torsdag 5 maj 2011

Skunkworks (uppdaterad)

När jag var en ung flygplansnörd så fascinerades jag av filmen "Blue Thunder" som handlade om en ny helikopter som skulle användas av polisen för särskilda operationer. Den hade en "smyg"-mod där ljudet från helikoptern minskade genom att ändra varvtalet på motorn. Även TV-serien "Airwolf" hade liknande egenskaper på sin "huvudperson". Men det som var science fiction i dessa filmer för 20 år sedan börjar bli vardagsteknik idag.

På nätet spekuleras det nu vilt om den helikopter som de amerikanska styrkorna som sköt Usama Bin Laden tvingades lämna efter sig. Bilder som cirkulerar i pressen visar på detaljer som inte förekommer på en vanlig UH-60 Blackhawk.



Min bloggkollega David Cenciotti har spekulerat kring de foton som finns tillgängliga och beskrivningar från vittnen till händelsen och tagit fram en bild som visar på en kraftig modifiering av det vanliga UH-60 skrovet.

Även Aviation Week funderar i liknande spår.

The exact type of helicopter is unknown but it appears to be a highly modified version of an H-60 Blackhawk. Photos disseminated via the European PressPhoto agency and attributed to an anonymous stringer show that the helicopter’s tail features stealth-configured shapes on the boom and the tail rotor hub fairings, swept stabilizers and a “dishpan” cover over a five-or-six-blade tail rotor. It has a silver-loaded infrared suppression finish similar to that seen on V-22s.

Det man fokuserar på är framför allt den disk som finns monterad i stjärtrotorn.

Se fler bilder hos Reuters.

Skunkworks
I USA har man under många år haft en post i försvarsbudgeten för s.k. Black Ops. Under många år gick stora delar av dessa pengar till utveckling av hemliga flygplansmodeller. Den mest kända av dessa utvecklingsavdelningar var Lockheed Martin "Skunkworks" under ledning av den legendariske flygplanskonstruktören Clarence "Kelly" L. Johnson och senare Ben Rich.

Bland de flygplan som utvecklades i yttersta hemlighet var U-2, SR-71 och F-117. F-117 var operativ under ca 10 år innan de första bilderna publicerades. Efter ett haveri så finkammades stora delar av en öken för att säkerställa att inga delar kom i orätta händer. I en bok jag läst om F-117 så beskrev en pilot hur han fick anställning på en F-117 division. Det kom en fråga om han ville ta en topphemlig tjänst. Han fick inte fråga var eller vad han skulle flyga, bara svara "Ja eller Nej". (Det kanske var där FM fick idén till det nya anställningskontraktet...)

Med tanke på hur USA har lyckats att hålla utvecklingsprojekt hemliga förr, så finns det inget som motsäger möjligheten för en Stealth-version av UH-60 att utvecklas och användas operativt utan att bli offentliggjord. Med tanke på att denna typ av helikopter troligtvis bara opererar i mörker (annars syns den trots allt visuellt), så finns stora möjligheter att dölja den för omvärldens nyfikna blickar.

På nätet finns även många rykten om det s.k. "Aurora"-projektet som skulle vara efterträdaren till SR-71. Kanske blev "Aurora" B-2. Vem vet? Nu när Kalla Kriget är slut och utvecklingen av satellitkameror samt spanings-UAV gått framåt är kanske inte behovet av en efterträdare till SR-71 så stort. Men man vet aldrig. Spaningsflyg är en efterfrågad resurs, vilket om inte annat våra Gripen bevisar just nu nere i Libyen.

För en beskrivning av Skunkworks och deras maskiner rekommenderar jag böckerna "Kelly: More Than My Share of It All" av Kelly Johnsson, "Skunk Works: A Personal Memoir of My Years of Lockheed" av Ben Rich samt "Sled Driver" av Brian Shul (hade jag råd skulle jag köpa ett av de två exemplar av "Limited Edition"-boken som just nu finns till försäljning...snälla tomten!).

Egenskaper hos en Stealth-helikopter
Tittar man på Davids bild så liknar den i mångt och mycket RAH-66 Comanche.
"The Boeing-Sikorsky RAH-66 Comanche was cancelled on 23 February 2004, after 22 years, 6 program restructurings, and 6.9 billion dollars. The Army said it would use the $14.6 billion earmarked for 121 Comanches between 2004 and 2011 to buy 796 additional Black Hawk and other helicopters and to upgrade and modernize 1,400 helicopters already in the fleet.
...
Based on analysis by DOT&E of current designs and limited testing on a contractor range, the radar warning receiver and two communications antennas did not meet some RCS allocations. The satellite receiver antenna did not meet performance requirements, and the radar warning receiver sensitivity was marginal. Efforts to reduce the RCS would have been likely to adversely affect the performance of already marginal antennas."


