يتشكل X-Plane جديد

عينت وكالة مشاريع البحث الدفاعي المتقدمة (DARPA) طائرة Bell Textron ذات الدوار القابل للطي باسم X-76، مما يجعلها أحدث إضافة إلى السلسلة العريقة من الطائرات التجريبية الأمريكية التي تشمل X-1، التي كسرت حاجز الصوت لأول مرة، وطائرة X-15 الصاروخية. تم تصميم X-76 لاستكشاف التقنيات التي يمكن أن تمكّن الطائرات من الإقلاع والهبوط رأسياً مثل طائرة الهليكوبتر مع الطيران بسرعة وكفاءة الطائرة ذات الأجنحة الثابتة.

يتم تطوير الطائرة بموجب برنامج DARPA للتكنولوجيا السريعة والمستقلة عن المدارج، المعروف باسم SPRINT. يسعى البرنامج إلى التغلب على أحد التحديات الهندسية الأكثر استمراراً في الطيران: دمج القدرة على الإقلاع والهبوط العمودي لطائرات الأجنحة الدوارة مع الأداء العالية السرعة والمدى الطويل للطائرات التقليدية. تضحي الهليكوبترات الحالية بالسرعة مقابل قدرة VTOL، بينما تضحي الطائرات ذات الأجنحة الثابتة باستقلالية المدرج من أجل الأداء.

كيف يعمل الدوار القابل للطي

الابتكار الرئيسي للطائرة X-76 هو نظام دوار يُنشر للإقلاع والهبوط العمودي ولكنه ينطوي أثناء الطيران الأمامي، مما يقلل السحب الذي يحد من سرعات الهليكوبتر التقليدية. في وضع VTOL، يوفر الدوار الرفع اللازم للإقلاع والهبوط بدون مدرج. بمجرد الإقلاع والانتقال إلى الطيران الأمامي، ينطوي الدوار ويقفل في تكوين مبسط على طول جسم الطائرة، مما يسمح لها بالطيران كطائرة ذات أجنحة ثابتة باستخدام الدفع المنفصل.

يختلف هذا النهج عن طائرات tiltrotor مثل V-22 Osprey، التي تدير nacelles محركاتها بالكامل من الاتجاه العمودي إلى الاتجاه الأفقي. ثبتت تصميم V-22 قدرته التشغيلية لكنه يفرض عقوبات الوزن والتعقيد التي تحد من سرعتها وكفاءتها. يهدف مفهوم الطي إلى تحقيق تكوين ديناميكي هوائي أنظف في الطيران الأمامي بإزالة الدوار من تيار الهواء بالكامل.

التحديات الهندسية كبيرة جداً. يجب أن يكون الانتقال بين الطيران بواسطة الدوار والطيران بواسطة الجناح سلساً وقابلاً للتحكم، وآلية الطي يجب أن تكون موثوقة تحت ظروف الاهتزاز والحمل أثناء الطيران، والطائرة يجب أن تبقى مستقرة خلال الفترة القصيرة عندما تنقل الرفع من الدوار إلى الجناح.

أهداف الأداء

وضعت DARPA أهدافاً طموحة لأداء برنامج SPRINT. من المتوقع أن يوضح X-76 سرعات تتجاوز بشكل كبير سرعات الهليكوبتر التقليدية، التي تقتصر عادة على حوالي 180 knots بسبب ظاهرة retreating blade stall — ظاهرة ديناميكية هوائية تحدث عندما تفقد الشفرة المتحركة للخلف بالنسبة لاتجاه سير الطائرة الرفع عند السرعات العالية.

بإزالة الدوار من معادلة الطيران أثناء الرحلة، يمكن لـ X-76 احتمالاً أن تحقق سرعات تبلغ 400 knots أو أكثر مع الاحتفاظ بالقدرة على العمل من المواقع غير المُعدّة وأسطح السفن والمناطق المحصورة الأخرى حيث لا يتوفر الوصول إلى المدارج. سيكون هذا الجمع تحويلياً للعمليات العسكرية، حيث شكلت التوتر بين السرعة والوصول قرارات تصميم الطائرات لعقود.

التطبيقات المأهولة وغير المأهولة بالبشر

يتم تصميم X-76 مع الأخذ في الاعتبار التكوينات المأهولة وغير المأهولة بالبشر. سيكون المظهر الأولي بدون طاقم، مما يسمح DARPA باستكشاف المغلف الجوي دون المخاطرة بحياة الطيار خلال المرحلة عالية المخاطر من نضج التكنولوجيا. إذا ثبت مفهوم الدوار القابل للطي أنه قابل للتطبيق، فيمكن تطبيقه على مجموعة من المنصات العسكرية بما في ذلك ناقلات القوات وطائرات الاستطلاع ومركبات اللوجستيات ومنصات الضربة.

المتغير بدون طاقم مثير للاهتمام بشكل خاص في سياق التركيز المتزايد للقوات العسكرية على الطائرات المستقلة وشبه المستقلة. يمكن لمنصة سريعة ومستقلة عن المدارج بدون طاقم أن تؤدي مهام في البيئات المتنازع عليها حيث يكون الوصول إلى المطار ومخاطر الطيار متزامنة — مثل تسليم الإمدادات إلى الحراس الأماميين، وإجراء جمع المعلومات في المجال الجوي المحظور، أو العمل كأجنحة موالية لمقاتلات مأهولة بالبشر.

الجدول الزمني والمنافسة

تخطط DARPA للطائرة X-76 أن تحلق في عام 2028، مما يمنح فريق الهندسة Bell حوالي عامين للانتقال من مرحلة التصميم الحالية من خلال التصنيع والاختبار الأرضي إلى الرحلة الأولى. هذا الجدول الزمني طموح لكنه متسق مع نهج DARPA في دفع النماذج الأولية السريعة للتحقق من صحة أو عدم صحة المفاهيم الجديدة قبل الالتزام ببرامج التطوير الكاملة.

تتنافس Bell مع تصاميم أخرى بموجب برنامج SPRINT. اقترحت Aurora Flight Sciences، وهي شركة تابعة لـ Boeing، نهجاً بديلاً باستخدام آلية انتقال VTOL-to-cruise مختلفة. تضمن المنافسة أن تتمكن DARPA من تقييم حلول تقنية متعددة واختيار الأكثر واعدة للتطوير الإضافي.

السياق التاريخي

يمتد السعي لطائرة VTOL عملية عالية السرعة إلى الخمسينيات، عندما أوضحت تصاميم تجريبية مثل Convair XFY Pogo و Ryan X-13 Vertijet الإقلاع العمودي لكنها أثبتت أنها غير عملية للاستخدام التشغيلي. يبقى V-22 Osprey، الذي دخل الخدمة في عام 2007 بعد عقود من التطوير المضطرب، الطائرة VTOL عالية السرعة الأكثر نجاحاً حتى الآن، لكن سرعتها وكفاءتها تقل عما يعده مفهوم الدوار القابل للطي. يمثل X-76 آخر محاولة لحل هذا التحدي الدائم، مسلحة بمواد حديثة وأنظمة التحكم في الطيران وأدوات التصميم الحسابية التي لم تكن متاحة للأجيال السابقة من المهندسين.

تستند هذه المقالة إلى تقارير من twz.com. اقرأ المقالة الأصلية.