Nadal pojawiają się nowe wiadomości z chińskiej wystawy Airshow China 2012. Z najnowszych nowości prezentowanych na wystawie najciekawszy jest projekt nowego chińskiego śmigłowca o dużej prędkości. Jak widać z konstrukcji wiropłatu, który otrzymał kryptonim Avant-Courier, w momencie jego powstania na pierwszy plan wysunięto maksymalną prędkość lotu. Świadczą o tym „oblizany” kadłub, owiewki piast wirników, a także dwa niewielkie skrzydła z gondolami silników i śmigłami. Do tej pory taki wygląd miały jedynie śmigłowce przeznaczone do rozwijania dużych prędkości lotu. Pojawienie się chińskiego Avant-Couriera wskazuje, że Chiny przystąpiły do wyścigu śmigłowców.
Schemat stosowany przez Chińczyków w technologii krajowej nazywa się terminem „wirolot”. Oznacza to, że samolot ma osobny wirnik główny, który utrzymuje samolot w powietrzu, oraz osobny system tworzenia ciągu poziomego. Główną zaletą takiego schematu jest brak konieczności opracowywania i produkcji złożonej tulei śrubowej z tarczą krzywkową. Dodatkowo ciąg poziomy staje się „odpowiedzialnością” osobnego układu, a nie wirnika, a w konsekwencji moc silnika jest zużywana efektywniej, co umożliwia osiąganie znacznie wyższych prędkości lotu. W pełni zachowane są wszystkie zalety śmigłowca, takie jak możliwość zawisu i startu/lądowania na niewielkich obszarach. Do pewnego czasu wiropłaty niemal na równych zasadach rywalizowały ze śmigłowcami o prawo do stania się główną klasą samolotów pionowego startu, ale z wielu powodów – przede wszystkim ze względu na stosunkowo skomplikowaną przekładnię – przegrały. Niemniej jednak rozwój wiropłatów był kontynuowany, choć pod względem liczby nie mogą konkurować ze śmigłowcami.
Wróżka Rotodyne
Jednym z pierwszych projektów wiropłatów, który miał dobre perspektywy praktycznego zastosowania, był angielski Fairey Rotodyne, stworzony w połowie lat pięćdziesiątych. Celem tego projektu było wyprodukowanie obiecującego samolotu wielozadaniowego (głównie transportowego), zdolnego do przenoszenia ładunku z większą prędkością niż ówczesne śmigłowce. Jednocześnie pod względem prędkości niezbędna aparatura była gorsza od dostępnych samolotów, ale nie wymagała dużych miejsc startu i lądowania. Po krótkiej refleksji nad wyglądem przyszłej maszyny inżynierowie firmy Fairy przypomnieli sobie stary pomysł z osobnymi śrubami głównymi i osobnymi ściągającymi. W wyniku prac badawczo-rozwojowych pierwszy prototyp maszyny Rotodyne powstał w 1957 roku. Był czymś, co łączy w sobie cechy helikoptera i samolotu. W górnej części kadłuba w kształcie cygara zamontowano pylon śmigła. Po bokach pojazdu znajdowały się dwa skrzydła z gondolą na każdym. W części ogonowej kadłuba zastosowano stabilizator z dwiema podkładkami kilowymi.
