Future Strike Aircraft

Postupne s príchodom prvých sériových bombardérov Northrop B-2 do operačnej služby sa americkí leteckí výrobcovia pomaly začali zaoberať myšlienkou strategického bombardéra novej generácie. Keďže v tom čase ešte neexistovali ani rámcové požiadavky zo strany letectva, jednalo sa viacmenej o rôzne koncepčné štúdie, ako by asi mal takýto zbraňový systém vyzerať. Prvý koncept od spoločnosti Lockheed Martin vznikol ešte koncom deväťdesiatych rokov a už na prvý pohľad v sebe nesie konštrukčné rysy zo zrušeného bezpilotného lietadla Tier III- Dark Star. Zrejme bol vytvorený ešte pred tým, než sa zistilo, že táto konštrukcia s mierne negatívnym uhlom šípovitosti krídla je mimoriadne smerovo nestabilná a pri štarte a pristátí má tendenciu robiť kotrmelce.

V novom tisícročí sa väčšina návrhov začala prezentovať pod jednotným názvom FSA (Future Strike Aircraft) alebo FSV (Future Strike Vehicle). Počas októbra 2001 vznikla rámcová štúdia LRSA (Long Range Strike Aircraft), ktorá mala upresniť predstavy o budúcnosti strategických bombardérov USAF a poskytnúť tak potrebné podklady pre definovanie nového útočného systému. v tom čase už bolo pomerne jasné, že myšlienka obnovy výroby niektorého z už existujúcich bombardérov je prakticky nereálna. Týkalo sa to hlavne navrhovaného bombardéra B-2C. Jednou z dôležitých otázok bolo určenie optimálnej operačnej rýchlosti lietadla. Tá sa mohla pohybovať od vysoko podzvukovej, podobne ako v prípade bombardéra B-2, až po hypersonickú, približne na úrovni Mach 7. Keďže sa počítalo výlučne s palivami na vodíkovouhlíkovej báze, ktoré sa dajú dopĺňať aj počas letu, z ďalšieho hodnotenia vypadli vesmírne útočné systémy, predovšetkým relatívne rozpracované štúdie SOV (Space Operations Vehicle). Do úvahy pripadali aj bezpilotné systémy. Ďalšou významnou požiadavkou bolo uplatnenie filozofie CONUS, čiže možnosť zaútočiť na čo najviac cieľov po svete pri štarte aj pristátí z niektorej zo základní na kontinentálnom území USA. To v praxi znamenalo udeliť lietadlu čo najväčší dolet tak, aby sa minimalizovali požiadavky na dodatočné dopĺňanie paliva počas letu. s predpokladaným operačným nasadením sa počítalo niekedy v období rokov 2025 až 2037. Rok 2037 bol pritom určený ako posledný možný termín pre plnú bojovú operačnú spôsobilosť, keďže podľa odhadov by práve vtedy kvôli technickej životnosti a opotrebeniu klesol počet amerických bombardérov pod kritické číslo 170. Aktuálna bola však aj myšlienka jednoduchého zbraňového nosiča, spravidla označovaného pojmom missileer. v princípe sa jednalo o niektorý z existujúcich a už v súčasnosti vyrábaných transportno-dopravných strojov, ktorý by bol menšími úpravami prestavaný na nosič striel s plochou dráhou letu, v počte približne 36 kusov. Akonáhle by bola zneškodnená nepriateľská protilietadlová obrana, mal hliadkovať nad bojiskom s obrovským nákladom malých, presne navádzaných bômb SDB (Small Diameter Bomb). Zbrane mohli byť vypúšťané dokonca aj zo zadnej sklopnej rampy, takže lietadlo by mohlo byť v prípade potreby spätne prestavané na transportný stroj. v tomto ohľade bol horúcim kandidátom typ Boeing C-17 Globemaster III.

