Need for speed: פרויקטים של מסוקים מהירים מבטיחים
הטילטרוטור CV/MV-22B נכנס לשירות עם חיל הנחתים האמריקאי ב-2007. זהו המטוס היחיד הפועל כיום הממריא ונוחת אנכית ובעל מהירות טיסה ברמה גבוהה.
מסוקים הוסיפו מימד חדש למושג המבצעים הצבאיים מאז הצגתם לצבא ולחיל האוויר הצרפתי במהלך המלחמה עם אלג'יריה בשנים 1954-1962.
השימוש במסוקים לתמיכה בתמרון אנכי מאפשר מסירת יחידות קרביות, ללא קשר למכשולים גיאוגרפיים, למקום שבו היריב הכי פחות יכול לצפות. זה פותח אפשרויות חדשות ללוחמה. מאז הסכסוך באלג'יר, התקדמות טכנולוגית ושיפורים מתמשכים בתכנון המסוק הגדילו את יכולותיו, בעיקר מטען והרמה. עם זאת, המהירות והטווח המקסימליים של מסוקים מודרניים רב-תכליתיים בינוניים וכבדים, ככל הנראה, הגיעו לגבולותיהם העליונים.
לדוגמה, מסוקי התחבורה הרב-תכליתיים של בואינג ממשפחת דגם F העדכנית של בואינג היא CH-47 Chinook עם מהירות מרבית של 315 קמ"ש וטווח של 370 ק"מ. ה-CH-47F עוקב אחריו מסוק Mi-35M רוסי במהירות מרבית של 310 קמ"ש וטווח של 460 ק"מ. המסוק הבינוני AW-101 מבית AgustaWestland/Finmeccanica הוא בעל מהירות מרבית של 309 קמ"ש, בעוד המסוק הבינוני AW-139M מהדור החדש של אותה חברה הוא בעל מהירות מרבית של 306 קמ"ש. כפי שניתן לראות מרשימה זו של המהירויות המקסימליות, לא כל המסוקים המודרניים יכולים להגיע למהירות מרבית של קצת יותר מ-300 קמ"ש.
מהירות השיוט חשובה מכיוון שהיא משפיעה על "התחלופה" של המטוס בעת ביצוע משימת קרב. ככל שהמסוק יטוס מהר יותר, כך הוא יגיע ליעד מוקדם יותר ויוכל לחזור מהר יותר לאסוף ולהעביר כוחות ואספקה נוספים. הצטברות הכוחות המהירה על הקרקע חשובה מאוד להצלחת התקיפה המוטסת. לפיכך, היכולת של מטוס לטוס יותר טיסות בפרק זמן נתון היא שימושית ביותר. טיסה במהירות גבוהה גם משפרת את השרידות על ידי צמצום הזמן שבו המטוס נחשף לצופים ולתותחנים של האויב על הקרקע.
רצוי גם טווח מוגדל, אם כי זה קשור בעיקר לקיבולת הדלק. בעבר ניתנה תשומת לב מיוחדת להגדלת טווח הטיסה, הקשור ישירות לקיבולת מכלי הדלק. מסוקים בינוניים וכבדים, כמו ה-Mi-26 עם טווח של 800 ק"מ וסיקורסקי CH-53E עם טווח של 999 ק"מ, זקוקים לטווח כזה בדיוק כדי לבצע מספר גיחות ללא תדלוק. בינתיים, בום תדלוק המורכב על מטוסים, כמו מסוק CH-53E או מסוק המבצעים המיוחדים MH-60G/U Blackhawk, מאפשרים משימות ארוכות טווח עמוק מאחורי קווי האויב. עם זאת, הטווח ומהירות השיוט קשורים קשר הדוק מנקודת מבט של משמעות מבצעית מעשית. למרות שלמטוס עשוי להיות טווח של מאות מיילים ימיים להגיע לאזור נחיתה, יש לשקול את הנסיעה חזרה ואת הזמן המושקע בו, שכן הדבר עלול להוביל להגדלת זמן ההצטברות של כוחות הנחיתה. במקרה זה, הוא לא יוכל לבצע במהירות משימות הלוך ושוב עקב זמן הטיסה המוגדל. כלומר, כדי לנצל את הטווח היעיל ביותר, על המטוס שוב לטוס מהר יותר.