Szczególnie interesująca jest elektrownia Rotodain. Urządzenie miało aż sześć silników. Dwa pierwsze z nich to turbośmigłowe Napier Eland NE1.7 o mocy 2800 KM każdy. - mieści się w gondoli silnika na skrzydle. Poprzez własne skrzynie biegów obracali śruby ściągające. Główny wirnik napędzany był czterema miniaturowymi silnikami odrzutowymi (po jednym na każdą łopatę) naszej własnej konstrukcji. W silnikach turbośmigłowych zainstalowano system odpowietrzania, który wchodził do silników na łopatach, gdzie był mieszany z paliwem. Spalona mieszanka wprawiła wirnik w ruch obrotowy. Taki system był dość złożony i nietypowy dla techniki lotniczej, jednak zastosowanie napędu strumieniowego śmigła pozwoliło na uproszczenie konstrukcji całej Rotodyne ze względu na brak konieczności stosowania śmigła ogonowego do przeciwdziałania reaktywnemu momentowi wirnik główny. Ponadto elektrownia Rotodine przewidywała możliwość wyłączenia napędu głównego wirnika, po czym urządzenie mogło latać jak wiatrakowiec i całą moc silnika wykorzystywać na ciąg poziomy. Powstały wiropłat Rotodyne miał solidne wymiary: średnicę wirnika 27,5 metra, całkowitą długość prawie 18 metrów i suchą masę 7200 kilogramów. Początkowo opracowano jedynie opcję przewozu pasażerów. Kabina urządzenia mogła pomieścić do czterdziestu osób z bagażem. Przy maksymalnym obciążeniu masa startowa Rotodine była nieco mniejsza niż piętnaście ton.
6 listopada 1957 wystartował pierwszy prototyp wiropłatu. W trakcie pierwszych lotów „w powietrzu” po raz kolejny przetestowano sterowność: faktem jest, że sterowanie odchyleniem odbywało się nie za pomocą ciągu śmigła ogonowego, którego tam nie było, ale za pomocą oddzielnego zmiana skoku śmigieł ciągnących. Już pierwsze loty wykazały opłacalność takiego systemu. Do końca pierwszego etapu testów Rotodine osiągnął prędkość 250 km/h i wysokość 2100 metrów. Jednocześnie wszystkie loty odbywały się bez wyłączania silników wirnika głównego i bez użycia śmigieł ciągnących. Wiosną 1958 roku rozpoczął się drugi etap testów, podczas którego wiropłat zaczął przechodzić na autorotację i latać za pomocą silników turbośmigłowych. Na samym początku 1959 roku Fairey Rotodyne ustanowił rekord prędkości wiropłatów. Na zamkniętej 100-kilometrowej trasie przyspieszył do 307 km/h. To było prawie 80 kilometrów na godzinę szybciej niż poprzedni rekord śmigłowca. Jednocześnie obliczenia wykazały, że bez zmiany konstrukcji Rotodyne jest w stanie osiągnąć próg 400 km/h.
Rotodyne został po raz pierwszy zaprezentowany publiczności na targach Farnborough Air Show w 1958 roku, gdzie jego niezwykły projekt natychmiast przyciągnął wielką uwagę. Jednak oprócz ciekawskich „zwykłych” gości interesują się nimi również potencjalni klienci. Jeszcze przed zakończeniem testów kilku dużych przewoźników lotniczych wyraziło chęć otrzymania takiego sprzętu, a kanadyjska firma Okanagan Helicopters (obecnie CHC Helicopters), nie czekając na zakończenie salonu, podpisała przedwstępną umowę na dostawę m.in. co najmniej jeden nowy wiropłat. Co więcej, nawet Pentagon i Królewskie Siły Powietrzne Wielkiej Brytanii zainteresowały się obiecującą maszyną. Jednak wielu klientów chciało mieć samochód o większej ładowności. Obliczenia ekonomistów firmy „Wróżka” na samym początku prac wykazały, że najbardziej wydajna pod względem finansowym będzie wersja wiropłatu, która może przewozić 60-65 pasażerów. Kilka firm żeglugowych nalegało na 65 miejsc. Przeprojektowanie projektu wymagało solidnej inwestycji finansowej – około 8-10 mln funtów. Z tego powodu projekt Rotodyne pod koniec lat pięćdziesiątych znalazł się w bardzo niezręcznej sytuacji. Potencjalni klienci nie chcieli płacić za prace projektowe, a Fairey Aviation nie posiadało własnych środków.
Oprócz własnych problemów z finansowaniem projektu Rotodine, plany brytyjskiego rządu zostały uderzone. Zmniejszone zamówienia rządowe zmusiły Fairy Aviation do stania się częścią Westland, a ta ostatnia nie miała planów rozwoju programu Rotodyne. Fundusze na obiecujący wiropłat były niewystarczające, co spowodowało opóźnienia w testach. Z tego powodu większość firm żeglugowych porzuciła swoje plany. W 1962 roku, pomimo początkowych planów rozpoczęcia masowej produkcji, projekt Rotodyne został anulowany. Ciekawy i odważny samolot nie radził sobie z biurokracją, problemami finansowymi i nieufnością biznesmenów.