Pengarna finns alltså och tekniken har utvecklats i Comanche-projektet. Planer finns också på att uppgradera existerande helikoptrar och köpa fler UH-60 Blackhawk. Kan den okända helikoptern vara ett av resultaten från nedläggningen av Comanche?

Skrovet är helt klart radarsignaturanpassat. I operationen att slå ut Usama Bin Laden så är det nog mest det pakistanska gränsförsvaret man var oroad för. Det största radarekot från en helikopter är dock dopplersvaret från huvud- och stjärtrotor. Dopplersvar uppstår p.g.a. bladens fart framåt, som är betydligt högre än helikopterns egen fart. Den disk som man ser på fotona och Davis skiss kan vara för att reducera detta dopplersvar, men jag skulle även tippa på att den är till för att skydda rotorerna från finkalibrig eld. Stjärtrotorn är extra viktig att skydda, då en helikopter är okontrollerbar utan stjärtrotorn som motverkar vridmomentet från huvudrotorn. Varför den aktuella helikoptern havererade är oklart. Initiala rapporter talade om att den blivit träffad av eld från marken, men enligt den analys som New York Times genomfört så var motelden mycket begränsad. Mer troligt är att den i mörkret flugit in i någon typ av hinder.

Det största problemet är dock ljud (från motor och rotorer) och IR-signatur. IR-signaturen minskas genom att ändra på motorernas utblås. Man ser på skissen stora skillnader i motorernas konstruktion mellan dagens UH-60 och Stealth-versionen. Dessutom beläggs helikopterns skrov med särskild IR-anpassad färg. Troligtvis är denna färg även radarabsorberande, s.k. RAM. För helikoptrar är denna typ av färg mycket bökig att hantera, då den är känsligare än vanlig färg och helikoptrar ofta blästras av sand vid start och landning.

Ljudet från motorn minskas genom isolering samt anpassning av utblåsen. På civila flygplan används ofta ett utlopp som har vågformad kant för att öka utloppsarean och på så sätt minska ljudet. Man försöker också få ljudet att i första hand spridas bakåt för att undvika frekvenshöjningar p.g.a. dopplerskiftet i framsektorn.

Den stora utmaningen ligger dock i utformningen av rotorn. Inom den civila flygutvecklingen så har man dock på senare år tagit fram mycket effektiva och tysta propellrar som har en böjd utformning. Dessa propellrar ger även högre effekt, vilket innebär att lägre varvtal skulle kunna utnyttjas som i sin tur ger lägre ljud från motor och rotor. Moderna kompositmaterial och moderna CAD-program innebär att helt ny utformning av rotorer är möjlig.

New computer-generated design codes not only contributed to improved propeller efficiency, but contributed to solving problems associated with noise. Engineers closely monitored the effect of propeller noise on both cabin occupants and people on the ground. To study propeller acoustics, they mounted propeller models on a JetStar aircraft fuselage at the NASA Dryden facility. Microphones located on the airframe and also on a Learjet chase plane provided data at close range and at a distance. After reviewing the sound pattern data, they concluded that substantial noise reduction technology was necessary to meet the established goals. Eventually, they achieved a reduction of sixty to sixty-five decibels of noise through a combination of structural advances and flight path modifications.

Hur kan den disk som syns på bilderna reducera ljudet? Tja, jag är ingen expert på akustik, men jag skulle kunna tro att den har två egenskaper (förutom minskad radarsignatur och skottsäkert skydd).

- En rotor har högre hastighet ju längre ut åt spetsarna man kommmer, vilket innebär att ljudet får en högre frekvens längre ut. Genom att blockera den inre delen så blockerar man även låga frekvenser och får ett mer vinande ljud som försvinner i bakgrundsljud. Lägre frekvenser hörs också på längre håll, vilket innebär att man minskar det avstånd en helikopter kan upptäckas på.

- Det skulle också kunna vara så att man stoppar ljudet som går innåt i rotorn och får det att studsa utåt för att på så sätt skapa ljudvågor som ligger i motfas till de som bildas av rotorn. På så sätt skulle man i teorin kunna få en passiv dämpning av ljudbilden på samma sätt som man använder aktiv dämpning i t.ex. Saab 2000 kabin.

Det ska bli mycket intressant att se de första bilderna på en hel helikopter samt fler närbilder på vraket från den helikopter som sprängdes. Frågan är vad pakistanska armén och ISI gör av det de hittar? Det borde finnas stort intresse från många länder att ta sig en närmare titt på tekniska lösningar. Kina är en mycket trolig mottagare av detta "skrot".

För konspirationsteoretikerna där ute lär livet ta en ny vändning om denna helikopter kommer ut på marknaden. Vem glömmer inte Mel Gibsons roll som paranoid galning i filmen "Conspiracy Theory" där han drömde konstiga drömar om att han jagades av män i tysta helikoptrar..