ברגים ציר
למרות קשיים ראשוניים וביקורת מצד ספקנים, הטילטרוטור Bell-Boeing CV / MV-22B Osprey, שהחל את חייו בשנת 1981 כחלק מהפרויקט המשותף להמראה/נחיתה אנכית (JVX), שינה את תפיסת הפעולות הכוללות הרמה אנכית כלי רכב. טילטרוטור זה, שהוצב לראשונה על ידי חיל הנחתים האמריקאי בשנת 2007 והכוחות המיוחדים של חיל האוויר האמריקאי בשנת 2009, משמש כיום לא רק בפעולות לחימה (התערבויות בעיראק ובאפגניסטן), אלא גם בפעולות הומניטריות ואסון, למשל הוא סיפק הקלה לאחר שהטייפון הייארט הרס חלקים מהפיליפינים ב-2013. חיל הנחתים, במיוחד, ראה בטילטרוטור MV-22B פתרון לבעיה של משלוח חיילים מספינות הרבה מעבר לאופק. משימה זו בוצעה בעבר על ידי מסוק CH-46E Sea Knight, אך זמן הטיסה שלו לא היה מקובל. המסוק הזה נזקק לזמן רב כדי לבנות את המערך ההכרחי של כוחות נחיתה, בעוד שהוא ביצע מספר גיחות, כוח הנחיתה המצומצם נותר פגיע.
המאפיינים והיכולות הייחודיים של הטילטרוטור MV-22B מכוונים לפתור בעיות כאלה. הוא יכול להמריא אנכית מכלי הנחתת, אך כאשר הוא עובר לטיסה מישורית ומנמיך את המנועים, הוא יכול לטוס במהירות של 500 קמ"ש. מדובר ביותר מכפול מהמהירות של מסוק CH-46E, מה שאומר שזמן הטיסה לאותו אזור נחיתה הוא יותר מחצי. בנוסף, טווח ארוך יותר של 722 ק"מ ויכולת מטען גבוהה יותר של 9070 ק"ג בתא הטייס ו-6800 ק"ג על הגימבל מגדילים עוד יותר את היעילות שלו. הניסיון המעשי שנצבר עם ה-MV-22B הגביר את העניין במטוסי טיטרוטור כסוג מטוס ושיפר את הסיכויים לדור הבא של הטלטרוטור. זה נכון במיוחד בהתחשב בכך שה-CV/MV-22B משתמש בעצם בטכנולוגיות, בחומרים ובתהליכי הפיתוח והייצור של שנות ה-70, שללא כל ספק התקדמו בצורה משמעותית בשלושת העשורים האחרונים.
Bell-Boeing בונה על הניסיון שנצבר עם ה-CV/MV-280B בפיתוח הטילטרוטור V-22 Valor ושילוב הטכנולוגיות, החומרים ותהליכי הייצור העדכניים ביותר ליצירת מטוס מתקדם יותר עם רוטור הטיה.
עבור מסוק סיקורסקי S-97, נעשה שימוש בתוכנית עם שני רוטורים ראשיים מסתובבים נגדית ומדחף דוחף זנב. זה איפשר לא רק להשיג מהירויות גבוהות, אלא גם אפשרות לטוס הצידה ואף לאחור.
התפתחויות מבטיחות
כפי שמוצג למעלה, תְעוּפָה בתעשייה עובדים על האתגר להתגבר על המהירות המותרת למסוקים. הבעיה של הגברת המהירות נובעת בין השאר מעצם האלמנט שמאפשר למסוק לבצע טיסה אנכית - הרוטורים העליונים. הבעיות שהיו צריכות להיפתר היו קשורות לגרר האווירודינמי של המדחפים והגוף, ביטול עצירת האוויר מהלהבים, זרימת אוויר הפוכה ודחיסות האוויר. דיון בפרטים הטכניים של הבעיות הללו עשוי להימשך מספר עמודים, אך דבר אחד ברור - יש לפתור אותן בצורה כזו או אחרת על מנת לשנות את הדינמיקה של טיסה במסוק. מעצבים מנסים לפתור את הבעיות הללו, הולכים במגוון כיוונים ו"מגששים" שם תשובות.
