Le F-35

[tipi]

Il y a 2 heures, Schnokleu a dit :

S'il est plein de carburant, celui ci peut faire écran au IR je pense.

Non, le carburant est à l’intérieur et le rayonnement provient de la peau de l’avion qui chauffe avec le frottement de l’air sur celle ci. Dans certains avions (SR71 je crois) on faisait circuler le carburant comme fluide de refroidissement pour limiter l’échauffement de l’avion à mach3, mais je serai étonné qu’une telle solution archi complexe et lourde soit adoptée sur le F35.

Euh, dites, il n’y avait pas un fil dédié sur l’Australie, les sous marins, toussa…?

[g4lly]

36 minutes ago, tipi said:

Non, le carburant est à l’intérieur et le rayonnement provient de la peau de l’avion qui chauffe avec le frottement de l’air sur celle ci. Dans certains avions (SR71 je crois) on faisait circuler le carburant comme fluide de refroidissement pour limiter l’échauffement de l’avion à mach3, mais je serai étonné qu’une telle solution archi complexe et lourde soit adoptée sur le F35.

F-22 et F-35 utilisent le circuit de carburant comme caloporteur pour refroidir certaine partie de l'avion. J'ai plus en tête les détails des zones refroidie, mais il me semble bien qu'au delà du fuselage autour des moteurs - le fuel chauffé ici sera brûlé juste après dans les réacteurs -, il y a le gros de l'électronique du bord. Les réservoir étant utilisé comme "thermostat" pour le fluide refroidissant les deux circuit de froid de l'électronique - il y a un circuit avant probablement pour le radar, et une circuit arrière probablement pour les baie électroniques -. Il s'agit uniquement de l'électronique non vitale pour le vole. L'électronique vitale est refroidi par le circuit d'air de l'OBOGS.

Il existe une circuit de refroidissement du carburant caché  dans les piège à couche limite des entrée d'air au besoin.

HX c'est Heat Exchanger

PAO Polyalphaolefin

VCS Vapor Cycle System ... c'est un échangeur à changement de phase. Une pompe à chaleur en fait.

[prof.566]

6 hours ago, iborg said:

Pour revenir au F-35, quelqu’un a posté sur Reddit une vidéo d’un exemplaire au roulage, prise à la caméra  thermique. 
Il semble que les mesures de réduction de la signature thermique soient assez efficaces.

Alors je peux te dire que vu d'un poste de tir crotale, vaut mieux mettre des lunettes de soleil. (ok c'était au Bourget, demo avec pc) 

[Patrick]

Il y a 7 heures, iborg a dit :

Pour revenir au F-35, quelqu’un a posté sur Reddit une vidéo d’un exemplaire au roulage, prise à la caméra  thermique. 
Il semble que les mesures de réduction de la signature thermique soient assez efficaces.

Sur l'extrados c'est très visible. Grâce au carburant sans doute.

Il y a 3 heures, tipi a dit :

Non, le carburant est à l’intérieur et le rayonnement provient de la peau de l’avion qui chauffe avec le frottement de l’air sur celle ci. Dans certains avions (SR71 je crois) on faisait circuler le carburant comme fluide de refroidissement pour limiter l’échauffement de l’avion à mach3, mais je serai étonné qu’une telle solution archi complexe et lourde soit adoptée sur le F35.

C'est pourtant bel et bien le cas. Le kérosène circule dans la cellule et sert de liquide de refroidissement notamment à cause du revêtement qui chauffe légèrement quand il est éclairé au radar.