Se även Cornucopia i samma ämne.







SvD

Uppdaterad 11-05-17, 20:22
David Cenciotti har uppdaterat sin analys av hur de modifierade UH-60 Blackhawk kan se ut.

I sitt inlägg så pekar han på en rapport som getts ut av Sikorsky 1978 där man föreslår ett antal ändringar på en Blackhawk för att minska på radarmålytan.

Ändringarna som föreslås är intressanta, men frågan är egentligen vem som utfört ändringarna på de aktuella helikoptrarna? I de initiala uttalandena så spekulerades det i att det tagits fram ett modifieringskit av 160th Special Operations Aviation Regiment och att de själva certifierat modifieringen. Jag tvivlar på att lokala ingenjörer har kompetens för större modifieringar av hela skrovet motsvarande de som förs fram i Sikorskyrapporten. Det är stor skillnad på att ta bort en lufttankningsbom, skruva på en signaturminskande panel på stjärt- och huvudrotor och byta ut frontrutan mot en radarsignaturanpassad motsvarighet samt att bygga ett nytt skrov a la F-117.

Om skrovet är så pass modifierat så har detta levererats direkt från Sikorsky och då är det en betydligt större svart projekt än att bara modifiera lokalt på ett förband. Med stor sannolikhet borde därför fler av dessa helikoptrar finnas ute på förband eller vara nära leverans till förband. Även om man vill hålla teknik hemlig så vill man gärna kunna använda sig av nya tekniska framsteg på bredden bland förband. En tyst helikopter skulle vara mycket användbar i Afghanistan för att snabbt förflytta trupp och överaska talibanerna utan att behöva landsätta trupp långt ifrån de byar man misstänker ha samarbete med talibaner. hela krigföringen skulle kunna ändras och truppförflyttningrar längs med vägar minskas och därmed ochså risken för att bli exponerad för IED.

Det som var hemligt för 30 år sedan börjar nu bli avhemligat och tillgängligt för allmänheten. Ögonvittnen säger att det fanns likheter i kantigheten med en F-117. 1999 så tog Lockheed Martin ett antal patent baserad på signaturminskande åtgärder som utvecklats inom ramen för F-117. Tydligen så har dessa teorier hunit bli så pass gamla att man nu kan avhemliga dem. Vid utvecklingen av F-117 var det för tekniskt avancerat att göra datorsimuleringar på annat än platta ytor. Jämför med F-22, B2 och F-35 där man numera har mer aerodynamisk utformning och därmed också mer flygbara farkoster. F-117 var, enligt de pilotutsagor jag hört, "lika manövrerbar som en timmerlastbil".

21 kommentarer:

  1. Då kommer i alla fall de kinesiska stjärtrotorerna att ha smygegenskaper i framtiden...

    SvaraRadera
  2. Ser fram imot mer info och bilder på denna skapelse.

    En helt annan sak, hörde och såg lite fina bilder på de "blästrade" 39:orna. Ska bli kul att se hur de löser detta. Finns ju ingen "krigsrephandbok" för detta fpl så allt som uppstår blir ju ett unikt fall som måste lösas. Inte första ggn detta problem uppstår, redan under TACEVAL av SE02 belystes problemen med detta och vad har hänt. En tråd att lyfta upp kanske...

    MVH
    Tekniker på golvet.

    SvaraRadera
  3. En hel del intressanta analyser finns i denna debatt:

    http://www.defencetalk.com/forums/air-force-aviation/what-chopper-11141/

    SvaraRadera
  4. 39:orna blev inte blästrade av sand...

    SvaraRadera
  5. Visst var det väl så att även den ursprungliga Black Hawk-helikopterns omgärdades av mycket hysch-hysch i början på 70-talet?

    SvaraRadera
  6. Vilka bilder och vilken blästring?

    J.K Nilsson

    SvaraRadera
  7. redan på 60-talet (under Vietnamkriget) så kunde helikopterpiloterna på UH-1 ändra till någon typ av "tystlägeskörning" som gjorde att det var väldigt svårt att uppfatta helikoptrarna förrän de var ovanför en

    SvaraRadera
  8. Ryssarna spekulerar:

    http://www.avsimrus.com/forum/topic/116416-padenie-vertolyota-2-maya-2011-v-pakistane/

    SvaraRadera
  9. Många tekniker finns för att minska ljudet från en helikopter.

    http://www.vtol.org/f65_bestPapers/acoustics.pdf

    http://blog.makezine.com/archive/2010/03/eurocopters-low-noise-blue-edge-rot.html

    http://www.eurocopter.com/w1/jrotor/76/quiet.html

    Enligt de underlag jag tagit del av är stjärtrotorn en stor orsak till ljudet från en helikopter, då den agerar i luftströmmen från huvudrotorn. Genom att bygga in stjärtrotorn undviks detta och ljudet minskar.

