Đánh giá thử nghiệm móc hãm đuôi F-35C
(the-engi-nerd.github.io)- F-35C, để vận hành trên tàu sân bay CATOBAR của Hải quân Mỹ, cần móc hãm đuôi bắt chắc cáp hãm khi hạ cánh, nhưng thiết kế đã thất bại trong các thử nghiệm ban đầu năm 2011 tại Lakehurst NAS
- Vị trí móc và hạn chế về không gian bên trong thân máy bay vốn đã rất chật, và mô hình động lực học cáp không dự đoán đúng hành vi thực tế của cáp đã làm thất bại thêm nghiêm trọng
- Khi lốp xe đè cáp xuống trước khiến cáp nằm thấp trên boong, móc không bắt được cáp mà trượt qua; nó bật ngược lên với gia tốc góc lớn hơn dự kiến, đến mức làm hỏng cả thiết bị đo
- Việc thiết kế lại dẫn tới damper mạnh hơn, lateral limiter cải tiến, thiết bị đo bền chắc hơn, và hook shoe dạng scoop có thể hớt bắt sợi cáp đang nằm thấp
- Trong thử nghiệm hãm lệch tâm năm 2016 với cấu hình mang vũ khí ngoài, vấn đề thiết lập FLOLS đã gây ra một lần hạ cánh với tốc độ chìm cao; sau đó chương trình chính thức dừng theo đuổi các bài hãm lệch tâm và wire-only
F-35C và thất bại ban đầu của móc hãm đuôi
- F-35C là biến thể F-35 Joint Strike Fighter dành cho tàu sân bay CATOBAR do Hải quân Mỹ vận hành
- CATOBAR là viết tắt của Catapult Assisted TakeOff, Barrier Assisted Recovery
- Với phương thức này, máy bay cất cánh bằng máy phóng hơi nước hoặc điện từ, và khi hạ cánh sẽ dùng móc hãm đuôi để bắt cáp hãm
- Móc được thu vào một khoang có clamshell door che phủ trong khi bay
- Được điều khiển điện tử và chuyển động bằng thủy lực
- Thiết kế ban đầu không hoạt động theo cách mà thử nghiệm thực tế yêu cầu
- Thử nghiệm carrier suitability toàn diện bắt đầu vào mùa hè 2011 tại Lakehurst NAS
- Sau thử nghiệm tương thích với Jet Blast Deflector, chương trình chuyển sang thử nghiệm móc hãm đuôi
- Tony “Brick” Wilson đã chứng kiến phần lớn các thử nghiệm ở Lakehurst, nhưng không thấy cảnh móc bắt được cáp
Vì sao móc bỏ lỡ cáp
- Một kỹ thuật viên đo đạc, vào ngày 6 tháng 11 năm 2010 khi CF-01 đến Pax, đã dự đoán rằng móc ngắn, quá gần bánh xe và hình dạng hook shoe không phù hợp nên sẽ xảy ra bolter
- Điểm móc nằm cách tâm trục càng đáp chính hơn 7 feet một chút
- Không gian bên trong thân máy bay rất chật, nên dư địa điều chỉnh của các nhà thiết kế bị hạn chế
- Thiết kế được căn chỉnh theo mô hình máy tính mô phỏng hành vi của cáp hãm, nhưng trong thử nghiệm thực tế dự đoán đó không đúng
- Sau này, trong công việc xác minh và thẩm định (V&V) mô phỏng F-35, ông nghe nói mô hình động lực học cáp do Hải quân cung cấp chưa được V&V đúng cách, nhưng nói rằng mình không biết chắc
- Kết quả là mô hình đó dẫn tới một thiết kế không hoạt động
Hành vi của cáp bộc lộ trong thử nghiệm thực tế
- Trong hạ cánh hãm, càng đáp chính hoặc lốp càng mũi của máy bay chạm cáp trước
