הקברניטחתוך את השמים: X3 סטילטו, אגדת הפיגיון המעופף
הקברניט
חתוך את השמים: X3 סטילטו, אגדת הפיגיון המעופף
קשה להאמין שהמטוס החייזרי הזה נולד לפני 70 שנה, כמבשר עידן חדש של מכונות מלחמה כה מהירות שבקושי יצטרכו כנפיים. "הקברניט" מספר איך הצליח למרות שנכשל, מדוע פחד ממנו צ'אק ייגר, ואיזה קאמבק מחכה לו
שלום, כאן הקברניט; אי שם בסוף המאה ה-15 גילו לוחמים באירופה שעם כמה שאבירים משורינים מפחידים כשהם מסתערים על גב סוסים, קל להפיל אותם עם חניתות ארוכות. החלק הקשה היה לחסל אביר על הקרקע; עם שיריון כבד שמכסה ממש כל מ"מ בגוף, היה צריך למצוא סדק, לתקוע איזה להב ולברוח לפני שפרש משורין אחר יגדע אותך בחרב-אבירים כבדה. באיטליה הומצא פיתרון: פיגיון ברזל צר ביותר, כזה שיכול להיכנס גם דרך חרכי קסדות אבירים. כה דק היה, שנקרא על שם כלי כתיבה: סטילטו (עט חריטה).
350 שנה אחר כך הסתכלו מהנדסים על צורת הפיגיון הזה, והפכו אותו למטוס מדהים - כזה שנולד כדי לשנות את פני המלחמה. הוא לא בדיוק הצליח, אבל כמו שאתם יודעים - לפעמים הכישלון מרתק יותר מכל הצלחה; במיוחד כשהוא מגיע עם טוויסט על קולי בעלילה.
סיפורנו מתחיל ב-1949, שנה טראומטית עבור ארצות הברית: המעצמה גילתה שלבריה"מ יש פצצת אטום משלה, מה שיהפוך את המלחמה הקרבה ובאה לקטלנית ואיומה בהרבה. הדרך היחידה לנצח היתה לעצור את מפציצי האויב בדרכם להמטיר מוות, ולהבטיח שהמפציצים שלך יגיעו קודם למטרותיהם.
ולשם כך, צריך מטוסים בעוצמה שטרם נראתה. גם מטוסי קרב וגם מפציצים, שחורכים את השמיים במהירות הקול ומכים בזמן. הוועדה המייעצת הלאומית לאווירונאוטיקה (NACA), הגוף שקדם לנאס"א, קיבל את המשימה: לפתח טכנולוגיות לטיסה מהירה ממושכת.
לשם כך, נדרש מטוס ניסוי מיוחד במינו, בו יתגלמו המוני חידושים בעידן בו רובם נראה בדיוני למדי: ראשית, עליו לטוס במהירות של מאך 2 במשך חצי שעה, בימים בהם אף כלי מאויש בכלל לא הגיע למהירות הזאת; שנית, עליו להיות בעל שלד טיטניום, חומר שאף אחד לא ידע איך לעבד באותם הימים בצורה.
שלישית, היה עליו להיות בעל כנף עם יחס גובה-רוחב נמוך - קצרה ומרובעת - שכן אנשי NACA העריכו שכך תתאפשר טיסה על קולית יעילה; ורביעית, עליו להמריא בכוחות עצמו. נשמע טריוויאלי, לא? אך באותם הימים כל מטוסי הניסוי החזקים הוטלו ממפציצים, ולא נדרשו כלל להמריא עצמאית.
לדגל נקראה חברת דאגלס, מהחדשניות והמשפיעות ביותר בהיסטוריה של התעופה. אנשיה עברו על הדרישות של NACA, והסתערו על שולחנות השרטוט. שלושה גורמים משפיעים על יכולתו של מטוס להתמיד במהירות גבוהה: עוצמת ויעילות המנוע (כלומר, כמה דחף הוא מייצר וכמה דלק הוא צורך), המשקל שלו (כלומר, איזו מסה צריך המנוע להזיז) וכמה הוא אווירודינמי (כלומר, כמה תקשה על כך התנגדות האוויר).
ואנשי דאגלס החליטו לבנות משהו במשקל נוצה, עם עוצמה קרוקודילית ושיהיה כל כך דק ומחודד שיחתוך את האוויר במאמץ אפסי. מטוס בצורה חדשה לגמרי, שיביא מהפכת תעופה קרבית.