Un commentaire en citant un autre trouvé sur F-16.net:
https://www.f-16.net/forum/viewtopic.php?f=22&t=26708&p=298214&hilit=+Air+Cooling+Fuel+Hot+Problem#p298214

Traduction DeepL un peu pourrie:

Révélation

Le F-35 utilise le carburant comme dissipateur thermique. Le système PTMS (système de gestion de l'énergie et de la chaleur) est extrêmement compliqué et robuste, et j'aimerais avoir un schéma fonctionnel pour être un peu plus précis, mais tout ce que vous devez savoir, c'est que dans des circonstances normales, l'avionique est refroidie avec du PAO (polyalphaoléfine, liquide de refroidissement) qui est pompé dans des échangeurs de chaleur pour le maintenir en dessous d'une certaine température. Le système radar et le DAS, en particulier, sont deux des systèmes les plus chauds de l'avion. La chaleur est évacuée dans le carburant pour maintenir le PAO froid. Le carburant est ensuite refroidi par l'échangeur de chaleur carburant-air (FAHX), qui est alimenté en air dynamique. Cet échangeur de chaleur et le conduit d'air dynamique sont situés au-dessus de l'admission droite, à l'opposé du pistolet.

Le problème survient lorsque le carburant atteint la saturation thermique. Or le F-35 transporte des tonnes de carburant ******. Ce truc est un réservoir de carburant volant géant. Il transporte plus de carburant que le F-22, et a moitié moins de moteurs. Il transporte l'équivalent d'un F-15 et d'un F-16 en carburant interne. Si vous me demandiez de décrire le F-35 en un mot, ce serait "carburant". Dans le cadre d'un vol normal (il fait froid comme **** dans l'air et l'échangeur de chaleur carburant-air fonctionne parfaitement), ce n'est pas un problème.

Les problèmes surviennent lorsque l'avion atterrit après une sortie. Comme ils atterrissent avec très peu de carburant, cela signifie que le carburant a une capacité réduite à absorber la chaleur du PTMS. Moins de carburant = chauffage plus rapide. En outre, sans l'air dynamique et avec des températures atmosphériques nettement plus élevées au niveau du sol, le FAHX doit compter sur l'aspiration nettement moins puissante (par rapport à l'air dynamique) de l'IPP (groupe moteur intégré, en fait le cœur battant de l'avion) pour déplacer l'air à travers le FAHX. (Note complémentaire : vous vous souvenez que j'ai dit que le système PTMS était diaboliquement compliqué ? Il existe quelque chose comme huit modes de fonctionnement différents pour le système, tous pour différents états de saturation ou de défaillance thermique. Dans le cas où l'IPP ne peut pas aspirer d'air à travers le FAHX, il y a un petit ventilateur à l'intérieur qui se met en marche dans un ultime effort pour aider à garder le carburant froid. Il ressemble à une énorme version renforcée des dissipateurs thermiques que l'on met sur le processeur d'un PC). Lorsque le carburant devient trop chaud, l'avion passe en mode de gestion thermique et éteint les composants avioniques les plus chauds pour éviter tout dommage. Comme je l'ai dit, ce n'est pas un problème en vol, mais c'est un problème lorsqu'ils sont à 1 000 livres de carburant ou moins et qu'ils atterrissent après une journée de vol. Cela signifie que le test des systèmes du véhicule après le vol (VSBIT) va échouer, ce qui constitue une situation d'immobilisation au sol de code 3. Mais comme il s'agit d'un problème reconnu, on n'y réfléchit pas trop.

Cependant, les problèmes sont exacerbés lorsque vous les alimentez en carburant à partir d'un camion-citerne, et ils contiennent déjà du carburant. Les camions-citernes de l'armée de l'air sont d'une couleur verte sombre qui absorbe une grande partie du rayonnement thermique du soleil, ce qui fait chauffer le carburant dans le camion. Vous injectez tout ce carburant chaud dans un avion qui en contient déjà beaucoup, et pour faire simple, vous ne pourrez pas faire fonctionner l'avion avant que ce carburant ne refroidisse suffisamment par rayonnement pour dissiper la chaleur de l'avionique. Tant que le carburant n'est pas suffisamment refroidi (rappelez-vous que plus la différence de température est grande, plus l'échange de chaleur est rapide et efficace), vous ne pouvez pas faire décoller le jet car il ne passera pas son VSBIT de pré-vol.

