Tiltrotor CV / MV-22B został przyjęty przez Korpus Piechoty Morskiej USA w 2007 roku. Jest to jedyny obecnie eksploatowany samolot, który startuje i ląduje pionowo oraz ma dużą prędkość lotu poziomego.
Śmigłowce, od czasu ich wprowadzenia do armii francuskiej i sił powietrznych podczas wojny 1954-1962 z Algierią, nadały nowy wymiar koncepcji operacji wojskowych
Wykorzystanie śmigłowców do wsparcia manewru pionowego pozwala na dostarczanie jednostek bojowych, niezależnie od przeszkód geograficznych, tam, gdzie przeciwnik najmniej się spodziewa. Otwiera to nowe możliwości prowadzenia działań wojennych. Od czasu konfliktu w Algierii postęp technologiczny i ciągłe doskonalenie konstrukcji śmigłowca zwiększyły jego możliwości, w szczególności ładowność i udźwig. Jednak maksymalna prędkość i zasięg nowoczesnych średnich i ciężkich wielozadaniowych śmigłowców najprawdopodobniej osiągnęły swoje górne granice.
Na przykład najnowszy model Boeinga F z rodziny wielozadaniowych śmigłowców transportowych CH-47 Chinook ma prędkość maksymalną 315 km/h i zasięg 370 km. Za CH-47F podąża rosyjski śmigłowiec Mi-35M o maksymalnej prędkości 310 km/h i zasięgu 460 km. Średni śmigłowiec AW-101 firmy AgustaWestland/Finmeccanica ma prędkość maksymalną 309 km/h, natomiast średni śmigłowiec nowej generacji AW-139M tej samej firmy ma prędkość maksymalną 306 km/h. Jak widać z tej listy prędkości maksymalnych, nie wszystkie nowoczesne śmigłowce mogą osiągnąć prędkość maksymalną nieco ponad 300 km/h.
Prędkość przelotowa jest ważna, ponieważ wpływa na „zawracanie” samolotu podczas wykonywania misji bojowej. Im szybciej śmigłowiec leci, tym szybciej osiągnie swój cel i tym szybciej będzie mógł wrócić, by odebrać i dostarczyć dodatkowe siły i zaopatrzenie. Szybki wzrost sił naziemnych ma kluczowe znaczenie dla powodzenia ataku z powietrza. Tak więc zdolność samolotu do wykonywania większej liczby odlotów w danym okresie jest niezwykle przydatna. Latanie z dużą prędkością zwiększa również przeżywalność, skracając czas wystawienia samolotu na kontakt z wrogimi obserwatorami i strzelcami na ziemi.
Pożądany jest również zwiększony zasięg, choć wiąże się to głównie z dostępnością paliwa. W przeszłości szczególną uwagę zwracano na zwiększenie zasięgu, co jest bezpośrednio związane z pojemnością zbiorników paliwa. Średnie i ciężkie śmigłowce, takie jak Mi-26 o zasięgu 800 km i Sikorsky CH-53E o zasięgu 999 km, potrzebują dokładnie tego zasięgu, aby wykonać kilka lotów bez tankowania. Tymczasem pręty do tankowania montowane na samolotach, takich jak śmigłowiec CH-53E czy śmigłowiec operacji specjalnych MH-60G/U Blackhawk, pozwalają na wykonywanie misji dalekiego zasięgu głęboko za liniami wroga. Jednak zasięg i prędkość przelotowa są ściśle powiązane z punktu widzenia praktycznego znaczenia operacyjnego. Chociaż samolot może mieć zasięg pozwalający na dotarcie do miejsca lądowania setek mil morskich, należy wziąć pod uwagę lot powrotny i czas na nim spędzony, ponieważ może to prowadzić do wydłużenia czasu sił lądowania nagromadzenie. W takim przypadku nie będzie w stanie szybko wykonać zadań typu „podróż w obie strony” ze względu na wydłużony czas lotu. Oznacza to, że aby jak najefektywniej wykorzystać daleki zasięg, samolot musi znowu lecieć szybciej.
