Kraków 2017-10-06
Konstrukcja
Koncepcja M-346 Master.
M-346 to nowoczesny samolot szkolno-treningowy, opracowany również w odmianie lekkiego samolotu bojowego (LIFT). Samolot opracowano jako maszynę poddźwiękową, jednak może nieznacznie przekraczać prędkość Ma 1. Załoga dwuosobowa, zajmuje miejsca w układzie tandem. Układ samolotu klasyczny, lecz aerodynamicznie daleko zaawansowany, ze skrzydłem pasmowym. Górnopłat, o zwartej budowie. Zdolny do wykonywania lotów na dużych kątach natarcia, rzędu 41 stopni. Podstawowymi materiałami użytymi do budowy są stopy aluminium i tytanu oraz kompozyty zbrojone włóknem szklanym i węglowym. Samolot został całkowicie opracowany przy użyciu techniki komputerowej. Trwałość płatowca oceniono na 10 000 godzin lotu z możliwością jej wydłużenia do 15 000 - 16 000 godzin. Pozwolić to ma na 30 - 40 letnią eksploatację maszyny. Do monitorowania i oceny stopnia zużycia płatowca oraz instalacji pokładowych przeznaczony jest system HUMS. Dopuszczalne współczynniki przeciążeń wynoszą +8/-3.
M-346 jest pierwszym na świecie samolotem tego typu, gdzie możliwości bojowe zależą od zamawiającego. Wszystko rozpoczyna się od układu fly-by-wire, który zawiera takie algorytmy układu sterowania, aby sterowanie samolotem M-346 było jak najbardziej zbliżone do podstawowego samolotu bojowego używanego w danych siłach zbrojnych. W ten sposób samolot M-346 naśladuje na przykład Lockheed F-16 Block 50 lub Eurofighter Typhoon. Mało tego, możliwe jest zwiększanie poziomu trudności. Taka filozofia latania pozwala na zdobywanie prawidłowych nawyków pilotażowych, a unikanie niewłaściwych, które później trudno jest wyeliminować. Na tym nie koniec. System sterowania zapewnia pełną kontrole nad samolotem M-346 na dużych katach natarcia. Nawet 41 stopni. System sterowania posiada jeszcze jedną unikalną cechę. Mianowicie w sytuacji utraty przez pilota kontroli nad maszyną lub utraty orientacji przestrzennej, po naciśnięciu stosownego przycisku przywraca samolot do ustabilizowanego lotu poziomego.
Kabina jest w układzie glass cocpit i hotas. W M-346 szklany kokpit jest przedstawicielem najnowszej generacji kokpitu i jest kompatybilny z noktowizorem. W każdej kabinie są trzy kolorowy wyświetlacz LCD wielofunkcyjne wyświetlacze, a HUD oraz opcjonalny wyświetlacz na hełmie. Można stosować system poleceń głosowych, który jest zintegrowany z funkcjami takimi jak system nawigacji. Systemy komunikacyjne obejmują nadajniki VHF / UHF, IFF transponder i TCAS (TLPD). Tablica rozdzielcza przed pilotami przypomina tę z samolotu docelowego. Czyli może to być Saab JAS-39 Gripen, Lockheed Martin F-22 Raptor i Eurofighter Typhoon.
Kluczowa cechą samolotu M-346 jest system szkolenia taktycznego - embedded tactical training system (ETTS). System ETTS jest zdolny do emulowania różnych urządzeń takich jak stacje radiolokacyjne kierowania broni. Może współpracować z różnymi pociskami, bombami i amunicją strzelecką, rzeczywiście przenoszoną przez samolot jak i fikcyjną. Po wykonanym locie zgromadzone dane służą do oceny wykonanego zadania. Dane pochodzą z celownika umieszczonego na hełmie, wyświetlacza HUD i nagranych rozmów.
Według danych producenta samolot ma powierzchnię odbicia sygnału radiolokacyjnego wynoszącą 20 metrów kwadratowych. Firma opracowała zestaw obniżonej wykrywalności, który zmniejsza skuteczną powierzchnię odbicia do jednego metra kwadratowego. Jednym z elementów jest zastosowanie wiatrochronu wykonanego ze szła, które zwiera napyloną warstwę złota. To rozwiązanie po raz pierwszy zastosowali Francuzi w 80-latach przy samolocie Dassault Rafale. Efekt był tak znakomity, że nawet Amerykanie byli zdumieni. W pakiecie są specjalne elementy nakładane na krawędzie natarcia skrzydeł i usterzenie oraz inne rozwiązania. W zależności od zamawiającego, samolot M-346 może być wyposażony w systemy podnoszące przeżywalność samolotu w boju. Należą do nich: ostrzegawcze stacje radiolokacyjne, wyrzutniki flar i dipoli lub aktywne układy zakłócające. Wszystko zależy od ewentualnego teatru działań bojowych.