Kamow Ka-22
Niemal równocześnie z powstaniem angielskiej Rotodyny, w naszym kraju rozpoczął się nieco podobny projekt. Raczej tylko czas głównych prac projektowych z grubsza się pokrywał, a pomysły obu projektów pojawiły się pod koniec lat czterdziestych. Z idei holowania śmigłowca przez samolot wyrosły pierwsze radzieckie wiropłaty o cechach przydatnych do praktycznego zastosowania. W takim przypadku holowany pojazd mógłby przełączyć się w tryb autorotacji i zaoszczędzić dużo paliwa. Jednak praktyczne zastosowanie połączenia „samolot-śmigłowiec” nie wyglądało na zbyt wygodne. Postanowiono opracować samolot, który mógłby łączyć wszystkie pozytywne cechy dostępnych typów.
Do maja 1952 biuro projektowe N. I. Kamova ukończyła wstępny projekt przyszłego wiropłatu o nazwie Ka-22. Już na wczesnym etapie proponowano, aby samolot był dwuślimakowy, z poprzecznym położeniem wirników. Oprócz względnej prostoty konstrukcji płatowca umożliwiło to znaczne uproszczenie przekładni: silniki umieszczone w gondolach pod głównymi wirnikami mogły jednocześnie napędzać śmigła ciągnące. W rzeczywistości najtrudniejszą częścią przekładni był mechanizm synchronizacji, który zapewniał równoczesny identyczny obrót obu wirników i w przypadku wyłączenia jednego z silników rozdzielał moc pozostałego. Jednocześnie schemat Ka-22 w tym czasie uznano za nie do końca odpowiedni do masowego użytku. Wszystkie poprzednie śmigłowce poprzeczne cierpiały na ten sam problem – silne wibracje. Pojawiła się wówczas opinia, że drgania konstrukcji są organiczną wadą poprzecznego ułożenia śrub.
Warto zauważyć, że oprócz wibracji, obiecujący projekt miał szereg innych problemów. Na przykład obliczenia wykazały potrzebę stworzenia elektrowni i przekładni zdolnej do pracy z mocą około 12 tysięcy koni mechanicznych. Musiałem też dużo czasu poświęcić na studiowanie śrub. Przy prędkości lotu około 400 km/h prędkość przepływu na końcach łopat wirnika przekraczała prędkość dźwięku, co znacznie pogorszyło ich właściwości. Niemniej jednak projektanci biura projektowego Kamov i pracownicy TsAGI poradzili sobie z problemami aerodynamicznymi i inżynieryjnymi. Dziesięć lat po tych pracach N. I. Kamow obronił rozprawę doktorską, która częściowo dotyczyła projektu Ka-22. Według M. L. Mil, dla tego projektu konieczne było natychmiastowe nadanie doktoratu z nauk technicznych.
Tak wyglądał gotowy projekt. Na kadłubie o przekroju zbliżonym do prostokąta zespół ogonowy został zamontowany ze statecznika i stępki. W środkowej części kadłuba zainstalowano skrzydło o długości 23,8 metra, na końcach którego umieszczono dwie gondole silnikowe dla silników D-25VK o mocy 5500 koni mechanicznych. W gondoli znajdowały się również systemy transmisyjne, które rozdzielały energię na śruby główne i pociągowe. Pusty Ka-22 ważył prawie 26 ton. Maksymalna ładowność przekroczyła 16 ton. Jednocześnie w niektórych przypadkach wiropłat mógł przewozić nie więcej niż pięć ton ładunku - w tym przypadku osiągnięto akceptowalny zasięg lotu.
