Need for speed: projekty slibných vysokorychlostních vrtulníků
CV/MV-22B sklopný rotor vstoupil do služby u americké námořní pěchoty v roce 2007. Toto je jediné letadlo v současné době v provozu, které startuje a přistává vertikálně a má vysokou rychlost letu.
Vrtulníky přidaly nový rozměr konceptu vojenských operací od jejich zavedení do francouzské armády a letectva během války s Alžírskem v letech 1954-1962.
Použití vrtulníků k podpoře vertikálního manévru umožňuje dopravit bojové jednotky bez ohledu na geografické překážky na místo, kde to protivník může nejméně očekávat. To otevírá nové možnosti pro válčení. Od konfliktu v Alžíru zvýšil technologický pokrok a neustálé zlepšování konstrukce vrtulníku jeho schopnosti, zejména užitečné zatížení a vztlak. Maximální rychlost a dolet moderních středních a těžkých víceúčelových vrtulníků však zřejmě dosáhly svých horních limitů.
Například nejnovější model F rodiny víceúčelových transportních vrtulníků CH-47 Chinook od Boeingu má maximální rychlost 315 km/h a dolet 370 km. Za CH-47F následuje ruský vrtulník Mi-35M s maximální rychlostí 310 km/h a doletem 460 km. Střední vrtulník AW-101 od AgustaWestland/Finmeccanica má maximální rychlost 309 km/h, střední vrtulník AW-139M nové generace téže společnosti má maximální rychlost 306 km/h. Jak můžete vidět z tohoto seznamu maximálních rychlostí, ne všechny moderní vrtulníky mohou dosáhnout maximální rychlosti něco málo přes 300 km/h.
Cestovní rychlost je důležitá, protože ovlivňuje „obrat“ letadla při plnění bojové mise. Čím rychleji vrtulník letí, tím dříve dosáhne cíle a tím dříve se bude moci vrátit, aby sebral a dodal další síly a zásoby. Rychlé nahromadění sil na zemi je velmi důležité pro úspěch vzdušného útoku. Schopnost letadla létat více letů v daném časovém období je tedy nesmírně užitečná. Létání vysokou rychlostí také zlepšuje schopnost přežití tím, že zkracuje dobu, po kterou je letadlo vystaveno nepřátelským pozorovatelům a střelcům na zemi.
Žádoucí je i zvýšený dojezd, i když to souvisí především s kapacitou paliva. V minulosti byla zvláštní pozornost věnována zvýšení doletu, který přímo souvisí s kapacitou palivových nádrží. Střední a těžké vrtulníky, jako je Mi-26 s doletem 800 km a Sikorsky CH-53E s doletem 999 km, potřebují právě takový dolet, aby provedly několik bojových letů bez doplňování paliva. Mezitím výložníky pro doplňování paliva namontované na letadlech, jako je vrtulník CH-53E nebo vrtulník pro speciální operace MH-60G/U Blackhawk, umožňují mise na dlouhé vzdálenosti hluboko za nepřátelské linie. Dolet a cestovní rychlost však spolu úzce souvisí z hlediska praktického provozního významu. Přestože letadlo může mít dosah stovek námořních mil k dosažení přistávací plochy, je třeba vzít v úvahu zpáteční cestu a čas strávený na ní, protože to může vést ke zvýšení doby přípravy přistávacích sil. V tomto případě nebude schopen rychle provádět úkoly zpáteční cesty kvůli zvýšené době letu. To znamená, že aby bylo možné co nejefektivněji využít delší dolet, musí letoun opět letět rychleji.
otočné šrouby
Navzdory počátečním potížím a kritice skeptiků změnil sklápěcí rotor Bell-Boeing CV / MV-22B Osprey, který začal fungovat v roce 1981 jako součást společného projektu Vertical Take-Off / Landing Experimental (JVX), koncept operací zahrnujících vertikální zdvih. vozidel. Tento sklápěcí rotor, který byl poprvé nasazen americkou námořní pěchotou v roce 2007 a speciálními silami amerického letectva v roce 2009, se v současné době používá nejen v bojových operacích (zásahy v Iráku a Afghánistánu), ale také v humanitárních operacích a operacích pomoci při katastrofách, např. pomoc po tajfunu Haiyart, který v roce 2013 zdevastoval části Filipín. Zejména námořní pěchota spatřovala v překlopném rotoru MV-22B řešení problému doručování jednotek z lodí daleko za horizont. Tento úkol již dříve plnil těžký transportní vrtulník CH-46E Sea Knight, ale jeho letová doba byla nepřijatelná. Tento vrtulník potřeboval spoustu času na vybudování potřebného kontingentu přistávacích sil, zatímco provedl několik bojových letů, omezená přistávací síla zůstala zranitelná.
