طائرة إكس ذات الإقلاع والهبوط العمودي

كان برنامج الطائرات التجريبية للإقلاع والهبوط العمودي ( VTOL X-Plane ) مشروعًا بحثيًا أمريكيًا برعاية وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA). هدف البرنامج إلى إثبات تصميم طائرة VTOL قادرة على الإقلاع عموديًا والتحليق بكفاءة، مع سرعة طيران أعلى من الطائرات المروحية التقليدية . ^{[ 1 ]} وقد جرت محاولات عديدة سابقة، باء معظمها بالفشل حتى عام 2015. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

تبلغ السرعة القصوى النظرية للمروحية ذات الدوار التقليدي 200 عقدة (230 ميلًا في الساعة؛ 370 كيلومترًا في الساعة) ، وبعدها تعاني من عدم تناسق الرفع . وقد نجحت بعض التصاميم في ابتكار طائرات تحوم في مكانها وتتميز بسرعات عالية، بما في ذلك طائرة بيل بوينغ V-22 أوسبري ذات الدوار المائل التي يمكنها الطيران بسرعة 275 عقدة (316 ميلًا في الساعة؛ 509 كيلومترات في الساعة) ، ومروحية سيكورسكي X2 المركبة التي حلقت بسرعة 260 عقدة (300 ميل في الساعة؛ 480 كيلومترًا في الساعة) ، إلا أن كلتيهما قدمتا تنازلات كبيرة في الديناميكا الهوائية فيما يتعلق بكفاءة التحليق أو المدى. وكان هدف وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA) هو إثبات جدوى طائرة إقلاع وهبوط عمودي (VTOL) قادرة على تحقيق سرعة قصوى مستدامة تتراوح بين 300 و400 عقدة ( 345 إلى 460 ميلًا في الساعة؛ 555 إلى 740 كيلومترًا في الساعة) . ^{[ 1 ]}        

اختار جميع المتنافسين في البرنامج عرض مفاهيمهم باستخدام مركبة جوية بدون طيار على الرغم من أن ذلك لم يكن مطلوبًا، ولكن كان من المفترض تطبيق التقنيات على الطائرات المأهولة أيضًا. ^{[ 4 ]}

تم اختيار شركة أورورا لعلوم الطيران لتصميم نموذج تجريبي كان من المقرر أن يُجرى اختباره في عام 2018. ^{[ 5 ]} ألغت وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA) البرنامج في عام 2018 قبل إجراء الاختبار، مُعللة ذلك بتزايد الاهتمام التجاري وعدم وجود شريك عسكري. ^{[ 6 ]}

في سبتمبر 2022، أطلقت داربا برنامج ANCILLARY لتطوير نظام جوي صغير بدون طاقم (UAS) ذي وزن منخفض وحمولة عالية وقدرات تحمل طويلة، ومن المقرر إجراء اختبارات طيران X-plane في عام 2026. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

أعلنت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) عن البرنامج في فبراير 2013، مشترطةً تصميم طائرة جديدة تجمع بين أفضل ميزات تقنيات الإقلاع والهبوط العمودي والتقنيات المستخدمة في الطائرات التقليدية. ^{[ 10 ]} وستسعى الطائرة الهجينة إلى تحسين أربعة جوانب:

• السرعة - تحقيق سرعة قصوى لا تقل عن 300 عقدة. ^{[ 11 ]}
• التحويم - زيادة كفاءة التحويم إلى 75 بالمائة على الأقل. ^{[ 11 ]}
• كفاءة الطيران - تحقيق نسبة الرفع إلى السحب لا تقل عن 10. ^{[ 11 ]}
• الحمل - تأكد من أن الحل قادر على حمل حمولة مفيدة لا تقل عن 40% من الوزن الإجمالي المتوقع. ^{[ 11 ]}

أُعلن عن أول شركتين مشاركتين في المشروع في ديسمبر 2013، حيث مُنحت شركة سيكورسكي للطائرات عقدًا بقيمة 14.4 مليون دولار أمريكي ، وحصلت شركة أورورا لعلوم الطيران على 14 مليون دولار أمريكي لإجراء دراسات التصميم الأولية كجزء من ميزانية المرحلة الأولى البالغة 47 مليون دولار أمريكي. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