לדוגמה, Bell Helicopter לקח את הרעיון המוכח של מדחף מדחף CV/MV-22B והתאים אותו לפרויקט V280 Valor tiltrotor שלהם. לדברי סטיב מטיה, מנהל פיתוח עסקי מתקדם Pivot Systems, "ה-V-280 נשען על הניסיון שנצבר והוכח ב-CV/MV-22B tiltrotor, תוך יישום טכנולוגיות הפיתוח והעיצוב העדכניות ביותר". כפי שהוא הסביר, אחד הפתרונות המעניינים ביותר מיושם בגונדולה V-280. ב-tiltrotor CV / MV-22B, הגונדולה כולה מסתובבת. עם ה-V-280 החדש, רק המדחפים ותיבות ההילוכים מסתובבים, בעוד המטוס והמנוע נשארים נייחים. זה מאפשר נחיתה וירידה בטוחה, שכן בית המנוע אינו מפריע לנחיתה, וגם מפחית את דרישות התחזוקה. הטילטרוטור V-280, שנועד לבצע משימות שונות, קטן יותר מהטילטרוטור CV / MV-22B. תהיה לו מהירות שיוט של 520 קמ"ש, טווח לחימה של למעלה מ-930 ק"מ, יוכל לרחף בגובה של 1828 מטר ולטוס בטמפרטורה של 32 מעלות צלזיוס בעומס קרב מלא, תוך מעבר מסוקים קיימים. ביכולת תמרון. יחד עם לוקהיד-מרטין, בל מציעה את ה-V-280 tiltrotor עבור תוכנית המסוקים המתקדמים FVL JMR-TD (Future Vertical Lift Joint Multi-Role Technology Demonstration). החברות קבעו את הטיסה הראשונה של הטילטרוטור V-280 שלהן לאוגוסט 2017.
בשל השימוש במדחף דוחף זנב ומייצבי זנב כפולות, ה-S-97 כבר שקט יותר באופן ניכר ממסוקים מסורתיים. כאשר אין צורך במהירות גבוהה, אך יש צורך בראות נמוכה, מדחף הדוחף הופך אותו לכמעט שקט
למסוק ה-X3 המבטיח מבית איירבוס הליקופטרס כנפיים קצרות היוצרות עילוי במהירויות העולה על 80 קשר ושני מנועי טורבו-פרופ לטיסה קדימה. הטייסים מדברים בחיוב על יכולת התמרון של מטוס ה-Airbus Helicopter
X2
בינתיים, סיקורסקי ובואינג איחדו כוחות בתוכנית FVL JMR-TD כדי להציע את מסוק ה-SB-1 Defiant. הם מציעים לקחת את פרויקט סיקורסקי X13636 עם מדחפים קואקסיאליים מסתובבים נגדית ומדחף דוחף כבסיס למטוס חדש במשקל של לא יותר מ-2 ק"ג. ישנם יתרונות לגישה זו של סיקורסקי-בואינג, שכן המדגימה הטכנולוגית X2 במשקל 2720 ק"ג ביצעה מספר טיסות ניסוי בשנת 2010, והגיעה למהירות שיא של 463 קמ"ש. בשנת 2015, סיקורסקי הציגה את אב הטיפוס הטקטי הרב-תכליתי הקל שלו S-97 Raider במשקל של כ-5000 ק"ג.