    Det är därför en smula förvånande att se en mer traditionell lösning för Stealth-helikoptern.

    SvaraRadera
  10. SR-71 är min favorit alla kategorier... bara det att den läcker soppa när den står på plattan för att optimera egenskaper på hög höjd gör ju att man blir alldeles knäsvag..

    SvaraRadera
  11. @Zzooter: Japp. Den kräver lufttankning direkt efter start, då den startar med mer eller mindre tomma tankar. Lufttankning skall vara en intressant situation i en SR-71, då den ligger i stallfart och lufttankningsflygplanet nästan tvingas dyka för att hänga med.

    I boken "Sled Rider" kan man läsa om en lustig episod där en privatflygare ropar på flygledningen för att verifiera hans ground speed. Svaret blir "200 kt". En kaxig F-15 pilot hör detta och frågar samma sak och får ett beundrande "500 kt" som svar. Piloten i en SR-71 bestämmer sig för att döda diskussionen och ställer samma fråga. Svaret blir efter några långa sekunder, "Wait a minute. We seem to have som malfunction with our equipment".

    SvaraRadera
  12. Ji-ha-ha-had7 maj 2011 00:54

    Kan vi inte kräva att sveriges försvar av miljöskäl ska köpa in dessa tysta helikoptrar istället..

    SvaraRadera
  13. Den kraschade helikopter är en kraftigt modifierad Sikorsky MH-60K.
    Den är modifierad av 160th Special Operations Aviation Regiment at Fort Campbell, Kentucky. Se http://www.flightglobal.com/articles/2011/05/06/356317/graphic-pakistan-raid-reveals-us-armys-helicopter-secret.html

    SvaraRadera
  14. @Flygfantast: Tack. Verkar mycket intressant att de får modifiera och certifiera sina egna helikoptrar. Helt klart är dock att de är specialister på mörkeroperationer och samarbetat med SEAL-grupper tidigare.

    http://nightstalkers.americanspecialops.com/

    http://nightstalkers.americanspecialops.com/operations/

    http://www.campbell.army.mil/units/160thSOAR/Pages/160thSOAR.aspx

    160th AOAR lär tillsammans med SEAL Team 6 ha blivit belönade.

    http://www.dn.se/nyheter/varlden/obama-dekorerade-elitsoldaterna-som-skot-bin-ladin

    Presidenten dekorerade enheterna som varit inbandade i Operation Geronimo med Presidential Unit Citation. Det är den högsta utmärkelse som kan ges till en militär enhet i USA. Den ges till soldater som visat "extraordinärt hjältemod i strider mot en väpnad fiende".

    SvaraRadera
  15. http://www.latimes.com/business/la-fi-stealth-chopper-20110507,0,3245795.story

    SvaraRadera
  16. @Anonym 21.20: Jag antar att det är den här du menar?

    http://www.airspacemag.com/military-aviation/the_quiet_one.html

    SvaraRadera
  17. http://www.armytimes.com/news/2011/05/army-mission-helocopter-was-secret-stealth-black-hawk-050411/

    SvaraRadera
  18. Comanche liknar F35, kraven ändras under utvecklingen och blir till slut tekniskt omöjliga att klara av.

    Är det politiker eller höga militärer som sabbar alla projekt?

    Nog hade RAH66 varit en superb liten scout om man jämför med vad de har idag? Deras prototyp flög iaf innan den skrotades.

    SvaraRadera
  19. Den här bilden visar tydligt att det var en MH-60 Blackhawk som användes. Hur modifierad den var är oklart.

    http://defensetech.org/2011/05/05/evidence-that-the-mystery-bin-laden-helo-was-an-mh-60/

    SvaraRadera
  20. Det ska bli intressant att se USA:s reaktion på att ett svenskt företag läcker om att de var delaktiga i planeringen av insatsen i Pakistan.

    SvaraRadera
  21. Ett citat jag hittat på nätet som ska(?) vara från "Sled Driver":
    "I heard a Cessna ask for a readout of its ground speed."90 knots" Center replied. Moments later, a Twin Beech required the same. "120 knots,"
    Center answered. We weren't the only ones proud of our ground speed that day as almost instantly an F-18 smugly transmitted, "Ah, Center, Dusty 52 requests ground speed readout." There was a slight pause, then the response, "525 knots on the ground, Dusty." Another silent pause.
    As I was thinking to myself how ripe a situation this was, I heard a familiar click of a radio transmission coming from my back-seater. It was at that precise moment I realized Walt and I had become a real crew, for we were both thinking in unison. "Center, Aspen 20, you got a ground speed readout for us?" There was a longer than normal pause.... "Aspen, I show 1,742 knots" (That's about 2 004.658 mph or 3 226.2 km/h who those who don't know)
    No further inquiries were heard on that frequency."

    SvaraRadera