El tiltrotor CV / MV-22B va ser adoptat pel Cos de Marines dels EUA el 2007. Aquest és l’únic avió en funcionament actual que s’enlaira i aterra verticalment i té una velocitat de vol horitzontal elevada.
Els helicòpters, des de la seva introducció a l'exèrcit i la força aèria francesa durant la guerra de 1954-1962 amb Algèria, han afegit una nova dimensió al concepte d'operacions militars
L'ús d'helicòpters per donar suport a la maniobra vertical permet lliurar unitats de combat, independentment dels obstacles geogràfics, al lloc on l'adversari menys pot esperar. Això obre noves oportunitats de guerra. Des del conflicte algerià, els avenços tecnològics i les millores contínues en el disseny de l’helicòpter han augmentat les seves capacitats, en particular la càrrega útil i l’elevació. No obstant això, la velocitat màxima i l'abast dels helicòpters polivalents moderns mitjans i pesats, probablement, han assolit els seus límits superiors.
Per exemple, l’últim model F de Boeing de la família d’helicòpters polivalents CH-47 Chinook té una velocitat màxima de 315 km / h i un abast de 370 km. El CH-47F és seguit per l'helicòpter rus Mi-35M amb una velocitat màxima de 310 km / hi un abast de 460 km. L’helicòpter mitjà AW-101 d’AgustaWestland / Finmeccanica té una velocitat màxima de 309 km / h, mentre que l’helicòpter mitjà AW-139M de nova generació de la mateixa empresa té una velocitat màxima de 306 km / h. Com podeu veure en aquesta llista de velocitats màximes, no tots els helicòpters moderns poden assolir una velocitat màxima de poc més de 300 km / h.
La velocitat de creuer és important perquè afecta el "canvi" de l'avió quan realitza una missió de combat. Com més ràpid vola l’helicòpter, més aviat assolirà el seu objectiu i més aviat podrà tornar a recollir i lliurar forces i subministraments addicionals. Una ràpida acumulació de forces terrestres és essencial per a l'èxit d'un assalt aeri. Per tant, la capacitat d'un avió per fer més sortides durant un període de temps determinat és extremadament útil. Volar a gran velocitat també augmenta la capacitat de supervivència reduint el temps que l’avió està exposat a observadors i artillers enemics a terra.
També és desitjable augmentar el rang, tot i que es relaciona principalment amb la disponibilitat de combustible. En el passat, s’ha prestat especial atenció a l’augment de la gamma, que està directament relacionada amb la capacitat dels dipòsits de combustible. Els helicòpters mitjans i pesats, com el Mi-26 amb un abast de 800 km i el Sikorsky CH-53E amb un abast de 999 km, necessiten exactament aquest abast per realitzar diverses sortides sense repostar. Mentrestant, les barres de repostatge muntades en avions com l’helicòpter CH-53E o l’helicòpter d’operacions especials MH-60G / U Blackhawk permeten realitzar missions de llarg abast darrere de les línies enemigues. No obstant això, el rang i la velocitat de creuer estan estretament relacionats des del punt de vista del significat operatiu pràctic. Tot i que l’avió pot tenir un abast que permet arribar a la zona d’aterratge a centenars de milles nàutiques, cal tenir en compte el vol de tornada i el temps dedicat a això, ja que això pot conduir a un augment del temps de la força d’aterratge. construir. En aquest cas, no podrà realitzar ràpidament tasques com ara "anada i tornada" a causa de l'augment del temps de vol. És a dir, per tal d’utilitzar el llarg abast de manera més eficaç, l’avió ha de tornar a volar més ràpidament.