פרויקט מסוק SB-1 Defiant של סיקורסקי ובואינג
כריס ואן בוייטן, סגן נשיא לפרויקטי חדשנות בסיקורסקי, שמוביל את הפרויקט: "טיסה רחוקה ומהירה יותר במסוק קואקסיאלי היא בהחלט דרישת מפתח. עם זאת, עם פרויקט ה-S-97 שלנו, אנו רוצים להציג מטוס רוטור מהדור הבא שיכול להתעלות על מסוקים מסורתיים בכל היבט של ביצועים, במיוחד במהירות נמוכה ובריחוף. הסוד של ה-X2 הקואקסיאלי הוא שהרוטורים הראשיים מסתובבים נגדית מספקים הרמה וטיסה קדימה ללא רוטור זנב. דחף של מעל 150 קשר (277,8 קמ"ש) מסופק על ידי מדחף הדוחף, כך שהמדחפים הראשיים עושים את מה שהם עושים הכי טוב - מספקים עילוי". ואן בויטן הציע עוד כי מטוסי ה-S-97 וה-SB-1 "ישנו באופן קיצוני את האופן שבו טייסים צבאיים טסים ונלחמים כעת במסוקים". עד שצוות סיקורסקי ובואינג יעלו לאוויר את מסוק ה-SB-1 שלהם ב-2017, לסיקורסקי יהיה X2 הניסוי השלישי שלו בתוך פחות מעשר שנים, מה שיוכיח באופן סופי את היכולת הטבועה של הפרויקט להתאים לגודל של מסוק UH שימושי בינוני. -10 בלאק הוק.
פרויקט X2 מאת סיקורסקי
מטרת תוכנית FVL JMR-TD היא לפתח ולפרוס מטוס בעל ביצועים ויכולות משופרים משמעותית, המסוגל לבצע מגוון רחב של משימות, החל מסיור והתקפה ועד להובלת חיילים ומטענים.
פרויקטים היברידיים
איירבוס הליקופטרס (לשעבר יורוקופטר) נוקטת בגישה היברידית לפיתוח מסוקים עתידי, תוך שימוש בכמה מהמרכיבים החיוניים של מטוסים מסורתיים, כגון כנפיים מלבניות קצרות. פתרון זה איפשר עלייה משמעותית במהירויות הטיסה, אשר הודגמה בשנת 2012 על ידי טיסת מבחן של מדגמת הטכנולוגיה X3, שהגיעה למהירות של 255 קשר (472 קמ"ש) (גבוהה משיא המהירות X2). פרויקט ה-X3 משלב רוטור עליון להרמה וריחוף וכנפיים קצרות עם מנועי טורבו-פרופ המורכבים עליהם, המספקים דחף להנעה (לכן המונח "היברידית" משמש כאן). אין לו מדחף אחורי, אלא מצויד במייצב אופקי עם סנפירי זנב אנכיים בכל קצה. כאשר טסים קדימה במהירויות הגבוהות מ-80 קשר (148 קמ"ש), הכנפיים מתחילות ליצור עילוי נוסף ובמהירות גבוהה מספקות כמעט את כל העילוי למטוס.
איירבוס עדיין לא חשפה את תוכניותיה למטוס צבאי חדש באמצעות הגישה שהדגימה פרויקט X3. עם זאת, נציג החברה הציע שמסוקים נוכחיים רבים יכולים לכלול פתרונות עיצוב אלה. מכיוון שהגוף שעבר מודרניזציה עמוקה של המסוק האוניברסלי הקל AS-3N365 Dauphin מבית Airbus Helicopters נלקח כבסיס לפרויקט X3, זה נראה אפשרי בהחלט. ה-X3 הוצג לצבא האמריקני, אך בסופו של דבר לא נכנס לתוכנית FVL JMR-TD. איירבוס הודיעה על כוונתה להתמקד במשימות חיפוש והצלה וממשיכה לעבוד על מטוס המבוסס על פרויקט X3 שעשוי להמריא ב-2019.
