Hunter
Verseny a szupergyors helikopterekért
Sokan emlékezhetnek még az Airwolf vagy a Blue Thunder című, immár klasszikus filmsorozatokra, amiben legalább olyan fontos szerepet játszott egy gép, mint az emberek.
Mindkét alkotásban egy-egy csúcstechnikát képviselő helikopter körül bonyolódtak az események; az Airwolf képes volt hangsebességgel repülni, ami ismerve a helikopterek korlátait, még sokáig a fikció kategóriájába sorolandó. Két tervező cég azonban hamarosan megközelítheti sebességben a filmbéli példaképeket, prototípusaik átléphetik az óránkénti 500 kilométeres sebességet. A két kísérleti gép az amerikai Sikorsky Aircraft és a német Eurocopter műhelyeiből került ki. A Sikorsky X2 és az Eurocopter X3 jelű gépeit egyaránt propellerekkel szerelték fel a sebesség növelése érdekében. Az új technológiákkal az elkövetkező 5 évben 60 százalékkal nőhet a helikopterek sebessége.
Az alapvető aerodinamikai korlátok és az üzemanyag-hatékonyság együttesen 300 km/h körüli csúcssebességre kárhoztatják a helikoptereket. "A helikopterek nem repülnek gyorsan, a repülőgépek sebességének körülbelül a felére képesek. Ez egy súlyos korlát" - közölte Gordon Leishman, az egyesült államokbeli Marylandi Egyetem helikopter-aerodinamika szakértője.
A helikopterek alkalmazási területein viszont általában fontos, sőt létfontosságú a sebesség, vegyük csak a mentési feladatokat. "Bár a helikopter lebegési képessége végtelenül hasznos, a sebesség hiánya gyakran vezet ahhoz, hogy a páciens nem kezelhető az úgynevezett "arany órában", amin belül jóval nagyobb az esély az életmentésre" - mondta Leishman. Az "arany óra" a baleset, illetve a sérülés bekövetkeztétől számított egy óra. A statisztikák szerint az ezen időn belül ellátott súlyos sérülteknek lényegesen jobbak a túlélési és felépülési esélyei, mint akik az egy órát túllépve kerülnek kórházba.
A helikopterek sebességének megnövelése viszont egy felettébb komplex feladat. Hiába kap erősebb hajtóművet, vagy fogyaszt több üzemanyagot, a felhajtó- és tolóerőt biztosító felső rotor lapátjainak forgása nem fokozható egy bizonyos határon túlra. Ha a rotor éppen hangsebesség alatt forog, az előrenyomuló lapát - ami a helikopter sebességével plusz a rotor sebességével mozog - szuperszonikus sebességet érne el. Eközben a visszavonuló lapát a másik oldalon szubszonikus marad. Mivel az aerodinamikai erők mások a hangsebesség alatti és feletti tartományokban, a mutatvány instabilitást és veszélyes felhajtóerő-vesztést eredményezne, magyarázta Jean-Michel Billig, az ottobrauni Eurocopter mérnöke.
Az egyetlen lehetőség valamilyen más típusú tolóerő biztosítása, például egy különálló propeller, vagy egy sugárhajtómű hozzáadása. Az 1970-es években a Sikorsky a NASA-val, valamint az Egyesült Államok Hadseregével közösen kifejlesztette az XH59A jelű helikoptert, amit két sugárhajtóművel szereltek fel, így az 400 km/h sebesség elérésére is képes volt. A rotorral történő lebegésről a sugárhajtású repülésre való váltás azonban bonyolult és műszakilag megterhelő volt. "Nem tudtuk gyártásba vinni, mert a négy hajtóműnek együtt már túl magas volt az üzemanyagigénye, illetve a vibrációs szint is rendkívül magas volt" - idézte fel a múltat Steve Weiner, a Sikorsky X2 projektjének főmérnöke, hozzátéve, hogy a repüléshez két teljes értékű pilótára volt szükség.
Sikorsky X2
A modern vibrációszabályozás és a repülést segítő számítógépek újabb esélyt teremtettek a Sikorsky számára. Az üzemanyag hatékonyság érdekében az X2 egy, a gép hátulján elhelyezkedő "toló" propellert használ a nagy étvágyú hajtóművek helyett. A mérnököknek meg kellett tanulniuk farokrotor nélkül élniük, így a gép saját kardántengelyét használja a hátsó propeller forgatásához. Ez több problémát is felvetett. Farokrotor nélkül egy helikopter menthetetlen pörgésbe kezd, illetve a kormányzás is nehezebbé válik. A megoldás egy ellentétes irányba forgó felső rotor, ami kiegyensúlyozza a másik felső rotor forgatónyomatékát, ezáltal a gép stabil marad.
