Sokół z silnikami Motor Sicz. Szansa na drugą młodość?

Śmigłowiec W-3 Sokół jest konstrukcją udaną, jednak w swojej trzydziestoletniej historii maszyna nie doczekała się znaczących zmian w układzie napędowym. Nawet najnowsze, elektronicznie sterowane silniki Pratt-Whitney PZL-10W są nadal konstrukcją opartą na technologii sprzed niemal 40 lat. Podstawą dla silnika śmigłowcowego PZL-10W była turbina napędowa PZL-10/TWD-10, będąca produkowaną w Rzeszowie odmianą rosyjskiego silnika Głuszenko TWD-10B opracowanego w Omskim Biurze Projektowania Silników w 1970 roku, dla napędu samolotów takich jak An-28 (M28 Bryza) czy An-3. Produkcja tych silników trafiła do Polski wraz z licencją na produkcję samolotów An-28 i do dziś nie wprowadzono w nich zmian, które znacząco zwiększyłyby ich osiągi. Silnik PZL-10W, nawet wyposażony w system elektronicznego sterowania FADEC, posiada moc startową około 900 KM.

W przypadku maszyny takiej jak W-3 Sokół, której masa własna wynosi niemal 4 tony, a startowa 6,5 tony, moc dwóch silników PZL-10W nie umożliwia pełnego wykorzystania walorów płatowca. Zbliżoną moc silników posiada śmigłowiec Bell UH-1N Twin o masie własnej 2,7 tony, natomiast jego „najmłodszy brat” Bell UH-1Y Venom, wyposażony jest w dwa silniki o mocy niemal półtora tysiąca koni mechanicznych każdy.

Oczywiście, tak znaczące zwiększenie mocy wymagałoby wymiany przekładni, aby była zdolna do jej przeniesienia, co jest kosztowne i skomplikowane. Dlatego ukraińskie zakłady Motor Sicz proponują w zakresie napędu dwie opcje, można je nazwać ekonomiczną i kompleksową. Pierwsza zakłada zastosowanie nowocześniejszego silnika o nieco większej mocy i znacznie lepszych walorach eksploatacyjnych, natomiast druga obejmuje znacznie mocniejsze silniki i przekładnię główną oraz zmiany w układzie napędu. W obu wariantach jest również przewidziane zastosowanie zmian, które przy relatywnie niskim koszcie mogą znacząco zwiększyć osiągi. Jest wśród nich np. użycie nowoczesnych, kompozytowych łopat w wirniku nośnym oraz ogonowym. Jak pokazuje przykład maszyn takich jak CH-47 Chinook, czy AH-64 Apache, taka pozornie niewielka zmiana znacząco poprawia osiągi, a szczególnie szybkość i udźwig.

Czytaj też: Nowe łopaty wirnika zwiększą udźwig Chinooka o 900kg

W zakresie produkcji kompozytowych łopat, awioniki, systemów uzbrojenia czy przekładni głównej, koncern Motor Sicz chce w możliwie dużym zakresie współpracować z polskimi firmami. Przedstawiciele ukraińskiej firmy prowadzili już w tym zakresie rozmowy np. z zakładami PZL-Świdnik, WSK PZL-Rzeszów czy ITWL. Chodzi tu zarówno o modyfikację już eksploatowanych maszyn, jak też sprzedaż w polsko-ukraińskiej kooperacji nowo wyprodukowanych śmigłowców Sokół z napędem Motor Sicz. Dotyczy to szczególnie eksportu na rynki azjatyckie, afrykańskie i bliskowschodnie. 

