Programy śmigłowcowe US Army

Amerykańskie wojska lądowe (US Army) rozpoczęły kilka programów mających na celu wymianę starzejących się śmigłowców rodzin H-60 Black Hawk, AH-64 Apache, H-47 Chinook i H-58 Kiowa. Pierwsze analizy rozpoczęto jeszcze w 2004, a ich efektem był projekt początkowo nazywany Joint Multi-Role Technology Demonstrator (JMR-TD), a obecnie Future Vertical Lift (FVL). Z racji wyjątkowo szerokiego zakresu został on podzielony na cztery programy. US Army poszukuje następcy średnich (FVL-Medium/FLRAA) i ciężkich (FVL-Heavy) śmigłowców transportowych, uderzeniowych (FLRAA) oraz szturmowo-rozpoznawczych (FARA CP).

Future Vertical Lift-Medium to program który ma celu zastąpienie od 2030 śmigłowców transportowych z rodziny UH-60 Black Hawk i uderzeniowych AH-64 Apache. Docelowo również poszukuje się zamienników MH-60M Black Hawk dla Dowództwa Operacji Specjalnych (US SOCOM, US Special Operations Command) i MV-22B Osprey dla Korpusu Piechoty Morskiej (USMC, US Marine Corps).

4 kwietnia 2019 wykonawcze biuro programowe US Army do spraw lotnictwa (US Army Program Executive Office for Aviation) opublikowało szczegółowe zapytanie o informację dla nowych statków powietrznych. Postępowanie otrzymało kryptonim Future Long Range Assault Aircraft (FLRAA). Jeśli harmonogram zostanie dotrzymany, to pod koniec roku budżetowego 2021 Dowództwo Zamówień US Army (US Army Contracting Command) wybierze konstrukcje, które przejdą do dalszego etapu postępowania. Do 2024 śmigłowiec albo zmiennowirnikowiec będzie musiał wykonał swój pierwszy lot w docelowej konfiguracji. Rozpoczęcie dostaw rozpoczęłoby się w 2030, a wstępna gotowość operacyjna jest planowana na 2034.

Zapytanie nie precyzuje, ile nowych statków powietrznych zostanie zamówionych, ale obecnie US Army oraz Gwardia Narodowa mają 2180 Black Hawków we wszystkich odmianach. Do 2024 US Army zamierza zrezygnować z użytkowania 800 UH-60A. Wycofane śmigłowce zostaną pozbawione wyposażenia wojskowego i sprzedane na rynku cywilnym. Po 2024 w linii pozostaną nadal produkowane 620 UH-60M i 760 przebudowanych do podobnego standardu UH-60V, które powstaną z użyciem kadłubów UH-60L. Harmonogram sugeruje, że UH-60M i UH-60V pozostaną w linii jeszcze długo, równoległe z wchodzącymi do służby FLRAA. Może to oznaczać, że starsze modele zostaną przesunięte do innych zadań.

Oprócz propozycji Bell, Sikorsky-Boeing, w programie FVL-M biorą udział także AVX Aircraft z bezogonowym śmigłowcem współosiowym JMR i Karem Aircraft ze zmiennowirnikowcem TR36TD OSTR (Optimum-Speed TiltRotor).

Future Vertical Lift-Medium to program który ma celu zastąpienie od 2030 śmigłowców transportowych z rodziny UH-60 Black Hawk i uderzeniowych AH-64 Apache / Zdjęcie: Lockheed Martin

US Army i National Guard mają 2180 Black Hawków we wszystkich odmianach. Do 2024 US Army zrezygnuje z 800 UH-60A i pozostawi 620 UH-60M i 760 UH-60V / Zdjęcie: Neysa Canfield/US Army

Minimalnym wymogiem dla FLRAA jest prędkość maksymalna 460 km/h (optymalnie 515 km/h). Dla porównania UH-60M jest zdolny do lotu z prędkością 320 km/h. Promień działania bez konieczności pobierania paliwa w powietrzu określono na co najmniej 370 km (optymalnie 560 km). Maksymalny zasięg lotu z tankowaniem w locie określono na co najmniej 3200 km (docelowo nawet 4520 km). FLRAA musi być zdolny do transportu 12 pasażerów lub 1815 kg ładunku wewnętrznego, a na zawieszeniu 4536-5942 kg.