וככה נולד הלהב הלבן של דאגלס - X3 סטילטו: מטוס באורך של יותר מ-20 מ', כמעט כפול מכל מטוס קרב בן זמנו - ובעל פיגורה של טיל. עד כדי כך, שהחברה העריכה שיטוס במהירות של יותר מ-3,000 קמ"ש.
הדבר הכי מוזר פה היו הכנפיים: הן היו קצרות יותר משל כל מטוסי מלחמת העולם השנייה - אפילו משל מטוסי מלחמת העולם הראשונה: 6.9 מ' מקצה לקצה; הכל כדי לצמצם גרר בטיסה על קולית ממושכת.
לא היתה לו חופה נורמלית, אלא תא סגור עם חלונות גדולים בצדדים וקטנים לפנים. אפילו בועית זכוכית שבולטת מעל לגוף נחשבה כמיותרת כשצריך להשיג התנגדות אפסית.
איך נכנס הטייס למטוס? דרך פתח מלמטה: הכיסא ירד ועלה עם מסילה חשמלית, ובמקרה חירום גם נפלט כלפי מטה עם רקטות.
בתחילה, חשבו המהנדסים לשלב במטוס רקטות, שיעזרו לו להגיע למהירות הנדרשת, ואולי לשמר אותה אם יפעלו בפולסים ולא באופן רציף.
תחת זאת, בחרו במנוע ה-J46 של חברת ווסטינגאוס, מנוע סילון חדש ורב עוצמה. שניים כאלה יניעו את הסטילטו, כשכל אחד יספק דחף של 31 קילו-ניוטון, עוצמה מפלצתית באותה התקופה.
הפיתוח התקדם יפה, ואז נתקל בסיבוך: ווסטינגהאוס הודיעה שלא תעמוד ביעדי העוצמה והמשקל של המנועים; על אף מיטב המאמצים של מיטב המוחות, יצא לה קצת יותר כבד וקצת פחות חזק.
זה לא נדיר: הרבה יותר קשה לפתח מנוע חדש מאשר מטוס חדש. וכדי לא לתקוע את העסק, נהוג לבחור עבור המטוס מנוע חלופי. במקרה הצורך, המנוע ישודרג בהמשך.
אבל לסטילטו היה גוף חריג ביותר, וכל מנוע היה גדול או כבד מדי. היחיד שהתאים פחות או יותר היה ה-J34, שסיפק עוצמה מקסימלית של 22 קילו-ניוטון, חלש בכ-40% מהמנוע המקורי.
המומחים הגדולים ב-NACA לא התרגשו; הם עברו על שרטוטי המטוס והפטירו: המנוע אולי חלש מדי, אבל הגוף אכבר-מעולה.
כל מה שצריך לעשות זה לשנות בו כמה דברים קטנים, כך שיהיה עוד יותר דק, עוד יותר שפיצי ולהניע אחרת את ההגאים.
המשולש של עוצמה-משקל-אווירודינמיות עדיין תופס, והמטוס יעשה את העבודה גם אם לשלושת אלפים קמ"ש הוא לא יגיע; מהירותו הצפויה עדיין תוכל לספק ל-NACA את כל הידע הנדרש לפיתוח סופר-מטוסים חדשים.
24 צפייה בגלריה
שימו לב למטות הכנפיים של הסכין הלבן הזה, בהשוואה למטוסי דורות קודמים
(צילום: Secretprojects)
טייסי הניסוי של חברת דאגלס, אנשים שטסו בין השאר במטוסי רקטה בלי כיסאות מפלט, נבהלו כשראו את הסטילטו: "פחדתי לטוס במטוס הזה", סיפר טייס הניסוי ביל בריג'מן. "פחדתי גם שמישהו אחר יקבל על עצמו את האתגר. ופחדתי שאסכים בעצמי לטוס בו".
אך רוח החלוציות ניצחה והוא הסכים; אנחנו מדברים על תקופה בה אגו ופוזה גברית ניצחו כל שיקול של היגיון או בטיחות.
המהנדסים דווקא והמפתחים לא דאגו, ואף הרגישו גאווה עצומה. מבחינתם, הסטילטו קיבל פשוט כל מה שיודעת האנושות לתת כדי להרגיש בבית במהירות מאך 2, ולספק לארצות הברית עליונות חסרת תקדים במלחמה הבאה. העניין הוא שבין עמידה על הקרקע לטיסה ב-30 אלף רגל ב-2,200 קמ"ש יש עוד כמה דברים שקצת תקועים באמצע. כמו למשל, להמריא.
