Latający dźwig

Wśród śmigłowców dwuwirnikowych najrzadziej spotykane są maszyny z krzyżującymi się wirnikami (w tzw. układzie Flettnera). Na pierwszy rzut oka wiropłat takiego typu można rozpoznać po dwóch wałach wirników nośnych, umieszczonych blisko siebie (ich odchylone na zewnątrz osie przecinają się, tworząc literę V) i napędzanych ze wspólnej przekładni redukcyjnej.
(Powierzchnie zakreślane przez wirujące w przeciwnych kierunkach łopaty wirników nośnych także przecinają się.) Śmigłowiec zbudowany w układzie Flettnera nie posiada śmigła ogonowego – jest ono niepotrzebne, ponieważ momenty reakcji obydwu wirników znoszą się wzajemnie, co ułatwia sterowanie śmigłowcem. Inną zaletą takiego układu aerodynamicznego jest niewielki opór czołowy kadłuba. Jednakże maszyna dwuwirnikowa z krzyżującymi się wirnikami posiada także kilka zasadniczych wad, m. in. konieczność niezawodnej synchronizacji prędkości obrotowej obydwu wirników oraz powstawanie momentu pochylającego w wyniku równoważenia się momentów reakcyjnych. Dodatkowo zachodzi także niebezpieczeństwo uderzenia końcami łopat o powierzchnię ziemi podczas wykonywania gwałtownych manewrów.

Jak można się domyślać pierwszy śmigłowiec z krzyżującymi się wirnikami, Fl-265, skonstruował w roku 1939 Niemiec Anton Flettner. Warto wspomnieć, że zarówno Fl-265, jak i jego następca, Fl-282 „Kolibri”, były wykorzystywane do współpracy z okrętami Kriegsmarine działającymi na Bałtyku, ochrony konwojów na Morzu Śródziemnym, zadań zwiadowczych na froncie wschodnim i w misjach transportowych. Zbudowano 6 egzemplarzy Fl-265 i 22 sztuki „Kolibri”. W roku 1944 Amerykanie z firmy Kellet także opracowali śmigłowce w takim układzie aerodynamicznym. Były to eksperymentalny XR-8 i transportowy XH-10, które pozostały w fazie prototypu. Jako kolejni z układem Flettnera spróbowali zmierzyć się w roku 1946 Francuzi.

W wytwórni SNCAN opracowano doświadczalny wiropłat NC-2001 „Abeile”, jednak również nie podjęto jego produkcji seryjnej. Obecnie jedyną na świecie wytwórnią produkującą seryjnie śmigłowce dwuwirnikowe z krzyżującymi się wirnikami jest amerykańska Kaman Aerospace Corporation. Jej właściciel, a zarazem główny konstruktor, Charles Kaman, od roku 1947 specjalizuje się w budowie tego typu wiropłatów. Do najbardziej znanych maszyn opracowanych przez niego należą m.in. pierwszy amerykański śmigłowiec napędzany silnikiem turbinowym Ka-225 (prototyp dla potrzeb US Navy otrzymał oznaczenie YH-22) i K-600, lepiej znany jako H-43 „Huskie”. (Nieco przewrotnym zrządzeniem losu jest fakt, iż najsłynniejszym i najbardziej długowiecznym śmigłowcem Kamana jest zbudowany w układzie klasycznym wojskowy SH-2 „Seasprite”).
Na przełomie lat 80. i 90. w wytwórni rozpoczęto prace nad demonstratorem śmigłowca (skonstruowanym oczywiście w układzie Flettnera), który mógłby być wykorzystywany przez amerykańskie siły zbrojne. Jego prototyp, nazwany MMIRA (Multi Mission Intermeshing Rotor Aircraft – Wielozadaniowy Śmigłowiec z Krzyżującymi się Wirnikami), oblatano 23 grudnia 1991 roku. Przewidywano, że dzięki niskiemu poziomowi hałasu emitowanego przez wirniki będzie on przeznaczony do wypełniania misji zwiadowczych i obserwacyjnych. Planowano też zastosowanie MMIRA do transportu ładunków i zadań łącznikowych. Kabinę pilota zaprojektowano tak, aby można było ją łatwo wymontować, gdyby maszyna miała być używana jako bezpilotowiec. Niestety, wojsko uznało, że śmigłowiec Kamana nie spełnia ich oczekiwań.
W związku z tym postanowiono wykorzystać K-MAX (bo taką cywilną nazwę otrzymał wiropłat) jako „latający dźwig” lub (jak mówią o nim inżynierowie z wytwórni) „powietrzną ciężarówkę” do przewozu ładunków o średnim ciężarze. Doskonale zaprojektowane wirniki nośne posiadające kompozytowe łopaty z klapkami wyważającymi (patentu Kamana) nie wymagają żadnego wspomagania hydraulicznego. Konstrukcję kadłuba zoptymalizowano tak, aby charakteryzował się on jak najmniejszym oporem aerodynamicznym – szerokość dolnej części kadłuba wynosi zaledwie 0,73 m. (Pozwoliło to także uzyskać doskonałą widoczność z kabiny pilota na boki i do dołu, niezwykle przydatną podczas operacji podejmowania i opuszczania ładunku).
Dzięki temu inżynierom z Kamana udało się uzyskać niespotykaną dotąd relację ciężaru użytecznego do maksymalnego ciężaru startowego – wynosi ona 57%. (Dla większości śmigłowców wartość ta wynosi około 35%). K-MAX może także przenosić na haku podkadłubowym ładunki o ciężarze wynoszącym 51% maksymalnego ciężaru startowego. (Na maksymalny ciężar startowy składają się: ciężar własny konstrukcji, ciężar ładunku użytecznego, ciężar paliwa i ciężar załogi). Dysponując śmigłowcem o tak doskonałych osiągach można przewieźć więcej ładunku, w krótszym czasie, za niższą cenę. Pomimo, iż do chwili obecnej wyprodukowano około 30 egzemplarzy tych maszyn są one używane w obydwu Amerykach, Europie i Azji. Wykorzystuje się je do transportu drewna, gaszenia pożarów, budowy wysokościowych konstrukcji stalowych i na platformach wiertniczych. Jeden ze śmigłowców K-MAX używanych w Ameryce Płn. ustanowił nie lada rekord, przewożąc w ciągu 24 dni ponad 18 mln kg drewna, bez jakiejkolwiek awarii, przy średnim nalocie 8,6 h dziennie.
Inna maszyna w ciągu 3 h dostarczyła potrzebne do budowy wyciągu narciarskiego bloki betonowe o łącznej objętości 76,5 m3. W Norwegii „latające dźwigi” dostarczają do niedostępnych partii zalesionych gór słupy linii wysokiego napięcia (w całości!). Użycie śmigłowca skraca czas trwania operacji – dotychczas konstrukcje musiano dowozić w elementach. Dodatkowo niewielkie gabaryty śmigłowca pozwalają w razie konieczności na wylądowanie nawet na niewielkiej polanie. Niski poziom hałasu, jaki wydają łopaty K-MAXa powoduje, że może on wykonywać prace w pobliżu siedzib ludzkich i ostoi zwierzyny leśnej, nie wpływając szkodliwie na środowisko naturalne.