Ukraińskie zakłady od kilku lat prowadzą starania w zakresie możliwości pozyskania i modernizacji śmigłowców W-3 Sokół. Ze względu na problemy z uzyskaniem maszyny od zakładów PZL-Świdnik, Motor Sicz kupiła w 2014 dwa mocno wyeksploatowane egzemplarze z Korei Południowej. Posłużyły one do stworzenia szczegółowych, cyfrowych modeli śmigłowca, wszystkich instalacji oraz elementów konstrukcyjnych. Były one niezbędne do rozpoczęcia prac projektowych dotyczących remotoryzacji, gdyż prace analityczne i projektowe realizowane są w środowisku cyfrowym. Podobnie jak w programach modernizacji śmigłowca Mi-2, zadania te są realizowane w dwóch fazach. Pierwsza obejmuje wymianę silników przy zachowaniu pozostałych podstawowych elementów układu napędowego.

W-3 Sokół z silnikami MS-500V

Można powiedzieć, że zastosowanie silnika MS-500V w śmigłowcu rodziny W-3 Sokół/Anakonda/Głuszec, stanowi modernizację mającą na celu przede wszystkim podwyższenie walorów eksploatacyjnych i obniżenie kosztów eksploatacji dzięki „wymianie pokoleniowej”, bez znaczącego wzrostu osiągów. Jak już wcześniej wspomniałem, silnik PZL-10W reprezentuje technologię lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku i w porównaniu z nowoczesnymi jednostkami napędowymi jest bardziej kosztowny i pracochłonny w utrzymaniu. Proponowany przez Motor Sicz silnik MS-500V został opracowany w 2008 roku z szerokim zastosowaniem elementów ceramicznych, monokryształów i innych zaawansowanych technologii, co przekłada się na jego niski koszt cyklu życia, niewielki nakład pracy podczas eksploatacji oraz wysoką moc i stabilne parametry pracy podczas całego okresu eksploatacji. MS-500V został opracowany do napędu śmigłowców o masie startowej 4-6,5 ton i przewidywano jego zastosowanie w śmigłowcach Ansat-U i Mi-54.

Zakłady Motor Sicz rozważały zastosowanie tego silnika w remotoryzacji W-3 Sokół co najmniej od połowy 2014 roku, kiedy rozpoczęto prace nad tym projektem. Specjalnie do tego celu przygotowano najnowszy wariant silnika noszący oznaczenia MS-500V-3. W celu instalacji nowego silnika w miejsce PZL-10W przy możliwie małej ingerencji w strukturę płatowca i układ napędowy w MS-500V-3 zastosowano np. wał napędowy wyprowadzony do tyłu (W-3 Sokół posiada przekładnię główną za silnikami) i wiele innych modyfikacji z zakresie rozmieszczenia agregatów i instalacji zasilających.

Moc tych silników wynosi 950 KM i jest to o 50 KM więcej niż w przypadku starej jednostki napędowej, co - jak zapewniają specjaliści z Zaporoża - mieści się w zakresie możliwości obecnej przekładni. Przy tym zużycie paliwa w MS-500V-3 szacowane jest na 260 kg/KM, przy wartości 268 kg/KM dla silnika PZL-10W.

Prace projektowe nad remotoryzacją Sokoła silnikami MS-500V weszły już w fazę produkcji prototypowych elementów instalacji zasilających, mocowania i przeniesienia mocy na posiadanym przez Motor Sicz egzemplarzu śmigłowca W-3 Sokół. Posłużą one do sprawdzenia w realnym, a nie wirtualnym śmigłowcu, zabudowy silników, ale też wykrycia wszelkich problemów jakie mogą się w tej fazie pojawić. Pierwszy zremotoryzowany Sokół posłuży do prób naziemnych i testów instalacji, co powinno doprowadzić w przyszłym roku do wyprodukowania latającego prototypu.

Więcej mocy dla Sokoła

Oczywiście, silniki MS-500V jedynie minimalnie poprawiają najpoważniejszy mankament śmigłowca W-3 Sokół, widoczny zwłaszcza w wariantach uzbrojonych, takich jak W-3PL Głuszec. Jest nim za mała w stosunku do masy i gabarytów moc silników. Sokół posiada również relatywnie kosztowną w obsłudze i eksploatacji przekładnię, jak również wirnik główny z łopatami o dość małej sztywności. Te kwestie powodują np. brak możliwości wykorzystania w pełni zdolności bojowych i transportowych śmigłowca w wersji uzbrojonej, takiej jak Głuszec.

