F-15C速度制限とF-35B/C速度制限

F-15Cマッハ1.5制限  マッハ1.5以上を出せない

老朽化した翼で飛行する空軍パイロットたち
2007年3月4日デイブ・モンゴメリーMcClatchy
F-15はかつて世界最高の航空機でしたが、現在は全盛期を過ぎた競走馬のような存在になりました。
音速の約2.5倍であるマッハ2.3で飛行するために作られましたが、パイロットは現在、航空機に過度の負荷をかけることを避けるため、訓練ミッションでマッハ1.5を超えないよう命令されています。
引用URL
Air Force pilots flying on aging wings
Sun., March 4, 2007 Dave Montgomery McClatchy
The F-15, once the world’s premier aircraft, is the equivalent of a racehorse past its prime. It was built to fly at Mach 2.3 – nearly two and half times the speed of sound – but pilots are now ordered not to exceed Mach 1.5 on training missions to avoid overtaxing the aircraft.


空軍大将T.マイケル・モーズリー記録パート1
政府幹部10月30日の指揮官の朝食の記録。 2007年10月31日Timothy Clark
モーズリー大将: 「F-15とF-16は、60年代後半から70年代にかけて設計と製造がされました。それらのいくつかは80年代初頭まで生産されました。しかし、彼らは17年間の戦闘というかなり厳しい生活を送ってきました。それらの飛行機には制限が課されており、何かと交換する必要があります。
F-15の場合、その飛行機はマッハ1.5の制限が掛かっています。それはマッハ2.5の飛行機になるよう設計されたはずでした。それは、尾翼の亀裂、胴体の亀裂、主翼の亀裂などがあったため、私たちは操縦限界に制限を掛けました。
その問題を説明するために、Mike Wynne空軍長官はこう例えました。Indy 500レースに出場するための、メモリアルデー当日に向けた全ての練習は、時速60マイルまでしか行えず、本番の日当日だけ時速200マイルまで加速できるようなものです。つまり、本番当日しかそれができないということです。」
引用URL
Air Force Gen. T. Michael Moseley Transcript, Part One
A transcript of Government Executive 's Oct. 30 Leadership Breakfast. OCTOBER 31, 2007 Timothy Clark
The F-15s and F-16s were designed and built in the late '60s and '70s. Some of them were produced up until the early '80s. But they've led a pretty hard life of 17 years of combat. So you have to replace them with something, because we were continuing to restrict the airplanes. In the F-15 case, we've got the airplane restricted to 1.5 Mach. It was designed to be a 2.5 Mach airplane. We've got it limited on maneuvering restrictions because we've had tail cracks, fuselage cracks, cracks in the wings. The problem with that is - and Mike Wynne uses this analogy - it's almost like going to the Indy 500 race practicing all the way up until Memorial Day at 60 miles an hour, and then on game day, accelerating the car out to 200 miles an hour. It's not the time to be doing that on game day.

 

 


 

F-35B/Cマッハ1.2/1.3制限  マッハ1.6を出せないわけではない

原因:2011年B/C型が最大高度/速度を飛行中どちらも1回だけ尾翼の表面を損傷。それ以降10年間、現在30万時間飛行でこの例の発生は無い。


Q:F-35は構造的な損傷とステルスの損失をもたらし、超音速(スーパークルーズは言うまでもありません)を維持できないが、ペンタゴンは大丈夫と言っているというのは本当ですか?
A:いいえ、それはクリックベイトの見出しであり、単なる誤解です。2011年、F-35BとF-35Cの水平尾翼のステルスコーティングは、フライトエンベロープの端近くのテスト飛行後に損傷しました。
それ以来、JPOはその発生条件を再現しようとしましたが、失敗しました。9年間で275,000飛行時間以上の間に、F-35のコーティングが損傷した事例は2件しかありません。
  • ウィンター(現在のF-35プログラム役員)は、報告されたこの問題は、ジェットが飛行エンベロープの最も端を飛行していた時の出来事であると述べました。また、この現象は、問題の原因となった条件を再現するための数多くの試みにもかかわらず、B型とC型の両方で一度だけ発生したとも述べています。「どのくらいの頻度でそのようなことが起こると思いますか?」 「それは非常に、非常に小さいです。」彼は言いました。ロッキードマーティンのF-35プログラム責任者であるグレッグウルマーは、この問題が運用航空隊で発生したことはなく、この事件は「運用シナリオで再現される可能性が最も低い極端な飛行試験条件」に限定されていると語りました。Defensenews超音速はF-35のステルスコーティングに大きな問題を引き起こす可能性がありますhttps://www.defensenews.com/air/2019/06/12/supersonic-speeds-could-cause-big-problems-for-the-f-35s-stealth-coating/

