POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY ENERGETYKI I LOTNICTWA ZAKŁAD AUTOMATYKI I OSPRZĘTU LOTNICZEGO

Transkrypt

1 POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY ENERGETYKI I LOTNICTWA ZAKŁAD AUTOMATYKI I OSPRZĘTU LOTNICZEGO Praca semestralna z przedmiotu SYSTEMY POKŁADOWE I ŚMIGŁOWCOWE SYSTEMY TANKOWANIA W LOCIE Autor: Kamil STĘPIEŃ Warszawa 2005

2 I. Wstęp Tankowanie w powietrzu to uzupełnianie paliwa przez samoloty lub śmigłowce podczas lotu. Służą do tego specjalne samoloty nazywane powietrznymi tankowcami ( latające cysterny) albo systemy zainstalowane na okrętach w przypadku tankowania śmigłowców podczas zawisu. Tankowanie w powietrzu stosowane jest w celu zapewnienia większego zasięgu i długotrwałości lotu statku powietrznego. Jest to wyłącznie wojskowa operacja. Obecnie stosowane są dwa sposoby tankowania w powietrzu: za pomocą przewodu elastycznego z koszykiem (ang. probe and drogue) oraz za pomocą przewodu sztywnego (ang. boom and receiver). Śmigłowcowe systemy tankowania w locie opierają się jednak wyłącznie na pierwszym typie. Pierwsze pomysły uzupełniania paliwa w samolocie podczas lotu pochodzą z lat dwudziestych XX w. W 1923r. w San Diego w Kalifornii przeprowadzono pierwsze udane tankowanie, podczas którego dwa samoloty U. S. Army połączyły się za pomocą przewodu, przez które płynęło paliwo. W 1935r. po raz pierwszy wykorzystano w pełni funkcjonalny system projektu A. D. Hunter a. Jednak do czasu pojawienia bombowców strategicznych o napędzie odrzutowym w siłach powietrznych USA jak i ZSRR, czyli do lat 50-tych, nie wykorzystywano na większą skalę operacji tankowania w locie. W latach 60-tych podczas wojny w Wietnamie stało się jasnym, że śmigłowce wykorzystywane do ratowania strąconych lotników amerykańskich potrzebują większego zasięgu. Podjęto więc próby zaadoptowania systemu tankowania w locie dla potrzeb śmigłowców. 17 grudnia 1966 roku przeprowadzono symulację,w której helikopter CH-3C Jolly Green Giant z USAF wyposażony w sondę połączył się nią z elastycznym wężem zakończonym koszykiem wypuszczonym z tankowca KC-130F US Marine Corps. Rezultaty przeprowadzonych testów były pozytywne w związku z tym system zaczęto wprowadzać do jednostek bojowych. Pierwsza symulacja tankowania śmigłowca w locie (National Museum of the US Air Force) Pierwsza latająca cysterna dla śmigłowców - KC-130F w barwach US Marine Corps (National Museum of the US Air Force) 2

