Fremtidig vertikal heis - Future Vertical Lift

Fremtidens vertikale løft
Bell V-280 Valor startdemo, 2019 Alliance Air Show, Fort Worth, TX.jpg
Den Bell V-280 Valor , en FVL konsept utviklet som et Joint Multi-Role Technology Demonstrator.
Utstedt av USAs forsvarsdepartement
Forløperprogrammer Felles multirolle (JMR)
Relaterte programmer Future Attack Reconnaissance Aircraft (FARA)
Future Long-Range Assault Aircraft (FLRAA)

Future Vertical Lift ( FVL ) er en plan for å utvikle en familie av militære helikoptre for USAs væpnede styrker . Fem forskjellige flystørrelser skal utvikles, og de deler felles maskinvare som sensorer, luftfart, motorer og mottiltak. Den amerikanske hæren har vurdert programmet siden 2004. FVL er ment å utvikle erstatninger for hærens UH-60 Black Hawk , AH-64 Apache , CH-47 Chinook og OH-58 Kiowa helikoptre. Forløperen for FVL er helikopterprogrammet Joint Multi-Role ( JMR ).

Oversikt

Sammendrag

Etter et tiår med kamp fra Operation Iraqi Freedom og Operation Enduring Freedom , fant det amerikanske forsvarsdepartementet at den amerikanske hærens rotorflåte ble utslitt. Kampoperasjoner fikk helikoptrene til å fly fem ganger oftere enn i fredstid. Produsenter har produsert og oppgradert eksisterende flyfamilier uten å lage originale plattformer. Future Vertical Lift (FVL) -konseptet er å lage et nytt rotorcraft som bruker ny teknologi, materialer og design som er raskere, har ytterligere rekkevidde, bedre nyttelast, er mer pålitelig, lettere å vedlikeholde og betjene, har lavere driftskostnader og kan redusere logistiske fotavtrykk. FVL skal opprette en familie av systemer for å erstatte de fleste hærhelikoptre. Joint Multi-Role (JMR) -fasene vil gi teknologiske demonstrasjoner. JMR-TD skal utvikle luftplattformen; JMR fase I vil utvikle luftfartøyet; JMR Phase II vil utvikle misjonssystemer. Hæren planlegger å anskaffe hele 4000 fly fra FVL -programmet. Hæren startet et FVL -motorprogram i 2016.

Future Vertical Lift ble etablert i 2009 som et initiativ, ennå ikke en løsning, av forsvarsministeren for å fokusere alle DoDs vertikale løftefunksjoner og teknologiutvikling, samt å beholde langsiktige tekniske evner. I oktober 2011 utstedte viseforsvarsministeren FVL Strategic Plan for å skissere en felles tilnærming for neste generasjon vertikale heisfly for alle militære tjenester. Den strategiske planen utgjorde et grunnlag for å erstatte den nåværende flåten med avansert evne ved å forme utviklingen av vertikale løftefly de neste 25 til 40 årene. Det indikerer at 80 prosent av beslutningspunkter for DoD vertikale heisflåte for enten å forlenge levetiden, trekke seg tilbake eller erstatte med en ny løsning som skjer i løpet av de neste åtte til ti årene. Implementering av FVL Strategic Plan som vil påvirke vertikale heisflyoperasjoner de neste 50+ årene. Den amerikanske marinen er en partner for hæren på innsatsen, så en derivat av FVL kan brukes i marinens MH-XX-program for å erstatte tjenestens MH-60S/R-helikoptre .

Konfigurasjoner

Tre størrelser ble planlagt i 2009, så er det planlagt fire og fem (som kanskje er av samme design) for å erstatte 25 nåværende rotortyper:

Ifølge US House Armed Services Committee , tre forskjellige konfigurasjoner av JMR fly - et vanlig helikopter, en stor vinge bremset rotor forbindelsen helikopter, og en tiltrotor - ble studert som i april 2013.