k-max-smiglowiec

Gdy w kwietniu ub. r. burza spowodowała zwalenie się drzew na autostradzie nieopodal Bremerhaven postanowiono zamykać ten odcinek drogi na weekendy i usuwać pnie przy pomocy dźwigów i ciężarówek. Wezwany na pomoc K-MAX w ciągu trzech dni usunął całe zawalisko (2 450 ton drzewa), latając 9 h dziennie. Jednak najbardziej nietypowym zadaniem, do jakiego wykorzystano K-MAX, było usuwanie wraków samochodów zniszczonych w wyniku powodzi, jaka nawiedziła Europę Zachodnią przed trzema latami. W Boliwii podczas stawiania wież wiertniczych w górach, na wysokości 910 m, w temperaturze 42oC, K-MAX przetransportował 910 ton wyposażenia w ciągu lotów o łącznym czasie 135 h. Śmigłowiec ten sprawuje się też doskonale w niskich temperaturach, transportując w Alpach na wysokość 3850 m wyposażenie o ciężarze 1980 kg. Na kontynencie azjatyckim – w Malezji – K-MAX używany jest do gaszenia pożarów, przenosząc pod kadłubem zbiornik „Bambi” o pojemności 2500 dm3.

Wszystkie te sukcesy spowodowały, że śmigłowcem ponownie zainteresowali się wojskowi. W roku 1996 K-MAX wygrał konkurs na maszynę zdolną do zaopatrywania z powietrza niewielkich jednostek US Navy na morzu niezależnie od pory doby. W tym celu wiropłat wyposażono w układ wspomagania stateczności, VOR, ILS, TACAN, DME, GPS i reflektory pokładowe. US Navy przyznała także K-MAXowi certyfikat uprawniający do wykonywania lotów IFR (bez widoczności ziemi) nocą nad obszarami morskimi. Piechota morska podpisała z firmą Kaman kontrakt na opracowanie, wykonanie i zamontowanie na śmigłowcu układu umożliwiającego zdalne pilotowanie. Maszyna ta miałaby służyć do dostarczania ładunków oddziałom „marines” przebywających w wysuniętych bazach w pobliżu linii frontu oraz jako przenosić wyposażenie zwiadowcze (kamerę i dalmierz laserowy) pozwalające na lokalizację i identyfikację celów.

Źródło zdjęć: wikipedia.org

Share