16 grudnia 2017

 

Samolot pola walki PZL 230 Skorpion jest jednym z najciekawszych projektów ostatnich lat. Prace nad nim oficjalnie rozpoczęto w grudniu 1990 roku, po zawarciu umowy pomiędzy Departamentem Rozwoju i Wdrożeń Wojska Polskiego i Państwowymi Zakładami Lotniczymi Warszawa-Okęcie.

Ryszard Romanowski

Skorpion miał być jednym z  niewielu produkowanych na świecie samolotów pola walki zwanych również szturmowymi. Przeznaczone są one głównie do niszczenia broni pancernej i  śmigłowców w  bezpośredniej styczności z  nieprzyjacielem. Samoloty te muszą charakteryzować się cechami zupełnie innymi niż samoloty myśliwskie. Wymaga się od nich dużej manewrowości i możliwości działań przy stosunkowo niewielkiej prędkości. Niezwykle ważna jest odporność na uszkodzenia powstałe w wyniku ostrzału, pozostawianie jak najmniejszego tzw. śladu cieplnego, który służy do naprowadzania rakiet przeciwnika oraz jak najkrótsza droga rozbiegu i dobiegu umożliwiająca korzystanie z polowych lotnisk. Samoloty bliskiego wsparcia sił lądowych traktowane były po macoszemu przez większość armii świata. Sytuacja zmieniła się diametralnie po wojnach w Zatoce Perskiej i Afganistanie. Samolotami, które zdobyły sławę w  czasie tych działań wojennych były amerykański Fairchild A-10 Thunderbolt II zwany w kodzie NATO Warthog i radziecki Su-25 Frogfoot. Obydwie maszyny rodziły się w  bólach, ponieważ siły powietrzne ich krajów uważały je za mało wartościowe. A-10 został oblatany w 1972 roku, a jego produkcja trwała od października 1975 do marca 1984 roku.

skorpion 230

W  samolocie zastosowano skrzydła o dużej cięciwie i powierzchni nośnej zapewniające doskonałą manewrowość przy niskich prędkościach oraz rozbieg wynoszący 1219 m. Maszyna może prowadzić loty patrolowe na pułapie poniżej 300 m z  prędkościami około 300 km/h. Specjalnie wzmocniona konstrukcja znosząca trafienia pociskami przeciwpancernymi i burzącymi o  kalibrze do 23 mm posiada potrójne systemy sterowania i podwójne instalacje hydrauliczne z systemami ręcznymi. Zdarzało się, że samoloty te lądowały z  niesprawnymi instalacjami i  bez części powierzchni nośnej skrzydeł. Podczas I  wojny w  Zatoce Perskiej A-10 zniszczyły ponad 1000 czołgów, 2000 pojazdów wojskowych i  1200 stanowisk artylerii. Samoloty zadziwiły skutecznością planistów wojskowych i podtrzymały swą reputację podczas kolejnych konfliktów w Kosowie i Afganistanie. Samolot przeszedł kilka modyfikacji i  przewiduje się, że pozostanie w służbie co najmniej do 2028 roku.

skorpion1
W roku 1990 przedstawiono projekt nowego samolotu, napędzanego pchającymi silnikami turbośmigłowymi

Oblatany w 1975 roku Su-25 również nie był zbyt pożądanym samolotem przez dowództwo lotnictwa. Biuro konstrukcyjne Pawła Suchoja pracowało nad nim na własną rękę. Wojsko było głuche na argument, że tego typu samolot nie musi osiągać dużych prędkości. Wojskowi zmienili zdanie dopiero podczas prób samolotu w Afganistanie. Podczas ośmiu lat wojny Su-25 wykonały około 60 tysięcy lotów. Jeden stracony samolot przypadał na ponad 80 uszkodzeń bojowych, podczas gdy Su-17 tracono w wyniku 15 – 20 uszkodzeń. Zdarzały się przypadki lądowania samolotów  z 150 przestrzelinami. Ten charakterystyczny samolot posiada niezwykle mały rozbieg i dobieg wynoszący 600 m. Su-25 doczekał się również wersji eksportowych.