Designkrav

Selv om kravene fortsatt finjusteres, må det fiktive konseptet for et nytt fly nå hastigheter på 230 kn (260 mph; 430 km/t), bære opptil 12 tropper, operere under "høy-varme" forhold i høyder på 6000 ft ( 1.800 m) og temperaturer på 35 ° C, og har en kampradius på 424 km med en samlet rekkevidde på 848 km. Mission sett er å inkludere transport av varer, nytte, væpnet speider, angrep, humanitær hjelp medisinsk evakuering , antiubåtkrig , anti-overflate krigføring , land / sjø rednings, spesielt krigføring støtte, vertikal fylling, luftbårne mine , og andre. FVL -familien av fly vil bli pålagt å ha enten piloterte eller autonome flykapasiteter.

I mars 2013 ba hæren industrien om å sende forslag til en innsats kalt Alternative Engine Conceptual Design and Analysis. Selv om formelle krav for FVL -familien av systemer ennå ikke var satt, må de ha sveve, hastighet, rekkevidde, nyttelast og drivstoffeffektivitetskarakteristikker "utover alle nåværende rotorskip". Dette kan kreve et fly som kan sveve på 3000 meter og cruise på 30 000 fot (9 100 m). Funksjoner inkluderer god svevestyring i stor høyde.

Motoren vil kreve alternative, avanserte motor-/kraftsystemkonfigurasjoner som muliggjør forbedret oppdragskapasitet, for eksempel forbedret tid på stasjonen, økt oppdragsradius og roligere drift. På grunn av de forskjellige konfigurasjonene av flyrammen, blir effektene fra 40  shp (30 kW) til 10.000 shp (7.500 kW) studert. Ett til fire selskaper kan få kontrakt med arbeid som er fullført på 18 måneder.

Lockheed Martin utvikler et enkelt "felles oppdragssystem" som kan integreres i FVL lette, mellomstore, tunge og ultratunge fly. Systemet kan spare hæren milliarder av dollar på anskaffelse og vedlikehold av kurset, og eliminere behovet for å utdanne vedlikeholdspersonell, trenere og personell i flere systemer. En komponent er en hjelm avledet fra den som ble brukt på F-35 Lightning II ved hjelp av distribuert blenderteknologi som bruker integrerte sensorer for å gjøre piloter i stand til å se "gjennom" flyet.

JMR -konkurrenter

Klokke

Hovedartikkel: Bell V-280 Valor

Bell Helicopter foreslo en tredje generasjons tiltrotor-design for FVL-programmet. Bell søkte partnere for økonomisk og teknologisk støtte, selv om selskapet ikke trengte assistanse. I april 2013 avslørte Bell sin tiltrotor-design, kalt Bell V-280 Valor. Den er designet for å ha en cruisehastighet på 280 knop (320 mph; 520 km/t), rekkevidde på 2.100 nautiske mil (2.400 mi; 3.900 km) og en kamprekkevidde på 500 til 800 nmi (580–920 mi; 930 –1.480 km). Den har en V-hale, en stor cellekjernevinge med en sammensatt flykropp, trippel redundant fly-by-wire flykontrollsystem, uttrekkbart landingsutstyr og to seks fot brede (1,8 m) sidedører for enkel tilgang . V-280 er uvanlig ved at bare rotorsystemet vipper, men ikke motorene. Den planlagte demonstratoren er mellomstor og bærer fire besetningsmedlemmer og 14 tropper; den skal bygges i 92 prosent skala eller større. Bell sier at de investerer fire ganger statens beløp.

Bell har foreslått at deres design kan være klar for andre tjenester 'helikopterutskiftningsprogrammer før hæren er klar til å gi et bud.

Sikorsky/Boeing

Hovedartikkel: Sikorsky-Boeing SB-1 Defiant

SB> 1 Defiant (eller "SB-1") er Sikorsky Aircraft og Boeing- oppføringen for programmet. Det er et sammensatt helikopter med stive koaksialrotorer og to Honeywell T55 -motorer. Den første flyturen fant sted i mars 2019.