ロッキードは2014年に、熱衝撃波に十分耐えられるようにロット8でより耐久性のあるコーティングを導入しました。しかし、JPOは、新しいコーティングも含め約10年間テストしましたが、同じ条件を再現できず、戦闘におけるマッハ1.4+持続飛行の有用性もほとんど無いため、F-35BとF-35Cのアフターバーナーの使用を超音速領域で勧告的に口頭で制限することで、この問題により多くの資金を浪費しないことを決定しました。
  • F-35B:マッハ1.2で80秒。およびマッハ1.3で40秒。
  • F-35C:マッハ1.3で50秒。
非常に長い時間ではありませんが、F-35BとF-35Cはどちらも戦闘装備においてマッハ1.6の最高速度で巡航できるという事実の一方で、約1分間のマッハ1.4以上の飛行は逆効果であることを理解することが重要です。燃料を燃焼させると滞空性は劇的に低下します。
この制限は、F-35B/Cのパフォーマンスにほとんど影響を与えません。悪意のある説明に反して、F-35の超音速飛行にはほとんど影響はありません。マッハ2+航空機が一般的であった時代でさえ、戦闘の大部分はマッハ1.2の下で起こりました。

そして、もし必要な状況で、F-35B/Cパイロットが戦闘でこれらの勧告的制限を超えようとした場合、妨げるものは何もありません。これらの制限は、平時作戦における不必要な損害を回避するためだけにあります。F-35は戦闘構成においてマッハ1.2のドライ推力で150マイル巡航できます。しかし、ロッキードはF-35を「スーパークルーズ機」として販売していません。なぜなら、USAFは他と違い、スーパークルーズを音の壁を壊すだけでなく、ドライ推力でマッハ1.5+と定義しているからです。F-35プログラムの多くのものと同様に、これらの制限は大げさな物です。最終的にF-35は、戦闘構成のほぼ全ての第4世代機よりもはるかに優れた超音速飛行を維持することができます。
Is it true that the F-35 can't maintain supersonic speeds (not to mention supercruise) because it results in structural damage and loss of stealth, and that the Pentagon is OK with it?
No, that’s just misrepresentation with a click-bait headline. In 2011, stealth coatings on the horizontal tail of F-35B and F-35C was damaged after a test flight near the edge of their flight envelope. Since then the JPO tried to replicate the conditions but failed. In 9 years and over 275,000 flight hours – there are only 2 incidents of F-35’s coating being damaged. Winter [current F-35 Program Officer] noted that the issue was documented while the jet was flying at the very edge of its flight envelope. He also said the phenomenon only occurred once for both the B and C models, despite numerous attempts to replicate the conditions that caused the problem.
“How often do we expect something like that to occur?” he said. “It's very, very small.” Greg Ulmer, Lockheed Martin’s F-35 program head, said there have been no cases of this problem occurring in the operational fleet and that incidents have been limited to the “highest extremes of flight testing conditions that are unlikely replicated in operational scenarios.”
Supersonic speeds could cause big problems for the F-35′s stealth coating https://www.defensenews.com/air/2019/06/12/supersonic-speeds-could-cause-big-problems-for-the-f-35s-stealth-coating/
In 2014, Lockheed introduced a more durable coating in Lot 8 to better withstand the thermal shock wave. But because JPO failed to replicate the same conditions to test the new coatings for almost a decade and little combat utility of sustained Mach 1.4+ flight – they decided not to waste more resources into this issue by putting advisory restriction for F-35B and F-35C’s use on afterburners at supersonic regime.
F-35B: 80 sec. at Mach 1.2 and 40 sec. at Mach 1.3
F-35C: 50 sec. at Mach 1.3