A kormányzás elősegítése érdekében a felső rotor lapátjainak szöge egészen 110 km/h sebességig állítható, efölött az X2 a farokrészen elhelyezett kormánylapátokat használja a manőverezéshez. Felmerülhet a kérdés, hogy a propellerrel és a kormánylapátokkal felszerelt szerkezetet helikopter helyett nem kellene-e inkább repülőgépnek nevezni? "Bizonyos értelemben igen" - válaszolt Weiner. "Az összes felhajtóerő azonban továbbra is a rotoroktól származik, nincsenek szárnyaink."
Az Eurocopter X3-nak azonban már szárnya is van, amin egy-egy propeller kapott helyet. Nagy sebességnél ezek a szárnyak biztosítják a felhajtóerő 40 százalékát, így az egyetlen megmaradt rotornak nem kell megerőltetnie magát. Akárcsak az X2-nek, a német prototípusnak sincs farokrotorja. A stabilitást és a kormányzást a két oldalon elhelyezkedő, automatikusan állítható propellerek biztosítják, miközben a pilóta ugyanúgy vezeti a gépet, mint egy hagyományos helikoptert, mondta Billig.
Az X3 eddig csak egyszer repült, egy 35 perces próbaúton a lebegési képességeit tesztelték, ami a beszámolók szerint a tervek szerint működött. 2011 végéig nem kísérleteznek a csúcssebesség tesztelésével, az első repülések az óránkénti 400 kilométeres sebességet célozzák majd.
Eurocopter X3
A Sikorsky ezzel szemben már jól halad az 500 km/h sebesség elérése felé vezető úton: egy szeptemberi próbarepülésen már átlépték a rekordnak számító 400 km/h-t, amit 1986-ban állított fel a Westland Lynx. Az X2 463 km/h-t ért el, azonban ez nem számított hivatalos csúcsdöntésnek, hiszen a propeller miatt nem lenne tisztességes egy kategóriába sorolni a két gépet. Weiner szerint néhány technikai probléma kiküszöbölése után könnyedén elérhetik az 550 km/h sebességet is.
A szakértők örömmel fogadják a fejlesztéseket. "A helikopteripar már nagyon régen vár olyan izgalmas és fejlett demonstrátorokra, mint az X2 és az X3, és talán újabb gyártók csatlakoznak a sebesség fokozásához" - mondta Leishman, aki szerint a Sikorsky és az Eurocopter végre némi életet hozott a szunnyadó iparágba.
Mindkét alkotásban egy-egy csúcstechnikát képviselő helikopter körül bonyolódtak az események; az Airwolf képes volt hangsebességgel repülni, ami ismerve a helikopterek korlátait, még sokáig a fikció kategóriájába sorolandó. Két tervező cég azonban hamarosan megközelítheti sebességben a filmbéli példaképeket, prototípusaik átléphetik az óránkénti 500 kilométeres sebességet. A két kísérleti gép az amerikai Sikorsky Aircraft és a német Eurocopter műhelyeiből került ki. A Sikorsky X2 és az Eurocopter X3 jelű gépeit egyaránt propellerekkel szerelték fel a sebesség növelése érdekében. Az új technológiákkal az elkövetkező 5 évben 60 százalékkal nőhet a helikopterek sebessége.
Az alapvető aerodinamikai korlátok és az üzemanyag-hatékonyság együttesen 300 km/h körüli csúcssebességre kárhoztatják a helikoptereket. "A helikopterek nem repülnek gyorsan, a repülőgépek sebességének körülbelül a felére képesek. Ez egy súlyos korlát" - közölte Gordon Leishman, az egyesült államokbeli Marylandi Egyetem helikopter-aerodinamika szakértője.
A helikopterek alkalmazási területein viszont általában fontos, sőt létfontosságú a sebesség, vegyük csak a mentési feladatokat. "Bár a helikopter lebegési képessége végtelenül hasznos, a sebesség hiánya gyakran vezet ahhoz, hogy a páciens nem kezelhető az úgynevezett "arany órában", amin belül jóval nagyobb az esély az életmentésre" - mondta Leishman. Az "arany óra" a baleset, illetve a sérülés bekövetkeztétől számított egy óra. A statisztikák szerint az ezen időn belül ellátott súlyos sérülteknek lényegesen jobbak a túlélési és felépülési esélyei, mint akik az egy órát túllépve kerülnek kórházba. A helikopterek sebességének megnövelése viszont egy felettébb komplex feladat. Hiába kap erősebb hajtóművet, vagy fogyaszt több üzemanyagot, a felhajtó- és tolóerőt biztosító felső rotor lapátjainak forgása nem fokozható egy bizonyos határon túlra. Ha a rotor éppen hangsebesség alatt forog, az előrenyomuló lapát - ami a helikopter sebességével plusz a rotor sebességével mozog - szuperszonikus sebességet érne el. Eközben a visszavonuló lapát a másik oldalon szubszonikus marad. Mivel az aerodinamikai erők mások a hangsebesség alatti és feletti tartományokban, a mutatvány instabilitást és veszélyes felhajtóerő-vesztést eredményezne, magyarázta Jean-Michel Billig, az ottobrauni Eurocopter mérnöke.