3 II. Śmigłowcowe systemy tankowania w locie Podstawowym zadaniem systemu uzupełniania paliwa w locie jest, jak już wspomniano, możliwość dłuższego przebywania w powietrzu oraz zwiększenia zasięgu. W celu spełnienia tych wymagań, w zależności od środowiska w jakim operuje śmigłowiec, rozwinięto dwa różne systemy tankowania w locie: air-to-air refueling, czyli pobieranie paliwa z samolotu-cysterny oraz Hover In-flight Refueling (HIFR) pobieranie paliwa z okrętu w zawisie nad jego pokładem. A. Air-to-air refueling System ten jest wykorzystywany głównie w lotach nad lądem. Śmigłowce przystosowane do przyjmowania paliwa w tym systemie tankowania (Tabela 1.) posiadają instalację paliwową dostosowaną do tankowania ciśnieniowego oraz sondę na sztywnym wysięgniku zamocowanym na nosie śmigłowca u dołu po prawej stronie. Długość wysięgnika zależy od wielkości śmigłowca, wysięgnik może być teleskopowy. Kontakt wirnika głównego nawet w skrajnym położeniu z wysięgnikiem według założeń eksploatacjnych nie jest możliwy, jednak pod wpływem nienormalnych stanów lotu (wygięcie łopat pod wpływem gwałtownych zmian skoku wirnika) może dojść do ucięcia części wysięgnika z sondą. Samolot-cysterna dla śmigłowców tę rolę pełnią warianty transportowca C-130: KC-130J, HC- 130N/P lub MC-130P/E. Ten ostatni wyposażony jest w zbiornik paliwa o pojemności ponad litrów (3 600 US gallons) umieszczony w przestrzeni ładunkowej oraz dwa podskrzydłowe zasobniki, z których wysuwa się elastyczny wąż o długości do 30 metrów zakończony koszem z zaworem, zapewniające przepływ paliwa rzędu 1000 l na minutę każdy (300 gallons per minute). Możliwe jest tankowanie dwóch śmigłowców jednoczenie. Zasobnik pozwala na tankowanie śmigłowców z zakresie prędkości od 100 do 130 Knots ( km/h). Tankowanie przebiega w ten sposób, że po spotkaniu w wyznaczonej strefie tankowiec leci prosto na ustalonej wysokości i przy ustalonej prędkości zależnej od warunków oraz od typu śmigłowca odbierającego paliwo. Pilot śmigłowca ma za zadanie wcelować sondą na wysięgniku w kosz i utrzymać pozycję za tankowcem aż do zakończenia operacji. Tabela 1 Śmigłowce wykorzystujące system Air-to-air refueling Typ śmigłowca Wykonywane misje MH-53J/M Pave Low operacje specjalne, CSAR* CH-53E Sea Stallion MH-53E Sea Dragon UH-60A Black Hawk MH-60G Pave Hawk MH-60K HH-60J Jayhawk MH-47 Special Operations Aircraft MV-22 Osprey ciężki transport AMCM**, ciężki transport wielozadaniowy CSAR, operacje specjalne (morskie i lądowe) operacje specjalne (dalekiego zasięgu) US Coast Guard (SAR***, walka z przemytnikami, patrole, dozór ekologiczny) ciężki transport, operacje specjalne, CSAR wielozadaniowy *CSAR - (Combat Search and Rescue) bojowe operacje poszukiwawczo-ratownicze ** AMCM (Airborne Mine Countermeasures) wyszukiwanie pół minowych (wodnych) ***SAR (Search and Rescue) operacje poszukiwawczo-ratownicze 3

4 Dwa śmigłowce MH-53M Pave Low przygotowują się do pobrania paliwa z samolotu HC-130N B. Hover In-flight Refueling (HIFR) System tankowania w zawisie stworzony został dla śmigłowców morskich (T abela 2.) operujących z okrętów wojennych (US Navy, Royal Nawy, inne) oraz straży przybrzeżnej (US Coast Guard). Tankowanie w systemie tym odbywa się, gdy istnieje potrzeba uzupełnienia paliwa na śmigłowcu oddalonym od okrętu bazowego, który jest jednak zbyt ciężki aby mógł go przyjąć okręt wydający paliwo lub gdy stan morza uniemożliwia bezpieczne lądowanie śmigłowca na pokładzie. Okręt wydający paliwo jest wyposażony w specjalne pompy i przewody, a śmigłowiec w instalację paliwową dostosowaną do tankowania ciśnieniowego. Tankowanie HIFR przebiega w następujący sposób: pilot ustawia śmigłowiec w zawisie nad pokładem startowym, mechanik opuszcza linę wciągarki, na której obsługa pokładu mocuje przewód paliwowy. Ten wciągany jest wciągarką do kabiny śmigłowca a mechanik podłącza przewód do wewnętrznych zbiorników paliwa. W trakcie tankowania pilot utrzymuje śmigłowiec w zawisie nad wodą na niewielkiej wysokości. Gdy wystarczająca ilość paliwa zostaje pobrana przewód zostaje opuszczony z powrotem na pokład startowy. Tabela 2 Śmigłowce wykorzystujące system HIFR Typ śmigłowca Wykonywane misje Merlin HM Mk 1 wielozadaniowy morski (SAR, zwalczanie okrętów (EH 101) wroga, transport) SH-60B Seahawk wielozadaniowy morski(sar, MEDEVAC*, zwalczanie okrętów wroga) MH-60S Knighthawk wielozadaniowy morski (CSAR, AMCM, inne) MH-53E Sea Dragon AMCM, ciężki transport HH-65A Dolphin US Coast Guard (SAR, walka z przemytnikami, patrole, dozór ekologiczny) HH-60J Jayhawk US Coast Guard (SAR, walka z przemytnikami, patrole, dozór ekologiczny) * MEDEVAC - (Medical Evacuation)- operacje ewakuacji medycznej 4