- Va chạm này tạo sóng trên cáp, và sóng di chuyển theo hướng ra xa lốp
- Khi máy bay tiếp tục tiến về phía trước, sóng lan truyền theo cả hai hướng của cáp, còn cáp nhìn chung nằm ép phẳng xuống boong
- Mô hình dự đoán rằng ở bước tiếp theo cáp sẽ bật ngược lên khỏi boong
- Trên thực tế cáp tiếp tục nằm thấp, và móc nhảy qua phía trên cáp
- Tốc độ móc bật ngược về phía thân máy bay lớn đến mức đội thử nghiệm nghi ngờ gia tốc kế đo hook up-swing bị hỏng, nhưng thiết bị được xác nhận là bình thường
- Đội thử nghiệm Lakehurst lặp lại các lần roll-in arrestment với tốc độ giảm dần nhưng không thành công
- Ngay cả vào những ngày bị cấm bay do vấn đề IPP, họ vẫn tiếp tục thử ở tốc độ chậm
- Móc liên tục bật lên với gia tốc góc lớn, làm hỏng thiết bị đo móc hãm đuôi vốn dễ tổn thương
- Vào tháng 8 năm 2011, công việc xử lý dây dẫn bị hỏng và hiệu chuẩn lặp lại cảm biến vị trí quay của móc hãm đuôi kéo dài tới khuya
- Sau khi Hurricane Irene hướng tới Lakehurst, máy bay quay về PAX, và giai đoạn thử nghiệm đầy thất vọng đó cũng kết thúc
Thiết kế lại và các vấn đề độ tin cậy còn lại
- Việc thiết kế lại móc trở thành điều không thể tránh khỏi
- Một hold down damper mạnh hơn nhiều được áp dụng
- Một damper mới cho upstroke được bổ sung
- lateral limiter được cải tiến
- Thiết bị đo không bị hỏng sau mỗi lần hãm được lắp vào
- hook shoe cũng được đổi sang hình dạng dễ bắt cáp đang nằm thấp hơn
- Hình dạng mới gần giống một scoop hớt cáp lên
- hook profile cũ được so sánh bằng màu xanh dương, profile mới màu đỏ, và cáp hãm màu tím
- Năm 2013 đã có cảnh móc hoạt động, nhưng vấn đề không kết thúc ở đó
- Kỹ sư tại hiện trường đã rời chương trình F-35 vào giữa năm 2012 vì lý do cá nhân rồi quay lại cùng công việc sau chưa đầy 2 năm, nên không trực tiếp thấy cảnh năm 2013
- Sau đó, các vấn đề tiếp tục xảy ra ở bearing nơi lắp pitch pivot pin
- Pin phải chịu được tối thiểu 25 lần hãm, nhưng pin sleeve có lúc bị hư do galling chỉ sau 1–2 lần
- galling là dạng mài mòn trong đó, khi các kim loại trượt lên nhau, ma sát làm vật liệu từ một bề mặt chuyển sang bề mặt kia
- Bên trong pin/sleeve đó có cảm biến vị trí trực tiếp báo góc móc trong quá trình thử nghiệm về control room, và việc thay thế thường xuyên khiến thời gian làm việc trên móc hãm đuôi của CF-03 tăng mạnh
- Kỹ thuật ca đêm tập trung vào hỗ trợ bay, xử lý sự cố và kiểm tra trước thiết bị đo cho thử nghiệm ngày hôm sau hơn là họp hành
- Thiết bị đo của móc hãm đuôi, launch bar và landing gear trên CF-03 cần nhiều công chăm sóc, nên thường một người chỉ phụ trách riêng CF-03
- Họ chuẩn bị một cách để khi thay pitch pivot pin cũng không cần hiệu chuẩn lại cảm biến vị trí quay synchro