Silniki muszą zapewnić wymagane parametry lotu w środowiskach o klimacie gorącym i wysokogórskim, czyli co najmniej 95% mocy na pułapie 1830 m i temperaturze zewnętrznej 35°C. Wymogi te maja być spełnione podczas lotu z 12 pasażerami, zapasem paliwa zapewniającego zasięg 140 km, przy prędkości zniżania 153 metrów na minutę do strefy lądowania lub desantowania. Optymalnym rozwiązaniem byłoby brak utraty mocy w powyższych warunkach.

Całkowity resurs FLRAA ma wynosić 50 lat, dlatego architektura konstrukcji i wyposażenia musi być otwarta w celu przeprowadzenia przyszłych modernizacji i remontów. Wymiary nowego statku powietrznego mają umożliwiać jego transport w ładowni samolotu C-17A Globemaster III. Cena jednostkowa ma wynosić około 43 mln USD (164,3 mln zł) według średniej wartości dolara w 2018. Dla porównania koszt UH-60M w roku budżetowym 2020 to 15,5 mln USD (59,23 mln zł), a MV-22B Osprey w 2019 wynosi 76 mln USD (290,43 mln zł).

Zmiennowirnikowiec Bell V-280 Valor ma system sterowania fly-by-wire, usterzenie motylkowe, stałe skrzydła, przesuwane drzwi boczne o szerokości 1,8 m i chowane podwozie / Zdjęcie: Bell

Jednym z oferentów w programie FVL-M jest koncern Bell ze zmiennowirnikowcem V-280 Valor, opracowanym we współpracy z Lockheed Martin. Podwykonawcami są General Electric, Moog, IAI, TRU Simulation & Training, Astronics, Eaton, GKN Aerospace, Lord, Meggitt i Spirit AeroSystems. Koncepcja Valora została zaprezentowana podczas konwencji Army Aviation Association of America Annual Professional Forum and Exposition, odbywającej się w Fort Worth w Teksasie w kwietniu 2013.

We wrześniu tego samego roku w Fort Benning w Georgii zaprezentowano pełnowymiarową makietę statku. 30 sierpnia 2017 prototyp o numerze rejestracyjnym N280BH został sfotografowany podczas przygotowań do lotu. Od lutego 2017 V-280 przechodził naziemne testy wibracyjne. Został oblatany 18 grudnia 2017, wykonując lot z pionowym położeniem gondoli silników. 15 maja 2018 poinformowano o przeprowadzeniu pierwszego poziomego lotu.

V-280 Valor został wyposażony w potrojony elektroniczny system sterowania fly-by-wire, usterzenie motylkowe, stałe skrzydła, duże przesuwane drzwi boczne o szerokości 1,8 m i chowane podwozie. Maksymalna masa startowa wynosi 13 680 kg. Napęd stanowią dwa silniki turbowałowe General Electric T64-GE-419 o mocy 4750 KM (3540 kW) każdy. V-280 będzie zdolny do transportu 11 żołnierzy, a załogę ma stanowić 2 pilotów i 2 techników. Promień działania to ponad 460 km, a zasięg do przebazowania nawet 3900 km.

15 kwietnia 2019 Lockheed Martin poinformował o oblocie V-280 wraz z systemem obserwacji dookólnej PDAS (Pilotage Distributed Aperture Sensor). System składa się sześciu zintegrowanych kamer wysokiej rozdzielczości, działających w podczerwieni umieszczonych w różnych częściach kadłuba. Obraz z kamer jest przekazywany bezpośrednio do jednego lub maksymalnie sześciu wskaźników nahełmowych pilotów, członków załogi, a także dowódcy misji znajdującego się na ziemi, dzięki procesorowi o otwartej architekturze. Kamery zostały rozmieszczone tak, aby zapewnić pełny obraz sytuacji wokół statku powietrznego: po dwie w przedniej i tylnej części oraz po jednej w górnej i dolnej. Każda z nich ma masę poniżej 4,5 kg.