C'est de là que vient l'histoire de l'armée de l'air qui peint les camions de carburant en blanc, afin de garder le carburant dans les camions aussi froid que possible pour aider le jet à se refroidir et pouvoir le faire tourner rapidement si nécessaire. C'est un problème en cours, et c'est simplement parce que l'avionique des F-35 est si avancée et puissante qu'elle génère beaucoup de chaleur. Il s'agit en fait d'un problème assez intéressant et je me risquerais donc à dire que si d'autres avions de cinquième génération plus qui sont encore en développement (comme le T-50) n'ont pas de problèmes de gestion thermique, c'est que leur avionique est nettement moins puissante que celle dont dispose le F-35.

Même le F-22 avait des problèmes de gestion thermique et les médias hostiles à l'armée s'en sont fait l'écho, ce n'est donc pas un problème nouveau. Cela dit, personnellement, je n'ai jamais vu un seul avion rater sa deuxième sortie de la journée parce qu'il était encore trop chaud après son premier vol.

En fait, nous avons affaire à des problèmes de chaleur à la Mechwarrior. En résumé, la thermodynamique n'est pas dupe.

En réponse à une autre question:

- N'y a-t-il pas moyen d'installer des dissipateurs de chaleur, tous à ailettes et nervurés, sur les parties arrière de la cellule pour évacuer l'excès de chaleur, en conjonction avec les contrôles déjà en place ? Ou bien cela compromettrait-il gravement ses capacités de furtivité ?

Vous avez peut-être vu mon message avant que je n'en ajoute d'autres au début. Le jet n'a aucun problème pour garder le carburant au frais lorsqu'il est en vol. Il y a un conduit d'air dynamique au-dessus de l'admission droite qui alimente l'échangeur de chaleur primaire carburant-air. Tous les problèmes thermiques surviennent lorsque le jet est très bas en carburant et sont principalement causés par l'accumulation de chaleur une fois au sol. La température de l'air au niveau du sol est plus élevée qu'en altitude, et sans ce délicieux air dynamique, il doit compter sur l'IPP pour tirer l'air à travers l'échangeur de chaleur, ce qui n'est pas aussi bon.

Honnêtement, même dans ce cas, cela n'arrive pas très souvent. Peut-être une ou deux fois par semaine sur un programme de vol complet, et ceci en juillet à ****** Floride. Je pense que le camion de carburant blanc ne sera utilisé que pour le ravitaillement en carburant à chaud, où l'avion atterrit, est ravitaillé et redécolle sans s'arrêter.

Le fait est qu'un plus grand nombre de dissipateurs de chaleur n'apportera pas grand-chose, et ne vaudrait pas la peine pour le problème mineur causé par le carburant chaud. Non seulement cela ajouterait du poids, mais comme je crois (je n'y connais rien) que les revêtements RAM fonctionnent comme un isolant, cela ne fonctionnerait tout simplement pas.

C'est un problème qui pourrait être résolu par un logiciel, car le "problème" est en fait entièrement dû au fait que le jet ne veut pas passer son VSBIT lorsqu'il est en mode TMS. Il existe déjà des solutions de contournement utilisées au sol pour diverses défaillances du VSBIT.

Je pense vraiment que si nous cherchions une "solution" concernant les camions-citernes, la meilleure solution à long terme (dont je ne doute pas qu'elle puisse être l'idée finale de l'armée de l'air) serait d'améliorer les camions-citernes pour refroidir le carburant au fur et à mesure qu'il descend dans la conduite.

Et en conclusion:

- Oh, so more than this being a genuine weakness of the aircraft, this is more a "We get that these conditions produce circumstances that look frightening, but really aren't" situation that the testing/diagnostic protocols and logic haven't been modernized to account for?

That's basically exactly it. That's why I said it is a real issue, but it's definitely not what it sounds like. You have to understand how the cooling system of the F-35 works to make sense of how 'white fuel trucks' and 'hot fuel' aren't really problems that are as stupid as they sound.

But even, the issue still isn't really that big of a deal. It's an irritating inconvenience more than anything, and it only really is ever going to affect one aspect of the aircraft - hot-pit refuels from a fuel truck. Which considering I've never seen that actually done in any warzone I've been in, is pretty low priority in the big picture.