רחל
Russian Helicopters הודיעה ב-2009 כי היא מפתחת מסוק אווירודינמי מהיר ומבטיח עם ציוד נחיתה נשלף ויישום פטנט של מערכת SLES (Stall Local Elimination System) בתכנון הרוטור הראשי. לפי החברה, ל-Mi-X1 מהירות שיוט של 475 קמ"ש ומהירות מרבית של עד 520 קמ"ש. באוגוסט 2015, בתערוכה האווירית MAKS במוסקבה, מפעל המסוקים על שמו. מייל הראה מפגין RACHEL (מסוק מסחרי מתקדם רוסי) המפורסם כמסוק מהיר. המסוק יכול להעלות לסיפון עד 24 נוסעים או 2,5 טון מטען ולהוביל אותו במהירות מרבית של 500 קמ"ש למרחק מרבי של 900 ק"מ. מההחזקה נמסר כי טיסות ניסוי יחלו בדצמבר, וייצור המוני ב-2022. בדצמבר 2015, הוצג לציבור Mi-24K שעבר מודרניזציה עמוקה עם להבי רוטור מעוקלים חדשים. מטרת פיתוח זה היא להפחית את הגרר האווירודינמי, להגביר את היציבות והמהירות של המסוק. החברה מניחה שהמהירות המרבית של מטוס הניסוי תגדל מ-333 קמ"ש ל-400 קמ"ש. לטענת החברה, אם ניתן יהיה להמיר מטוס נוסף עם להבים מעוקלים, הדבר יעלה את המהירות ב-30 אחוז.
פרויקט רוסי של מסוק מהיר מבטיח RACHEL
X-PLANE
חברה אמריקאית קטנה AMV מפתחת פרויקט משלה של ספינת המראה אנכית במהירות גבוהה עם מדחפים הממוקמים על כנפיה הקצרות. אבות הטיפוס מרמזים בבירור על שילוב של VTOL (אנכי המראה ונחיתה - המראה ונחיתה אנכיים) ומסוק מהיר. AMV השיקה את מדגם ה-X-PLANE שלה ומצפה שה-AMV-211 שלה יגיע למהירות מרבית של 483 קמ"ש, מהירות שיוט של 402 קמ"ש וטווח של 1110 קמ"ש. למרות שהחברה הגישה את הצעתה לתוכנית FVL JMR-TD, הפרויקט שלה לא נבחר, בעוד שפרויקט X-PLANE לא הופסק ופיתוחו נמשך.
קונספט X-PLANE של AMV
דחף מבוקר
מועמד נוסף המוצע בתחום המסוקים המהיר משתמש בתוכנית העיצוב המוגנת בפטנט של Piasecki Aircraft VTDP (Vectored Thrust Ducted Propeller; מדחף דוחף מותקן על צינור עם בקרת וקטור דחף) בשילוב עם כנפי נשיאה. X-49 Speed Hawk טס לראשונה ב-2007 והגיע למהירות של 268 קמ"ש עם שני מנועים, ארבעה להבים. דגם זה התבסס על גופו של מסוק נגד צוללות מבוסס נושאת סיקורסקי SH-60F Seahawk. העבודה מומנה בתחילה על ידי הצי האמריקני ואחר כך על ידי צבא ארה"ב כדי להדגים דרכים להגביר את מהירות המסוקים הקיימים ל-360 קמ"ש. פרויקט זה לא נבחר לתוכנית FVL JMR-TD.
פרויקט של Piasecki Aircraft המבוסס על מסוק נגד צוללות מבוסס נושאת סיקורסקי SH-60F Seahawk
ה-SB-1 הוא פיתוח נוסף של פרויקט סיקורסקי S-97 ומועמד נוסף לתוכנית FVL JMR-TD, שמטרתה לענות על הצורך במסוק רב תפקידים בינוני.
ההיגיון מנצח
הצבאות של מספר מדינות, כולל הכוחות המזוינים של ארצות הברית ונאט"ו, יתמודדו עם בעיית ההזדקנות של ציי המסוקים שלהם בעשור הקרוב. מסוקים נוכחיים רבים הוכנסו לשירות בשנות ה-80, חיי השירות שלהם כבר מתקרבים ל-30 שנה. לדוגמה, מסוקי קרב ממשפחת AH-64 אפאצ'י מתוצרת מקדונל דאגלס/בואינג החלו להימסר לחיילים ב-1986 ולמרות מספר שיפורים, בעלי אותם מאפייני טיסה בעצם. משפחת UH-60 מבוגרת אף יותר, עם המסוקים הראשונים שנמסרו ב-1974. למסוקי ה-UH-60M העדכניים יש מערכות בקרה מסוג fly-by-wire, ארכיטקטורה משותפת, מנוע חזק ואמין חדש, אך המהירות נשארת זהה. המשימה הראשונה של תוכנית FVL JMR-TD תהיה ככל הנראה החלפת מסוקי סדרת UH-60, מה שמסביר את הדמיון בעיצובי הבקתות המוצעות עבורה.