SB>1 Defiant ze współosiowym układem dwuwirnikowym z przeciwbieżnymi wirnikami sztywnymi i śmigłem pchającym. Konstrukcję opracował zespół Sikorsky Aircraft Corporation i Boeing  / Zdjęcie: Boeing

Boeing planuje w ramach programu FVL-M budowę śmigłowców transportowych i uderzeniowych opartych na bazowej konstrukcji SB>1 Defiant / Grafika: Boeing

Najpoważniejszym rywalem Valora jest śmigłowiec SB>1 Defiant ze współosiowym układem dwuwirnikowym z przeciwbieżnymi wirnikami sztywnymi i śmigłem pchającym. Konstrukcja została opracowana wspólnie przez zespół inżynierów Sikorsky Aircraft Corporation i Boeinga. Projekt transportowego wariantu SB>1 Defiant został ujawniony w połowie 2014 jako efekt doświadczeń z eksperymentalnym śmigłowcem Sikorsky X2.

Przewiduje się budowę wariantów transportowego i uderzeniowego bazujących na tej samej konstrukcji. Wspólne elementy obu to układ napędowy i przeniesienia mocy, system sterowania fly-by-wire, wirnik główny ze składanymi łopatami, śmigło pchające, system aktywnej kontroli wibracji, belka ogonowa ruchome stery, stateczniki poziome i kompozytowy kadłub. W wersji transportowej zabudowany będzie przedział desantowy, stanowiska strzelców bocznych i opcjonalnie wyposażenie ewakuacji medycznej.

Demonstrator technologii zaprezentowano publicznie 26 grudnia 2018, a 31 stycznia 2019 opublikowano film z prób naziemnych, w tym z uruchomionym wirnikiem głównym. Oblot, planowany pierwotnie na grudzień 2017, był wielokrotnie przesuwany. Ostatecznie wiropłat wzbił się w powietrze 21 marca 2019.

Linia produkcyjna AH-64E ma zostać zamknięta w 2026. Stąd propozycja wprowadzenia od 2028 rozwiązania pośredniego – zmodyfikowanego Apache ze śmigłem pchającym / Zdjęcie: Alex Sensenbach/US Army

Trzeci model w skali 1:3 AH-64E Block 2 Compound przechodzi testy w tunelu aerodynamicznym w Filadelfii w stanie Pensylwania / Zdjęcie: Boeing

26 października 2018 podczas konferencji Helicopter Military Operations Technology ujawniono koncepcję śmigłowca uderzeniowego Boeing AH-64E Block 2 Compound. Model do testów aerodynamicznych konstrukcji opartej na kadłubie AH-64E, wyposażono w śmigło pchające, większe skrzydła, większe powierzchnie sterowe wraz ze śmigłem ogonowym zapobiegającym autorotacji, zmodyfikowany układ napędowy, wydechowy i prawdopodobnie nowy, sztywny wirnik główny. AH-64E Block 2 Compound ma dzięki temu osiągać prędkość maksymalną większą o 50%, mieć o połowę większy zasięg i charakteryzować się o 24% mniejszym zużyciem paliwa. Osiągi Apache to ponad 270 km/h i zasięg 480 km.

Trzeci zbudowany model w skali 3:10 znacznie zmodyfikowanego AH-64 przechodził testy w tunelu aerodynamicznym w Filadelfii w stanie Pensylwania (miejscu, gdzie narodziła się koncepcja CH-47 Chinook). Nowe rozwiązania mają wykorzystywać także doświadczenia projektu Advanced Apache, znanego jako AH-64F lub AH-64X. Wariant miał mieć ulepszony napęd, powiększone pylony, składane podwozie i wirnik ogonowy pod kątem 90 stopni, co miało zapewnić lepsze osiągi podczas lotu poziomego. Jednak w 2016 US Army oświadczyła, że nie jest zainteresowana tym projektem.