Predstavitelia letectva viac preferovali rýchle nadzvukové stroje so schopnosťou supercruise pred relatívne veľkými a pomalými lietajúcimi krídlami a to hlavne kvôli povahe ich cieľov. na rozdiel od studenej vojny sú v súčasnosti bombardéry využívané predovšetkým na útoky proti časovo kritickým a mobilným cieľom, kde sú rýchlosť reakcie a flexibilita kľúčovými faktormi. Najväčšiu výhodu podzvukových lietajúcich krídel – pomerne nízku šancu zachytenia nepriateľskou protilietadlovou obranou – pritom môžu paradoxne oslabiť najnovšie generácie nesenej munície. Ak má napríklad bombardér B-2 ako svoj náklad stovky malých bômb SDB, znamená to mnohonásobné otváranie rozmernej bombovnice a vystavenie celého jej vnútra nepriateľským radarom.

Ďalšia štúdia od konštruktérov firmy Lockheed Martin vychádza z univerzálnych platforiem MACK (M-X, A-X, C-X, K-X). Ako už napovedá samotný názov, z jedinej východiskovej konfigurácie lietadla mali byť vytvorené rôzne účelové verzie pre transport, vzdušné tankovanie, či útoky na pozemné ciele. Bombardovacia verzia bola prezentovaná pod skratkou B-MACK.

Firma Boeing sa rozhodla uplatniť trochu iný prístup. Ich stratégovia sa rozhodli podporiť scenár, pri ktorom mal byť v dohľadom čase vyhlásený nový vývojový program, ktorý by požadoval prevádzkovo efektívne bojové lietadlo, postavené na už existujúcich technológiách, vďaka čomu by moholo začať vstupovať do radovej služby niekedy po roku 2015. Základnou platformou sa stalo dopravé lietadlo B-767, ktoré dostalo namiesto klasických motýľovité chvostové plochy, medzi ktorými sa nachádzali gondoly s motormi. Celý povrch mal byť pokrytý materiálmi typu RAM na čiastočné zníženie radarového odrazu. k trom alternatívnym návrhom sa radí podobný koncept, postavený na štúdii BWB (blended wing body), úplne nový stoj, značne pripomínajúci existujúci bombardér B-2 a bezpilotné bojové lietadlo s hmotnosťou 109 ton (z toho 25 až 34 ton tvorila interne nesená výzbroj), založené na demonštrátore X-45.

Spoločnosť Northrop Grumman na sklonku roka 1999 verejne prezentovala tri rozdielne koncepty. Prvý z nich bol podzvukový a v zjednodušenom pohľade sa jednalo o prepracovaný bombardér B-2. Druhým bolo nadzvukové lietadlo so schopnosťou supercruise, ktorého operačná rýchlosť bola obmedzená na Mach 2,4 kvôli použitiu bežnej hliníkovej konštrukcie. Obidva v sebe uplatňovali najnovšie poznatky na poli technológií nízkej zistiteľnosti, predovšetkým čo sa týka radarového odrazu.

Tretím sa stalo pilotované hypersonické vztlakové teleso typu waverider, ktoré bolo optimalizované pre lety výlučne v atmosfére. Kvôli tomu bol aj celý pohonný systém závislý na atmosférickom kyslíku. Zbrane mali byť vypúšťané zo samostatných šachiet vo vrchnej časti trupu medzi chvostovými plochami a to priamo pri hypersonickej rýchlosti. Najväčšou technologickou výzvou bol v tomto prípade dostatočne účinný a pritom odolný tepelný štít. Hoci bolo lietadlo zo všetkých študovaných možností najľahšie zistiteľné nepriateľskou protilietadlovou obranou, jeho extrémna rýchlosť mu zaručovala pomerne vysokú pravdepodobnosť prežitia na bojisku.

Neskoršie návrhy sa stali základom pre štúdie prostriedku QSP so zníženým sonickým treskom pri nadzvukovom lete.