Tidligere konkurrenter

AVX

AVX Aircraft foreslo et fly med sin koaksialrotor og doble viftedesign som gir bedre styring og litt ekstra fremoverkraft. JMR-TD deres skal bygges i 75% skala. Den er i stand til å fly med 230 kn (260 mph; 430 km/t), med 40% løft fra de små fremre vingene og 60% fra de 56 fot (17 m) rotorene. Halvt drag i designet kommer fra flykroppen og halvparten fra rotorsystemet, så vindtunneltester tar sikte på å redusere motstanden med en tredjedel. Rotorsystemet har to kompositt-flexbeam-nav med dragreduserende aerodynamiske fairings på bladmansjettene og masten mellom navene. Den mellomstore versjonen foreslås å veie 27 000 lb (12 000 kg), bære fire mannskaper og 12 tropper og ha en løfteevne på 13 000 pund (5 900 kg). Den har en seks x seks fot (1,8 m × 1,8 m) hytte, som er to ganger innvendig størrelse på UH-60 Black Hawk, og har en 3600 kg intern løftekapasitet. Flyet kan bære 12 NATO-kull, ha et hjelpebrenselsystem for selvdistribusjon over avstander, og er planlagt å være valgfritt bemannet. Verktøyet og angrepsversjonene vil ha 90% felleshet og fly med samme hastighet. Testfly vil være utstyrt med nåværende GE T706 -motorer, men AVX ønsker å utstyre designet med Advanced Affordable Turbine Engine med sin høyere effekt på 4800  hk (3600 kW). AVX har samarbeidet med Rockwell Collins , General Electric og BAE Systems . Den har inngangsdører på begge sider av flykroppen med en stor bakre rampe for enkel lasthåndtering. Begge versjonene har uttrekkbart landingsutstyr, og angrepsvarianten bærer alle rustninger som er lagret inne til det trengs for å gi en ren aerodynamisk design.

Selskapet omtaler det ikke navngitte konseptet som et "innovativt sammensatt koaksialt helikopter" som er i stand til å oppnå 80 prosent av farten til V-22 Osprey til halv pris. Den vil kunne sveve på 1800 fot i temperaturer på 35 ° C og flyke uten drivstoff fra Travis flyvåpenbase i California til Hawaii, en avstand på 2100 mi (3900 km). AVX anser sin posisjon som et mindre selskap (med 25 ansatte, hvorav noen jobbet på V-22) til sin fordel uten en arv eller byrde av overheadattributter som større forsvarsselskaper; hvis valgt for å levere et fly, vil AVX sannsynligvis ha et teamarrangement med et annet selskap som kan håndtere montering, integrering og produksjonsstøtte. I likhet med Sikorsky anser AVX koaksialer som uegnet for tungløft, og foreslår tiltrotoren i stedet for Capability Set 4 (Chinook-erstatning).

Karem

Karem Aircraft foreslo å designe en tiltrotor med optimal hastighet (OSTR), betegnet TR36TD-demonstratoren. Den ville hatt to rotorer på 11 meter med variabel hastighet (11 fot) drevet av eksisterende turboakselmotorer. Produksjonsversjonen av TR36D ville ha hatt en flythastighet på 360 kn (610 km/t). Karem sier at OSTR-konfigurasjonen med variabel hastighet gir fordeler i vekt, drivlinje og aerodynamisk og fremdriftseffektivitet. Den har høy hastighet, "robust" sveveytelse i høyden, høyere stigningshastighet og vedvarende manøvrerbarhet, og lengre rekkevidde enn andre vertikale start- og landings-konfigurasjoner. De sier også at det gir redusert kompleksitet, iboende sikkerhetsfordeler, forenklet vedlikehold og lave totale eierkostnader. Fra 2016 fortsetter Karem å jobbe med versjoner av TR36, og har til hensikt å begynne å teste rotorer rundt 2018.

Andre oppføringer

EADS planla å sende inn et forslag til JMR fase I -demonstrasjonen, som forventes å ha vært basert på Eurocopter X³ , men trakk seg i slutten av mai 2013 fordi Eurocopter kanskje måtte overføre X³ immaterielle rettigheter til USA og fokusere på budene for det væpnede luftspeiderprogrammet (senere avlyst). Selskapet sa også at kostnaden for å utvikle en hurtiggående rotor var langt større enn finansieringen på 75 millioner dollar som ville blitt tildelt. EADS -forslaget var ikke helt basert på X3 -designet, men utnyttet aspekter ved teknologien. EADS kan sende inn sitt forslag til FVL på nytt når hæren lager spesifikke krav.