Jedinečné vlastnosti a schopnosti naklápěcího rotoru MV-22B jsou zaměřeny na řešení těchto problémů. Dokáže vzlétnout vertikálně z přistávacího plavidla, ale když přejde na vodorovný let a vypne motory, může letět rychlostí 500 km/h. To je více než dvojnásobek rychlosti vrtulníku CH-46E, což znamená, že doba letu na stejnou přistávací plochu je více než poloviční. Navíc delší dojezd 722 km a vyšší nosnost 9070 kg v kokpitu a 6800 kg na kardanu dále zvyšují jeho účinnost. Praktické zkušenosti získané s MV-22B zvýšily zájem o letadla se sklopným rotorem jako typ letadla a zlepšily vyhlídky na další generaci se sklopným rotorem. To platí zejména vzhledem k tomu, že CV/MV-22B v podstatě využívá technologie, materiály a vývojové a výrobní procesy ze 70. let, které bez jakýchkoli pochyb za poslední tři desetiletí výrazně pokročily.
Bell-Boeing staví na zkušenostech získaných s CV/MV-280B při vývoji naklápěcího rotoru V-22 Valor a začleňuje nejnovější technologie, materiály a výrobní procesy k vytvoření pokročilejšího letadla se sklopným rotorem.
Pro vrtulník Sikorsky S-97 bylo použito schéma se dvěma protiběžnými hlavními rotory a ocasní tlačnou vrtulí. To umožnilo nejen získat vysoké rychlosti, ale také možnost létat do stran a dokonce i dozadu.
Slibný vývoj
Jak je uvedeno výše, letectví Průmysl pracuje na výzvě překonat maximální rychlostní limit pro vrtulníky. Problém zvyšování rychlosti je částečně způsoben právě tím prvkem, který umožňuje vrtulníku vertikální let – horními rotory. Problémy, které bylo potřeba vyřešit, souvisely s aerodynamickým odporem vrtulí a trupu, eliminací zablokování vzduchu z listů, obráceným prouděním vzduchu a stlačitelností vzduchu. Diskuse o technických detailech těchto problémů by mohla zabrat několik stránek, ale jedna věc je jasná – musí být vyřešeny tak či onak, aby se změnila dynamika letu vrtulníku. Designéři se snaží tyto problémy řešit, jdou různými směry a „tápají“ po odpovědích tam.
Například společnost Bell Helicopter převzala osvědčenou koncepci otočné vrtule CV/MV-22B a upravila ji pro svůj projekt sklopného rotoru V280 Valor. Steve Matia, ředitel obchodního rozvoje Advanced Pivot Systems, říká: „V-280 čerpá ze zkušeností získaných a osvědčených s naklápěcím rotorem CV/MV-22B, přičemž využívá nejnovější vývojové a konstrukční technologie.“ Jak vysvětlil, jedno z nejzajímavějších řešení je implementováno v gondole V-280. U tiltrotoru CV / MV-22B se otáčí celá gondola. U nového V-280 se otáčejí pouze vrtule a převodovky, zatímco gondola a motor zůstávají v klidu. To umožňuje bezpečné přistání a vystupování, protože kryt motoru nepřekáží při přistání, a také snižuje nároky na údržbu. Naklápěcí rotor V-280, určený k provádění různých úkolů, je menší než sklopný rotor CV / MV-22B. Bude mít cestovní rychlost 520 km/h, bojový dosah přes 930 km, bude se moci vznášet ve výšce 1828 metrů a létat při teplotě 32 stupňů Celsia s plným bojovým zatížením, přičemž překoná stávající vrtulníky v ovladatelnosti. Společně s Lockheed-Martin nabízí Bell naklápěcí rotor V-280 pro pokročilý program vrtulníků FVL JMR-TD (Future Vertical Lift Joint Multi-Role Technology Demonstration). Společnosti naplánovaly první let jejich sklápěcího rotoru V-280 na srpen 2017.