אז, מפעילים צבאיים מבקשים בהכרח להחליף את המטוס שלהם. וכאן הם מתמודדים עם השאלה האם לשמור על עיצובים מוכחים, אם כי עם הכללת אלקטרוניקה דיגיטלית ואוויוניקה, מערכות זבוב על חוט וחומרים מרוכבים, או להתקדם לעבר עיצובים המציעים רמה חדשה של יכולת. השאלה השנייה היא האפשרות לפתח כלי אוניברסלי שיוכל לבצע מגוון משימות. הצבא האמריקני רצה מלכתחילה מקסימום שלושה מטוסים שיבצעו את כל המשימות המיועדות. הרעיון הזה השתנה מספר פעמים, וכרגע הם התקבעו על שלושה פרויקטים: מסוק קל צופית קלה (פעולה משנת 2030), מדיום-לייט בינוני, מסוק שירות/תקיפה עם תחילת מבצעית ב-2028 ולבסוף, הובלה כבדה Heavy Cargo עם תחילת פעילות משנת 2035. בנוסף, צבא ארה"ב סומך על יישום פרויקט האולטרה, שאמור להתחיל לפעול ב-2025. זהו רכב מטען חדש מסוג VTOL בעל ביצועים דומים למטוסי תובלה מסוג טורבו-פרופ כגון לוקהיד מרטין C-130J או איירבוס A400M. אבל, אם לשפוט לפי תוצאות התדריך של סגן מנהל המחלקה ללוחמה קרקעית ומערכות לחימה טקטיות, חוסה גונזלס, שנערך במשרד ההגנה האמריקאי בינואר 2016, נראה שהכל שוב משתנה. מוצע סיווג המבוסס על היכולות הנדרשות ולא על המסה. הקטגוריות החדשות הללו טרם הוכרזו.
גם ללא גרסת ה"אולטרה", לקונספט הזה של מטוס חדש יש לא רק בעיות טכניות, אלא גם יכול להשפיע על העמדה הנוכחית של חיל האוויר האמריקני - השאיפה והמועדים שלו. מן הסתם, מנקודת מבט תפעולית, במשימות שונות, פרויקטים מסוימים עשויים להיות עדיפים על אחרים. השאלה העיקרית נותרה המימון ההולם של תוכנית כזו וכיצד זה עשוי להשפיע על פרויקטי מודרניזציה אחרים של הצבא.
לעוף קדימה
ניסיון עם הטילטרוטור CV/MV-22B חושף את היתרונות של מטוס זה ומצביע על דרכים חדשות להשתמש ביכולות הייחודיות שלו. בהתבסס על ניסיון זה, פיקוד המבצעים המיוחדים של ארצות הברית USSOCOM כבר הביע עניין בהגדלת מספר מטוסי ה-CV / MV-22B הממירים בהשוואה לדרישות הראשוניות. ניסיון מספיק של פרויקט X3 במסגרת תוכנית FVL JMR-TD מראה את המציאות של השגת מהירות גבוהה, יכולת תמרון מוגברת וטווח טיסה גדול יותר. השאלה הנוכחית היא לקבוע את הכדאיות, יכולת ההרחבה והסתגלות של מסוקים מהירים, כמו גם עלותם, שתאפשר להם לבצע את כל מגוון משימות הלחימה. מסוקים מהירים כבר באופק, אך עד כמה ובאיזה צורה עדיין לא ידוע.
חומרים בשימוש:
www.boeing.com
www.sikorsky.com
www.bellhelicopter.com
www.airbushelicopters.com
www.russianhelicopters.aero
www.socom.mil
www.wikipedia.org
en.wikipedia.org
מידע