Cargols giratoris
Malgrat les dificultats inicials i les crítiques dels escèptics, el tiltrotor Bell-Boeing CV / MV-22B Osprey, que va començar la seva vida el 1981 com a part del projecte conjunt Vertical Take-Off / Landing Experimental (JVX), va canviar el concepte d’operacions que impliquen elevació vertical. vehicles. Desplaçat per primera vegada pel Cos de Marines dels Estats Units el 2007 i les Forces Especials de la Força Aèria dels Estats Units el 2009, aquest tiltrotor s’utilitza actualment no només en el combat (intervencions a l’Iraq i l’Afganistan), sinó també en missions humanitàries i d’assistència de desastres, com la que va proporcionar ajuda després del tifó Haiyart que va arrasar parts de Filipines el 2013. Els infants de marina, en particular, veien en el tiltrotor MV-22B una solució al problema de lliurar tropes de vaixells molt més enllà de l’horitzó. Aquesta missió la realitzava anteriorment un helicòpter de transport pesat CH-46E Sea Knight, però el temps de vol era inacceptable. Aquest helicòpter va trigar força temps a construir el contingent necessari de les forces d'aterratge, mentre feia diverses sortides, el nombre limitat de tropes seguia sent vulnerable.
Les característiques i capacitats úniques del tiltrotor MV-22B tenen com a objectiu resoldre aquests problemes. Pot enlairar-se verticalment des de vaixells d’atac amfibi, però quan canvia a vol pla i baixa els motors, pot volar a una velocitat de 500 km / h. Això supera el doble de la velocitat del CH-46E, el que significa més de la meitat del temps de vol a la mateixa zona d’aterratge. A més, un llarg abast de vol de 722 km i una càrrega útil superior a la cabina de 9070 kg i en una suspensió de 6800 kg augmenten encara més la seva eficiència. L’experiència pràctica adquirida amb el MV-22B ha augmentat l’interès pels tiltrotors com a tipus d’avió i ha millorat les perspectives per al tiltrotor de la pròxima generació. Això és especialment cert tenint en compte que el CV / MV-22B, de fet, utilitza tecnologies, materials i processos per al desenvolupament i fabricació dels anys 70 del segle passat, que, sens dubte, han avançat significativament en les darreres tres dècades.
Bell-Boeing es basa en l’experiència CV / MV-22B en el desenvolupament del prometedor avió basculant V-280 Valor i incorpora les últimes tecnologies, materials i processos de fabricació per crear un avió basculant més avançat.
Per a l’helicòpter Sikorsky S-97, es va utilitzar un esquema amb dos rotors principals contra-rotatius i un rotor empenyedor de cua. Això va fer possible no només obtenir velocitats elevades, sinó també la possibilitat de volar cap als costats i fins i tot cap enrere.
Desenvolupaments prometedors
Com es va assenyalar anteriorment, la indústria aeronàutica treballa per superar el límit màxim de velocitat dels helicòpters. El problema de l’augment de la velocitat està relacionat en part amb el mateix element que permet que l’helicòpter pugui volar verticalment: els rotors superiors. Els problemes que calia resoldre estaven relacionats amb l’arrossegament aerodinàmic de les hèlixs i el cos, l’eliminació de la sortida d’aire de les pales, el flux d’aire invers i la compressibilitat de l’aire. Una discussió sobre les subtileses tècniques d’aquests problemes podria durar diverses pàgines, però una cosa està clara: s’han de resoldre d’una manera o altra per canviar la dinàmica del vol en helicòpter. Els dissenyadors intenten resoldre aquests problemes anant en diferents direccions i "buscant" allà per obtenir respostes.
Per exemple, Bell Helicopter va prendre el provat concepte d’hèlix rotativa CV / MV-22B i el va adaptar per al seu projecte de tiltrotor V280 Valor. Segons Steve Matia, director de desenvolupament de negocis per a sistemes avançats d’hèlix rotativa: "El disseny i fabricació del V-280 es basa en l'experiència adquirida i provada en el tiltrotor CV / MV-22B, tot aplicant el disseny i desenvolupament més avançats tecnologies ". Com va explicar, una de les solucions més interessants s’implementa a la góndola V-280. El basculant CV / MV-22B gira tota la góndola. Al nou V-280, només les hèlixs i les caixes de canvis giren, mentre que la góndola i el motor romanen parats. Això permet aterrar i desembarcar amb seguretat, ja que la carcassa del motor no interfereix amb l’aterratge i també redueix els requisits de manteniment. El tiltrotor V-280, dissenyat per a diverses tasques, és més petit que el tiltrotor CV / MV-22B. Tindrà una velocitat de creuer de 520 km / h, un abast de combat de més de 930 km, podrà planar a una altitud de 1828 metres i volar a una temperatura de 32 graus centígrads amb una càrrega de combat completa, tot i superar les existents helicòpters en maniobrabilitat. Juntament amb Lockheed-Martin, Bell ofereix el tiltrotor V-280 per al programa d’helicòpters FVL JMR-TD (Future Vertical Lift Joint Multi-Role Technology Demonstration). Les empreses han programat el primer vol del seu V-280 tiltrotor per a agost de 2017.