5 Śmigłowiec HH-65A Dolphin wykonuje operacje HIFR (US Coast Guard) Śmigłowiec MH-60S Knighthawk wykonuje operacje HIFR (US Navy) III. Wnioski Rozwinięcie systemów tankowania w locie podniosło bezsprzecznie możliwości wykorzystania statków powietrznych. W przypadku śmigłowców ma to szczególne znaczenie w misjach poszukiwawczoratowniczych, gdy są one jednym sposobem dotarcia do poszkodowanego na lądzie lub na wodzie. Uratowano w ten sposób wiele istnień ludzkich. Teoretyczna możliwość nieograniczonego zasięgu operacyjnego śmigłowców znacząco zwiększyła możliwości militarnych jednostek aeromobilnych, specjalnych i ratowniczych. 5

6 Dodatki A. Fotografie niektórych śmigłowców wykorzystujących systemy tankowania w locie Śmigłowiec MH-53J/M Pave Low z teleskopowym wysięgnikiem 6

7 UH-60A Black Hawk MH-47 pobierający pawilo z HC-130N 7

8 B. Fotografie elementów wyposażenia samolotów-cystern Podskrzydłowy zasobnik (Air Refuelling Pod) firmy Cobham Aerospace Systems Koszyk (droque) firmy Cobham Aerospace Systems Literatura [ 1 ] M. Rusiecki Anakonda na morzu, Lotnictwo Vol. IX, Numer 1 (57) Stycznień 2006 str. 12 [ 2 ] JANE S ALL THE WORLD S AIRCRAFT Edited by Paul Jackson MRAeS, Jane s Information Group Inc. [ 3 ] Witryna internetowa firmy SIKORSKY, URL: [ 4 ] Aerial Refueling Wikipedia The Free Encyclopedia [online database], ULR: [ 5 ] Lockheed C-130 Hercules The Aviation Zone [online journal], URL: [ 6 ] Witryna internetowa kutra THETIS (WMEC 910) straży przybrzejżnej USA (U. S. Coast Guard), URL: [ 7 ] United States CH-53 Sea Stallion / MH-53 Pave Low Helicopter AirForceWorld.com [online database], URL: 8

9 [ 8 ] US Army UH-60 HELO Helicopter AirForceWorld.com [online database], URL: [ 9 ] CH-53 Sea Stallion / MH-53E Sea Dragon / MH-53J Pave Low III Federation of American Scientists Military Analisis Network, URL: [ 10 ] MERLIN - ASW / TRANSPORT HELICOPTER naval-technology.com [online database], URL: [ 11 ] MH-60S KNIGHTHAWK - MULTI-MISSION NAVAL HELICOPTER naval-technology.com [online database], URL: [ 12 ] Witryna internetowa National Museum of the US Air Force, URL: [ 13 ] Aerial Refueling U. S. Centennial of Flight Commsion, URL: 9