Piasecki Aircraft bød på sin PA61-4 Advanced Winged Compound (AWC). Fullkomponentversjonen var planlagt å fly med 233 kn (268 mph; 432 km/t) og brukte deres vektordrevne rørpropeller (VTDP), som tidligere var fløyet på Piasecki X-49 . Den drev flyet og hadde en lang spennfløy for løft og antimoment. Vingen svingte i tonehøyde for tilleggskontroll og for å redusere nedlasting av rotor i sveveren. Ved å fjerne vingen, men beholde VTDP, ble produsert 180 kn (210 mph; 330 km/t) skyveblandingsversjon, som kunne brukes til operasjoner ombord. Ved å erstatte VTDP med en konvensjonell halerotor produserte 160 kn (180 mph; 300 km/t) versjonen, som var tregere, men var lettere, billigere og bedre kunne håndtere eksterne løft eller vertikale påfyllingsoppdrag. Piasecki-oppføringen ble ikke valgt for Joint Multi-Role-fasen i programmet. Fra 2016 har Piasecki annen finansiering for å oppdatere X-49, og har til hensikt å tilby et vinget sammensatt helikopterdesign for FVL.

Utvikling

Felles multirolle

Juni 2013 kunngjorde Bell at designen V-280 Valor hadde blitt valgt av hæren til Joint Multi-Role (JMR) Technology Demonstrator (TD) fase. Hæren klassifiserte tilbudet som et kategori I-forslag, noe som betyr at det er et godt gjennomtenkt, vitenskapelig eller teknisk forsvarlig forslag som er relevant for å programmere mål og mål som gjelder for hærens misjonsbehov, tilbudt av en ansvarlig entreprenør med kompetent vitenskapelig og teknisk personale som støtter ressurser som kreves for å oppnå resultater.

Boeing-Sikorsky-teamet, som fremla høyhastighets sammensatt helikopterdesign basert på X2-prototypen, rapporterte også at de ble invitert til å forhandle fram en teknologisk investeringsavtale for JMR-TD fase I-programmet. JMR-TD-kontrakter forventes å bli tildelt i september 2013, med flyreiser planlagt til 2017.

AVX Aircraft bekreftet også at det var valgt for JMR fase I som en kategori I -deltaker. Deres oppføring er et koaksial-rotor sammensatt helikopter med kanaliserte vifter for fremdrift og små vinger for å laste av rotorene i høy hastighet. Selskapet planlegger å bygge en 70% skala demonstrator ved bruk av eksisterende General Electric T700 -motorer.

EADS trakk seg fra programmet før design var valgt, og Piasecki Aircraft ble ikke valgt til å fortsette i arbeidet.

31. juli 2013 lovet Boeing og Sikorsky at de vil investere mer enn det doble beløpet regjeringen bruker på JMR hvis teamet blir valgt til å bygge og demonstrere en rotorcraft for programmet.

August 2013 sa Lockheed Martin at den vil tilby en ny pakke med utstyr for oppdrag for å oppfylle kravene til JMR/FVL -programmet. Lockheed Martin vil innlemme fremtidige luftbårne miljømiljøprogramvarestandarder i flyets cockpit og misjonssystemer for å bruke avionikk, våpen og sensorer som F-35-hjelmen . Boeing og andre selskaper forventes å tilby rivaliserende sett med flyelektronikk. September 2013 kunngjorde Bell at Lockheed ville slå seg sammen med dem på V-280.

Oktober 2013 tildelte den amerikanske hæren teknologiske investeringsavtaler (IIA) til AVX Aircraft, Bell Helicopters, Karem Aircraft og Sikorsky Aircraft under Joint Multi-Role Technology Demonstrator Phase I-programmet. Det er to generelle forslagstyper: tiltrotorer med rotorer som fungerer både som rotorer og konvensjonelle propeller, og sammensatte helikoptre som bruker vertikale rotorer og separate bakmonterte propeller. AVX og Sikorsky tilbyr sammensatte design med to motroterende rotorer for å gi vertikal løft. For bevegelse fremover bruker AVX to kanalvifter og Sikorsky bruker en enkelt propell på baksiden. Bell tilbyr V-280 Valor tiltrotor. Karem Aircraft tilbyr en tiltrotor med rotorer med optimal hastighet, slik at flyet kan øke eller senke propellene avhengig av hastighet eller effektivitetskrav. Lignende teknologi ble brukt på A160 Hummingbird . JMR-TD skal utvikle og demonstrere en operativt representativ blanding av evner, teknologier og grensesnitt for å undersøke realistiske designhandler og muliggjørende teknologier.