Gràcies a l’ús d’un rotor de cua empenyedor i aletes de cua de doble feix, el S-97 ja és sensiblement més silenciós que els helicòpters tradicionals. Quan no hi ha necessitat d’alta velocitat, però cal una visibilitat baixa, l’hèlix empenta la fa quasi silenciosa
El prometedor helicòpter X3 d’Airbus Helicopters té ales curtes que generen elevació a velocitats superiors als 80 nusos i dos motors turbohélice per al vol cap endavant. Els pilots parlen favorablement sobre la maniobrabilitat dels avions d’Airbus Helicopter
X2
Mentrestant, Sikorsky i Boeing s’han unit al programa FVL JMR-TD per oferir l’helicòpter SB-1 Defiant. Proposen prendre el projecte Sikorsky X2 amb hèlixs coaxials contrarrotatives i una hèlix empenyent com a base per a un nou avió que no pesi més de 13636 kg. Hi ha avantatges en aquest enfocament de Sikorsky-Boeing, ja que el demostrador de tecnologia X2 de 2.720 kg va fer diversos vols de prova el 2010, en què va assolir una velocitat rècord de 463 km / h. El 2015, Sikorsky va presentar el seu prototip del S-97 Raider, un helicòpter polivalent tàctic lleuger, que pesava uns 5.000 kg.
Projecte d’helicòpter Sikorsky i Boeing SB-1 Defiant
Chris Van Buyten, vicepresident de Projectes d’Innovació de Sikorsky, que lidera el projecte: “Volar més lluny i més ràpid en un helicòpter coaxial és definitivament un requisit clau. Tanmateix, amb el nostre projecte S-97, volem mostrar l’avió rotor de pròxima generació que pot superar els helicòpters tradicionals en tots els paràmetres de rendiment, especialment a velocitats baixes i en vol. El secret del coaxial X2 és que les hèlixs principals contra-rotatives proporcionen vol d’elevació i avanç sense rotor de cua. Per sobre dels 150 nusos (277,8 km / h), l’hèlix empenta proporciona l’empenta, de manera que les hèlixs principals fan el que millor fan: proporcionar elevació”. Van Buyten va continuar especulant que els avions S-97 i SB-1 "canviaran radicalment la forma en què els pilots militars volen i lluiten en helicòpters". Quan l’equip de Sikorsky i Boeing porti el SB-1 a l’aire el 2017, Sikorsky tindrà el seu tercer X2 experimental en menys de 10 anys, cosa que finalment podria confirmar l’escalabilitat inherent del projecte a la mida de l’helicòpter polivalent mitjà UH. -60 Falcó negre.
Projecte X2 de Sikorsky
L’objectiu del programa FVL JMR-TD és desenvolupar i desplegar un avió amb un rendiment i capacitats significativament millorats, capaços de realitzar una àmplia gamma de tasques, que van des del reconeixement i l’atac fins al transport de tropes i càrrega.
Projectes híbrids
Airbus Helicopters (abans Eurocopter) està adoptant un enfocament híbrid per desenvolupar helicòpters a prova de futur, utilitzant alguns dels elements essencials dels avions tradicionals, com ara ales curtes rectangulars. Aquesta solució va permetre un augment significatiu de les velocitats de vol, cosa que es va demostrar el 2012 mitjançant un vol de prova del demostrador de tecnologia X3, que va assolir una velocitat de 255 nusos (472 km / h) (per sobre del rècord de velocitat X2). El projecte X3 combina un rotor superior per aixecar i planar i ales curtes amb motors turbohèlix muntats sobre elles, que proporcionen empenta per al moviment cap endavant (per això s’utilitza aquí el terme "híbrid"). No té un rotor posterior, sinó que té un estabilitzador horitzontal amb estabilitzadors de cua verticals a cada extrem. Volant cap endavant a velocitats superiors als 80 nusos (148 km / h), les ales comencen a generar una elevació addicional i a gran velocitat proporcionen gairebé la totalitat de l’ascensor d’aquest avió.