Quiet Supersonic Platform

Na prelome tisícročí sa viacerí americkí leteckí výrobcovia začali zaoberať myšlienkou nadzvukových dopravných lietadiel novej generácie. Boli to jednak veľké pasažierske lietadlá, určené ako náhrada dosluhujúcich strojov Concorde, no na strane druhej aj malé bizjety. Pri definovaní požiadaviek na nový stroj sa vykryštalizovali dve nevyhnutné požiadavky: lietadlo malo mať podstatne menšiu spotrebu paliva a tým aj celkovú ekonómiu prevádzky a zároveň malo vytvárať podstatne menší aerodynamický tresk tak, aby mohlo bez väčších problémov operovať aj nad obývanou pevninou. k zjednoteniu týchto snáh sa rozhodla prispieť agentúra DARPA, ktorá vytvorila účelový program QSP (Quiet Supersonic Platform), zameraný na vývoj a overovanie technológií, kriticky nevyhnutných pre stavbu takéhoto prostriedku. Zníženie aerodynamického tresku sa malo dosiahnuť hlavne inovatívnym tvarovaním povrchu lietadla, čím by sa vylúčili rôzne exotické technológie (napríklad plazma), ktoré majú ešte ďaleko k bežnému sériovému použitiu. Nešlo však o úplné potlačenie tlakovej vlny, ale len o elimináciu jej vrcholov. Tvar tlakovej vlny, vznikajúcej pri nadzvukovom lete, sa totiž veľmi zjednodušene dá opísať ako písmeno N. Ak by sa podarilo eliminovať len jej ostré vrcholy, nadzvukový let by mal citeľne menší dopad pre pozorovateľa na zemi, čo by definitívne umožnilo certifikáciu lietadiel pre nadzvukový let aj nad pevninou. Pôvodne bol program zameraný hlavne na civilné bizjety, ale ako to už býva, o krátky čas získal prívlastok dvojúčelový. Jednoduchými slovami povedané, vyvíjané technológie by sa veľmi dobre dali uplatniť aj na pokročilom nadzvukovom vojenskom bombardéri a tak sa civilná časť programu dostávala čoraz viac do ústrania. Tomu napovedá aj výber hlavných dodávateľov – 9. novembra 2000 získali kontrakt na zahájenie prác spoločnosti Northrop Grumman, Lockheed Martin Corp. a divízia McDonnell Douglas spoločnosti Boeing. Za hlavného dodávateľa motorov a súvisiacich technológií bola vybratá spoločnosť General Electric, hlavne kvôli jej prácam na pokročilom motore YF120 s variabilným cyklom, vyvíjanom na konci osemdesiatych rokov pre program ATF. Ďalšie riadky budú preto venované len vojenskej časti programu a jeho možných praktických aplikácií.

Spoločnosť Northrop Grumman získala svoj jednoročný kontrakt v hodnote 2,5 milióna USD už 7. novembra a to hlavne na základe predošlých prác a štúdií na tému perspektívneho bombardéra Future Strike Aircraft. Prísun peňazí pokračoval aj po jeho vypršaní, takže v septembri 2002 mohla spoločnosť prezentovať výsledný návrh, alebo lepšie povedané preferovaný zbraňový koncept. Oficiálne existovali tri rozdielne verzie. Prvou bola základná platforma, navrhnutá predovšetkým pre výskumné účely. Vyznačovala sa veľmi dlhým trupom oválneho prierezu, tenkým krídlom s vysokým uhlom šípovitosti a lomenou nábežnou aj odtokovou hranou, ktoré bolo dodatočne spojené s trupom kolmou prechodovou časťou v zadnej polovici lietadla (zvykne sa označovať aj ako joint wing). Motory boli uložené vedľa seba v zadnej hornej časti v pomerne jednoduchej gondole, nad ktorou sa nachádzala vertikálna chvostová plocha. Bombardovacia verzia dostala plochejší a integrálnejší trup, vďaka čomu mohlo byť krídlo podstatne zmenšené a presunuté úplne dozadu. Rozšíril sa aj priestor medzi motormi, ktoré dostali mohutné pevné krabicové vstupy vzduchu. Použitie jednoduchých nasávacích otvorov bez mechanizácie malo byť umožnené práve využitím spomenutých motorov s variabilným cyklom. Integrálny trup zabezpečil dostatok vnútorného priestoru pre nevyhnutné palivo a zbrane. Hoci to tak na prvý pohľad nevyzerá, šlo o pilotovaný koncept, pričom kokpit sa nachádzal približne v strede hornej časti trupu. Treťou verziou bol menší civilný bizjet pre približne 12 pasažierov, ktorý v kooperácii vyvinula prevažne spoločnosť Raytheon.. V druhej fáze programu, ktorá začala novým kontraktom v apríli 2002, sa už rozpracovávala len vojenská verzia. Tá mala mať po upresnení dĺžku približne 47,5 metra, rozpätie len 17,7 metra, maximálnu rýchlosť viac ako Mach 2 a dolet cez 11 100 km pri maximálnej vzletovej hmotnosti približne 45 ton. V konštrukcii bola uplatnená laminárna aerodynamika, adaptívna nábežná hrana krídla či aktívne adiabatické nasávacie otvory. Tlaková vlna z aerodynamického tresku sa mala dostať pod požadovaný limit 0,3 libry na štvorcovú stopu.

