F-15 S/MTD

F-15 S/MTD
* Short Take off * Technology Demonstrator * Super agile

Được cải tiến kỹ thuật để có thể cất cánh từ một phi trường bị hư hại, chiếc McDonnell Douglas F-15S/MTD (STOL and Maneuver Technology Domonstrator) xuất thân từ một loại chiến đấu cơ hàng đầu trong chiến dịch Bão Táp Sa Mạc. Bây giờ, nó dùng kỹ thuật cải tiến để thử nghiệm bay ở vận tốc thấp. Và loại mới MTD đã được cập nhật để đưa vào sử dụng, đã áp dụng kỹ thuật định hướng sức đẩy (vector thrust) để tăng tính linh hoạt.


Vào năm 1984, USAF đã hợp đồng với McDonnell Douglas để biến đổi một chiếc F-15B bằng cách áp dụng bộ phận đổi hướng sức đẩy, gắn thêm cánh tà (canard) phía trước để tăng sức roll và pitch, trang bị bộ điều khiển điện tử dùng sofware cải tiến, giao diện bảng điều khiển tối tân (multi function displays)...


Với kỹ thuật mới, loại chiến đấu cơ cỡ lớn như F-15S/MTD có khả năng nhào lộn linh hoạt khi không chiến không thua các loại chiến đấu cơ hạng nhẹ như F-16. Loại máy bay tàng hình F-22 Raptor cũng dùng bộ phận định hướng sức đẩy này.


Loại F-15 Eagle đã nỗi tiếng là loại chiến đấu cơ vô địch, nay được cải tiến sẽ tăng khả năng chiến đấu hơn nữa.



Bộ phận đổi hướng sức đẩy (two dimensional nozzles) được trang bị cho loại S/MTD vào năm 1989...

Cánh tà có thể giúp các thao tác lăn (roll), lộn nhào (loop), và đổi hướng (turn) quẹo gắt hơn bình thường...



Hệ thống phản lực của F-15S/MTD có thề đảo chiều để giảm tốc độ đột ngột, một chiến thuật lợi hại trong các trận không chiến.

Với khả năng cất cánh với phi đạo ngắn (STOL), loại F-15S/MTD có thề cất cánh từ một phi trường đã bị tấn công, hoặc từ các carrier...


Cánh đuôi của loại F-18 được dùng làm cánh tà (canard) cho loại S/MTD... Cánh tà cũng được dùng để lái luồng không khí trên cánh và thân để tránh bị triệt nâng (stall) khi bay chậm.

Khả năng STOL có thể giúp S/MTD cất cánh và hạ cánh từ quái hạm tàng hình LCS-Independence để tiếp vũ khí, nhiên liệu hoặc tấn công đột kích vào các hạm đội đối phương.







 

Design and development

In 1975, Langley Research Center began to conduct sponsored programs studying two-dimensional thrust vectoring nozzles; government and industry studies of nonaxisymmetric two-dimensional (2-D) nozzles in the early 1970s had identified significant payoffs for thrust-vectoring 2-D nozzle concepts.
In 1977, Langley started a system integration study of thrust-vectoring, thrust-reversing, and 2-D nozzles on the F-15 with McDonnell Douglas. In 1984, the Flight Dynamics Laboratory, the Air Force Aeronautical Systems Division awarded a contract to McDonnell Douglas for an advanced development STOL/MTD experimental aircraft.
The aircraft used in the STOL/MTD program^[4] has flown several times since the successful STOL/MTD program completion in 1991 that used thrust vectoring and canard foreplanes to improve low-speed performance. This aircraft tested high-tech methods for operating from a short runway. This F-15 was part of an effort to improve ABO (Air Base Operability), the survival of warplanes and fighting capability at airfields under attack.
The F-15 STOL/MTD tested ways to land and take off from wet, bomb-damaged runways. The aircraft used a combination of reversible engine thrust, jet nozzles that could be deflected by 20 degrees, and canard foreplanes. Pitch vectoring/reversing nozzles and canard foreplanes were fitted to the F-15 in 1988.^{[citation needed]} NASA acquired the plane in 1993 and replaced the engines with Pratt & Whitney F100-229 engines with Pitch/Yaw vectoring nozzles.^[5] The canard foreplanes were derived from the F/A-18's vertical stabilizer.
Prior to 1991, when McDonnell Douglas ended its program after accomplishing their flight objectives, the F-15 STOL/MTD plane achieved some impressive performance results:^[6]