Musimy jednak zaznaczyć, że nie wszystkie elementy wymienione powyżej są zamontowane na Polskich samolotach Leonardo M-346 Bielik.
Aerodynamika samolotu M-346.
Samolot M-346 został opracowany zgodnie z aerodynamiką 70-lat XX wieku, kiedy to opracowano skrzydło pasmowe. Zastosowanie skrzydła pasmowego pozwoliło rozwiązać problem jaki występuje w maszynach z płatami o zmiennej geometrii skrzydeł, a przede wszystkim wzrost wagi płatowca o około 10 %. Skrzydło pasmowe, wraz z odpowiednim profilem, pozwala na zachowanie sterowności samolotu przy dużych kątach natarcia. Nawet ponad 30 stopni. Czego nie osiągniemy przy skrzydle skośnym. Podczas testów prototypów samolot M-346 zachowywał sterowność nawet na kącie natarcia wynoszącym 41 stopni. Przy cienkim profilu skrzydła, mechanizacji skrzydła, a jednocześnie dużej jego powierzchni samolot osiąga duże prędkości maksymalne i jest w stanie unieść duży ładunek uzbrojenia. Jednocześnie długość rozbiegu i dobiegu takiego samolotu jest akceptowalna. Skrzydło pasmowe w stosunku do skrzydła skośnego daje przyrost siły nośnej na poziomie 50 %, a jednocześnie stawia mniejszy opór na typowych kątach natarcia.
Na przedniej klapie skrzydła zastosowano uskok. Jego rola jest podobna do kierownicy aerodynamicznej, czyli generalnie ma opóźnić oderwania strug powietrza od skrzydła. Z uwagi na cienki profil skrzydła, przednia klapa ma stosunkowo dużą cięciwę. Taką klapę po raz pierwszy zastosowali Amerykanie w samolocie Northrop F-5.
Szeroki kadłub M-346 także wytwarza siłę nośną co nie jest bez znaczenia. W efekcie zastosowania skrzydła pasmowego i szerokiego kadłuba, usterzenie pionowe musi być wysokie, aby dobrze mogło pełnić swoją rolę. Z kolei usterzenie poziome jest stosunkowo blisko skrzydeł i środka ciężkości, dlatego jego powierzchnia jest stosunkowo duża. Układ kabiny jest układem stosowanym od 60-lat XX wieku, kiedy to umieszczono fotele w układzie tandem z przewyższeniem tylnego fotela. Taki układ pozwala na nie stosowanie peryskopu w drugim kokpicie. Widoczność z obu miejsc jest podobna.
Własności manewrowe M-346 są bardzo wysokie. Samolot wykonuje zakręt ustalony na wysokości 4 500 m z prędkością 700 km/h i promieniem zakrętu wynoszącym 3 715 m oraz przeciążeniem 5,2g. Może także wykonać zakręt nieustalony o promieniu zaledwie 200 m. M-346 szybką beczkę wykonuje z prędkością 200 stopni/s. Trzeba jednak zaznaczyć, że na obecnym teatrze działań wojennych manewrowość jest parametrem drugoplanowym. O zwycięstwie decyduje wczesne wykrycie przeciwnika i zniszczenie go posiadanym uzbrojeniem zanim ten zorientuje się, że został namierzony. Samolot bojowy, czy nawet szkolno-bojowy, nie jest samolotem akrobacyjnym, który ma wprawiać w zachwyt przeciwnika. Słynne sowieckie kobry, super kobry i dzwony, czy z 50-lat XX wieku figury opracowane przez naszego znakomitego oblatywacza Janusza Żurakowskiego, w walce powietrznej nie znalazły zastosowań. Kiedy misja bojowa trawa 8-12 godzin organizm ludzki nie jest w stanie znieść nawet 5g. Mało tego, człowiek nie wytrzyma zmiany od -3g do +7g, i na pewno umrze.