TIA -ene gir de fire lagene ni måneder til å fullføre den foreløpige utformingen av sine rotorskip, som hæren deretter vil gå gjennom og godkjenne byggingen av to konkurrerende demonstranter til å fly i 2017. Selv om det var et potensial for et tidlig nedvelgelse, er de fire lagene fokusert på flygedemonstrasjonene i 2017. Nye resultater fra JMR TD fase 1 vil bli brukt til å informere FVL -innsatsen om kjøretøykonfigurasjoner, modenhet for muliggjørende teknologi, oppnåelig ytelse og evner, og vil fremheve rimelige tekniske løsninger som kreves for å oppnå disse evnene. Hvert av de fire lagene mottok 6,5 millioner dollar fra hæren for denne fasen av programmet. 21. oktober 2013 uttalte forsvarsledere som bød på programmet at hæren planlegger å nedvelge til to selskaper i 2014, som deretter vil utvikle prototyper for flyprøver i 2017. JMR-TD fase I er fokusert på å lage en mellomstore rotorfly-flyramme, mens fase II vil utvikle misjonssystemer og programvare, selv om integrasjon med flyrammer ikke er planlagt og dermed ikke vil fly.

Innleveringer til JMR-evalueringer skulle legges inn av de fire konkurrentene innen juni 2014, med hæren som valgte to for å bygge demonstranter for å fly mellom 2017 og 2019, men hæren kan velge et ikke-JMR-kjøretøy for FVL, og kan forfølge forskjellige typer for forskjellige FVL -klasser. Felles for systemer på tvers av kjøretøyer og på tvers av militære enheter er ønsket. Spesifikasjonene er for et design som er i stand til å utføre både middels nytte- og angrepsoppdrag, med en hastighet på 230 kn (260 mph; 430 km/t) og å sveve ved 6000 m (3500 C) i 35 ° C temperaturer.

Etter flytester og teknologiutvikling vil JMR avsluttes, og en forespørsel om forslag (RFP) vil bli utstedt åpent for alle selskaper for å starte den anslåtte innsatsen på 100 milliarder dollar. Demonstranter utviklet under JMR vil være " X-plan " for å demonstrere noen viktige teknologier, men de vil ikke ha produksjonsrepresentative motorer eller ekte misjonssystemarkitektur; JMR vil vise frem teknologier som gjør det mulig for hærens luftfartsflyging å gjøre det neste spranget i fart, løft, beskyttelse og interoperabilitet under FVL for 2030-årene.

Programmet er forsiktig sakte, delvis på grunn av utfordringene i Joint Strike Fighter-programmet og feil i tidligere programmer som Future Combat Systems , som ble kansellert etter at komplekse krav ikke kunne oppfylles innenfor fastsatte budsjetter og tidslinjer. En kontrakt for en felles felles arkitekturstandard skulle tildeles i juli 2014 for laboratoriebaserte tester, og FVL RFP skal utstedes i 2019. Sikorsky-Boeing-teamet sendte SB-1 Defiant design og risikorapport til hæren i midten av juni for JMR.

Hæren ser på fem kriterier for å nedvelge JMR-TD-oppføringer: hvor mye designet går frem for tjenestenes vitenskapelige og teknologiske mål; om designet oppfyller ytelsesspesifikasjonene; hvor godt demonstranten validerer spesifikasjoner; om konkurrenten har holdt seg til timeplanen; og om selskapet har ferdigheter og kompetanse til å gjennomføre en flygedemonstrasjon. Selv med utsiktene til at bindingen kommer tilbake i 2016, vil JMR -programmet trolig bli spart for kutt eller kansellering på grunn av hærens støtte til forsknings- og utviklingsprogrammer. Demonstratorflyet vil ha en levetid på 200 flytimer, og hærens budsjett er på 240 millioner dollar. I juli 2014 bestemte hæren hvilke to konkurrenter som skulle gå videre til fase én, men vil ha programdiskusjoner med alle fire parter for å finne en rimelig vei fremover før de kunngjør vinnerne, som forventes å skje i slutten av august eller begynnelsen av september 2014. Tidligere i Juli valgte hæren Boeing-Sikorsky-teamet til å utvikle Joint Common Architecture (JCA) standard "digital ryggrad" som gjør at oppdragssystemene vil bli integrert i FVL-systemets design.