 

[Picdelamirand-oil]

Quand je dis que l'extraction de chaleur, c'est important.

[prof.566]

37 minutes ago, Picdelamirand-oil said:

Quand je dis que l'extraction de chaleur, c'est important.

C'est même ce qui a "tué" l'osf d'origine. 

[Picdelamirand-oil]

il y a 13 minutes, prof.566 a dit :

C'est même ce qui a "tué" l'osf d'origine. 

Pas au courant....

[prof.566]

1 minute ago, Picdelamirand-oil said:

Pas au courant....

Ca eu été classifié. Mais un fin limier l'a entendu dire au stand du principal fabricant francais de capteurs IR a l'epoque... 

[Patrick]

il y a 36 minutes, prof.566 a dit :

C'est même ce qui a "tué" l'osf d'origine. 

il y a 18 minutes, prof.566 a dit :

Ca eu été classifié. Mais un fin limier l'a entendu dire au stand du principal fabricant francais de capteurs IR a l'epoque... 

En quoi était-il différent?

[tipi]

Il y a 1 heure, prof.566 a dit :

Ca eu été classifié. Mais un fin limier l'a entendu dire au stand du principal fabricant francais de capteurs IR a l'epoque... 

j’étais chez ce fabricant à l’époque, j’ai travaillé sur l’osf et je n’ai pas entendu parler d’un problème d’extraction de chaleur dans l’osf ou l’avion. En revanche la veille IR, oui il s’agit d’aller détecter et « extraire » du paysage des sources de chaleur. Un malentendu ?

Modifié le 21 mai 2022 par tipi

[tipi]

@g4llyet @Patrick, tous deux vous évoquez le carburant pour refroidir les équipements electroniques. Vous avez certainement raison, les radars et brouilleurs modernes émettent beaucoup de chaleur qu’il faut évacuer (pour préserver leur bon fonctionnement et pas pour la signature IR), mais il me semble que c’est antinomique avec un refroidissement de la peau de l’avion pour reduire la signature IR. En effet dans cette hypothèse les calories évacuées côté electronique iraient réchauffer la peau de l’avion ou l’inverse. Donc pour moi moi c’est soi l’un, soit l’autre mais pas les deux. Le texte anglais de Patrick ne parle d’ailleurs que de refroidir l’électronique, rien de plus.

[g4lly]

9 minutes ago, tipi said:

@g4llyet @Patrick, tous deux vous évoquez le carburant pour refroidir les équipements electroniques. Vous avez certainement raison, les radars et brouilleurs modernes émettent beaucoup de chaleur qu’il faut évacuer (pour préserver leur bon fonctionnement et pas pour la signature IR), mais il me semble que c’est antinomique avec un refroidissement de la peau de l’avion pour reduire la signature IR. En effet dans cette hypothèse les calories évacuées côté electronique iraient réchauffer la peau de l’avion ou l’inverse. Donc pour moi moi c’est soi l’un, soit l’autre mais pas les deux. Le texte anglais de Patrick ne parle d’ailleurs que de refroidir l’électronique, rien de plus.

A ma connaissance la seule partie du F-22 qui est en partie refroidie par le carburant c'est la zone autour des réacteur. Et le carburant passant par là est celui qui fini juste après dans la chambre de combustion.

Pour le reste ce n'est effectivement pas la peau qui est "refroidi" mais les accessoires produisant le plus de chaleur.

Pour faire simple au lieu de produire localement un chaleur intense, comme l'évent à l'arriere du cockpit du rafale, sur F-22 et F-35 on dillue la chaleur dans le kero ... qui alors diffuse moins fort mais sur une plus grande surface. Comme c'est le contrste global l'ennemi ... on est sensé etre moins identifiable avec la seconde stratégie.

D'autant plus que pendant les phase ou la discrétion IR n'est pas primordiale on peut refroidir le kero grâce à des échangeur air-kero masqué au niveau des entrée d'air.

Le refroidissement de l'électronique du Rafale ... derrière cockpit. Pas très discret.