Śruby obrotowe
Pomimo początkowych trudności i krytyki ze strony sceptyków, tiltrotor Bell-Boeing CV / MV-22B Osprey, który rozpoczął życie w 1981 roku w ramach wspólnego projektu Vertical Take-Off / Landing Experimental (JVX), zmienił koncepcję operacji z wykorzystaniem pionowego podnoszenia pojazdy. Po raz pierwszy wdrożony przez Korpus Piechoty Morskiej Stanów Zjednoczonych w 2007 r. i Siły Specjalne Sił Powietrznych USA w 2009 r. Ten tiltrotor jest obecnie używany nie tylko w walce (interwencje w Iraku i Afganistanie), ale także w misjach humanitarnych i humanitarnych, takich jak niesienie pomocy po tajfunie Haiyarcie, który zdewastował część Filipin w 2013 roku. W szczególności marines widzieli w tiltrotorze MV-22B rozwiązanie problemu dostarczania żołnierzy ze statków daleko poza horyzont. Misja ta była wcześniej wykonywana przez ciężki śmigłowiec transportowy CH-46E Sea Knight, ale czas lotu był nie do przyjęcia. Śmigłowiec ten potrzebował dość dużo czasu na zbudowanie niezbędnego kontyngentu sił desantowych, podczas gdy wykonał kilka lotów bojowych, ograniczona liczba żołnierzy pozostała zagrożona.
Unikalne cechy i możliwości przechyłu MV-22B mają na celu rozwiązanie takich problemów. Może wystartować w pionie z desantowych okrętów desantowych, ale po przejściu do lotu poziomego i wyłączeniu silników może latać z prędkością 500 km/h. To ponad dwukrotnie więcej niż prędkość CH-46E, co oznacza ponad połowę czasu lotu do tej samej strefy lądowania. Plus długi zasięg lotu 722 km i większa ładowność w kokpicie 9070 kg i zawieszenie 6800 kg dodatkowo zwiększają jego wydajność. Praktyczne doświadczenie zdobyte na MV-22B zwiększyło zainteresowanie przechyleniami jako typem samolotu i poprawiło perspektywy dla przechylenia wirnika nowej generacji. Jest to szczególnie prawdziwe, biorąc pod uwagę, że CV / MV-22B w rzeczywistości wykorzystuje technologie, materiały i procesy do rozwoju i produkcji lat 70. ubiegłego wieku, które bez wątpienia znacznie się rozwinęły w ciągu ostatnich trzech dekad.
Bell-Boeing opiera się na doświadczeniu CV / MV-22B w opracowywaniu obiecującego samolotu typu tiltrotor V-280 Valor i wykorzystuje najnowsze technologie, materiały i procesy produkcyjne, aby stworzyć bardziej zaawansowany samolot typu tiltrotor.
W przypadku śmigłowca Sikorsky S-97 zastosowano schemat z dwoma przeciwbieżnymi wirnikami głównymi i wirnikiem popychacza ogonowego. Umożliwiło to nie tylko uzyskanie dużych prędkości, ale także możliwość latania na boki, a nawet do tyłu.
Obiecujące zmiany
Jak wspomniano powyżej, przemysł lotniczy pracuje nad przekroczeniem maksymalnej prędkości dla śmigłowców. Problem zwiększania prędkości jest po części związany z samym elementem, który pozwala śmigłowcowi latać w pionie – górnymi wirnikami. Problemy, które należało rozwiązać, dotyczyły oporu aerodynamicznego śmigieł i korpusu, eliminacji wydmuchu powietrza z łopatek, odwróconego przepływu powietrza i ściśliwości powietrza. Dyskusja nad technicznymi niuansami tych problemów może zająć kilka stron, ale jedno jest jasne - trzeba je rozwiązać w taki czy inny sposób, aby zmienić dynamikę lotu śmigłowca. Projektanci próbują rozwiązać te problemy, idąc w różnych kierunkach i „szukając” tam odpowiedzi.
Na przykład Bell Helicopter wykorzystał sprawdzoną koncepcję śmigła obrotowego CV / MV-22B i dostosował go do swojego projektu tiltrotora V280 Valor. Według Steve'a Matia, dyrektora ds. rozwoju biznesowego zaawansowanych systemów napędów obrotowych: „Projekt i produkcja V-280 opiera się na doświadczeniu zdobytym i przetestowanym na przechylnym wirniku CV / MV-22B, przy zastosowaniu najbardziej zaawansowanego projektu i rozwoju technologie. Jak wyjaśnił, jedno z ciekawszych rozwiązań zastosowano w gondoli V-280. Tiltrotor CV/MV-22B obraca całą gondolą. W nowym V-280 obracają się tylko śmigła i skrzynie biegów, podczas gdy gondola i silnik pozostają nieruchome. Pozwala to na bezpieczne lądowanie i wysiadanie, ponieważ obudowa silnika nie przeszkadza w lądowaniu, a także zmniejsza wymagania konserwacyjne. Tiltrotor V-280, przeznaczony do różnych zadań, jest mniejszy niż tiltrotor CV/MV-22B. Będzie miał prędkość przelotową 520 km/h, zasięg bojowy ponad 930 km, będzie w stanie zawisać na wysokości 1828 metrów i latać w temperaturze 32 stopni Celsjusza z pełnym obciążeniem bojowym, jednocześnie przewyższając dotychczasowe helikoptery w zwrotności. Wraz z Lockheed-Martin, Bell oferuje tiltrotor V-280 dla programu śmigłowcowego FVL JMR-TD (Future Vertical Lift Joint Multi-Role Technology Demonstration). Firmy zaplanowały pierwszy lot swojego tiltrotora V-280 na sierpień 2017 r.