Díky použití ocasní tlačné vrtule a dvoupaprskových ocasních stabilizátorů je S-97 již znatelně tišší než tradiční vrtulníky. Když není potřeba vysoká rychlost, ale je potřeba nízká viditelnost, tlačná vrtule je téměř tichá
Slibný vrtulník X3 od Airbus Helicopters má krátká křídla, která vytvářejí vztlak při rychlostech přesahujících 80 uzlů, a dva turbovrtulové motory pro let dopředu. Piloti hovoří příznivě o ovladatelnosti letounu Airbus Helicopter
X2
Mezitím Sikorsky a Boeing spojily své síly v programu FVL JMR-TD, aby nabídly vrtulník SB-1 Defiant. Navrhují vzít projekt Sikorsky X13636 s protiběžnými koaxiálními vrtulemi a tlačnou vrtulí jako základ pro nový letoun o hmotnosti ne více než 2 2 kg. Tento přístup společnosti Sikorsky-Boeing má své výhody, protože technologický demonstrátor X2720 o hmotnosti 2010 463 kg provedl v roce 2015 několik zkušebních letů, přičemž dosáhl rekordní rychlosti 97 km/h. V roce 5000 Sikorsky představil svůj prototyp lehkého taktického víceúčelového vrtulníku S-XNUMX Raider o hmotnosti asi XNUMX kg.
Projekt vrtulníku SB-1 Defiant společností Sikorsky a Boeing
Chris Van Buyten, viceprezident pro inovační projekty společnosti Sikorsky, který projekt vede: „Letat dále a rychleji v koaxiálním vrtulníku je rozhodně klíčovým požadavkem. S naším projektem S-97 však chceme předvést rotorové letadlo nové generace, které dokáže překonat tradiční vrtulníky ve všech aspektech výkonu, zejména při nízké rychlosti a visení. Tajemství koaxiálního X2 spočívá v tom, že protiběžné hlavní rotory poskytují zdvih a dopředný let bez ocasního rotoru. Tah nad 150 uzlů (277,8 km/h) zajišťuje tlačná vrtule, takže hlavní vrtule dělají to, co umí nejlépe – zajišťují vztlak.“ Van Buyten dále naznačil, že letouny S-97 a SB-1 „radikálně změní způsob, jakým nyní vojenští piloti létají a bojují ve vrtulnících“. V době, kdy tým Sikorsky a Boeing v roce 1 vynese svůj vrtulník SB-2017 do vzduchu, bude mít Sikorsky svůj třetí experimentální X2 za méně než 10 let, což definitivně prokáže neodmyslitelnou schopnost projektu zvětšit se na velikost středně užitkového vrtulníku UH. -60 Černý jestřáb.
Projekt X2 od Sikorsky
Cílem programu FVL JMR-TD je vyvinout a nasadit letoun s výrazně zlepšenými výkony a schopnostmi, který je schopen plnit širokou škálu úkolů, od průzkumu a útoku až po přepravu vojsk a nákladu.
Hybridní projekty
Airbus Helicopters (dříve Eurocopter) zaujímá hybridní přístup k budoucímu vývoji vrtulníků a využívá některé ze základních prvků tradičních letadel, jako jsou krátká obdélníková křídla. Toto řešení umožnilo výrazné zvýšení letových rychlostí, což bylo v roce 2012 prokázáno zkušebním letem technologického demonstrátoru X3, který dosáhl rychlosti 255 uzlů (472 km/h) (vyšší než rychlostní rekord X2). Projekt X3 kombinuje horní rotor pro zvedání a vznášení a krátká křídla s turbovrtulovými motory namontovanými na nich, které poskytují tah pro pohon (proto se zde používá termín „hybrid“). Nemá zadní vrtuli, místo toho má horizontální stabilizátor s vertikálními ocasními ploutvemi na každém konci. Při letu vpřed rychlostí větší než 80 uzlů (148 km/h) začnou křídla generovat další vztlak a při vysoké rychlosti téměř úplně zajišťují vztlak pro tento letoun.