W roku 2005 PZL-Świdnik rozpoczął prace anlityczno-badawcze nad usunięciem tych wad. W wyniku analiz rynkowych, uwag użytkowników, doświadczeń produkcyjnych i eksploatacyjnych oraz obecnych i przewidywanych tendencji w rozwoju szeroko pojętej techniki śmigłowcowej, sformułowano założenia dla śmigłowca „W-3 Sokół-2”. Projekt taki zaprezentowano podczas MSPO w Kielcach w roku 2009. Zakładał on wymianę układu napędowego na mocniejszy, z silnikami LHTEC rodziny T-800 o mocy około 1,5 tysiąca KM każdy i pięciołopatowym wirnikiem głównym, przy maksymalnie dużym zachowaniu komponentów standardowego śmigłowca W-3 Sokół.

Podobna idea przyświeca proponowanej przez Motor Sicz remotoryzacji śmigłowca W-3 Sokół/Głuszec z użyciem silników MS-14W o mocy do 1600 KM każdy. Wraz z nową jednostką napędową potrzebne jest zastosowanie przekładni, układu transmisji i wirnika o parametrach umożliwiających przeniesienie niema dwukrotnie większej mocy. Silniki MS-14, ze względu na większe gabaryty i inny układ, zostaną zabudowane nie przed reduktorem, ale po obu jego stronach. Moc będzie przenoszona na całkowicie nowy wirnik główny, zaopatrzony w pięć nowoczesnych łopat kompozytowych. Zmienia ulegnie również śmigło ogonowe, jego wał napędowy i wiele innych elementów. Przy tym jednak ma zostać zachowana podstawowa struktura płatowca W-3 Sokół, co uczyni tą modyfikację opłacalną zarówno w przypadku maszyn nowych, jak też ulepszenia już eksploatowanych egzemplarzy. Dzięki tym zmianom znacznie mają poprawić się parametry w locie, takie jak udźwig, prędkość pozioma, wznoszenia, ale też charakterystyki lotne w gorącym klimacie i na dużych wysokościach. 

Gdyby w śmigłowcu W-3 Sokół zmienić silnik na mocniejszy, to jego osiągi, a zwłaszcza udźwig, masa użyteczna, poważnie wzrośnie. Jeśli np. dziś, ze starym silnikiem Sokół ma udźwig 1000-1200kg, to z nowym uniesie dwie tony. To zwiększa opłacalność eksploatacji, rozszerza możliwości wykorzystania. Dlatego z ta ofertą przyjechaliśmy do PZL Świdnik.

Czytaj też: Prezes Motor Sicz: „Polska i Ukraina zasługują na własną technologię”

Projekt ten, ze względu na znacznie większe koszty i skomplikowanie, jest obecnie we wstępnej fazie projektowej. Prowadzone są prace nad zaprojektowaniem odpowiednich instalacji oraz wymagań dla elementów takich jak przekładnia główna. W zakresie elementów w rodzaju łopat wirnika, reduktora, awioniki i uzbrojenia zakłady Motor Sicz są zainteresowane współpracą z polskimi firmami. Pojawiła się również oferta utworzenia w Polsce montowni a w przyszłości być może również zakładów produkcyjnych dla silników stosowanych w zmodyfikowanych śmigłowcach W-3 Sokół. W obecnej chwili są to inicjatywy zależne od dalszego rozwoju rozmów w zakresie współpracy Motor Sicz i PZL-Świdnik. Jest to z pewnością szansa dla śmigłowca Sokół na drugą młodość,  a dla polskiego przemysłu na rozwój i eksport.