Dzięki zastosowaniu śmigła ogonowego typu „pchacz” i podwójnych stateczników ogonowych, S-97 jest już zauważalnie cichszy niż tradycyjne helikoptery. Gdy nie ma potrzeby dużej prędkości, ale potrzebna jest słaba widoczność, śmigło pchające sprawia, że jest prawie bezgłośny
Obiecujący śmigłowiec X3 firmy Airbus Helicopters ma krótkie skrzydła, które generują siłę nośną przy prędkościach przekraczających 80 węzłów, oraz dwa silniki turbośmigłowe do lotu do przodu. Piloci wypowiadają się przychylnie o zwrotności samolotów Airbus Helicopter
X2
Tymczasem Sikorsky i Boeing połączyli siły w ramach programu FVL JMR-TD, aby zaoferować śmigłowiec SB-1 Defiant. Proponują, aby za podstawę nowego samolotu ważącego nie więcej niż 13636 kg przyjąć projekt Sikorsky X2 ze współosiowymi śmigłami przeciwbieżnymi i śmigłem pchającym. Podejście Sikorsky-Boeing ma swoje zalety, ponieważ 2720 kg X2 Technology Demonstrator wykonał kilka lotów testowych w 2010 roku, w których osiągnął rekordową prędkość 463 km/h. W 2015 roku Sikorsky zaprezentował swój prototyp S-97 Raider, lekkiego taktycznego wielozadaniowego śmigłowca, ważącego około 5000 kg.
Projekt śmigłowca Sikorsky i Boeing SB-1 Defiant
Chris Van Buyten, wiceprezes ds. projektów innowacyjnych w firmie Sikorsky, który kieruje projektem: „Lot dalej i szybciej współosiowym helikopterem jest zdecydowanie kluczowym wymogiem. Jednak w naszym projekcie S-97 chcemy zaprezentować wiropłat nowej generacji, który może przewyższyć tradycyjne helikoptery w każdym parametrze osiągów, szczególnie przy niskich prędkościach i podczas zawisu. Sekret współosiowego X2 polega na tym, że główne śruby obracające się w przeciwnych kierunkach zapewniają unoszenie i lot do przodu bez wirnika ogonowego. Powyżej 150 węzłów (277,8 km/h) ciąg zapewnia śmigło pchające, więc główne śmigła robią to, co robią najlepiej - zapewniają siłę nośną”. Van Buyten spekulował, że samoloty S-97 i SB-1 „radykalnie zmienią sposób, w jaki piloci wojskowi latają i walczą w helikopterach”. Zanim zespół Sikorsky i Boeing wzniesie w powietrze SB-1 w 2017 roku, Sikorsky będzie miał trzeci eksperymentalny X2 za mniej niż 10 lat, co może ostatecznie potwierdzić skalowalność projektu do rozmiarów średniego wielozadaniowego śmigłowca UH. -60 Black Hawk.
Projekt X2 firmy Sikorsky
Celem programu FVL JMR-TD jest opracowanie i wdrożenie samolotu o znacznie ulepszonych osiągach i możliwościach, zdolnego do wykonywania szerokiego zakresu zadań, od rozpoznania i ataku po transport wojsk i ładunku.
Projekty hybrydowe
Airbus Helicopters (dawniej Eurocopter) stosuje hybrydowe podejście do opracowywania przyszłościowych śmigłowców, wykorzystując niektóre z podstawowych elementów tradycyjnych samolotów, takie jak krótkie prostokątne skrzydła. Takie rozwiązanie pozwoliło na znaczne zwiększenie prędkości lotu, co wykazał w 2012 roku lot testowy demonstratora technologii X3, który osiągnął prędkość 255 węzłów (472 km/h) (powyżej rekordu prędkości X2). Projekt X3 łączy górny wirnik do podnoszenia i zawisu oraz krótkie skrzydła z zamontowanymi na nich silnikami turbośmigłowymi, zapewniającymi ciąg do ruchu do przodu (dlatego używa się tu określenia „hybryda”). Nie ma tylnego wirnika, ale zamiast tego ma stabilizator poziomy z pionowymi stabilizatorami ogona na każdym końcu. Lecąc do przodu z prędkością przekraczającą 80 węzłów (148 km/h), skrzydła zaczynają generować dodatkową siłę nośną i przy dużej prędkości zapewniają prawie całą siłę nośną tego samolotu.