Airbus zatím nezveřejnil své plány na nový vojenský letoun využívající přístup, který předvedl projekt X3. Zástupce společnosti však navrhl, že tato konstrukční řešení by mohla zahrnovat mnoho současných vrtulníků. Vzhledem k tomu, že za základ projektu X3 je vzata hluboce modernizovaná karoserie lehkého univerzálního vrtulníku AS-365N3 Dauphin od Airbus Helicopters, zdá se to docela možné. X3 byl ukázán americké armádě, ale nakonec se nedostal do programu FVL JMR-TD. Airbus naznačil svůj záměr zaměřit se na pátrací a záchranné mise a pokračuje v práci na letadle založeném na projektu X3, které by mohlo vzlétnout v roce 2019.
RACHEL
Společnost Russian Helicopters v roce 2009 oznámila, že vyvíjí slibný vysokorychlostní aerodynamický vrtulník se zatahovacím podvozkem a patentovanou implementací systému SLES (Stall Local Elimination System) v konstrukci hlavního rotoru. Mi-X1 bude mít podle vyjádření společnosti cestovní rychlost 475 km/h a maximální rychlost až 520 km/h. V srpnu 2015 na letecké přehlídce MAKS v Moskvě byla pojmenována vrtulníková továrna. Mile ukázal demonstrátor RACHEL (Russian Advanced Commercial Helicopter) inzerovaný jako vysokorychlostní vrtulník. Vrtulník pojme na palubu až 24 cestujících nebo 2,5 tuny nákladu a přepraví jej maximální rychlostí 500 km/h na vzdálenost maximálně 900 km. Holding uvedl, že zkušební lety začnou v prosinci a sériová výroba v roce 2022. V prosinci 2015 byl veřejnosti představen hluboce modernizovaný Mi-24K s novými zakřivenými listy rotoru. Účelem tohoto vývoje je snížení aerodynamického odporu, zvýšení stability a rychlosti vrtulníku. Společnost předpokládá, že maximální rychlost experimentálního letounu vzroste z 333 km/h na 400 km/h. Podle společnosti, pokud je možné převést další letadlo se zakřivenými lopatkami, zvýší to rychlost o 30 procent.
Ruský projekt perspektivního vysokorychlostního vrtulníku RACHEL
X-PLANE
Malá americká společnost AMV vyvíjí vlastní projekt vysokorychlostního plavidla s vertikálním vzletem s vrtulemi umístěnými na krátkých křídlech. Prototypy jasně naznačují kombinaci VTOL (Vertical Take-Off and Landing - vertikální vzlet a přistání) a vysokorychlostního vrtulníku. Společnost AMV uvedla na trh svůj demonstrátor X-PLANE a očekává, že jeho AMV-211 dosáhne maximální rychlosti 483 km/h, cestovní rychlosti 402 km/h a doletu 1110 XNUMX km. Přestože společnost předložila svůj návrh programu FVL JMR-TD, její projekt nebyl vybrán, projekt X-PLANE nebyl zastaven a jeho vývoj pokračuje.
Koncept X-PLANE od AMV
Řízený tah
Další kandidát navržený v oblasti vysokorychlostních vrtulníků využívá patentované konstrukční schéma Piasecki Aircraft VTDP (Vectored Thrust Ducted Propeller; tlačná vrtule namontovaná na trubce s řízením vektoru tahu) v kombinaci s nosnými křídly. Experimentální dvoumotorový čtyřlistý X-49 Speed Hawk poprvé vzlétl v roce 2007 a dosáhl rychlosti 268 km/h. Tento model vycházel z těla protiponorkového vrtulníku Sikorsky SH-60F Seahawk. Práce byla zpočátku financována americkým námořnictvem a později americkou armádou, aby demonstrovaly způsoby, jak zvýšit rychlost stávajících vrtulníků na 360 km/h. Tento projekt nebyl vybrán do programu FVL JMR-TD.
Projekt společnosti Piasecki Aircraft založený na protiponorkovém vrtulníku Sikorsky SH-60F Seahawk
SB-1 je dalším vývojem projektu Sikorsky S-97 a dalším kandidátem na program FVL JMR-TD, jehož cílem je uspokojit potřebu středního víceúčelového vrtulníku.