Następca H-47 Chinook ma zostać wybrany w ramach programu FVL-H z dostawami w latach 2030-2060. Do tego czasu śmigłowce w służbie zostaną doprowadzone do wariantu CH-47F Block II / Zdjęcie: Boeing

W ramach programu Future Vertical Lift-Heavy (FVL-H) ma zostać wyłoniony następca ciężkich śmigłowców transportowych Chinook. Harmonogram przewiduje dostawy w latach 2030-2060, gdy zostaną wycofane wszystkie H-47. Wcześniej jednak modernizacja obejmie 394 CH-47 US Army i 69 MH-47G Block II należące do 160. Pułku Lotniczego Operacji Specjalnych. 4 kwietnia oblatano pierwszy prototyp CH-47F Chinook Block II. Pakiet modyfikacji sfinansowano na podstawie umowy o wartości 276 mln USD (1,06 mld zł) podpisanej 28 lipca 2017. Śmigłowce zostaną wyposażone w kompozytowe łopaty wirnika o skośnych końcówkach (Advanced Chinook Rotor Blades), które zwiększą udźwig całkowity o 681 kg. Pierwszy etap modernizacji już się rozpoczął i obejmuje przebudowę wszystkich CH-47D do standardu CH-47F Block I. Po 2025 rozpocznie się wdrażanie wersji CH-47F Block III z wydłużonym kadłubem i nowymi silnikami turbowałowymi FATE (Future Affordable Turbine Engine) o mocy 6000 KM. Pozwoli to na utrzymanie Chinooków w eksploatacji do lat 2060. Oznacza to, że czas służby H-47 w US Army zostanie wydłużony do ponad 100 lat. Pierwsze wersje produkcyjne weszły bowiem do linii w 1962.

Zadaniem projektu śmigłowca rozpoznawczo-uderzeniowego FARA CP jest wypełnienie luki po wycofanych w 2014 śmigłowcach OH-58D Kiowa Warrior / Grafika: AVX Aircraft/L3 Technologies

Projekt Future Attack Reconnaissance Aircraft Competitive Prototype (FARA CP) ma na celu wypełnienie luki po wycofanych w 2014 śmigłowcach OH-58D Kiowa Warrior i jest następcą unieważnionego Armed Aerial Scout (AAS). Zapotrzebowanie US Army ocenia się na 500 nowych wiropłatów.

22 czerwca 2018 rozpoczęto program FARA CP, który US Army podzieliła na cztery etapy. 23 kwietnia 2019 wybrano pięciu oferentów: konsorcjum AVX Aircraft i L-3 Communications Integrated Systems, Bell Helicopter, Boeing, Karem Aircraft oraz Sikorsky/Lockheed Martin. O ile większość ofert została dotąd ujawniona, pod znakiem zapytania pozostają dwie: Karem Aircraft, który wcześniej zaprezentował zmiennowirnikowiec TR36TD OSTR (Optimum-Speed TiltRotor) oraz Boeing. W 2020 liczba oferentów zostanie zawężona do dwóch, przy okazji finansowania wykonawcy demonstratorów technologii. Termin oblotu wybranych konstrukcji zaplanowano najpóźniej na listopad 2022. Seria prób ma rozpocząć się w 2023. Dostawy są oczekiwane po 2030.

Jednym z podstawowych celów programu jest wyłonienie konstrukcji o minimalnej prędkości przelotowej 330 km/h/180 węzłów i maksymalnym pułapie lotu 3250 m. Demonstrator ma mieć również możliwość wykonywania lotów bezzałogowych w trybie autonomicznym. Pod koniec października 2018 US Army dołączyły bowiem do programu stworzenia systemu wspomagającego pilota ALIAS (Aircrew Labor In-Cockpit Automation System) realizowanego dotąd przez Agencję Zaawansowanych Wojskowych Projektów Badawczych DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) i spółkę Sikorsky.