Airbus nie ujawnił jeszcze swoich planów dotyczących nowego samolotu wojskowego wykorzystującego podejście zademonstrowane w projekcie X3. Jednak rzecznik firmy zasugerował, że wiele z obecnych śmigłowców może zawierać te rozwiązania konstrukcyjne. Ponieważ projekt X3 bazuje na głęboko zmodernizowanym kadłubie lekkiego uniwersalnego śmigłowca AS-365N3 Dauphin firmy Airbus Helicopters, wydaje się to całkiem możliwe. X3 został pokazany armii amerykańskiej, ale ostatecznie nie trafił do programu FVL JMR-TD. Airbus zasygnalizował zamiar skupienia się na misjach poszukiwawczo-ratowniczych i kontynuuje prace nad samolotem opartym na projekcie X3, który mógłby wystartować w 2019 roku.
RACHEL
Russian Helicopters ogłosiła w 2009 roku, że opracowuje obiecujący szybki śmigłowiec aerodynamiczny z chowanym podwoziem i opatentowaną implementacją systemu SLES (Stall Local Elimination System) w konstrukcji głównego wirnika. Według firmy, Mi-X1 będzie miał prędkość przelotową 475 km/h i prędkość maksymalną do 520 km/h. W sierpniu 2015 roku na pokazach lotniczych MAKS w Moskwie V. I. Mil pokazał demonstrację RACHEL (Russian Advanced Commercial Helicopter) reklamowanego jako szybki śmigłowiec. Śmigłowiec może zabrać na pokład do 24 pasażerów lub 2,5 tony ładunku i przetransportować go z maksymalną prędkością 500 km/h na maksymalną odległość 900 km. Holding poinformował, że loty testowe rozpoczną się w grudniu, a masowa produkcja w 2022 roku. W grudniu 2015 roku zaprezentowano publiczności głęboko zmodernizowany Mi-24K z nowymi zakrzywionymi łopatami wirnika. Celem tego opracowania jest zmniejszenie oporu aerodynamicznego, zwiększenie stabilności i prędkości lotu śmigłowca. Firma spodziewa się, że maksymalna prędkość eksperymentalnego samolotu wzrośnie z 333 km/h do 400 km/h. Według firmy, jeśli możliwe będzie ponowne wyposażenie innego samolotu w zakrzywione łopaty, zwiększy to prędkość o 30 procent.
Rosyjski projekt obiecującego szybkiego śmigłowca RACHEL
X-PŁASZCZ
Niewielka amerykańska firma AMV opracowuje własny projekt szybkiego pionowego statku startowego ze śmigłami umieszczonymi na krótkich skrzydłach. Prototypy wyraźnie wskazują na połączenie pojazdu VTOL (Vertical Take-Off and Landing) i szybkiego helikoptera. AMV wypuściło wersję demonstracyjną X-PLANE i oczekuje, że AMV-211 osiągnie prędkość maksymalną 483 km/h, prędkość przelotową 402 km/h i zasięg 1110 km. Chociaż firma złożyła swoją propozycję do programu FVL JMR-TD, jej projekt nie został wybrany, a projekt X-PLANE nie został zatrzymany i jego rozwój trwa.
Koncepcja X-PLANE firmy AMV
Kontrolowana trakcja
Inny kandydat w branży szybkich śmigłowców wykorzystuje opatentowaną przez Piasecki Aircraft konstrukcję Vectored Thrust Ducted Propeller (VTDP) w połączeniu z głównymi skrzydłami. Eksperymentalny dwusilnikowy czterołopatowy X-49 Speed Hawk po raz pierwszy wystartował w 2007 roku i osiągnął prędkość 268 km/h. Model ten został oparty na kadłubie pokładowego śmigłowca przeciw okrętom podwodnym Sikorsky SH-60F Seahawk. Prace zostały pierwotnie sfinansowane przez US Navy, a następnie przez US Army, aby zademonstrować sposoby zwiększenia prędkości istniejących śmigłowców do 360 km/h. Ten projekt nie został wybrany do programu FVL JMR-TD.