• demonstrated vectored takeoffs with rotation at speeds as low as 42 mph (68 km/h)
• a 25-percent reduction in takeoff roll
• landing on just 1,650 ft (500 m) of runway compared to 7,500 ft (2,300 m) for the standard F-15
• thrust reversal in flight to produce rapid decelerations
• controlled flight at angles of attack up to about 85 degrees

F-15 STOL/MTD special features

• Canard Foreplanes: The canards fitted to the front of the aircraft improve pitch maneuverability.
• Thrust-Vectoring Nozzles: By using a combination of the movable nozzles and vanes in the jet pipe, the STOL/MTD can direct exhaust forward, outward or at an angle of up to 20 degrees to the axis of the aircraft.^{[citation needed]}
• Combined Canard, Elevator and Nozzle effect: With its highly advanced flight control software, the STOL/MTD coordinates the movement of the forward canards to give up-force, and the tailplanes and nozzles produce a down-force when maneuvering. This produces a pitching moment larger than that possible with the conventional elevator-only configuration. As a result, maneuverability is far improved.
• Fast Stop-Start: By vectoring engine exhaust from above and below the nozzles and turning the canard foreplanes to act as giant airbrakes, the STOL/MTD could decelerate very rapidly and then accelerate fast using its powerful F100 engines. This kind of maneuver might be useful in a dogfight.

Further modifications

During the 1990s the same F-15 airframe was further modified (canards and nozzles were retained) for the ACTIVE (Advanced Control Technology for Integrated VEhicles) program in which Pitch/Yaw Balance Beam Nozzles (P/YBBN) and advanced control-logic programming were investigated. In the ACTIVE configuration it was also used for the LANCETS (lift and nozzle change effects on tail shock) program, in which computed supersonic shockwave parameters were compared to those measured in flight. The LANCETS flight tests ended in December 2008.^[7] F-15 ACTIVE lasted from 1993–1999.
The aircraft would later be used in the F-15 IFCS (Intelligent Flight Control System) program from 1999 to 2008. The plane was also used for the Space-Based Range Demonstration and Certification project under the Exploration Communications and Navigation Systems program (SBRDC/ECANS) from 2006 to 2007, High Stability Engine Control (HISTEC) program and High-Speed Research Acoustics in 1997.
General characteristics

• Crew: Two
• Length: 64 ft (19.7 m)
• Wingspan: 42.8 ft (13 m)
• Height: 18 ft 6 in (5.64 m)
• Wing area: 626 ft² (58.2 m²)
• Empty weight: 26,966 lb (12,232 kg)
• Loaded weight: 44,442 lb (20,159 kg)
• Max. takeoff weight: 70,400 lb (31,930 kg)
• Powerplant: 2 × Pratt & Whitney F100-PW-200 turbofan engines, equipped with Pratt & Whitney 20 Degree two-dimensional thrust vectoring nozzles, reverse thrust capable
  • Dry thrust: 14,360 lbf (63.88 kN) each
  • Thrust with afterburner: 23,780 lbf (105.78 kN) each

Performance

• Maximum speed: Mach 2.1 at 37,650 ft (11,480 m) (1,650 mph, 2,650 km/h at 11,500 m)
• Range: 2,737 mi (4,405 km)
• Service ceiling: 58,220 ft (17,750 m)

F-15 ACTIVE

Top view of the F-15 ACTIVE

F-15 ACTIVE showing its 3D thrust vectoring nozzles.

General characteristics

• Crew: two
• Payload: 17,000 lb (7,112 kg)
• Length: 63.7 ft excluding flight test nose boom (19.42 m)
• Wingspan: 42.8 ft (13 m)
• Height: 18 ft 6 in (5.64 m)
• Wing area: 608 ft² (56.5 m²)
• Empty weight: 35,000 lb (15,876 kg)
• Loaded weight: 47,000 lb (21,319 kg)
• Powerplant: 2 × Pratt & Whitney F100-PW-229 turbofan engines, equipped with Pratt & Whitney P/YBBN 20 Degree three-dimensional thrust vectoring nozzles
  • Dry thrust: 23,450 lbf (104 kN) each
  • Thrust with afterburner: 29,000 lb (129 kN) each
• * Fuel capacity: 11,520 lb (5,225 kg) (approx. 1,700 gal)
• Horizontal tail span: 28.2 ft (8.60 m)
• Canard span: 25.6 ft (7.80 m)

Performance

• Maximum speed: Mach 2.5 (1,645 mph, 2,645 km/h)
• Service ceiling: 60,000 ft (18,288 m)