في 18 مارس 2014، أعلنت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) عن اختيار شركات سيكورسكي، وأورورا فلايت ساينسز، وبوينغ ، وكاريم إيركرافت للتنافس على تصميم طائرة تجريبية للإقلاع والهبوط العمودي (VTOL X-plane). وقد استندت الشركات الأربع في تصاميمها إلى الطائرات بدون طيار، وستتنافس على مدى العشرين شهرًا القادمة. وكُشف عن اسم طائرة أورورا المقدمة، لايتنينغ سترايك، في فبراير، وعلى الرغم من أن التصميم كان مجهولًا آنذاك، إلا أن للشركة تاريخًا في إنتاج طائرات ذات مراوح أنبوبية وأنظمة دفع هجينة. وكان من المتوقع أن تقترح كاريم إيركرافت طائرة ذات دوار مائل بسرعة مثالية. وقد دمجت بوينغ في طائرة فانتوم سويفت مروحتين رافعتين داخل جسم الطائرة ، مع مراوح أنبوبية مائلة مثبتة على أطراف الأجنحة لتوفير الرفع والدفع الأمامي؛ وقد قامت الشركة ببناء نموذج تجريبي مصغر وتجربته في عام 2013. وتعاونت سيكورسكي مع لوكهيد مارتن لتصميم "بسيط" يجمع بين ديناميكيات الهواء للطائرات ذات الأجنحة الثابتة والتحكم المتقدم في الدوار. كان من المقرر اختيار تصميم واحد في خريف عام 2015 لعقد بقيمة 95 مليون دولار ^{[ 14 ]} لبناء نموذج تجريبي في المرحلة 2. ^{[ 15 ]}

• الجناح ذو المروحة الدوارة - تعاونت شركتا سيكورسكي ولوكهيد مارتن لتطوير مفهومهما للطائرة بدون طيار ذات الجناح ذي المروحة الدوارة. زعمتا أن هذا المفهوم يدمج ديناميكيات الهواء للطائرات ذات الأجنحة الثابتة مع نظام تحكم متطور في المروحة الدوارة لتوفير تصميم بسيط. ^{[ 12 ]} يشبه تصميم فني لجناح سيكورسكي ذي المروحة الدوارة طائرة بوينغ هيليوينغ، وهي طائرة بدون طيار ذات ذيل ثابت مصممة للوصول إلى سرعة 180 عقدة (210 ميل في الساعة؛ 330 كم/ساعة) في الطيران الأمامي؛ حلقت لأول مرة في أبريل 1995 لكنها تحطمت في يوليو، وتم إيقاف المشروع. أكدت سيكورسكي أن الجناح ذو المروحة الدوارة سيكون من النوع ذي الذيل الثابت، ويشير اسمه إلى أن الجناح يبقى محاذيًا لتدفق الهواء الناتج عن المروحة الدوارة أثناء الانتقال بين الوضع الرأسي والأمامي، مما يقلل من قوة السحب على الجناح في وضع التحليق. ^{[ 3 ] [ 16 ]}   
• لايتنينج سترايك - ستحقق لايتنينج سترايك، التابعة لشركة أورورا فلايت ساينسز، كفاءة إجمالية عالية من خلال دمج نظام الدفع في التصميم الديناميكي الهوائي للمركبة الجوية. تمتلك الشركة خبرة في تصميمات المراوح الأنبوبية من خلال طائرات سلسلة جولدن آي ، التي تم تطويرها أيضًا ضمن برامج داربا، وفي أنظمة الدفع الهجينة الكهربائية من خلال طائرة إكسكاليبور بدون طيار، وهي طائرة تجريبية، وذلك لإنشاء تصميم يوفر إقلاعًا وهبوطًا عموديًا مع طيران أفقي عالي السرعة. ^{[ 17 ]} بالاستفادة من هذه الخبرة، طورت أورورا فلايت ساينسز مفهومًا ثوريًا للمركبة يستخدم نظام الدفع الكهربائي الموزع (EDP) في ثمانية عشر مروحة جناح بقطر 79 سم (31 بوصة) ، وست مراوح كانارد بقطر 53 سم (21 بوصة) ، تعمل بقدرة 3 ميجاوات من الكهرباء. ^{[ 3 ]}    
• طائرة كارم ذات المراوح القابلة للإمالة - قدمت شركة كارم للطائرات نموذجًا أوليًا لطائرة ذات مراوح قابلة للإمالة يُطلق عليها اسم TR36XP، وتتميز بهيكل انسيابي وجناح ذي نسبة عرض إلى طول عالية . تدور الأجزاء الخارجية للجناح، بالإضافة إلى  مروحتين/دوارتين بطول 36 قدمًا، بزاوية 90 درجة للانتقال بين وضعية التحليق والطيران الأمامي، مدعومة بمحركين من طراز رولز رويس توربوميكا RTM322 . ^{[ 3 ] [ 18 ]}
• فانتوم سويفت - اعتمدت طائرة فانتوم سويفت، وهي نموذج أولي من بوينغ، على مروحتين داخليتين كبيرتين لتوفير قوة الرفع، بالإضافة إلى مروحتين طرفيتين في الجناحين لتوفير الثبات أثناء التحليق. عند الطيران للأمام، تتوقف المراوح الداخلية عن تزويد الطاقة، بينما توفر مراوح طرفي الجناحين قوة الدفع. زعمت بوينغ أن هذا التصميم أكثر كفاءة بنسبة 50% في التحليق مقارنةً بالمروحية التقليدية، وتوقعت أن تصل سرعتها القصوى إلى 740 كم/ساعة (460 ميل/ساعة؛ 400 عقدة) . كان من المفترض أن يبلغ طول جناحي النسخة كاملة الحجم 15 مترًا (50 قدمًا) ، وطول جسمها 13 مترًا (44 قدمًا) ، ووزنها 5400 كجم (12000 رطل) . ^{[ 19 ]} كان من المقرر أن تعمل الطائرة التجريبية بمحرك واحد أو محركين من طراز جنرال إلكتريك CT7-8 ، ^{[ 3 ]} بينما ستعمل النسخة الإنتاجية بنظام دفع كهربائي بالكامل. ^{[ 20 ]}         