Převládá rozum
Armády řady zemí, včetně ozbrojených sil Spojených států a NATO, budou v nadcházejícím desetiletí čelit problému stárnutí helikoptér. Mnoho současných vrtulníků bylo uvedeno do provozu v 80. letech, jejich životnost se již blíží 30 letům. Například bitevní vrtulníky rodiny AH-64 Apache vyráběné společností McDonnell Douglas / Boeing začaly být vojákům dodávány v roce 1986 a přes řadu vylepšení mají v podstatě stejné letové vlastnosti. Rodina UH-60 je ještě starší, první vrtulníky byly dodány v roce 1974. Nejnovější vrtulníky UH-60M mají systémy řízení fly-by-wire, společnou architekturu, nový výkonný a spolehlivý motor, ale rychlost zůstává stejná. Prvním úkolem programu FVL JMR-TD bude nejspíše výměna vrtulníků řady UH-60, což vysvětluje podobnost v návrzích pro něj navrhovaných kabin.
Vojenští operátoři se tedy nevyhnutelně snaží svá letadla nahradit. A zde stojí před otázkou, zda zachovat osvědčené konstrukce, byť se začleněním digitální elektroniky a avioniky, fly-by-wire systémů a kompozitních materiálů, nebo přejít k konstrukcím, které nabízejí novou úroveň schopností. Druhou otázkou je možnost vývoje univerzálního plavidla, které by mohlo plnit nejrůznější úkoly. Americká armáda původně chtěla, aby všechny zamýšlené úkoly plnily maximálně tři letouny. Tato myšlenka se několikrát změnila a v tuto chvíli se ustálili na třech projektech: lehký vrtulník Light Scout (provoz od roku 2030), střední středně lehký, užitkový/útočný vrtulník s operačním startem v roce 2028 a konečně, těžký transport Heavy Cargo se zahájením provozu od roku 2035. Americká armáda navíc počítá s realizací projektu Ultra, jehož provoz je naplánován na rok 2025. Jedná se o nové nákladní vozidlo VTOL s výkonem podobným turbovrtulovým dopravním letadlům, jako jsou Lockheed Martin C-130J nebo Airbus A400M. Ale soudě podle výsledků briefingu zástupce ředitele odboru pozemního boje a taktických bojových systémů Jose Gonzaleze, který se konal na americkém ministerstvu obrany v lednu 2016, se zdá, že se vše opět mění. Kategorizace je navržena spíše na základě požadovaných schopností než podle hmotnosti. Tyto nové kategorie ještě nebyly vyhlášeny.
I bez varianty „Ultra“ má tento koncept nového letounu nejen technické problémy, ale může ovlivnit i aktuální postavení amerického letectva – jeho ambice a termíny. Pravděpodobně z provozního hlediska mohou být v různých úkolech některé projekty upřednostňovány před jinými. Hlavní otázkou zůstává úměrné financování takového programu a jak to může ovlivnit další modernizační projekty armády.
Letět vpřed
Zkušenosti s naklápěcím rotorem CV/MV-22B odhalují výhody tohoto letounu a poukazují na nové způsoby využití jeho jedinečných schopností. Na základě těchto zkušeností již americké Velitelství speciálních operací USSOCOM projevilo zájem o navýšení počtu konvertoplánů CV/MV-22B oproti původním požadavkům. Dostatek zkušeností s projektem X3 v rámci programu FVL JMR-TD ukazuje realitu dosažení vysoké rychlosti, zvýšené manévrovatelnosti a většího doletu. Aktuální otázkou je určit životaschopnost, rozšiřitelnost a adaptabilitu vysokorychlostních vrtulníků a také jejich cenu, která jim umožní plnit celou škálu bojových úkolů. Vysokorychlostní vrtulníky jsou již na obzoru, ale jak brzy a v jaké podobě, se zatím neví.
Použité materiály:
www.boeing.com
www.sikorsky.com
www.bellhelicopter.com
www.airbushelicopters.com
www.russianhelicopters.aero
www.socom.mil
www.wikipedia.org
en.wikipedia.org
informace