Les évents en question.

[tipi]

Ah oui très intéressante la vue IR du refroidissement de l’électronique. Je n’imaginais pas que c’était si chaud, c’est probablement lié aux nouvelles générations d’avion, car je n’ai pas souvenir sur les images IR des années 80 (F1, jag…) d’émission de chaleur à ce niveau là.

[Obelix38]

Il y a 7 heures, g4lly a dit :

Le refroidissement de l'électronique du Rafale ... derrière cockpit. Pas très discret.

Ce qui me laisse perplexe avec cette photo IR, c'est que le contraste du refroidissement de l'électronique est du même ordre que celui du flux qui sort des M88 (même si ceux-ci sont sans réchauffe) !

Modifié le 22 mai 2022 par Obelix38

[DEFA550]

Il y a 15 heures, g4lly a dit :

F-22 et F-35 utilisent le circuit de carburant comme caloporteur pour refroidir certaine partie de l'avion. J'ai plus en tête les détails des zones refroidie, mais il me semble bien qu'au delà du fuselage autour des moteurs - le fuel chauffé ici sera brûlé juste après dans les réacteurs -, il y a le gros de l'électronique du bord. Les réservoir étant utilisé comme "thermostat" pour le fluide refroidissant les deux circuit de froid de l'électronique - il y a un circuit avant probablement pour le radar, et une circuit arrière probablement pour les baie électroniques -. Il s'agit uniquement de l'électronique non vitale pour le vole. L'électronique vitale est refroidi par le circuit d'air de l'OBOGS.

HX c'est Heat Exchanger

PAO Polyalphaolefin

VCS Vapor Cycle System ... c'est un échangeur à changement de phase. Une pompe à chaleur en fait.

Heu... Je n'ai pas du tout la même lecture de ce diagramme.

Le carburant est refroidit en sortant des réservoirs et avant d'y retourner (circuits PAO), et il sert à refroidir des éléments proches du moteur (génération hydraulique et électrique, pompes à carburant, huile moteur, FADEC, etc). Le reste, y compris le PAO, est refroidit par de l'air frais ou alimenté par de l'air prélevé sur le compresseur (excepté une partie de l'avionique, refroidie par un circuit PAO dédié).

Il y a 12 heures, Patrick a dit :

C'est pourtant bel et bien le cas. Le kérosène circule dans la cellule et sert de liquide de refroidissement notamment à cause du revêtement qui chauffe légèrement quand il est éclairé au radar.

Un commentaire en citant un autre trouvé sur F-16.net:
https://www.f-16.net/forum/viewtopic.php?f=22&t=26708&p=298214&hilit=+Air+Cooling+Fuel+Hot+Problem#p298214

Ton lien ne parle pas de ça.

[Patrick]

il y a 12 minutes, DEFA550 a dit :

Ton lien ne parle pas de ça.

Il ne parle pas du revêtement spécifiquement en effet, mais c'est quelque chose que j'ai lu pas mal de fois. Comme l'histoire de devoir ouvrir les soutes pour refroidir l'intérieur de l'avion en vol.

[Ronfly]

Il y a 1 heure, Obelix38 a dit :

Ce qui me laisse perplexe avec cette photo IR, c'est que le contraste du refroidissement de l'électronique est du même ordre que celui du flux qui sort des M88 (même si ceux-ci sont sans réchauffe) !

Nous n'avons pas forcément le contexte de cette image. En fonction de la situation, la signature peut pas mal variée...

[prof.566]

10 hours ago, tipi said:

j’étais chez ce fabricant à l’époque, j’ai travaillé sur l’osf et je n’ai pas entendu parler d’un problème d’extraction de chaleur dans l’osf ou l’avion. En revanche la veille IR, oui il s’agit d’aller détecter et « extraire » du paysage des sources de chaleur. Un malentendu ?

Peut être. Je ne comprends pas bien. 

[Ronfly]

il y a 41 minutes, prof.566 a dit :

Peut être. Je ne comprends pas bien. 