Nedvalg

August 2014 informerte hæren Sikorsky-Boeing og Bell-Lockheed-teamene om at de hadde valgt SB-1 Defiant og V-280 Valor for å fortsette med JMR-demonstrasjonsprogrammet. Flydesignene viser at hæren forfølger både koaksial- og tiltrotor-design, og foretrekker større og etablerte entreprenører fremfor de mindre oppføringene. AVX Aircraft sier at det fortsatt er i forhandlinger med hæren og tror at de fortsatt kan fortsette med et visst arbeid på programmet. Offisielt ord for nedvelgelsen skulle kunngjøres i slutten av august når forhandlingene var avsluttet. Hæren kunngjorde formelt valget av Sikorsky-Boeing SB-1 og Bell-Lockheed V-280 3. oktober 2014. Begge lag vil nå bygge teknologidemonstrasjonsfly med flytester fra 2017. Selv om AVX og Karem Aircraft ikke ble valgt, Hæren er fortsatt interessert i teknologier de har tilbudt.

I begynnelsen av september 2014 ga et panel av luftfartseksperter råd til personell fra FVL-initiativet om hvordan man kan unngå feil begått av tidligere anskaffelsesinnsats, nemlig F-35 Joint Strike Fighter. Panelet hadde tre forslag: del programmet i forskjellige håndterbare stykker; bruke ekspertisen til den kommersielle helikopterindustrien; og sikre tidlig støtte fra den amerikanske kongressen . FVL søker å utvikle fire separate heisklasser, som til og med kan bli fem hvis programmet inkluderer mellomheisfly for marinen og US Marine Corps , så det store mangfoldet av krav setter tvil om at et enkelt program med hell kan produsere forskjellige versjoner av et gitt design. Et hovedproblem F-35-programmet oppdaget var å ha et enkelt program for å prøve å dekke forskjellige behov med varianter av ett design. Det er mulig for FVL å unngå dette og fortsatt oppfylle hovedmålene med å bruke vanlige drivlinjer, motorer og kommunikasjon på tvers av forskjellige helikoptre i forskjellige tjenester; Selv om hærens Apache- og Black Hawk-design er helt forskjellige, har Marines UH-1Y Venom- verktøy og AH-1Z Viper angrepshelikoptre 85 prosent deler felles til tross for bruk av forskjellige flyrammer. Penger og tid kunne spares ved å bruke tilgjengelig teknologi fra kommersielle helikopterprodusenter, noe som var umulig å gjøre med den høyytende F-35. Selv om JSF har sikret internasjonale partnere og FVL ikke har noen, vil partnere bli ønsket velkommen når programmet offisielt starter, og samarbeid fra industri til industri ble rådført før avtaler mellom myndigheter og myndigheter. Det ble også anbefalt å sikre kongressstøtte tidlig, ettersom lovgivere holdt i mørket forårsaket mangel på tillit og pålegg om rapporteringskrav for finansiering med F-35. Ettersom innkjøpsbudsjettene til Army Aviation har redusert 40% på 3 år, kan FVL -finansiering være i konflikt med modernisering av den nåværende rotorflåten.

I januar 2015 bekreftet hæren at kategorien FVL-medium ville bli delt inn i to forskjellige versjoner, en for angrep/rekognosering og en for nytte- og troppsbæring. Selv om programmet søker komponentfelleshet på tvers av flåten, identifiserte tjenesteledere at forskjellige størrelser er nødvendige for angrep og troppetransport, så det er ikke sikkert at samme flyramme brukes til begge oppdragene; andre tjenester kan også skreddersy sine egne FVL-medium-varianter for spesifikke behov. Versjonene kan til og med bruke forskjellige former for fremdrift (en tiltrotor og en skyvepropeller med koaksialblader), men ingenting vil være sikkert før resultatene av TD -testflyvningene i 2018.

Se også

Referanser

Eksterne linker