Az egyetlen lehetőség valamilyen más típusú tolóerő biztosítása, például egy különálló propeller, vagy egy sugárhajtómű hozzáadása. Az 1970-es években a Sikorsky a NASA-val, valamint az Egyesült Államok Hadseregével közösen kifejlesztette az XH59A jelű helikoptert, amit két sugárhajtóművel szereltek fel, így az 400 km/h sebesség elérésére is képes volt. A rotorral történő lebegésről a sugárhajtású repülésre való váltás azonban bonyolult és műszakilag megterhelő volt. "Nem tudtuk gyártásba vinni, mert a négy hajtóműnek együtt már túl magas volt az üzemanyagigénye, illetve a vibrációs szint is rendkívül magas volt" - idézte fel a múltat Steve Weiner, a Sikorsky X2 projektjének főmérnöke, hozzátéve, hogy a repüléshez két teljes értékű pilótára volt szükség.
Sikorsky X2
A modern vibrációszabályozás és a repülést segítő számítógépek újabb esélyt teremtettek a Sikorsky számára. Az üzemanyag hatékonyság érdekében az X2 egy, a gép hátulján elhelyezkedő "toló" propellert használ a nagy étvágyú hajtóművek helyett. A mérnököknek meg kellett tanulniuk farokrotor nélkül élniük, így a gép saját kardántengelyét használja a hátsó propeller forgatásához. Ez több problémát is felvetett. Farokrotor nélkül egy helikopter menthetetlen pörgésbe kezd, illetve a kormányzás is nehezebbé válik. A megoldás egy ellentétes irányba forgó felső rotor, ami kiegyensúlyozza a másik felső rotor forgatónyomatékát, ezáltal a gép stabil marad.
A kormányzás elősegítése érdekében a felső rotor lapátjainak szöge egészen 110 km/h sebességig állítható, efölött az X2 a farokrészen elhelyezett kormánylapátokat használja a manőverezéshez. Felmerülhet a kérdés, hogy a propellerrel és a kormánylapátokkal felszerelt szerkezetet helikopter helyett nem kellene-e inkább repülőgépnek nevezni? "Bizonyos értelemben igen" - válaszolt Weiner. "Az összes felhajtóerő azonban továbbra is a rotoroktól származik, nincsenek szárnyaink."
Az Eurocopter X3-nak azonban már szárnya is van, amin egy-egy propeller kapott helyet. Nagy sebességnél ezek a szárnyak biztosítják a felhajtóerő 40 százalékát, így az egyetlen megmaradt rotornak nem kell megerőltetnie magát. Akárcsak az X2-nek, a német prototípusnak sincs farokrotorja. A stabilitást és a kormányzást a két oldalon elhelyezkedő, automatikusan állítható propellerek biztosítják, miközben a pilóta ugyanúgy vezeti a gépet, mint egy hagyományos helikoptert, mondta Billig.
Az X3 eddig csak egyszer repült, egy 35 perces próbaúton a lebegési képességeit tesztelték, ami a beszámolók szerint a tervek szerint működött. 2011 végéig nem kísérleteznek a csúcssebesség tesztelésével, az első repülések az óránkénti 400 kilométeres sebességet célozzák majd.
Eurocopter X3
A Sikorsky ezzel szemben már jól halad az 500 km/h sebesség elérése felé vezető úton: egy szeptemberi próbarepülésen már átlépték a rekordnak számító 400 km/h-t, amit 1986-ban állított fel a Westland Lynx. Az X2 463 km/h-t ért el, azonban ez nem számított hivatalos csúcsdöntésnek, hiszen a propeller miatt nem lenne tisztességes egy kategóriába sorolni a két gépet. Weiner szerint néhány technikai probléma kiküszöbölése után könnyedén elérhetik az 550 km/h sebességet is.
A szakértők örömmel fogadják a fejlesztéseket. "A helikopteripar már nagyon régen vár olyan izgalmas és fejlett demonstrátorokra, mint az X2 és az X3, és talán újabb gyártók csatlakoznak a sebesség fokozásához" - mondta Leishman, aki szerint a Sikorsky és az Eurocopter végre némi életet hozott a szunnyadó iparágba.