podzesply skorpion
podzespoly tabela
Rozmieszczenie podstawowych podzespołów

Obok tych najsłynniejszych konkurentów polskiego Skorpiona wymienić jeszcze można  radzieckiego Su-22M4 (wariant Su-17) i włosko-brazylijski samolot AMX, oblatany w 1984 roku.  Z punktu widzenia ekonomiki warto zwrócić uwagę na niskie koszty produkcji tych samolotów, co przy ich dużej skuteczności stanowi wyjątkowo atrakcyjną ofertę dla większości armii.

keson przedni
Centropłat – keson przedni

Wracając do polskiego projektu warto na wstępie zwrócić uwagę, że powstał on w 1994 roku. Byłby on więc najnowocześniejszy.
Zespół koncepcyjny biura konstrukcyjnego PZL Warszawa–Okęcie rozpoczął prace studialne nad nowym samolotem krótko po doprowadzeniu do fazy produkcyjnej samolotu szkolno-treningowego PZL 130 Orlik. Wykonano symulacje komputerowe wielu rzeczywistych pól walki z Wietnamu, Afganistanu, Korei itp., aby na ich podstawie opracować koncepcje samolotu pola walki. Ustalono, że najważniejsza jest wysoka manewrowość, krótki start, duża siła ognia, sprawny napęd i nowoczesna awionika. Założono również, że w sferze organizacji przedsięwzięcia należy zastosować w wyposażeniu samolotu gotowe i wypróbowane elementy oraz zastosować szeroką kooperację międzynarodową będącą jednocześnie niezbędnym warunkiem ewentualnego eksportu samolotu.

Centroplat keson splywowy lewy prawy
Centropłat – keson spływowy, lewy i prawy

Już w roku 1990 przedstawiono projekt nowego samolotu, napędzanego pchającymi silnikami turbośmigłowymi o charakterystycznym usterzeniu przednim typu canard. Po przeanalizowaniu projektu Dowództwo Wojsk Lotniczych, Akademia Obrony Narodowej i Szefostwo Badań i Rozwoju Techniki zaostrzyły wymagania, żądając wzrostu udźwigu uzbrojenia do 4000 kg i wzrostu prędkości maksymalnej do 900 km/h. Powstał zupełnie nowy projekt. Zmieniono napęd na taki, który mógłby zapewnić krótki start i osiągnięcie prędkości przydźwiękowej, a ponadto miałby wystarczająco duży ciąg w zakresie prędkości 700–800 km/h, w którym to obszarze prędkości samolot ma wykonywać manewry bojowe. Wybrano odrzutowy silnik wentylatorowy o stopniu dwuprzepływowości 4,5–5. W roku 1991 powstał projekt doskonalony w kolejnych latach podczas badań tunelowych w Instytucie Lotnictwa i Politechnice Warszawskiej.