من المتوقع أن تستغرق مرحلة التصميم والتطوير والتكامل 18 شهرًا؛ وستتيح المرحلة الثانية للشركات تطوير تصاميمها. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

في 3 مارس 2016، منحت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) شركة أورورا فلايت ساينسز 89.4 مليون دولار أمريكي لبناء وتجربة نموذجها الأولي "لايتنينغ سترايك"، متفوقةً بذلك على ثلاثة منافسين آخرين. تعتمد "لايتنينغ سترايك" على تصميم جناح قابل للإمالة، ومزودة بمحرك توربيني واحد من طراز رولز رويس AE1107C ، وهو نفس النوع المستخدم في طائرة V-22 أوسبري، حيث يُولّد الطاقة الكهربائية عبر ثلاثة مولدات من شركة هانيويل لتشغيل 24 مروحة موزعة، ثلاث مراوح في كل من الجناحين الأماميين و18 مروحة موزعة على الجناح الرئيسي. وبدلاً من استخدام المحركات التقليدية كما في الطائرات الأخرى المشاركة، تعتمد الطائرة على "الدفع الكهربائي الموزع"، حيث تُنتج المولدات الثلاثة 3 ميغاواط (4023 حصانًا ) من الكهرباء، أي ما يعادل طاقة توربين رياح تجاري ، لتشغيل محركات فردية تُدير المراوح؛ إذ تستخدم كل مروحة جناح محركًا بقدرة 100 كيلوواط، بينما تستخدم كل مروحة جناح أمامي محركًا بقدرة 70 كيلوواط. ستزن المركبة الجوية ما بين 4500 و5400 كيلوغرام (10000-12000 رطل) ، أي بحجم طائرة UH-1Y Venom تقريبًا ، وستبلغ سرعتها في التحليق أكثر من 300 عقدة، أي أسرع بـ 50 عقدة من طائرة V-22. ستشهد المرحلة الثانية من مشروع VTOL X-Plane تصنيع مركبتين جويتين قبل إجراء اختبارات الطيران، والمقرر إجراؤها بحلول سبتمبر 2018. ^{[ 5 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]} وقد تم تجربة نموذج أولي بنسبة 20%، يزن 147 كيلوغرامًا (325 رطلًا)، باستخدام أجنحة وجنيحات أمامية مصنوعة من مركبات الكربون والبلاستيك المطبوع ثلاثي الأبعاد ، في 29 مارس 2016. ^{[ 25 ] [ 26 ]} وسيُطلق على الطائرة كاملة الحجم اسم XV-24A . ^{[ 27 ]}      

كان من المقرر أن تستمر المرحلة الثالثة لمدة 12 شهرًا من فبراير 2017 إلى فبراير 2018، وأن تتضمن اختبارات أرضية وجوية للتصاميم التجريبية. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

ألغت داربا المشروع قبل إجراء اختبارات الطيران . ^{[ 6 ]}