- Vì việc hiệu chuẩn mới đòi hỏi một dự án đo đạc mới và display check, mất vài ngày
Hãm lệch tâm năm 2016 và kết thúc thử nghiệm
- Năm 2016, CF-03 thực hiện thử nghiệm móc hãm đuôi khó nhất tại Lakehurst
- Đây là thử nghiệm với cấu hình mang đầy đủ vũ khí ngoài, nhưng AIM-9X ở các trạm cánh ngoài bị loại trừ vì cần sửa đổi cấu trúc cánh
- Mục tiêu thử nghiệm bao gồm off-center arrestment
- Vào một ngày nhiều mây tháng 5 năm 2016, họ thử thực hiện cú hãm lệch khỏi centerline xa nhất có thể
- Kỹ sư tại hiện trường đang ở trong MITS(Mobile Instrumentation/Telemetry System), một control room mini di động do Navy chế tạo, theo dõi màn hình trạng thái đo đạc, âm thanh thử nghiệm và video
- Khi hạ cánh bình thường, F-35C thường vào với mũi máy bay ngẩng khoảng 11–13 độ
- Trong lần tiếp cận đó, máy bay vào gần như bằng phẳng và đang chìm nhanh
- Người ta đã chờ nghe đồng nghiệp phi công đóng vai Landing Signal Officer dưới mặt đất gọi “WAVE OFF”, nhưng không nghe thấy
- F-35 chạm đất bằng cả ba bánh cùng lúc, bật lên khỏi đường băng rồi lại chạm đường băng
- Phi công duy trì kiểm soát, bay lên lại và nói qua radio: “Lightning seven three is airborne, going back around”
- Xem lại dữ liệu cho thấy cú hạ cánh có tốc độ chìm cao, tương đương thả F-35C từ độ cao 20 feet
- Máy bay chạm đất gần như hoàn toàn bằng phẳng, với góc tấn chỉ 2 độ
- Nguyên nhân là FLOLS(Fresnel Lens Optical Landing System) đang dùng không được thiết lập đúng
- Phi công nghĩ mình đang bay trên glide slope, nhưng thực tế là một đường xuống quá dốc, và LSO nhận ra quá muộn
- Máy bay bị crew chief impound, và mọi công việc bị cấm cho tới khi formal inspection criteria được lập ra
- Ngày hôm sau, danh mục kiểm tra gồm hơn 200 bước chỉ áp dụng cho phần cứng đo đạc được gửi tới qua email
- Các thợ bảo trì và kỹ sư khác cũng nhận các danh sách kiểm tra dày của riêng họ
- Quá trình kiểm tra mất 3 ngày, và xác nhận rằng cần landing gear mới
- Không thể thay tại Lakehurst, nhưng máy bay vẫn chịu được thêm một lần cất/hạ cánh nữa nên đã quay về PAX
- Chương trình chính thức dừng tiếp tục theo đuổi off-center arrestment và wire-only arrestment, qua đó khép lại thử nghiệm móc hãm đuôi
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Tôi là tác giả bài viết. Tôi hoàn toàn không ngờ bài này lại lên HN, chỉ là một câu chuyện thực chiến về kỹ thuật mà tôi chia sẻ thôi
Khoảng thời gian đó dài đến mức tôi đã tốt nghiệp trung học, lấy bằng đại học rồi cả kết hôn nữa. Tôi cũng tò mò họ duy trì tính liên tục trong một thời gian dài như vậy bằng cách nào. Trong phần mềm, dự án mà kéo dài quá 6 tháng là đã có cảm giác muốn bỏ đi viết lại rồi
Hay tất cả những tailhook đó đều được thiết kế riêng vì có lý do?
