Tiltrotor, czyli samolot z obracanymi wirnikami, łączy wszystkie zalety śmigłowca z możliwościami klasycznego samolotu.

Pierwsi byli konstruktorzy niemieccy. W 1941 roku Heinrich Focke opracował projekt jednosilnikowego myśliwca Fa 269, który dzięki dwóm zamontowanym w skrzydłach i skierowanym ku ziemi wirnikom miał mieć możliwość pionowego startu i lądowania. Po starcie, w trakcie przejścia z lotu pionowego do poziomego, wirniki miały się obracać do tyłu, stając się śmigłami pchającymi. Prace nad tą konstrukcją przerwano jednak w 1944 roku, gdy makieta samolotu została zniszczona w wyniku nalotów alianckich.

Po wojnie pomysł ten podchwyciło jednak kilku konstruktorów. W czasach, gdy prace nad śmigłowcem jeszcze raczkowały, samolot z obracanymi wirnikami wydawał się realną alternatywą. Stosunkowo mało znana amerykańska firma Transcendental Aircraft Company w 1954 roku opracowała pierwszy tiltrotor – model 1-G. Samolot miał zamontowany w kadłubie pojedynczy silnik, który napędzał dwa znajdujące się na końcach skrzydeł obracane do przodu wirniki. W 1955 roku prototyp przeszedł z lotu pionowego do poziomego, chociaż nigdy nie miał wirników ustawionych całkowicie poziomo.

Armia amerykańska zainteresowała się tym projektem, ale na scenę wkroczył już Bell ze swoją wyjątkowo dojrzałą, chociaż działającą na takich samych zasadach jak model 1-G, konstrukcją. Prototyp, oznaczony jako XV-3, został oblatany w 1955 roku, a trzy lata później po raz pierwszy płynnie przeszedł z lotu pionowego do poziomego. W latach 1958–1966, pod egidą NASA, XV-3 był intensywnie testowany w locie. Projekt zakończono w 1966 roku, po tym jak w trakcie prób tunelowych został zniszczony jeden z dwóch prototypów.

W 1960 roku firma Curtiss-Wright opracowała eksperymentalny transportowy tiltrotor, oznaczony jako X-19. Na końcach przednich i tylnych skrzydeł tego samolotu zamontowano cztery silniki, które obracały się razem ze śmigłami. Zyskano dzięki temu miejsce w kadłubie. Oblatany w 1963 roku tiltrotor mógł w locie poziomym osiągnąć prędkość ponad 700 kilometrów na godzinę. Z programu zrezygnowano w 1965 roku po katastrofie jedynego prototypu.

Tymczasem Bell, który dzięki XV-3 zdobył bezcenne doświadczenie w takich konstrukcjach, zbudował eksperymentalny samolot XV-15. Tym razem zamiast centralnego silnika zamontowano na końcach skrzydeł dwa silniki, które – tak jak w X-19 – obracały się razem ze śmigłami. XV-15 został oblatany w 1977 roku. Przetarł szlak dla pierwszego wojskowego tiltrotora – opracowanego wspólnie przez konsorcjum Bell i Boeing samolotu V-22 Osprey.

Brzydkie kaczątko

V-22 został oblatany w 1989 roku, ale minęło aż 15 lat zanim mógł rozpocząć służbę operacyjną. Samolot ten był uważany za najbardziej kontrowersyjną konstrukcję w historii amerykańskiego lotnictwa wojskowego. Problemy techniczne doprowadziły do dwóch katastrof prototypów V-22. W jednej z nich, w 1992 roku, zginęło siedmiu członków załogi.

W 2000 roku z kolei, podczas lądowania w Arizonie, rozbił się MV-22 (wersja przeznaczona dla marines) i zginęło 19 osób. Przyczyną katastrofy był błąd pilota. Okazało się, że w określonych warunkach schodzenia do lądowania możliwe jest niezamierzone przeciągnięcie samolotu, wokół którego tworzy się pewnego rodzaju bąbel powietrzny. Zjawisko to jest charakterystyczne właśnie dla tiltrotorów. Problem można wyeliminować dzięki odpowiedniemu szkoleniu pilotów i zainstalowaniu w samolocie systemów ostrzegawczych. Niestety, w tym samym roku, z powodu awarii układu hydraulicznego, rozbił się również kolejny MV-22 i zginęli wszyscy czterej członkowie załogi.

Los programu V-22 zawisł na włosku i tylko dzięki żelaznej konsekwencji marines oraz intensywnym testom i eliminacji problemów technicznych udało się go uratować.