Airbus encara no ha revelat els seus plans per a un nou avió militar mitjançant l’enfocament demostrat pel projecte X3. No obstant això, un portaveu de la companyia va suggerir que molts dels helicòpters actuals podrien incloure aquestes solucions de disseny. Atès que el projecte X3 es basa en el casc profundament modernitzat de l’helicòpter lleuger universal AS-365N3 Dauphin d’Airbus Helicopters, això sembla molt possible. El X3 es va mostrar als militars nord-americans, però finalment no va arribar al programa FVL JMR-TD. Airbus ha indicat la seva intenció de centrar-se en missions de cerca i rescat i continua treballant en un avió basat en el projecte X3 que podria enlairar-se el 2019.
RACHEL
Russian Helicopters va anunciar el 2009 que està desenvolupant un prometedor helicòpter aerodinàmic d'alta velocitat amb un tren d'aterratge retràctil i una implementació patentada del sistema SLES (Stall Local Elimination System) en el disseny del rotor principal. Segons la companyia, el Mi-X1 tindrà una velocitat de creuer de 475 km / hi una velocitat màxima de fins a 520 km / h. L’agost de 2015, a l’espectacle aeri MAKS de Moscou, el V. I. Mil va mostrar una demostració del RACHEL (helicòpter comercial avançat rus) anunciat com un helicòpter d'alta velocitat. L'helicòpter pot transportar a bord fins a 24 passatgers o 2,5 tones de càrrega i transportar-lo a una velocitat màxima de 500 km / h fins a una distància màxima de 900 km. L'explotació va dir que els vols de prova començaran al desembre i la producció en massa el 2022. El desembre de 2015 es va presentar al públic un Mi-24K profundament modernitzat amb noves pales de rotor corbes. L’objectiu d’aquest desenvolupament és reduir l’arrossegament aerodinàmic, augmentar l’estabilitat i la velocitat del vol de l’helicòpter. L’empresa espera que la velocitat màxima de l’avió experimental augmenti de 333 km / h a 400 km / h. Segons la companyia, si és possible reequipar un altre avió amb pales corbes, augmentarà la velocitat un 30 per cent.
Projecte rus d'un prometedor helicòpter d'alta velocitat RACHEL
X-PLANE
Una petita empresa nord-americana AMV està desenvolupant el seu propi projecte per a un vaixell d’enlairament vertical d’alta velocitat amb hèlixs situades a les seves ales curtes. Els prototips insinuen clarament la combinació d’un vehicle VTOL (enlairament i aterratge verticals) i un helicòpter d’alta velocitat. AMV ha llançat la seva demostració X-PLANE i espera que el seu AMV-211 assoleixi una velocitat màxima de 483 km / h, una velocitat de creuer de 402 km / h i un abast de 1110 km. Tot i que la companyia va presentar la seva proposta per al programa FVL JMR-TD, el seu projecte no va ser seleccionat i el projecte X-PLANE no es va aturar i el seu desenvolupament continua.
El concepte X-PLANE d’AMV
Tracció controlada
Un altre candidat de la indústria dels helicòpters d’alta velocitat utilitza el disseny de l’hèlix de conducte d’embranzida (VTDP) patentat per Piasecki Aircraft en combinació amb les ales principals. Un X-49 Speed Hawk bimotor experimental de quatre pales va enlairar-se per primera vegada el 2007 i va aconseguir una velocitat de 268 km / h. Aquest model es basava en el casc de l’helicòpter antisubmarí Sikorsky SH-60F Seahawk. El treball va ser finançat originalment per la Marina dels Estats Units i després per l'exèrcit dels Estats Units per demostrar maneres d'augmentar la velocitat dels helicòpters existents a 360 km / h. Aquest projecte no es va seleccionar per al programa FVL JMR-TD.