באוקטובר 1952 החלו ניסויי הטיסה, שהפתיעו את אנשי דגלאס, NACA וכל מומחה אפשרי. בבוקר ה-20 בחודש רץ ה-X3 על אגם רוג'רס היבש, שתפקד כמסלול המראה למטוסי ניסוי. רץ ורץ, צבר מהירות מפחידה של 480 קמ"ש והתרומם באוויר רק אחרי 5 ק"מ.
זו לא רק ריצת המראה ארוכה יותר משל כל מטוס שקדם לו, אלא גם ארוכה יותר מכל מסלול המראה בעולם דאז. מסתבר שכנפיים קטנטנות זה נהדר כשרוצים לקרוע את השמיים במאך 2, אבל מאוד מקשות על ההמראה.
חמ"ל הניסוי היה מלא מהנדסים וחוקרים, טייסי ניסוי ויועצים ולכולם היה אותו פרצוף תשעה באב: הלהב הלבן נראה פתאום כסכין חד פעמי. לא משנה מה עשה הטייס ברידג'מן, הסטילטו פשוט הזדחל וכשניסה להאיץ, החל האווירון לקרטע כמו סביבון עייף, וכל גופו קרא שמע ישראל.
יקיר הטור צ'אק יגר, זכר גיבור לברכה, עלה מול ברידג'מן בקשר עם כל מיני עצות; "תשמע", ענה לו, "זה לא עוזר. המטוס הזה פשוט לא רוצה להישאר באוויר".
עוד ועוד טיסות הפיקו תוצאות עלובות: מילא מאך 2, את מאך 1 הסטילטו ראה רק מלמטה. פעם אחת עבר את מהירות הקול, כשטייס ניסוי ביצע צלילה. המנועים היו פשוט חלשים מדי: המשולש של עוצמה-משקל-אווירודינמיות איבד צלע.
כשהגיע ה-X3 לידי טייסי הניסוי של NACA, התגלה גם כמסוכן מאוד. ב-27 באוקטובר 1954 המריא טייס הניסוי ג'ו ווקר לטיסת היכרות בסטילטו. הוא למד את המטוס היטב, ועתה החל להתאמן עליו באוויר. הפגיון המעופף התנהג יפה, ונתן לווקר לקחת אותו לגובה 30 אלף רגל. שם ביצע הטייס פניית חטף שמאלה, והמטוס החל להתמרד.
הוא התגלגל שמאלה כפי שציפה ווקר, אבל גם הרים את האף בחדות והחל לנטות לצד - ותוך שניות איבד מהירות והזדקר.
טייס הניסוי ניסה לייצב את הסטילטו, אך במשך מספר שניות מחרידות למדי, כל תנועה של הסטיק הניבה תנועה לא קשורה של המטוס. לבסוף הצליח ווקר להכניס את ה-X3 לצלילה, וכך להחזירו לשליטה.
בהמשך הניסוי שוב נכנס למצב בעייתי וצלל כדי להתייצב - והרגיש את כל המטוס רועד בעוצמה בעודו משמיע חריקות מתכתיות איומות, כאילו מישהו מנסה להשחיז פומפיה. מה קרה שם בעצם, ואיך קרה שמטוס חדש לגמרי ותקין לחלוטין התפרע כך באוויר?
בדיקות NACA גילו שהאשם הוא בתופעה שנקראת צימוד אינרציאלי, מצב בו האינרציה - הנטייה של המטוס להתמיד בכיוון תנועתו (לצורך העניין, שוונג) - חזקה יותר מהיכולת של הכנפיים והזנב לייצב אותו. זה אומר שכשהטייס מזיז את המטוס בציר אחד, תהיה תנועה משמעותית ובלתי צפויה גם בצירי תנועה אחרים.
24 צפייה בגלריה
רציתם רק להתגלגל (A)? הפתעה: המטוס גם יעלרד (B) - ירים ויוריד את האף, ויסבסב (C) - יזיז אותו אופקית
(צילום: 3Dcad)
זו תופעה מפחידה מאוד עבור הטייס, שמזיז את הסטיק אבל מקבל מטוס שמתנהג אחרת לגמרי. עליו לנחש אם יש בעיה בהגאים ולהשתלט על האווירון בזמן, לפני שיישתל בקרקע. לצערנו, במקרים קודמים ארע צימוד אינרציאלי בגובה נמוך, וטייסים נהרגו או נטשו במצב מסוכן ונפצעו קשה.