Projekt Piasecki Aircraft na bazie śmigłowca przeciw okrętom podwodnym Sikorsky SH-60F Seahawk
SB-1 jest dalszym rozwinięciem projektu Sikorsky S-97 i jest kolejnym kandydatem do programu FVL JMR-TD, którego celem jest zaspokojenie zapotrzebowania na średni wielozadaniowy śmigłowiec.
Powód zwycięża
Siły zbrojne kilku krajów, w tym siły zbrojne Stanów Zjednoczonych i NATO, w nadchodzącej dekadzie zmierzą się z problemem starzenia się flot śmigłowców. Wiele dzisiejszych śmigłowców oddano do użytku w latach 80., a ich żywotność zbliża się już do 30 lat. Na przykład śmigłowce bojowe McDonnell Douglas / Boeing AH-64 Apache rozpoczęły zaopatrywanie żołnierzy w 1986 roku i pomimo szeregu ulepszeń mają zasadniczo takie same właściwości lotu. Rodzina UH-60 jest jeszcze starsza, pierwsze śmigłowce dostarczono w 1974 roku. Najnowsze śmigłowce UH-60M mają systemy sterowania fly-by-wire, wspólną architekturę, nowy mocny i niezawodny silnik, ale prędkość pozostaje taka sama. Pierwszym zadaniem programu FVL JMR-TD będzie najprawdopodobniej wymiana śmigłowców serii UH-60, co tłumaczy podobieństwo konstrukcji oferowanych dla niego kabin.
Tak więc operatorzy wojskowi nieuchronnie starają się wymienić swoje samoloty. I tutaj stają przed pytaniem, czy zachować sprawdzone projekty, choć z włączeniem elektroniki cyfrowej i awioniki, systemów fly-by-wire i materiałów kompozytowych, czy też przejść do projektów, które oferują nowy poziom możliwości. Drugie pytanie to możliwość opracowania uniwersalnego statku, który mógłby wykonywać różnorodne zadania. Wojsko amerykańskie początkowo chciało maksymalnie trzech samolotów, aby wykonać wszystkie zamierzone misje. Pomysł ten kilkakrotnie się zmieniał i do tej pory zdecydowali się na trzy projekty: lekki śmigłowiec Light Scout (eksploatowany od 2030 roku), średni średni, śmigłowiec uniwersalny / szturmowy z rozpoczęciem eksploatacji od 2028 roku i wreszcie, transport Heavy Cargo z początkiem działalności od 2035 roku. Ponadto US Army liczy na realizację projektu „Ultra”, który ma rozpocząć działalność w 2025 roku. Jest to nowy pojazd towarowy pionowego startu o właściwościach zbliżonych do samolotów transportowych napędzanych silnikami turbośmigłowymi, takimi jak Lockheed Martin C-130J czy Airbus A400M. Jednak sądząc po wynikach briefingu zastępcy dyrektora Departamentu Walki Lądowej i Taktycznych Systemów Walki Jose Gonzalesa, która odbyła się w Departamencie Obrony USA w styczniu 2016 roku, wszystko wydaje się znowu się zmieniać. Kategoryzacja jest sugerowana na podstawie potrzebnych umiejętności, a nie wagi. Te nowe kategorie nie zostały jeszcze ogłoszone.
Nawet bez opcji Ultra ta koncepcja nowego samolotu ma nie tylko problemy techniczne, ale może również wpłynąć na obecną pozycję Sił Powietrznych USA - z ich ambicją i terminami. Prawdopodobnie z operacyjnego punktu widzenia w różnych zadaniach niektóre projekty mogą być lepsze od innych. Głównym problemem pozostaje proporcjonalne finansowanie takiego programu i jego wpływ na inne projekty modernizacyjne armii.
Leć do przodu
Doświadczenia eksploatacyjne tiltrotora CV/MV-22B ujawniają zalety tego samolotu i wskazują nowe sposoby wykorzystania jego unikalnych możliwości. Bazując na tym doświadczeniu, amerykańskie dowództwo sił operacji specjalnych USSOCOM wyraziło już zainteresowanie zwiększeniem liczby przechyłów CV/MV-22B ponad początkowe wymagania. Wystarczające doświadczenie projektu X3 w ramach programu FVL JMR-TD pokazuje realność osiągania dużej prędkości, zwiększonej manewrowości i większego zasięgu lotu. Obecnie pojawia się kwestia określenia żywotności, możliwości rozbudowy i adaptacji szybkich śmigłowców, a także ich kosztu, który pozwoli im wykonać cały zakres misji bojowych. Na horyzoncie są szybkie śmigłowce, ale jak szybko iw jakiej formie wciąż nie wiadomo.