It’s important to understand that both F-35B and F-35C can still cruise at Mach 1.6 top speed with combat load, just not for a very long period. Though about a minute of Mach 1.4+ flight is counterproductive – the fuel burnt will dramatically reduce endurance. This restriction has negligible impact on F-35B/C’s performance – contrary to the gross misrepresentation, it has little impact on F-35’s supersonic flight. Even during the era when Mach 2+ aircraft were common, vast majority of combat happened bellow Mach 1.2 And if the situation demands – there’s nothing stopping a F-35B/C pilot from exceeding these advisory limits in combat. These restrictions are there only to avoid unnecessary damage in peace time operations. The F-35 can cruise at Mach 1.2 on dry thrust for 150 miles in combat config.[1] but Lockheed doesn’t market F-35 as ‘supercruise’ because unlike others USAF defines supercruise as Mach 1.5+ on dry thrust, not just breaking the sound barrier. Like many things in F-35 program, these restrictions are taken out of proportion. At the end of the day, F-35 can sustain supersonic flight far better than almost any 4th gen. aircraft in combat config.
画像を表示
ベトナム戦闘スピード
速度 持続時間  
マッハ2.2 なし マッハ2.2(またはそれ以上)の飛行戦闘時間は1秒も記録されませんでした
マッハ2.0 なし マッハ2.0(またはそれ以上)の飛行戦闘時間は1秒も記録されませんでした
マッハ1.8 なし マッハ1.8(またはそれ以上)の飛行戦闘時間は1秒も記録されませんでした
マッハ1.6 数秒 マッハ1.6(またはそれ以上)の時間はほとんど記録されませんでした(数秒)
マッハ1.4 数分 マッハ1.4(またはそれ以上)は非常に短い飛行時間を記録しました(数分)
マッハ1.2 数時間 マッハ1.2(またはそれ以上)は意外と少ない飛行時間でした(数時間)
VIETNAM COMBAT SPEEDS
NOT ONE SECOND OF FLIGHT COMBAT TIME AT MACH 2.2 SPEED (OR ABOVE) WAS RECORDED.
NOT ONE SECOND OF FLIGHT COMBAT TIME AT MACH 2.0 SPEED (OR ABOVE) WAS RECORDED.
NOT ONE SECOND OF FLIGHT COMBAT TIME AT MACH 1.8 SPEED (OR ABOVE) WAS RECORDED.
ALMOST NO TIME AT 1.6 MACH (OR ABOVE) WAS RECORDED (SECONDS).
EXTREMELY LITTLE FLIGHT TIME AT 1.4 MACH (OR ABOVE) WAS RECORDED (MINUTES).
REMARKABLY LITTLE TIME AT 1.2 MACH (OR ABOVE) WAS FLOWN (HOURS).




Q:なぜ国防総省がマッハ1.6で飛行したジェットに損傷が見つかりF-35モデルの超音速飛行時間を制限しているのに、ロッキードマーティンは戦闘で損傷を引き起こすシナリオは無いと述べているのですか?
A:要するに、国防総省は保守的であり、ジェットの長期的な寿命を重視しているのに対し、ロッキードマーティンは少し楽観的であり、実際の戦闘でジェットがどのように振る舞うかについてより多く語っています。
https://www.defensenews.com/smr/hidden-troubles-f35/2020/05/22/the-inside-story-of-two-supersonic-flights-that-changed-how-america-operates-the-f-35/
この記事の通り、この問題について追加的な文脈を提供するために登場したロッキードテストパイロットのビリー・フリンは、アフターバーナーの長時間使用によりF-35が損傷した2つのミッションを飛行しました。(これについては後述します)
ペンタゴンが懸念する範囲:
F-35Bパイロットは、アフターバーナーを次の目的で使用することを制限されています。
  • マッハ1.2で80秒台以上または
  • マッハ1.3で40秒台以上
F-35Cパイロットは、アフターバーナーを次の目的で使用することを制限されています。
  • マッハ1.3で50秒台以上
これらの速度以下でのアフターバーナー使用には時間制限はありませんが、全てのジェット機は通常、100%満タンの燃料タンクでも、約10分程度のアフターバーナー使用でガス欠またはビンゴ燃料のどちらかになります。(ジェット、エンジン、その派生型などにもよりますが、全ての戦闘機で約10分です。)
もし彼らがその制限時間に達した場合でも、F-35B/F-35Cパイロットはアフターバーナーを使用し続けることが出来ます(ジェット自体は彼らを止められません)が、そうする正当な理由がなかった場合には、彼らは罰を受ける可能性があります。
または、制限時間に達したら、アフターバーナーをオフにして(ジェットは減速しても数秒間は超音速のままでいることが出来ます)、3分間待ってから、再び制限に達するまでアフターバーナーを使うことも出来ます。(十分な燃料がある場合)