Tôi thích nghe những câu chuyện về các bài toán kỹ thuật hóc búa như thế này. Truyền thông thường thích coi những vòng lặp thiết kế kiểu này như bằng chứng rằng F-35 bị thổi phồng hoặc kém hơn các tiêm kích cũ, nhưng theo tôi đó là đổi mới và thử nghiệm những điều mới
Dù đôi khi thất bại, rốt cuộc đó là quá trình tạo ra một tiêm kích đáng kinh ngạc. Chỉ tiếc là giá như chúng ta sống trong một thế giới không cần tiêm kích mới, và có thể đầu tư thời gian cùng công sức này vào những việc hòa bình
Như bài viết cho thấy rõ, ngay cả thứ trông đơn giản như móc hãm cũng đòi hỏi khối lượng công việc khổng lồ. Các yếu tố khác có thể còn phức tạp hơn nhiều để giải quyết. Nếu tôi nhớ không nhầm, gói nguồn tích hợp[1] của F-35 cũng từng là nguyên nhân của khá nhiều vấn đề. Nhưng chính nhờ những phát triển đó mà họ kiểm soát được khối lượng thân máy bay, và kết quả là một tiêm kích STOVL siêu âm như F-35B trở nên khả thi
Mỗi khi các bình luận viên nói “Cái đó ngu quá, cứ làm thế này là được mà!” là tôi lại thấy khó chịu. Nếu dễ như vậy thì ngay từ đầu nó đã chẳng phải là vấn đề
Tôi hiểu cảm xúc về thực tế là chúng ta cần tiêm kích mới. Ít nhất một phần trong những tiến bộ kỹ thuật này cũng có ích cho lĩnh vực dân sự. Một ví dụ hay là C-5 Galaxy: quá trình phát triển rất đau đớn, nhưng đã dẫn tới việc phát triển động cơ TF-39 mang tính đột phá, sau này trở thành CF6 và trong thời gian dài đã vận hành nhiều máy bay chở khách thành công
[1] https://www.defenseadvancement.com/feature/3-aircraft-system...
Ví dụ, móc hãm ban đầu có phần shoe hướng lên quá cao nên không bắt được dây cáp. Các kỹ sư đã thiết kế dựa trên một mô hình mô phỏng có lỗi, còn nhân sự thử nghiệm hiện trường thì nhìn là biết ngay sẽ không ổn. Thậm chí tôi đưa ảnh cho bạn đời của tôi, người không phải kỹ sư, xem thì câu đầu tiên là “hướng không đúng rồi”
https://the-engi-nerd.github.io/posts/welcome/images/clipboa...
Có thể thấy thiết kế ban đầu (màu xanh dương) và thiết kế đã sửa (màu đỏ)
https://the-engi-nerd.github.io/posts/welcome/images/clipboa...
Tôi thắc mắc câu “chương trình đã chính thức quyết định không theo dõi nữa các trường hợp hãm lệch khỏi đường tâm và hãm chỉ bằng dây cáp” nghĩa là gì
Có phải F-35C phải hạ cánh gần như đúng giữa thì mới móc được dây đúng cách không? Và “wire only” là gì? Chẳng phải hạ cánh hãm trên tàu sân bay đều chỉ dùng dây cáp sao?