Projecte Piasecki Aircraft basat en l'helicòpter antisubmarí Sikorsky SH-60F Seahawk deck
El SB-1 és un desenvolupament més del projecte Sikorsky S-97 i és un altre candidat per al programa FVL JMR-TD, que pretén satisfer la necessitat d’un helicòpter polivalent mitjà.
La raó preval
Els militars de diversos països, incloses les forces militars dels Estats Units i l'OTAN, s'enfrontaran al problema de l'envelliment de les seves flotes d'helicòpters en la propera dècada. Molts dels helicòpters actuals es van posar en servei als anys vuitanta i la seva vida útil ja s’acosta als 30 anys. Per exemple, els helicòpters de combat McDonnell Douglas / Boeing AH-64 Apache van començar a subministrar les tropes el 1986 i, malgrat una sèrie de millores, tenen essencialment les mateixes característiques de vol. La família UH-60 és encara més gran, els primers helicòpters es van lliurar el 1974. Els helicòpters més nous UH-60M tenen sistemes de control fly-by-wire, una arquitectura comuna, un nou motor potent i fiable, però la velocitat continua sent la mateixa. La primera tasca del programa FVL JMR-TD serà molt probablement la substitució dels helicòpters de la sèrie UH-60, cosa que explica la semblança dels dissenys de les cabines que s’hi ofereixen.
Per tant, els operadors militars inevitablement intenten substituir els seus avions. I aquí s’enfronten a la qüestió de si mantenir els dissenys provats, encara que amb la inclusió d’electrònica digital i aviónica, sistemes fly-by-wire i materials compostos, o per avançar cap a projectes que ofereixen un nou nivell d’oportunitats. La segona pregunta és la possibilitat de desenvolupar un vaixell universal que pugui realitzar diverses tasques. L’exèrcit dels Estats Units volia inicialment un màxim de tres avions per dur a terme totes les seves missions previstes. Aquesta idea ha canviat diverses vegades i, fins ara, s’han establert en tres projectes: l’helicòpter lleuger Light Scout (operació des del 2030), el mitjà lleuger mitjà, l’helicòpter universal / d’atac amb l’inici de l’operació des del 2028 i, finalment, el transport de càrrega pesada amb el començament de l'operació a partir del 2035. A més, l'exèrcit nord-americà compta amb la implementació del projecte "Ultra", que està previst que comenci a operar el 2025. Es tracta d’un nou vehicle de càrrega d’enlairament vertical amb característiques similars a les d’avions de transport propulsats per motors turbopropulsors com el Lockheed Martin C-130J o l’Airbus A400M. Però, a jutjar pels resultats d’un briefing del subdirector del Departament de Sistemes de Combat Terrestre i Tàctics, Jose Gonzales, celebrat al Departament de Defensa dels Estats Units el gener del 2016, tot sembla tornar a canviar. Es suggereix una classificació en funció de les capacitats necessàries en lloc del pes. Aquestes noves categories encara no s’han anunciat.
Fins i tot sense l'opció Ultra, aquest concepte de nou avió no només té problemes tècnics, sinó que també pot afectar la posició actual de la Força Aèria dels Estats Units, amb la seva ambició i terminis. Probablement, des del punt de vista operatiu, en diverses tasques, alguns projectes poden ser preferibles a d’altres. La qüestió principal continua sent el finançament proporcional d’aquest programa i com pot afectar altres projectes de modernització de l’exèrcit.
Vola cap endavant
L’experiència operativa del tiltrotor CV / MV-22B revela els avantatges d’aquest avió i indica noves maneres d’utilitzar les seves capacitats úniques. Basant-se en aquesta experiència, el comandament nord-americà de les forces d’operacions especials USSOCOM ja ha manifestat el seu interès a augmentar el nombre de tiltrotors CV / MV-22B respecte dels requisits inicials. L’experiència suficient del projecte X3 en el marc del programa FVL JMR-TD mostra la realitat d’aconseguir alta velocitat, major maniobrabilitat i major autonomia de vol. Actualment, es tracta de determinar la viabilitat, l’ampliació i l’adaptabilitat dels helicòpters d’alta velocitat, així com el seu cost, que els permetrà realitzar tota la gamma de missions de combat. Els helicòpters d’alta velocitat es troben a l’horitzó, però encara es desconeix el temps i la forma en què es troba.