さて、ここで重要なのは...このデータは、F-35B/F-35Cがアフターバーナーを(例えば)マッハ1.3で60秒以上を一度だけ使用した場合に損傷を受けることを特に示しているわけではありません。
国防総省とロッキードが知っているのは、2011年にF-35BとF-35C(どちらもフリンが飛行)が空中に上昇、超音速(マッハ1.6までを含む)テストを実行し(空中給油を繰り返し)、この4~5 時間後に降り、その後エンジニア/技術者によって尾翼に損傷が確認されたということだけです。(飛行後ビリーフリンが歩き回っても気づくことすらなかった程度の損傷です――彼は恐らくかなり疲れていたかもしれませんが。)
ジェットには、尾翼が受けた損傷の種類を検出できるセンサーはありません。そのため、損傷は4~5時間の飛行中に発生しましたが、それらのダメージの原因となった速度、高度、時間などは分かりません。
損傷が発見された後、テストチーム(ペンタゴン+ロッキード)は、損傷が発生した場所を絞り込むために、損傷を再現しようと何度も試みましたが、尾翼に損傷を与えることはできず、過去9年間、ジェットがマッハ1.6の最高速度に達した多くのフライトを含め、アフターバーナーの長時間使用によってそのような損傷を受けたF-35は他にありません。
では、国防総省はどこから80/40/50秒、マッハ1.2/1.3の制限を得たか?決定の背後にある技術的な理由は公開されていませんが、それらは、これらの2つのフライト中に損傷を引き起こした可能性のあるもの(例えば、理論的にどの対気速度/高度/アフターバーナー持続時間の組み合わせが最も熱を発生させたか)で、何がダメージを与えた可能性があるかを調査し、シミュレーション結果に応じた範囲の時間と速度制限を設定したシミュレーションに基づいている可能性が高いです。

ペンタゴンとロッキードの主張の相違点は次の通りです。(あなたの質問)
他のフライトでは、F-35BとF-35Cは尾翼を損傷することなくマッハ1.6に到達しているため、F-35B/Cパイロットがこれらの制限を超えてもジェットに損傷を与えないことはほぼ確実です。もしパイロットがこれらの制限を大幅に超えている場合(例えば、給油され燃料が満タンの場合、アフターバーナーに移行してビンゴになる前まで約10分間そのままそこに留まる時)は、ジェットに損傷を与える可能性が高くなります。
または、マッハ1.6に到達したいときにマッハ1.3で60秒を費やした場合、制限により3分待ってから、再び60秒費やし、再び3分待って、再び60秒費やすなどのように、こういうことを繰り返せますが、熱にさらされ、最終的に尾翼が損傷する可能性があります。ロッキードは4~5年前にテールスキンの加熱に対する耐性を高める新しいテールコーティングを導入しましたが、損傷の原因となる正確な条件を誰も知らないため、国防総省は制限を緩めたくありません。