Thông thường một trong các cách đó là thử hãm ở vị trí lệch rất xa khỏi đường tâm. Khi đó lực hãm tác dụng mạnh hơn nhiều về một bên. Một cách khác là để móc hãm bắt dây trong lúc bánh máy bay vẫn còn chưa chạm boong, khiến máy bay bị dằn rất mạnh xuống boong
Sau sự cố này, họ cho rằng mục đích của kế hoạch thử nghiệm đã được đáp ứng đầy đủ
Hơn nữa, họ thiếu máy bay đo đạc có khả năng thực hiện hãm. Chương trình chỉ có hai chiếc, và một trong số đó đã bị đẩy tới giới hạn
Tôi nghĩ kỹ sư nào cũng từng một lần bị thiết bị thử nghiệm hỏng làm cho khốn đốn, và kỹ sư senior nào cũng từng một lần khốn đốn vì không tin một thiết bị thử nghiệm đang hoạt động đúng
Đọc rất thú vị
Đọc rất thú vị và mong chờ bài tiếp theo. Trước đây tôi từng là thợ bảo dưỡng Harrier, và trong thời gian phục vụ 2002~2007, tôi nghe nói rất thường xuyên rằng mình sẽ được học bảo dưỡng F-35B, nhưng dĩ nhiên chuyện đó đã không thực sự xảy ra
Vì vậy, với tư cách là cựu thợ bảo dưỡng và hiện là kỹ sư, tôi muốn nghe thêm các câu chuyện phát triển
Tôi đồng cảm với đoạn “Các kỹ sư giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc cho chương trình chỉ nhờ sự lười biếng thuần túy: không muốn tạo một định dạng XML mới cho dự án đo lường. Có lẽ tiến bộ của thế giới đại khái diễn ra như vậy”
Tôi từng làm trong lĩnh vực y tế, fintech và quảng cáo, và ở cả ba lĩnh vực đều đã làm đúng chuyện như vậy. Có lẽ đến giờ tôi đã viết hoặc debug parser XML bằng 20 ngôn ngữ chỉ để khỏi phải đạt được đồng thuận về một định dạng mới
Bài viết xuất sắc. Vào thời kỳ đó tôi là kỹ sư phần mềm mới vào nghề và đã làm việc với IFLOLS
Sau khi rời khu vực chính phủ và làm ở nhiều startup phần mềm, tôi thấy nhớ kiểu kỹ thuật trong thế giới thực như thế này
Tàu sân bay mới có máy phóng điện từ rất ngầu, nên tôi tự hỏi liệu có thể dùng phanh tái sinh như xe hybrid không. Có thể sạc lại bình tích áp của máy phóng và tiết kiệm được nhiều năng lượng
Tất nhiên là nói đùa thôi
Có một chuyện bên lề thú vị về F-35C. Vào thời điểm đặt hàng và thiết kế, không có máy bay nào có thể chở động cơ thay thế lên tàu sân bay, ngay cả khi đã tháo rời. Nó không vừa với C-2 Greyhound, trông như một thiếu sót khá kỳ lạ
Nó vừa với biến thể CMV-22B của Osprey, nhưng hiện biến thể này đang bị đình chỉ bay, và theo tôi biết thì cũng vừa với CH-53K King Stallion. Nhưng những máy bay như vậy cho đến gần đây vẫn chưa tồn tại
Đính chính lại, ý tôi không phải là C-2 không chở được động cơ thay thế nói chung, mà là động cơ F-35 không vừa nên không chở được
Trước hết, có máy bay CTOL có thể chuyển động cơ thay thế cho máy bay. Chỉ là động cơ thay thế của F-35 thì không được vì đường kính cánh quạt lớn. Hải quân Mỹ trước đây dùng C-2 Greyhound cho nhiệm vụ này, nhưng thân máy bay quá nhỏ và đang trong quá trình loại biên. Cũng từng có ý tưởng cải hoán một số S-3B đã nghỉ hưu thành máy bay vận tải trên tàu sân bay (COD), đồng thời đổi sang thân rộng hơn để chứa được F135, nhưng không được triển khai. https://archive.ph/20150209193642/http://www.defensenews.com...
Thứ hai, có nhiều trực thăng có thể chở động cơ thay thế của F-35, bao gồm Boeing Sea Knight. https://en.wikipedia.org/wiki/Boeing_Vertol_CH-46_Sea_Knight Tôi nghĩ lý do Hải quân Mỹ không muốn phụ thuộc vào trực thăng thông thường là vì tầm bay tương đối ngắn
Có một điểm khiến tôi chú ý. Nếu đúng như mô tả này, móc hãm đuôi dường như ngay từ đầu đã không thể hoạt động trong điều kiện thực tế. Blog nói mô hình máy tính mà nhà sản xuất dùng là sai
Vậy có nghĩa là các nhà sản xuất không thử nghiệm phần cứng tại hiện trường sao? Nếu vậy thì đáng sợ thật