skorpion schemat 2
Centropłat – keson spływowy, lewy i prawy

Prace ukierunkowano na optymalizację układu aerodynamicznego samolotu przy spełnieniu licznych wymogów eksploatacyjnych. Zachowując niezmienną koncepcję przeanalizowano i przebadano dziesięć wariantów układu. Szczególny wysiłek włożono w połączenie charakterystyki STOL (krótkiego startu i lądowania) z dużą prędkością przydźwiękową przy ziemi (0,85 Ma) oraz z manewrowością przewyższającą znacznie możliwości myśliwców, przy znacznie niższym nadmiarze ciągu.
Zaplanowano strukturę samolotu jako konstrukcję kompozytowo–metalową, z dużą przewagą kompozytów węglowych. Z metalu wykonano silnie obciążone żebra wprowadzające siły skupione oraz wszystkie węzły i okucia oraz niektóre żebra i wręgi o malej grubości. Elementy kompozytowe miały być wykonywane w PZL Świdnik oraz we współpracy z firmą CASA.
Poniżej przedstawiamy zespoły składające się na strukturę samolotu.
Centropłat – keson przedni będący centralnym elementem samolotu, a jednocześnie wielokomorowym zbiornikiem paliwa. Wykonany jest z kompozytowych powłok, wręg i ścianek połączonych za pomocą śrubonitów.
Centropłat – keson spływowy wykonany z metalu jest podstawą do zabudowy gondoli silnikowych. Wnętrze mieści instalacje elektryczną, a na tylnej ściance znajdują się konsole środkowego steru wysokości.
Skrzydło przyczepne tworzy powłoka z żebrami z kompozytu i metalowe ścianki. W części noskowej znajduje się ruchomy slot, a w części spływowej klapa dwuszczelinowa typu Fowler.
Usterzenie poziome przednie (canard) wykonano z kompozytu węglowego jako konstrukcję przekładkową. Mocowanie i oś obrotu stanowi element stalowy. Usterzenie lewe i prawe mocowane i napędzane jest niezależnie. Konstrukcja usterzenia poziomego tylnego jest identyczna.
Statecznik pionowy stanowi gondolę podwoziową i podstawę do zamocowania tylnego steru wysokości. W dolnej części wykonany jest z metalu. Do statecznika mocowany jest przekładkowy, kompozytowy ster kierunku.
Gondole silnikowe i łoże silnika wykonano głównie z tytanu. Łoże jest frezowaną ramą służącą do połączenia silnika ze spływową częścią centropłata. Gondole wykonano wg geometrii i koncepcji firmy Lycoming, która miała dostarczać silniki. Gondole są oddzielnymi bryłami z możliwością przemieszczania wzdłuż centropłatu.

podwozie skorpion
Podwozie przednie i podwozie główne

Pozwala to na zmiany wyważenia samolotu lub zastosowanie większych silników bez zmiany wyważenia.
Kadłub łączy się w czterech punktach z centropłatem i mieści kabinę pilota, działko wewnętrzne z zasobnikiem amunicyjnym, podwozie przednie, zespół radaru z dalmierzem laserowym. Za kabiną umocowano przednie usterzenie poziome, a w tylnej części – główny luk awioniki. Kabinę wyposażono w fotel wystrzeliwany firmy Martin–Baker Mk 10, a jej ściany boczne i podłogę wykonano z kompozytu wielowarstwowego, zapewniającego ochronę przed bronią maszynową kalibru 12,7 mm.
Podwozie jest trójpodporowe ze sterowanym kołem przednim. Chowane jest bez obrotu do tyłu, a po schowaniu znaczna część kół wystaje, stanowiąc ochronę i ułatwienie podczas awaryjnego lądowania.
System sterowania fly by wire opracowany przez firmę Lear Astronics, która już współpracowała z PZL przygotwując system dla samolotu „Orlik”.
Instalacja paliwowa to integralny zbiornik paliwa o pojemności 3500 l podzielony na osiem niezależnych komór wypełnionych spienionym poliuretanem i zabezpieczonych masą samozasklepiającą. Każda z komór posiada elektryczną pompę tłoczącą paliwo do dwóch niezależnych systemów dla każdego z silników. Zbiorniki napełnia się przez centralny wlew ciśnieniowy lecz istnieje także możliwość tankowania grawitacyjnego.
Instalacja hydrauliczna, będąca głównym źródłem energii systemu sterowania, służy również do chowania podwozia, sterowania koła przedniego, hamowania kołami i hamulcem aerodynamicznym oraz zamykania limuzyny kabiny. Podzielono ją na dwa niezależne obwody współpracujące z niezależnymi pompami na każdym z silników. Źródłem awaryjnym są hydroakumulatory.
Zastosowano instalację elektryczną prądu stałego o napięciu 28 V z minusem na masie samolotu. Akumulatory kadmowo-niklowe zapewniają pięciokrotny rozruch silników przy temperaturze 0 ºC. Przewidziano bezobsługowy akumulator awaryjny pozwalający na bezpieczny lot i przyziemienie w przypadku awarii podstawowych źródeł energii.