しかし、ロッキードはこれらの状況はどちらも現実的ではないと主張しています。ビリー・フリンは、ジェットがタンカーに寄る間に超音速を何度も繰り返すだけで4~5時間を費やすことは決してないと主張しています。この議論は率直に言って妥当です。第3次大戦であっても、F-35BやF-35Cがアフターバーナーで多くの時間を費やしている可能性は非常に低いです(たとえ正式な制限が存在しなくても)。とはいえ、それは完全に発生しないわけではなく、これが発生する可能性は非常に低いですが、いくつかの状況があります。
例えば、F-35B/Cが燃料補給を終えた直後にタンカーが爆破され、どういうわけかF-35パイロットが圧倒的に大きな敵戦闘機(もしかしたらJ-20等がこっそり死角か何かをすり抜けたことに気づきます)を、初めて認識した場合、恐らくF-35パイロットはRTB/フォールバックを選択し、大胆になってJ-20を追いかけて走っている場合、最大アフターバーナーで数分を費やします。もちろん、F-35が単機でいることが本質的に必須条件であり、さらにF-35の燃料が不足しかつタンカーと連結し満タンになった瞬間という非常に奇跡的なタイミングが必要であることから、その可能性は極めて低いですが、技術的には可能です。

今のところ、国防総省の最大の懸念は、これらの時間制限が戦闘作戦に深刻なリスクをもたらすかどうかは問題にはしておらず、実際には、このような制限があっても敵の攻撃を阻止するのに十分であるかどうかということを懸念していますが、F-35Cは、プログラムの運用要件を満たす特定の時間/距離を飛行し、特定の燃料と兵器を搭載し、特定の高度でマッハ1.44まで加速し、その後AMRAAMをいくつか発射するという、非常に具体的に定義された特殊な迎撃ミッションを達成しています。
今のところ、国防総省は、F-35Cが過去に他の条件下でマッハ1.6まで正常に飛行していたとしても、F-35Cがこのような特定の条件下でマッハ1.44まで加速するのに50秒で十分かどうかは確認していません。
もし50秒で十分ではない場合、国防総省はF-35Cを不合格にする必要がある(その結果何が起こるかは分かりません)か、またはF-35Cの要件を緩和し、マッハ速度を少し遅くするだけで十分ですが、ただし、制限を緩めた場合、F-35Cパイロットは1日のリスクがわずかに高くなる可能性があります。
Why has the Pentagon limited the supersonic flight time of some F-35 models claiming that damage was found on jets that had flown at Mach 1.6 while Lockheed Martin states that there’s no scenario where combat would cause damage?
In short, because the Pentagon is being conservative and is looking more at the jet’s long term durability, while Lockheed Martin is being slightly optimistic and talking more about how the jet would behave in real combat:
As per this article, a Lockheed test pilot Billie Flynn (shown in the image below) who flew both in the only two missions where F-35s were damaged by extended afterburner usage, has come forward to provide additional context about the issue (this will be talked about further below).
As far as the Pentagon is concerned:
F-35B pilots are restricted from using their afterburner for more than:
80 seconds above Mach 1.2, or
40 seconds above Mach 1.3.
F-35C pilots are just restricted from using their afterburner for more than:
50 seconds above Mach 1.3.
There is no time restriction on afterburner usage below those speeds, although like all jets, a 100% full set of fuel tanks generally only gives you around 10 minutes of afterburner before you’re either bone-dry or at bingo fuel (depends on the jet, the engine, the variant, etc, but all fighters have around 10 minutes). If either F-35B / F-35C pilot encounters that time limit, they can either continue using their afterburner (the jet won’t stop them), but they’ll risk punishment if they don’t have a good reason for doing so. Alternatively, once the time limit is reached, they can turn off afterburner (the jet can still remain supersonic for some number of seconds as it decelerates), wait 3 minutes, and then again use their afterburner up until they encounter the limits again (if they have the fuel required to do so). Now here’s the thing… the data doesn’t particularly indicate that an F-35B / F-35C will be damaged if they use their afterburner for (eg) 60 seconds above Mach 1.3 just one time. All that the Pentagon and Lockheed know is that in 2011, an F-35B and an F-35C (on separate occasions, both flown by Flynn), went up into the air to perform supersonic (including up to Mach 1.6) test runs (repeatedly getting in-air-refuelled), came down after 4–5 hours of this, and then had damage identified on their tail by the engineers / technicians (damage that Billie Flynn didn’t recall even noticing during his post-flight walk-around - keeping in mind that he was probably pretty tired afterwards). There are no sensors on the jet that can detect the kind of damage that the tail experienced, and so while the damage did occur during those 4–5 hour long flights, they don’t know what airspeeds, altitudes, durations, etc caused that damage. After the damage was found, the test team (Pentagon + Lockheed) did make numerous attempts to replicate the damage so that they narrow in on where the damage occurred, but they were never able to cause damage to the tails, and in the past 9 years, no other F-35 has received that kind of damage from extended