W 2005 roku V-22 Osprey zaczął wchodzić do służby jako CV-22 (dla dowództwa operacji specjalnych) i MV-22 (dla piechoty morskiej). Obie formacje doceniły zalety samolotów z obracanymi wirnikami, które osiągami przewyższają śmigłowce, a jednocześnie mają możliwości klasycznych transportowców. W 2007 roku MV-22 przeszły chrzest bojowy w Iraku, a dwa lata później w Afganistanie.

Osprey odgrywa obecnie kluczową rolę w działaniach amerykańskiej piechoty morskiej (która ostatnio zamówiła kolejną partię samolotów) oraz jednostek specjalnych. Dzięki możliwości tankowania w powietrzu i dużej prędkości przelotowej V-22 mogą operować nawet na dystansach międzykontynentalnych. Opracowano też dla tej maszyny modułowy, wysuwany z brzucha samolotu zdalnie sterowany system uzbrojenia (Interim Defense Weapon System, IDWS), składający się z sześciolufowego karabinu maszynowego GAU-17 kalibru 7,62 milimetrów oraz głowicy celowniczej.

US Navy, która pierwotnie wycofała się z zakupu samolotu Osprey, od kilku lat prowadzi program szacujący możliwość operowania V-22 z pokładów lotniskowców. Konsorcjum Bell i Boeing zaoferowało Osprey’a w przetargu jako następcę wysłużonych pokładowych samolotów transportowych C-2A Greyhound. Pod koniec sierpnia 2013 roku Boeing przeprowadził też pierwsze próby w powietrzu prototypowego pokładowego systemu do przekazywania paliwa, który zamontowano w luku transportowym MV-22. Jeśli dalsze testy się powiodą, Osprey mógłby pełnić też funkcję latającej cysterny, wspierającej operacje prowadzone przez samoloty i śmigłowce, zarówno US Marine Corps, jak i US Navy.

W szranki z wirnikowcami

Na początku października 2013 roku amerykańska armia przyznała długo oczekiwane pierwsze kontrakty w zakrojonym na szeroką skalę programie budowy platformy wielozadaniowej nowej generacji, która zastąpi używane obecnie śmigłowce (JMR/FVL – Joint Multi Role/Future Vertical Lift). Pierwszy etap przetargu zakłada budowę tak zwanych średnich demonstratorów technologii, które docelowo zastąpią takie śmigłowce, jak UH-60 Back Hawk oraz AH-64 Apache. W 2014 roku armia wybierze dwa prototypy, a ich oblot jest przewidziany na lata 2016–2017. Mogą to być wirnikowce dowolnego rodzaju lub tiltrotory. Kontrakty podpisano z firmami: AVX Aircraft, Bell Helicopter, Karem Aircraft oraz konsorcjum Sikorsky i Boeing. Oferenci zaprezentowali dwa rodzaje projektów: śmigłowce z napędem mieszanym (AVX, Sikorsky i Boeing) oraz tiltrotory (Bell, Karem).

AVX proponuje bezogonowy śmigłowiec z dwoma sztywnymi wirnikami współosiowymi, półskrzydłami oraz dwoma wentylatorami tunelowymi. Konsorcjum Sikorsky i Boeing przedstawiło projekt śmigłowca Defiant, który ma dwa sztywne wirniki współosiowe oraz ogonowe śmigło pchające (rozwiązanie to Sikorsky testował w oblatanym w 2008 roku demonstratorze technologii X-2).

Bell, który tym razem nie współpracuje z Boeingiem, zaprezentował tiltrotor nazwany V-280 Valor. Będzie on miał zamontowane na końcach skrzydeł dwa silniki (tak jak Osprey), ale będą się obracać tylko same wirniki (tak

jak w dawnym prototypie XV-3). W przeciwieństwie do samolotu Osprey, V-280 nie będzie miał tylnej rampy załadunkowej, lecz rozsuwane drzwi kadłubowe (podobnie jak na przykład Black Hawk) oraz duże usterzenie w kształcie litery „V”.

Najmniej wiadomo o projekcie firmy Karem. Tiltrotor oznaczony jako TR36TD będzie miał dwa obracane wraz z wirnikami silniki zamontowane nie na końcach skrzydeł, ale na jednej czwartej ich długości. Silniki mają się obracać wraz z końcówkami skrzydeł.

Wymagania dla demonstratorów technologii (prędkość przelotowa rzędu 500 kilometrów na godzinę, zasięg ponad 1000 kilometrów, pułap zawisu trzy tysiące metrów, pułap lotu dziewięć tysięcy metrów), ze względu na ograniczenia wynikające z fizyki lotu, praktycznie eliminują klasyczne śmigłowce. Jest to więc szansa albo dla innego typu wirnikowców, albo dla tiltrotorów, które być może zastąpią śmigłowce w wielu zadaniach.