Dlaczego nie zastosowano układu kaczka? Przy całych swoich zaletach, układ kaczka ma tę złą cechę, że utraty siły nośnej na przednim usterzeniu powoduje nurkowanie samolotu, do chwili kiedy siła nośna znowu się pojawi. Dlatego samolot Piaggio P-180 Avanti ma dodatkowe powierzchnie z przodu i z tyłu. Uważamy, że samolot PZL-230 Skorpion nie miał szans na udaną realizację. Samolot SAAB JA-37 Viggen nie jest w układzie kaczka tylko z dodatkową powierzchnią nośną, taki specyficzny dwupłat. Podobnie SAAB JAS-39 Grippen i Eurofighter Typhoon, gdzie przednie powierzchnie mają zwiększyć manewrowość samolotu. Gdyby układ kaczka był naprawdę dobry, to połowa samolotów komercyjnych miałaby już taki układ. Poza tym, przednie usterzenie w tak małym samolocie jak M-346 na pewno przysłaniałoby widok z kokpitu.
Zastanawiającą może być tylko kwestia użycia dwóch silników w napędzie. Na przykład użycie dwóch silników w samolocie PZL I-22 Iryda wynikało tylko z braku silnika o ciągu rządu 30 kN. W 2000 roku, Włochów plany samolotu nie obligował do użycia dwóch silników. Nie sądzę aby włosi nie mogli zdobyć np silnika General Electric CF34. Ciąg od 41 kN do 89 kN. Tłumaczenie o większym bezpieczeństwie lotu, także do nas nie przemawia. Prawdopodobnie zdecydowały układy handlowe.
Skrzydła samolotu.
Skrzydła pasmowe o kącie skosu krawędzi natarcia wynoszącym 31 stopni. Wyposażone są w automatyczne sloty, klapy Fowlera oraz lotki. Pod każdym skrzydłem znajdują się trzy węzły podwieszeń, dodatkowe dwa umieszczono się na końcach skrzydeł.
Kadłub samolotu.
Piloci dysponują fotelami wyrzucanymi klasy 0-0 Martin Baker/SICAMB Mk.16D.
Usterzenie samolotu.
Samolot otrzymał klasyczne usterzenie pionowe z podziałem na statecznik i ster. Usterzenie poziome zaprojektowano jako płytowe. Połówki usterzenia mogą działać niezależnie, czyli może pracować tylko jedna. W rezultacie usterzenie poziome pracuje jako ster wysokości lub jako lotki lub z fizyczną utratą jednej połówki.
Podwozie samolotu.
Samolot posiada podwozie klasyczne, trójkołowe z kołem przednim, sterowanym. Wszystkie golenie podwozia otrzymały pojedyncze koła. Podwozie główne chowane jest do wnęk w gondolach silnikowych. Podwozie przednie chowane jest do kadłuba do tyłu. Zarówno podwozie jak i hamulce oraz powierzchnie sterowe napędzane są za pomocą instalacji hydraulicznej zdwojonej.
Zespół napędowy samolotu.
M-346 napędzany jest dwoma silnikami turbo-wentylatorowymi F124-GA-200 o ciągu 27,8 kN (2 835 kG) każdy. Silniki zostały umieszczone w gondolach w dolnej części kadłuba. Samolot wyposażono również w pomocniczy silnik rozruchowy APU, który umożliwia awaryjny rozruch także w trakcie lotu. Zastosowanie APU w tej klasie samolotów należy do nowości. Projekt wlotów powietrza zakłada zapewnienie stałego wydatku powietrza przy kątach natarcia około 40 stopni. Jednostki napędowe produkowane są przez International Turbine Engine Corporation (ITEC), joint venture współtworzone przez Honeywell i tajwańskiego producenta Aerospace Industrial Development Corporation (AIDC). Przy czym, w przypadku silników przeznaczonych dla M-346, za integrację jednostek napędowych z płatowcem odpowiada włoski Fiat Avio. Włosi uczestniczą także w produkcji silnika F124-GA-200. Produkują dysze wylotowe oraz mocowania silników (łoża). Warto wspomnieć, że odmiana tego silnika w wersji F124-GA-100, posłużyła do napędu czeskich samolotów Aero L-159, natomiast wersja wyposażona w dopalacz, oznaczona jako TFE1042, znalazła zastosowanie na tajwańskim myśliwcu AIDC F-CK-1A/B Ching-Kuo (IDF). Odmiany silnika trafiły jako napęd do samolotów T-45, SEPECAT Jaguar, L-159 ALCA i Alenia Aermacchi M-346. Silnik Honeywell F124 to silnik dwuprzepływowy o niskim stopniu dwu-przepływowości wynoszącym 0,47:1. Jego wersja z dopalaniem ma oznaczenie F125. Korzeniami silnik sięga 70-lat, kiedy został opracowany na Tajwanie.
Silnik składa się z dwóch turbin. 3-stopniowy wentylator osiowy, 4-stopniowa sprężarka wysokiego ciśnienia osiowa, 1-stopniowa sprężarka wysokiego ciśnienia odśrodkowa, pierścieniowa komora spalania, 1-stopniowa turbina wysokiego ciśnienia, 1-stopniowa turbina niskiego ciśnienia.