afterburner usage, including in a number of flights where the jets have been taken to their Mach 1.6 top speed. So then where did the Pentagon get their 80 / 40 / 50 second, Mach 1.2 / 1.3 restrictions from? The engineering reasoning behind the decision isn’t public, but it’s likely that they’re based on simulations that looked at what might possibly have caused the damage during those two flights (for example, which airspeed / altitude / afterburner-duration combinations theoretically would have caused the most heating), and then set rounded time and airspeed limits corresponding to their simulation results. Here’s then where the Pentagon and Lockheed diverge in their arguments (at least in the way you’ve worded the question): Given that on other flights, F-35Bs and F-35Cs have reached Mach 1.6 without damaging their tails, it’s almost certain that an F-35B/C pilot will not damage their jet if they exceed those restrictions. If the pilots exceed those restrictions by a significant amount (for example, if they get fully refuelled, go into afterburner and just stay there for the full ~10 minutes before they’re bingo), then there is a more serious chance they’ll damage the jet. Or if they spend (eg) 60 seconds above Mach 1.3 while trying to reach Mach 1.6, wait 3 minutes, but then again spend 60 seconds, again wait 3 minutes, again spend 60 seconds, etc, etc, then this repeated breaking of the restriction might cause heat soaking and eventually damage the tail. Lockheed did introduce a new tail coating 4–5 years ago that makes the tail skin more resilient to heating, but because nobody knows the exact conditions that cause damage, they don’t want to loosen the restrictions. However, Lockheed is arguing that neither of these situations are realistic; Billie Flynn is arguing that you would never spend 4–5 hours of just repeatedly taking the jet to supersonic speeds between trips to a tanker. This argument frankly is pretty valid; it’s extremely unlikely that even in a WW3, that F-35Bs or F-35Cs would be spending so much time in afterburner (even if the formal restriction didn’t exist). That said, it’s not outright impossible, and there are some, albeit very unlikely situations where this could occur. For example, if an F-35B/C has just finished being refuelled, the tanker gets blown up, and somehow only then the F-35 pilot is made aware of an overwhelmingly large enemy fighter force (maybe J-20s managed to sneak up through a blind spot or something), then maybe the F-35 pilot would choose to RTB / fall back, and while running from emboldened, pursuing J-20s, spends several minutes in maximum afterburner. Of course, this situation is extremely unlikely, as it essentially requires that the F-35 be alone, and it requires very lucky timing for the F-35 to have just been fully tanked and either low on fuel or still connected to the tanker, etc, but it is technically possible. Right now, the Pentagon’s biggest concern isn’t actually about whether these time restrictions pose a serious risk of combat operations, but actually whether these restrictions will prevent them from ticking a box, where to meet program operational requirements, an F-35C is meant to be able to accomplish a very specifically-defined air intercept mission where it flies for some defined time / distance, with some defined fuel and weapons load, accelerates to Mach 1.44 at some specified altitude, and then fires some AMRAAMs. At the moment, the Pentagon isn’t sure whether 50 seconds is enough time for an F-35C to accelerate up to Mach 1.44 under those specified conditions, even though F-35Cs have been fine flying up to Mach 1.6 under other conditions in the past. If 50 seconds isn’t enough time, then either the Pentagon will have to fail the F-35C (what that would then result in is unknown), or reduce the F-35C’s requirement so that it only has to reach some lower Mach speed, or they’ll have to loosen the restrictions, although that could put an F-35C pilot at a slightly higher risk one day.

  • 最終更新:2020-12-09 06:20:20

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