מסוק משולב

היסטוריה
ממוזער|מסוק פיירי FB-1 ג'ירודיין.

מאז ההצלחות הראשונות של טיסות המסוקים התגלו מגבלות רבות בתכונותיהם, ובהן המהירות והטווח הצנועים של הכלים. העניין בניסיון לשפר את הנתונים הללו היה גבוה.

בשנת 1936 במענה למכרז של משרד האווירייה הבריטי המציא המהנדס הראשי של חברת סיירבה אוטוג'יירו, ד"ר ג'יימס אלן ג'יימסון בנט, מסוק משולב שהוא קרא לו ג'ירודיין. במסוק המתוכנן שולבו רוטור ראשי ושני מדחפים שהקנו ניגוד לפיתול האופייני למסוקים וכן דחף קדמי במהירויות שיוט. בניגוד לאוטוג'ירו, שבו הרוטור מונע רק לקראת המראה, בג'יירודיין הרוטור הונע בכוח המנוע והקנה למסוק את כל העילוי בהמראה ונחיתה. במהלך שיוט הרוטור קיבל כוח מינימלי המספיק כדי להתגבר על הגרר ויתר הכוח הועבר למדחפים. בשנת 1939 הגיש בנט פטנט על הקונספט.

בשנת 1936, בגרמניה הנאצית פיתח אנטון פלטנר את הפלטנר Fl 185, מסוק שצורתו דומה לג'יירודיין, אך הפיתוח לא עבר את שלב הניסויים.

אחרי מלחמת העולם השנייה חברת פיירי החלה בפיתוח מסוק הג'ירודיין. למרות העיניין הרב לא היו הזמנות לכלי הטיס הבינוני, והתוכנית הופסקה בשנת 1962.

בשנת 1954 טס לראשונה המקדונל XV-1. הוא היה מסוק ניסיוני בעל תצורה דומה לג'יירודיין, והיו לו מדחף אחורי וכנפיים דקות וארוכות יחסית. המסוק הציע שיפורים צנועים יחסית למסוקים בני זמנו ולכן התוכנית נזנחה. ממוזער|מסוק סיקורסקי X-2 המחזיק בשיא המהירות למסוקים. המסוק הוא קואקסיאלי ועם מדחף בזנב המסוק.

במהלך שנות ה-60 בארצות הברית היה עניין רב בהגדלת מעטפת הטיסה של המסוקים, הן במהירות והן בטווח, ולכן הופיעו כמה תוכניות פיתוח למסוקים משולבים. בין המסוקים הנסיוניים שפותחו באותו זמן היו בל 533, בואינג 347, לוקהיד AH-56 צ'ייני ו- לוקהיד XH-51. למרות העניין הרב היו חסרונות בולטים במסוקים משולבים: בכלי הטיס הותקנו כנפיים גדולות, והן היו מכשול לזרימת האוויר האנכית מהרוטור; המדחפים דרשו הקצאת כוח מהמנועים, והם לא סייעו בהנעת המסוק במהירויות נמוכות, ולכן היו "משקל מת" במהירויות כאלה. כל אלה פגעו בתכונות הריחוף ולא היו כדאיים. עם זאת במסוקי משרד התכנון מיל: מיל מי-6 ומיל מי-24, שולבו כנפיים כדי לשפר את ביצועי השיוט. עם זאת הכנפיים היו קטנות יחסית, והמסוקים האלה אינם מוגדרים כמסוקים משולבים. העניין במסוקים משולבים לא שכך והמשיכו תוכניות פיתוח למסוקים כאלה.

לקראת שנות ה-2000 מסוקים התקרבו לסף הביצועים האפשריים, והצטמצמו הפשרות שדרשה כנף משולבת. תוכניות פיתוח שונות הבטיחו שיפורים ברורים בביצועי המסוקים. המסוק הראשון לטוס בעשור הראשון באלף השלישי היה הפיאסקי X-49.

סיקורסקי X-2 המריא לראשונה ב-2008 והיה מסוק קואקסיאלי בעל מדחף אחורי שהגיע למהירות של 260 קשר (480 קמ"ש) -שיא מהירות למסוקים.