Firma Boeing, ktorá sa zúčastnila iba prvej fázy programu QSP a do druhej už nepostúpila, rozdelila svoje štúdie do dvoch skupín: odvodené od predpokladanej misie a odvodené od predpokladaného vonkajšieho tvaru stroja. Napriek tomu menšie práce na rozpracovávaní konceptov prebiehali z interných zdrojov ešte aj v roku 2003. Viaceré z nich pritom mali ku konvenčnosti značne ďaleko. Civilnú časť programu zastupovali viacmenej len variácie stroja Sonic Cruiser.

Výsledný, maximálne podivný stroj sa zakladal na technológiách pre nadzvukové laminárne prúdenie, na ktorých dosť intenzívne pracovala spoločnosť Reno. Okrem toho sa však ešte centrálne krídlo otáčalo o 90 stupňov okolo svojej osi, takže v zloženej polohe prakticky kopírovalo hornú časť trupu a vztlak zabezpečovalo už len menšie zadné krídlo a vpredu krídlo kombinované s kačacími chvostovými plochami. Vstupy vzduchu k motorom sa nachádzali úplne vpredu a plynulo prechádzali k motorom v spodnej časti zhruba na úrovni kokpitu. Trysky sa nachádzali veľmi netradične v strede spodnej časti lietadla a mal do nich byť zapracovaný akýsi systém na zvýšenie ich energetickej účinnosti. Podľa neoficiálnych zdrojov predstavitelia agentúry DARPA vnímali tento návrh skôr ako ďalší z pokusov spoločnosti Boeing infiltrovať a zničiť akýkoľvek program, smerujúci k vývoju rýchlych a efektívnych nadzvukových dopravných lietadiel, takže sa nemožno diviť, prečo uspela len konkurencia.

Spoločnosť Lockheed Martin rovnako nadviazala na svoje predošlé štúdie, pričom v tomto prípade sa jednalo o nadzvukový komerčný bizjet. Ten sa vyznačoval deltakrídlom, uspôsobeným pre laminárne prúdenie, špeciálne tvarovaným trupom a centrálnou vertikálnou chvostovou plochou, na ktorú po stranách nadväzovali dve ďalšie, sklonené pod uhlom približne 40 stupňov. Pohon obstarávali dva motory v samostatných gondolách pod krídlom. Táto konfigurácia sa už v roku 1999 dočkala patentu s číslom D417184. Odvodený bombardér si zachovával väčšinu konštrukčných riešení, pričom výraznejšie bola prepracovaná len zadná časť lietadla. Trup bol predĺžený a pribudli na ňom dve motýľovité kombinované chvostové plochy. Priestor pre pasažierov samozrejme nahradili bombovnice. Po postupe do druhej fázy programu QSP v apríli 2002 dostali inžinieri Lockheedu ďalších 2,5 milióna USD na detailné rozpracovávanie konceptu. Hoci ani jeden z návrhov bombaréra v rámci programu QSP sa zrejme nedočká priamej realizácie, vyvinuté technológie môžu dobre poslúžiť pri vývoji skutočného stroja. Avšak len za predpokladu, že sa americké letectvo nakoniec rozhodne pre nadzvukové riešenie.

Last update: 11. January 2010