CCH to rozwinięcie śmigłowca transportowego. Ma współosiowy układ z dwoma przeciwbieżnymi wirnikami sztywnymi i dwoma wentylatorami pchającymi tunelowymi / Grafika: AVX Aircraft/L3 Technologies

Jednym z oferentów w programie FARA CP jest Compound Coaxial Helicopter (CCH). Konstrukcja zaprezentowana 15 kwietnia przez konsorcjum spółek AVX Aircraft i L3 Technologies podczas 019 Army Aviation Mission Solutions Summit w Nashville.

Compound Coaxial Helicopter jest rozwinięciem wiropłatu transportowego. Charakteryzuje się współosiowym układem z dwoma przeciwbieżnymi wirnikami sztywnymi oraz dwoma pchającymi wentylatorami tunelowymi. CCH ma być wyposażony w dwie pary skrzydeł: mniejsze w dolnej części płatowca, służące do przenoszenia uzbrojenia i większe w górnej części wytwarzające siłę nośną podczas lotu z dużą prędkością. Wiropłat otrzyma także stabilizujące usterzenie ogonowe, w przeciwieństwie do wcześniej prezentowanej koncepcji bezogonowej.

CCH ma przenosić głowicę optoelektroniczną i wielolufowe działko napędowego. Niewykluczone, że będzie to armata 20-mm General Dynamics XM915, czyli rozwinięcie 3-lufowego modelu XM301 zaprojektowanego dla śmigłowca uderzeniowo-rozpoznawczego RAH-66 Comanche. CCH ma mieć przenoszenia przeciwpancernych pocisków kierowanych rodziny AGM-114 Hellfire, a w przyszłości JAGM (Joint Air-to-Ground Missile), które mają się stać podstawowymi pociskami przeciwpancernymi powietrze-ziemia krótkiego zasięgu we wszystkich rodzajach sił zbrojnych USA.

Śmigłowiec Bell 525 Relentless w wojskowej odmianie ma spełniać wymagania programu FARA CP / Grafika: Bell

17 kwietnia 2019 podczas konferencji prasowej, Scott Donnelly, dyrektor generalny koncernu Textron, do którego należy wytwórca śmigłowców Bell, zapowiedział że przedsiębiorstwo w programie FARA CP ma zaoferować wojskowy wariant śmigłowca Bell 525 Relentless. Nie będzie to więcej, jak wcześniej spekulowano – zmniejszona odmiana zmiennowirnikowca Bell V-280 Valor.

Odpowiednio zmodyfikowany 525 Relentless ma osiągać wymagane w FARA CP parametry bez stosowania skomplikowanych przekładni głównych napędu, jak ma to miejsce w przypadku konkurencyjnych ofert. Na potrzeby programu będzie koniecznie zmniejszenie rozmiarów i masy startowej. Jeszcze w 2019 planowana jest certyfikacja śmigłowca z maksymalną masą startową wynoszącą 9300 kg. Oferowany wiropłat będzie współdzielił z Bell 525 Relentless układ napędowy i sterowania fly-by-wire. Największym wyzwaniem będzie osiągnięcie wymaganej prędkości przelotowej.

Sikorsky zamierza zaoferować w ramach projektu FARA CP konstrukcję opartą na eksperymentalnym śmigłowców X2 zastosowaną w S-97 Raider / Zdjęcie: Sikorsky

Konstrukcja zaoferowana przez przedsiębiorstwo Sikorsky w projekcie FARA CP będzie oparta na eksperymentalnym śmigłowcu X2. Rozwiązania są obecnie rozwijane w projektach S-97 Raider i SB>1 Defiant. Raider został oblatany 22 maja 2015 i podobnie jak modelu Defiant zastosowano w nim współosiowy układ z dwoma przeciwbieżnymi wirnikami sztywnymi i śmigłem pchającym. Prototyp jest napędzany silnikiem turbowałowym General Electric YT706, który zapewnia prędkość maksymalną 450 km/h. Jeden z dwóch zbudowanych prototypów miał wypadek 2 sierpnia 2017 w centrum testowym Sikorsky Development Flight Center (DFC) na Florydzie.