Pierwszy prototyp wiropłatu Ka-22 zbudowano w 1958 roku, ale po przeniesieniu na stację prób w locie konieczne były pewne modyfikacje. Z ich powodu pierwszy lot odbył się dopiero w połowie 59 roku. Pod koniec roku do lotów śmigłowcami dodano misje lotnicze, które obejmowały włączenie śmigieł ciągnących. 29 kwietnia 1960 r. pierwszy lot okrężny zakończył się krótko po starcie. Załoga pilota D. K. Efremov kilka sekund po starcie poczuł silne wibracje i został zmuszony do lądowania w pobliżu lotniska. Przyczyną kłopotów było oderwanie się skóry jednej z łopatek prawego wirnika głównego. W przyszłości testy Ka-22 były wielokrotnie przerywane na krótki czas z powodu ciągłych niedociągnięć technicznych i ulepszeń. Jednak w listopadzie 1961 roku nowy wiropłat ustanowił rekord świata, podnosząc 16485 kilogramów ładunku na wysokość 2557 metrów.
Najpoważniejszy wypadek podczas testów Ka-22 miał miejsce pod koniec lata 1962 roku, kiedy rozbił się prototypowy wiropłat przewożony z Taszkientu do Moskwy. Zbliżając się do lotniska Dzhusaly, samolot upadł na bok i upadł na ziemię, grzebiąc pod nim siedmiu członków załogi. Przyczyną wypadku było odłączenie tulei mocującej linkę regulacji skoku prawego wirnika głównego. Drugi wiropłat do wyprzedzania został wysłany do przeglądu i rewizji. Testy wznowiono dopiero wiosną przyszłego roku. Nowy etap lotów zgodnie ze swoim programem powtórzył poprzednie: najpierw starty za pomocą wirników, a potem loty próbne „jak samolot”. Ostatnie testy ogólnie uznano za udane, ale wiropłat nadal wymagał udoskonalenia do wykorzystania w lotnictwie. Podczas testów samochód osiągnął maksymalną prędkość 356 kilometrów na godzinę. Dalszy wzrost prędkości lotu wiązał się z pewnym ryzykiem, jednak poprzeczkę przy szacowanych 400 km/h można było jeszcze pokonać.
Niemniej jednak dostrajanie nie było potrzebne, a prędkość czterystu kilometrów na godzinę pozostała nieosiągalna. Jeszcze pod koniec 1963 roku projekt Ka-22 pozostawał na etapie testowania prototypów. W tym czasie jego główny konkurent, śmigłowiec Mi-6, wszedł do produkcji i został oddany do użytku. Ka-22 został pierwotnie opracowany jako alternatywa dla nowego ciężkiego śmigłowca. Trudności w projektowaniu i testowaniu gotowego wiropłatu ostatecznie wpłynęły na termin realizacji projektu, co ostatecznie położyło mu kres. Kierownictwo przemysłu lotniczego i Departament Obrony straciły zainteresowanie złożonym i długotrwałym projektem w 1964 roku. Prace na Ka-22 zostały wstrzymane.
Lockheed ah-56 cheeyenne
Lockheed zawsze był znany ze swojej najnowocześniejszej inżynierii. Często realizacja nowych pomysłów kosztowała klienta duże sumy lub była wstrzymywana z powodu problemów technicznych, ale prawie nie wpływało to na „zapał” projektantów. W latach sześćdziesiątych pracownicy „Lockheed” próbowali swoich sił w tworzeniu maszyn wiropłatowych. Nie trzeba dodawać, że projekt okazał się ciekawy i do pewnego stopnia odważny? Powstały wiropłat AH-56 Cheeyenne wciąż przyciąga uwagę specjalistów, ale rzeczywisty los projektu okazał się smutny.