Samolot M-346 Master spala około 3 000 kg paliwa na 1 godzinę lotu.
Instalacja paliwowa składają się z trzech integralnych zbiorników. Dwa skrzydłowe, o pojemności 395 litrów każdy oraz jeden kadłubowy o pojemności 1 715 litrów. Ponadto istnieje możliwość przenoszenia trzech (dwa pod skrzydłami na wewnętrznych pod skrzydłami zaczepach podwieszeń i jeden pod kadłubem) dodatkowych zbiorników paliwa (po 630 litrów każdy).
Samolot może otrzymać sondę do tankowania w powietrzu przewodem giętkim. Instalacja tego elementu trwa około 30 minut. System tego typu przetestowany został na drugim prototypie M-346. Polskie M-346 nie będą korzystały z tego rozwiązania. Głównie z uwagi na fakt, iż F-16 Jastrząb są tankowane przewodem sztywnym.
Wyposażenie i awionika samolotu.
W samolocie zastosowano zaawansowany cyfrowy czterokanałowy system fly-by-wire (opracowany przez firmy BAE Systems, Teleavio oraz Marconi Italiana) umożliwiający, poprzez modyfikacje oprogramowania, zmianę charakterystyk pilotażowych samolotu. W ten sposób możliwe staje się symulowanie innych typów samolotów, jak i np. zachowań maszyny w przypadku specyficznych sytuacji, czy ograniczenie niektórych parametrów, takich jak dopuszczalne kąty natarcia.
Wyposażenie awioniczne M-346 (wykorzystano m.in. systemy produkowane przez firmy Honeywell i Galileo Avionica), składające się m.in. komputerów misyjnych, nadajników i odbiorników UHF/VHF, układu nawigacji bezwładnościowej i układu IFF, zostało zintegrowane wokół dwóch szyn MIL-Std-1553B. Układ nawigacji, oparty na żyroskopach laserowych, sprzęgnięto z odbiornikami TACAN, GPS i VOR. Ponadto zastosowano układ lądowania według wskazań przyrządów ILS. Zarówno kabina ucznia jak i instruktora zostały wyposażone we wskaźniki przezierne (HUD) oraz trzy ciekłokrystaliczne wyświetlacze wielofunkcyjne. Kabiny przystosowano do wykorzystania gogli NVG.
Co ciekawe, przy kompletowaniu awioniki szeroko korzystano z nowoczesnych rozwiązań stosowanych w lotnictwie cywilnym. Pozwoliło to na obniżenie kosztów opracowania i eksploatacji. Obie kabiny wyposażono w cyfrowe rejestratory wideo, które umożliwią m.in. zapis wskazań HUD. Sterownice wykonane w technologii HOTAS. Dodatkowo wdrożono system umożliwiający wydawanie komend głosowych. W wyposażeniu są wyświetlacze na hełmowe Elbit Targo.
Samolot posiada pokładową wytwornicę tlenu (OBOGS).
Uzbrojenie samolotu.
M-346 może przenosić uzbrojenie o łącznej masie do 3 000 kg, czyli tyle co uderzeniowe Su-22. Wybór uzbrojenia w dużej mierze zależy od użytkownika, który ustalono na etapie procesu konkursu-zamawiania. Samolot ma system zarządzania podwieszeniami oparty o szynę MIL-Std-1760. Na ostatnim węźle prawego skrzydła przenoszony może być zasobnik rejestrujący przebieg treningowych walk powietrznych. Szerszy asortyment uzbrojenia podwieszanego przewidywany jest dla wersji LIFT oraz LCA (Light Combat Aircraft).
Dane T-T M-346 Master:
Zasięg do przebazowania (paliwo w zbiornikach wewnętrznych) 1 852 km. Zasięg z dwoma zbiornikami dodatkowymi i rezerwą 10% 2 590 km. Zasięg z trzema zbiornikami dodatkowymi i rezerwą 10% 2 778 km. Maksymalna prędkość kątowa zakrętu na wysokości 1 524m; 14,5 stopni.
Zestawienie
Dla Polskich Sił Powietrznych kupiono 8 maszyn Leonardo M-346 Bielik o Nb 7701, 7702, 7703, 7704, 7705, 7706, 7707, 7708. W dniu 14 listopada 2016 roku w Dęblinie wylądowały pierwsze dwa samoloty Leonardo M-346 Master – Bielik Nb 7702 i 7703.
Opracował Karol Placha Hetman