu ne peux avoir de portance qu'autour de M2, en dessous, il n'y a pas (assez) d'effort aéro pour modifier la trajectoire.

PS, les équations ci-dessus ne sont pas spécifiques aux mobiles à poussée dirigée, elles s'imposent dès que le poussée n'est pas dans l'axe X avion (par exemple pour le F-4)

[ogami musashi]

P*sin(AoA1+PV) + 1/2*Rho.Cz(AoA1)*V**2 = M*NgZ*g

PV est de signe opposé à AOA1 (dans le cas d'une PV vers le haut), il s'en suit que P*sin(AoA1+0)>P*sin(Aoa1+PV)



Et donc si tu veux que PV s'ajoute au virage, il faut une pv vers le bas, sauf que du coup...



Tu te barres en dehors du virage.

Donc je ne comprends toujours pas comment tu veux que ca marche.

[warbird2000]

Ton schéma est mignon, mais complètement à coté de la plaque...
Si on suppose que la poussée vectorielle reste dans le plan XZ (PV en pitch only), dans le cas d'un virage à z=cst, dans le repère de Frenet de ton mobile, X sur le vecteur vitesse, Z étant la projection du Zavion dans le plan normal à X, Y définissant l'inclinaison (roll) telle que a résultante verticale des forces est nulle (z=cst) le bilan des forces est :
P*sin(AoA1+PV) + 1/2*Rho.Cz(AoA1)*V**2 = M*NgZ*g
P*cos(AoA1+PV) - 1/2*Rho.Cx(AoA1)*V**2
Le reste, c'est de la littérature

Quand à la question de "pourquoi ne pas ralentir pour faire le 180 ?", j'ai déjà répondu, pour faire le 180, il faut de la portance, et pour un missile, tu ne peux avoir de portance qu'autour de M2, en dessous, il n'y a pas (assez) d'effort aéro pour modifier la trajectoire.

PS, les équations ci-dessus ne sont pas spécifiques aux mobiles à poussée dirigée, elles s'imposent dès que le poussée n'est pas dans l'axe X avion (par exemple pour le F-4)

Pardonnez moi de me mêler à vos discussions
Si je suis bien dans un virage, c'est la portance qui génère la force centripède.
Plus l'avion s'incline plus la portance participera à la la force centripède

Comme un missile n'a pas beaucoup de de surface alaire, c'est la vitesse qui va créer plus de flux sur les surfaces et donc générer plus de portance ?

[TOPOLO]

Pardonnez moi de me mêler à vos discussions
Si je suis bien dans un virage, c'est la portance qui génère la force centripède.
Plus l'avion s'incline plus la portance participera à la la force centripède

Comme un missile n'a pas beaucoup de de surface alaire, c'est la vitesse qui va créer plus de flux sur les surfaces et donc générer plus de portance ?

Exactement, comme S est petit pour avoir 1/2*Rho*S*Cz*V**2, il faut V grand...

[TOPOLO]

PV est de signe opposé à AOA1 (dans le cas d'une PV vers le haut), il s'en suit que P*sin(AoA1+0)>P*sin(Aoa1+PV)

Et donc si tu veux que PV s'ajoute au virage, il faut une pv vers le bas, sauf que du coup...

Tu te barres en dehors du virage.
Donc je ne comprends toujours pas comment tu veux que ca marche.

Pour les question de signes, j'ai choisi la même convention pour AoA et PV, si tu choisi l'autre, il suffit de mettre un - devant Sin...
Et quant à tes derniers schémas, il ne traitent pas de la gestions de forces (mécanique du point), mais ce celles des couples...
Ne mélange pas tout: à tout moment, la somme des couples doit être nuls (pour cela il y a des gouvernes avant et/ou arrières), mais ce ne sont pas les gouvernes (et leur braquage) qui produisent la portance, ce sont les ailes (ailettes pour un missiles).
Les couples n'affectent que les taux de rotation autour du CG et n'ont aucun effet sur le vecteur vitesse, les forces appliquées au CG n'ont aucun effet sur les taux de rotation, mais ce sont les seules à modifier le vecteur vitesse
Et oui, comme les forces ne s'appliquent pas au CG, on décompose en Force au CG + moment induit, mais les premières servent à piloter la trajectoire, les seconde à piloter l'attitude.
Par exemple, si on choisi une PV par déviation du jet propulsif (comme ton schéma), alors on a effectivement besoin de contrer le couple, ce qui va conduire à utiliser les gouvernes en avant du missile pour les contrer (d'où trainée supplémentaire...), mais c'est un effet de second ordre...

[ogami musashi]

...

Si je reprends ton référenciel (voir schema)
schema
L'angle de la force de poussée est de signe opposé a ton angle d'attaque (si la PV est braquée vers le haut).

Donc P*sin(AoA+PV) implique que PV<0 et donc forcément ta composante verticale est diminuée par rapport au cas non PV.

Déjà faudrait qu'on s'entende sur ça

[Ghostrider]

post scindé

[ogami musashi]

post scindé

'rci!

[TOPOLO]

...

Si je reprends ton référenciel (voir schema)
schema
L'angle de la force de poussée est de signe opposé a ton angle d'attaque (si la PV est braquée vers le haut).

Donc P*sin(AoA+PV) implique que PV<0 et donc forcément ta composante verticale est diminuée par rapport au cas non PV.

Déjà faudrait qu'on s'entende sur ça

Dans le schéma en question, l'AoA est mesuré nul sur V est positif X nez plus haut que V, en appliquant la même convention (sens trigo), un angle PV est nul sur X et positif si la poussée est déviée vers Z+ (PV, c'est l'angle entre le vecteur pousée et l'axe avion, pas l'angle de braqange du déflecteur), avec PV=45, il reste 70% de la pousée sur X+ et 70% de la poussée sur Z+

[ogami musashi]

...

Si je reprends ton référenciel (voir schema)
schema
L'angle de la force de poussée est de signe opposé a ton angle d'attaque (si la PV est braquée vers le haut).

Donc P*sin(AoA+PV) implique que PV<0 et donc forcément ta composante verticale est diminuée par rapport au cas non PV.

Déjà faudrait qu'on s'entende sur ça

Dans le schéma en question, l'AoA est mesuré nul sur V est positif X nez plus haut que V, en appliquant la même convention (sens trigo), un angle PV est nul sur X et positif si la poussée est déviée vers Z+ (PV, c'est l'angle entre le vecteur pousée et l'axe avion, pas l'angle de braqange du déflecteur), avec PV=45, il reste 70% de la pousée sur X+ et 70% de la poussée sur Z+

Fais un schéma stp, ca prend deux secondes

[TOPOLO]