W połowie lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku Pentagon chciał mieć nowy śmigłowiec szturmowy o dobrych parametrach lotu i bojowych. Program departamentu wojskowego otrzymał oznaczenie AAFSS i było w nim zaangażowanych 12 organizacji projektowych. Do ostatniego etapu konkursu weszły tylko dwie firmy – Lockheed z projektem AH-56 Cheeyenne i Sikorsky z S-66. Wymagania techniczne dla nowego śmigłowca obejmowały dużą prędkość. Wojsko założyło, że nowy śmigłowiec szturmowy powinien spędzić minimalną ilość czasu w obszarze ataku. Z tego powodu oba projekty obejmowały montaż śmigła pchającego w ogonie śmigłowca. Fakt ten sprawia, że rozważane śmigłowce są samolotami klasy „wirolot”. Warto zauważyć, że inżynierowie Lockheed i Sikorsky wybrali różne metody przeciwdziałania reaktywnemu momentowi wirnika głównego. „Lockheed” zrobił to po prostu: do śmigła ogonowego z czterema łopatami dodali trzyłopatowy popychacz umieszczony na samym końcu wysięgnika ogonowego. Firma „Sikorsky” zaprojektowała specjalny mechanizm, który obracał śmigło ogonowe o 90 °. Po takim obrocie wirnik główny przeszedł w tryb autorotacji i nie wytworzył momentu reaktywnego. Jednak klient uznał układ śmigłowca S-66 za zbyt skomplikowany. W 1966 roku projekt ten został zamknięty na rzecz Lockheeda AH-56 Cheeyenne.
Względną prostotę sekcji ogonowej Cheyenne'a z nawiązką zrównoważyła ogólna śmiałość innych rozwiązań technicznych. Śmigłowiec wiropłatów otrzymał cienki kadłub z wypukłą szybą kokpitu. Ze względu na swój rozpoznawalny charakterystyczny kształt wiropłat otrzymał przydomek Dragonfly - „Dragonfly”. W górnej części kadłuba zainstalowano niskoprofilową piastę śmigła, na której zawieszono trzy łopaty. Dla ówczesnych śmigłowców trójłopatowe śmigło było dość odważną decyzją. Większość ówczesnych wiropłatów miała parzystą liczbę ostrzy, co ułatwiało wyważanie i zmniejszało wibracje. Pośrodku kadłuba, za piastą śmigła, znajdował się silnik turbowałowy. W pierwszych egzemplarzach AH-56 był to General Electric T64-GE-16 o mocy prawie 3000 koni mechanicznych. Przy maksymalnej masie startowej wynoszącej około 7700 kg Cheyenne mógł przewozić do 1700 litrów nafty. Dało to wiropłatowi wyjątkowy maksymalny zasięg do 1400 kilometrów. Pomimo niewielkiej masy, ważne jednostki śmigłowca i załogi posiadały pancerz przeciwpociskowy i przeciwodpryskowy. Dwuosobowa załoga znajdowała się we wspólnym kokpicie; stanowisko pilota znajdowało się za i nad stanowiskiem nawigatora-strzelca.
Zdając sobie sprawę z wielkiej przyszłości śmigłowców bojowych i wiropłatów, projektanci Lockheed nie tracili czasu na awionikę. Jego głównym elementem był system obserwacyjny i obserwacyjny General Electric XM-112. System ten składał się z 12 peryskopów, dalmierza laserowego i noktowizora. Dzięki XM-112 nawigator-strzelec mógł kontrolować sektor o szerokości 210 ° przed samochodem. Odchylenie może zapewnić widoczność we wszystkich kierunkach. System XM-112 został połączony z kompleksem naprowadzania nowo utworzonych pocisków przeciwpancernych BGM-71 TOW. Pociski i inną broń umieszczono na sześciu pylonach pod skrzydłem. W system monitoringu i kontroli uzbrojenia wbudowano także trzy radiostacje do komunikacji z bazą i połączenia naziemne, wyposażenie systemu identyfikacji „przyjaciel lub wróg”, radiowysokościomierz, automatyczny kurs i inne niezbędne urządzenia elektroniczne. Cechą charakterystyczną awioniki Cheyenne jest maksymalna integracja całego sprzętu. Większa, w porównaniu z poprzednimi śmigłowcami, ilość różnorodnej elektroniki praktycznie nie wpłynęła na wygodę jej obsługi. Jedyną wadą zaawansowanej awioniki jest wysoka cena całego kompleksu. Jednak w tamtych czasach wojsko amerykańskie nie skąpiło sprzętu wojskowego.