איך פותרים צימוד אינרציאלי? בדרך כלל, על ידי שינוי במשטחי התמרון: אם מגדילים את ההגאים או את הזנב והכנפיים, מקבלים מטוס שיעשה מה שרוצים ממנו גם בשיא השוונג. אבל לסטילטו יש כנפיים במידות של פוני מצויר: איפה בדיוק ייכנסו הגאים המוגדלים? מהנדסי דאגלס דפקו ראש בקיר; ללהב הצחור היו בעיות שאי אפשר לפתור.
24 צפייה בגלריה
הסטילטו לעומת מטוס היירוט F102, שגם אצלו היתה בעיית צימוד אינרציאלי אשר נפתרה בהגדלת הכנף והזנב
(צילום: NASA + Kaboldy CC BY-SA 3.0)
דקיקותו זימנה גם צרות נוספות: בדיקת המטוס לאחר הטיסה הגיהנומית של ווקר גילתה סדקים בגוף: ההיחלצות מהצלילה הביאה אותו לשיא העומס והוא כמעט נשבר באוויר. ככה זה כשאתה כל כך דקיק.
טיסות ניסוי נוספות לקחו את הסטילטו אל גבול הצימוד האינרציאלי, וטייסי הניסוי המשיכו להתהפך במיטותיהם: יגר אמר פעם שה-X3 היה המטוס היחיד אי פעם שבאמת הפחיד אותו.
ב-1956 הגיעו מנהלי NACA למסקנה שאין פה מה להרוויח וחיסלו את הפרויקט. ה-X3 הועבר, אחר כבוד, למקומו הראוי במוזיאון. אבל הבטחתי טוויסט ואקיים: הסטילטו הצליח הרבה יותר משנכשל, ועוד ישפיע על התעופה בעתיד.
על פניו, הסטילטו היה חתיכת כישלון זוהר: הוא נועד לבחון טיסה ממושכת במאך 2? המטוס בכלל לא הגיע אליה. אבל ארצות הברית למדה המון מהפרויקט הזה: הוא הוכיח שאפשר לבנות מטוסים מטיטניום, והראה באילו עומסים ביכולתם לעמוד.
הידע הזה איפשר ב-1962 פרויקט אחר שהתבסס על טיטניום: מיזם ארכאנג'ל שהובילה לוקהיד, בו פותח מטוס הסיגנוס A12 - כלי הטיס הסילוני הכי מהיר בהיסטוריה. במובן מסוים, הלהב הלבן הוליד את הציפור השחורה.
ולא רק: הסטילטו הוכיח שאפשר לבסס מטוס קרב על גוף דמוי טיל וכנפיים קצרצרות, אם בוחרים עבורו מנוע מתאים. וכך נולד ב-1958 מטוס ה-F104 סטארפייטר, שטס נהדר במאך 2.
גם לו היו מחלות שונות, ולא סתם כונה "מטוס האלמנות", אך אי אפשר להתווכח על הצלחתו: יותר מ-2,500 כאלה שירתו ב-15 חילות אוויר, כשהאחרונים יצאו משירות רק ב-2004.
הסטילטו הוכיח מה שיודע כל מהנדס חכם: ניסויים נכשלים כל הזמן, אך ניסוי יהפוך לכישלון רק אם לא מצליחים ללמוד ממנו משהו חדש. וה-X3 סיפק שיעורים שימושיים מאוד לעולם התעופה, שיעורים שעשויים להשפיע עלינו גם כיום.
לא בתחום מטוסי הקרב, כן? היום המנועים חזקים פי חמישה מאשר בפיפטיז והחומרים קלים יותר, כך שאין צורך במטוס קרב שנראה כמו פגיון. אבל לגוף דק ומאורך יש עוד השפעה אפשרית, שמאוד מעניינת חברות שמפתחות מטוסי נוסעים: היכולת לחולל בום על קולי שקט במיוחד.
בום סופרסוניק, בואינג ואחרות עובדות על מיזמי מטוס נוסעים על קולי, ועניין הרעש משחק תפקיד קריטי: אף מדינה לא מרשה לחולל בומים על קוליים מעל שטחים מיושבים, מה שאומר שמטוס נוסעים כזה יוכל להגיע לשיא מהירותו רק מעל לאוקיינוסים.
גוף אווירודינמי דיו יוכל להפוך את הבום להדרגתי וחלש בהרבה. וכך יוסר מכשול משמעותי מאוד למהפכה מעניינת בתעופה האזרחית - כזו שתאפשר לנו להגיע לחו"ל מהר מאי פעם ולנצל יותר זמן מכל חופשה. טיסה נעימה!