J'avais entendu également une difficulté d'intégration entre Thalès (voie visible) et Sagem (voie IR) sur l'OSF. Cela avec peut être une fiabilité pas top. Du coup passage à l'OSF IT et bientôt le très attendu OSF NG et son capteur infrarouge haute résolution.

[DEFA550]

Il y a 2 heures, Patrick a dit :

Il ne parle pas du revêtement spécifiquement en effet, mais c'est quelque chose que j'ai lu pas mal de fois.

Ca n'en fait pas une vérité plus crédible pour autant.

Rien dans le diagramme qui nous est présenté ne suggère un tel usage, et compte tenu de la fragilité du circuit de carburant (risques liés aux fuites ou aux dommages au combat) il serait très étonnant que le carburant soit mis à profit pour refroidir une cellule à peine supersonique (au mieux). En revanche, utiliser le carburant qui va être brûlé pour refroidir des composants connexes au moteur plutôt que de multiplier les prises d'air, comme il est d'usage, n'est pas déconnant en soit lorsqu'on parle d'un appareil furtif.

 

[Ponto Combo]

C'est surtout la présence de deux grosses machines à froid splittées (moins bon rendement qu'une machine intégrée) dans un volume fortement contraint qui pose un problème d'échauffement.

Les détecteurs FPA permettent  des architectures optiques plus compactes, sans le miroir vibrant des équipements de la génération du premier IRST, ce qui facilite l'utilisation de machines à froid intégrées. SI de plus il n'y a plus qu'un cryostat...

[jackjack]

3 hours ago, Patrick said:

Il ne parle pas du revêtement spécifiquement en effet, mais c'est quelque chose que j'ai lu pas mal de fois. Comme l'histoire de devoir ouvrir les soutes pour refroidir l'intérieur de l'avion en vol.

Cela peut aider

https://www.f-16.net/forum/viewtopic.php?f=60&t=56603

[Patrick]

Il y a 12 heures, tipi a dit :

@g4llyet @Patrick, tous deux vous évoquez le carburant pour refroidir les équipements electroniques. Vous avez certainement raison, les radars et brouilleurs modernes émettent beaucoup de chaleur qu’il faut évacuer (pour préserver leur bon fonctionnement et pas pour la signature IR), mais il me semble que c’est antinomique avec un refroidissement de la peau de l’avion pour reduire la signature IR. En effet dans cette hypothèse les calories évacuées côté electronique iraient réchauffer la peau de l’avion ou l’inverse. Donc pour moi moi c’est soi l’un, soit l’autre mais pas les deux. Le texte anglais de Patrick ne parle d’ailleurs que de refroidir l’électronique, rien de plus.

Oui je n'arrive pas à retrouver où j'ai lu ça et j'ai pensé sur le coup que c'était dans le commentaire en question.

[Schnokleu]

Il y a 16 heures, g4lly a dit :

A ma connaissance la seule partie du F-22 qui est en partie refroidie par le carburant c'est la zone autour des réacteur. Et le carburant passant par là est celui qui fini juste après dans la chambre de combustion.

Pour le reste ce n'est effectivement pas la peau qui est "refroidi" mais les accessoires produisant le plus de chaleur.

Pour faire simple au lieu de produire localement un chaleur intense, comme l'évent à l'arriere du cockpit du rafale, sur F-22 et F-35 on dillue la chaleur dans le kero ... qui alors diffuse moins fort mais sur une plus grande surface. Comme c'est le contrste global l'ennemi ... on est sensé etre moins identifiable avec la seconde stratégie.

D'autant plus que pendant les phase ou la discrétion IR n'est pas primordiale on peut refroidir le kero grâce à des échangeur air-kero masqué au niveau des entrée d'air.

Le refroidissement de l'électronique du Rafale ... derrière cockpit. Pas très discret.

Les évents en question.

On voit les events de sortie de l'air chaud.  L'air froid est prélevé ou? entrée d'air? Petit ouïe au niveau du séparateur de couche limite?

[gianks]

https://defence-blog.com/second-japan-based-f-35b-squadron-is-ready-for-combat/