Potencjalny operator wiropłatu Sheeyenne mógł wybierać z dość szerokiej gamy uzbrojenia. Tak więc w nosie pojazdu bojowego umieszczono zdalnie sterowaną wieżę firmy Emerson Electric. Pod kulistą obudową wieży można było umieścić sześciolufowy karabin maszynowy XM-196 Gatling, automatyczny granatnik XM-129 40 mm lub automatyczne działko XM-52 30 mm. Obciążenie amunicją różnych systemów luf było różne, ale w nosie wiropłatu było wystarczająco dużo miejsca, aby pomieścić pudełka z nabojami lub pociskami. Sześć zewnętrznych węzłów zawiesi mogło przenosić kolejne 907 kilogramów broni, na przykład rakiety niekierowane lub ppk TOW. Ogólnie potencjał bojowy Cheyenne znacznie przekroczył możliwości nowo stworzonej Cobry AH-1.
Charakterystyki lotu nowego wiropłatu również były wyższe. AH-56 wspiął się na wysokość tysiąca metrów w mniej niż minutę i mógł latać w zasięgu do 1400 kilometrów. Podczas testów osiągnięto maksymalną prędkość 407 kilometrów na godzinę. 21 września 1967 wystartował pierwszy lotny prototyp śmigłowca. Wyraźnie pokazał wygodę silnika o dużej mocy i zastosowanego układu z dwoma śmigłami ogonowymi. Jednak podczas przejścia z zawisu do lotu poziomego, a także podczas tego ostatniego, Cheyenne zachowywał się niestabilnie. Niewielkie ulepszenia przeplatano z lotami testowymi. Ta praktyka trwała do wiosny 1969 roku: 12 marca rozbił się trzeci egzemplarz lotu. Podczas lotu wirnik zaczął wibrować, co spowodowało uderzenie w latarnię. Uderzenie było tak silne, że pilot D. Bale, który znajdował się w górnym kokpicie, natychmiast zginął. Po tym incydencie pojawiła się propozycja wyposażenia wiropłatu w fotele katapultowe oraz system strzelania łopatami. W tym czasie łączna liczba wybudowanych lub w budowie Cheeyenne wynosiła osiem.
Cheyenne miał wiele problemów technicznych i operacyjnych. Pracownicy Lockheed aktywnie pracowali nad ich wyeliminowaniem, ale wojna w Wietnamie już weszła w aktywną fazę. Amerykańskie wojsko pilnie potrzebowało śmigłowca szturmowego, który wkrótce stał się AH-1 Cobra. Pod koniec wiosny 69 roku Pentagon rozwiązał umowę z Lockheedem. Bell otrzymał lukratywną ofertę w wysokości około stu milionów dolarów. Później pojawiły się kolejne kontrakty na kilkaset bębnów Cobras. Jeśli chodzi o AH-56, Lockheed kontynuował projekt z własnej inicjatywy i na własny koszt. Cheyenne w wersji AH-56A miał zaktualizowane podwozie, nowe czterołopatowe śmigło i mocniejszy silnik General Electric T64-GE-716. Ponadto dostosowano skład sprzętu i nieco uproszczono technologię produkcji. Zgodnie z nowym projektem zbudowano dwa wiropłaty. W 1972 roku Lockheed zaprezentował wojsku zmodernizowany pojazd bojowy, ale nie wykazali już żadnego zainteresowania. Projekt został ostatecznie zamknięty, a wkrótce Pentagon rozpoczął nowy program, którego efektem był śmigłowiec AH-64 Apache.
Pierwszy wiropłat firmy Lockheed okazał się na swoje czasy zbyt skomplikowany i odważny. Poza tym Cheyenne nie miał szczęścia, by pojawić się we właściwym czasie. Z powodu walk w Wietnamie główny klient stracił zainteresowanie obiecującym samolotem, nawet nietypowej klasy wiropłatów. Z dziesięciu zbudowanych AH-56 do dziś przetrwały tylko cztery, które są obecnie eksponatami muzealnymi.