Śmigłowiec RACER zadebiutował w czerwcu 2017 podczas wystawy lotniczej Paris Air Show / Grafika: Airbus

W kwietniu 2019 US Army odrzuciła dwa projekty śmigłowców, w tym model Airbus Helicopters RACER. Sam projekt został ujawniony 20 czerwca 2017 podczas wystawy lotniczej Paris Air Show w Paryżu. Głównym zamierzeniem było opracowanie hybrydowej konstrukcji o dużej prędkości przelotowej (wynoszącej ponad 400 km/h) w ramach europejskiego projektu Clean Sky 2. Montaż końcowy demonstratora technologii ma rozpocząć się w 2019, a rok później planowany jest oblot śmigłowca. O ofercie hybrydowego RACER w wersji wojskowej w programie FARA CP poinformował 18 lutego 2019 dyrektor wykonawczy koncernu Bruno Even.

Sam śmigłowiec wyróżnia się nietypowym układem zamkniętego skrzydła (box-wing) z dwoma śmigłami pchającymi. Jest napędzany dwoma silnikami turbowałowymi Rolls-Royce Turbomeca RTM322 o mocy 2270 KM (1693 kW) każdy. Metalowo-kompozytowy płatowiec o niskiej masie własnej oraz tryb ekologiczny pracy silników mają zmniejszyć zużycie paliwa o 25% w porównaniu z obecnie wykorzystywanymi konstrukcjami przy większej o 50% prędkości przelotowej.

Konstrukcja RACER opiera się o doświadczenia z demonstratorem technologii Eurocopter X3 ze śmigłem pchającym, w którym wykorzystano kadłub AS365 Dauphin. Zauważalne jest także podobieństwo do kadłuba nowego H160, którego zmilitaryzowaną wersję zamówiły francuskie siły zbrojne.

MD969 Swift MD969 Swift jest wojskową odmianą MD902 Explorer. Oblot prototypu ma nastąpić jeszcze w 2019 / Zdjęcie: MD Helicopters

Drugą odrzuconą ofertą jest zaprezentowany 5 marca 2019 podczas targów Helicopter Association International (HAI) Heli-Expo w Atlancie dwusilnikowy śmigłowiec MD969 Swift. Jest to zmilitaryzowana odmiana MD902 Explorer. Oblot prototypu ma nastąpić jeszcze w 2019. W najbliższych miesiącach śmigłowiec ma zostać certyfikowany przez Federalną Administrację Lotnictwa FAA (Federal Aviation Administration).

Napęd główny MD969 Swift mają stanowić dwa silniki turbowałowe, które zostaną wybrane w ramach programu ITEP (Improved Turbine Engine Programme). Zamiast klasycznego wirnika ogonowego zastosowano, znany z MD902 Explorer, system równoważenia momentu oporowego NOTAR. W powiększonej belce ogonowej umieszczony został wentylator sprężający powietrze, które wydostając się z dysz wylotowych na jej końcu zapobiega autorotacji śmigłowca.

Załoga MD969 Swift ma składać się z dwóch pilotów, jednak wyposażenie kabiny umożliwia samodzielny pilotaż. W kabinie pasażerskiej można będzie transportować maksymalnie sześć osób, jednak kosztem liczby przenoszonego uzbrojenia pokładowego. Kabina została wyposażona w wyświetlacze ciekłokrystaliczne Genesys Aerosystems Advanced IDU-680, a także 12-calowy wyświetlacz Macro-Blue do zarządzania systemami uzbrojenia. W MD969 zastosowano taka samą awionikę jak w lekkim śmigłowcu szturmowym MD530G. Na dziobie zamontowano obrotową głowicę optoelektroniczną.

Masa użyteczna wynosi 1,54 t, maksymalna masa startowa 3,07 t. Śmigłowiec ma być przystosowany do realizacji szerokiego spektrum misji: wsparcia ogniowego, działań poszukiwawczo-ratunkowych w warunkach wojennych, ewakuacji medycznej, powietrznego stanowiska dowodzenia i kontroli oraz transportu pasażerów.