תוכנית של צבא ארצות הברית שנקראה עילוי אנכי עתידי דרשה ייצור מסוקים בעלי ביצועים מתקדמים. אחד המשתתפים בתוכנית הזאת היה ה-סיקורסקי–בואינג SB-1 Defiant שהפסיד במכרז בשנת 2022.

מאפיינים 
ממוזער|עקומת גרר בסימולציה של מסוק משולב. החלק הכתום הוא הגרר מהכנפיים הנוספות, והוא אחת הסיבות להימנעות מהוספת כנפיים בפיתוחים הנוכחיים.
במהלך שיוט להבי המסוק מייצרים דחף ועילוי, אך כשהמהירות עולה הלהב הנסוג (הלהב הנע עם כיוון זרימת האוויר במהלך סיבובו) מקטין את העילוי, עד שהלהב הנסוג מזדקר. מהירות שבה הלהב הנסוג מזדקר, תלויה בעומס הדיסקה (הדומה בערך לעומס כנף) המושפע כאמור מהדחף ומהעילוי הנדרש מהדיסקה, ויוצר מגבלה למהירות המרבית ולמהירויות השיוט של כלי הטיס.

שתי השיטות לשיפור נתון הזדקרות להב נסוג הן הגברת עילוי על ידי הוספת כנפיים או הגברת דחף על ידי מדחף או דחף סילון. אפשר לשלב את שני הפתרונות (הגברת דחף ועילוי) יחד, עם זאת לכל פתרון יש יתרונות וחסרונות אופייניים. הוספת כנפיים תקטין את העילוי הדרוש בשיוט, אך יש להן כמה חסרונות ניכרים: הכנפיים מוסיפות למשקל הריק של המסוק; הן אינן שימושיות במהירות איטית, ומגדילות את שטח הפנים של המסוק החשוף לזרימת האוויר מהרוטור, וכך מקטינות את יעילות הרוטור ומשפיעות על ביצועי הריחוף. הוספת דחף תאפשר שימוש ברוטור ליצירת עילוי בלבד, אך בדומה לכנפיים, הוא אינו שימושי במהלך ריחוף ומוסיף למשקל הריק של הכלי. כיוון שלרוב הוספת דחף מבוצעת על ידי מדחף, הוא צריך להיות מותקן מחוץ לזרימת האוויר של הרוטור, לרוב בזנב. לשם כך נדרש מבנה זנב ארוך הכולל משטחי ייצוב, ואלה מוסיפים משקל נוסף ומשנים את מיקום מרכז המסה של המסוק. כל זה משפיע לרעה על ביצועי הריחוף.

כאמור, הפשרות האלה לא היו כדאיות עד לאחרונה, אולם התקדמות הטכנולוגיה משנה את התמונה. הפתרון המועדף למסוקים משולבים הוא שילוב מדחף ורוטור קואקסיאלי. הרוטור הקואקסיאלי מצטיין בעומס דיסקה נמוך ובסימטריה של העילוי במהירות גבוהה יחסית למסוקים טהורים.

 רשימת מסוקים משולבים 
ממוזער|מסוק בואינג 347 הכולל כנפיים גדולות יחסית.
ממוזער|מסוק לוקהיד AH-56 הכולל כנפיים ומדחף אחורי.
 פלטנר Fl 185
 פיירי FB-1 ג'ירודיין
 בל 533
 בואינג 347
 לוקהיד AH-56 שאיין
 לוקהיד XH-51
 סיקורסקי S-69
 סיקורסקי S-72
 סיקורסקי X-2
 סיקורסקי S-97
 סיקורסקי–בואינג SB-1 Defiant
 יורוקופטר X3
 פיירי FB-1 ג'ירודיין
 פיירי ג'ט ג'ירודיין
 פיירי רוטורדיין
 פיאסקי X-49

ראו גם
 המראה ונחיתה אנכית – VTOL
 מטה רוטור

קטגוריה:מסוקים