Amerykańskie Dowództwo Operacji Specjalnych (United States Special Operations Command – USSOCOM) szukając alternatywnych środków transportu dla operatorów sił specjalnych powróciło do zaniechanej niegdyś przez US Army koncepcji wykorzystania latającego plecaka, potocznie nazywanego Jet Pack.
Współczesny poziom inżynierii projektowej, będący wynikiem ogromnego postępu materiałowo – technologicznego minionych lat XXI wieku, otworzył konstruktorom nowe możliwości skutkujące opracowywaniem niejako od podstaw systemów, które do niedawna ze względu na spore ograniczenia techniczne nie mogły być efektywnie wykorzystane.
Jedną z takich konstrukcji rozwijanych od ponad stu lat jest koncepcja przenośnego urządzenia umożliwiającego błyskawiczny transport drogą powietrzną – idealnego wręcz rozwiązania z perspektywy zadań operatora wojsk specjalnych.
Wizja wykorzystania latających plecaków
„…w nie tak odległej przyszłości każdy z nas będzie miał swój osobisty latający środek przemieszczania się, w rzeczy samej to prawda – przyszłość będzie niesamowita…”
Te pamiętne słowa wypowiedziane zostały przez francuskiego wizjonera Jean-Marc Côté, autora serii rysunków ilustrujących między innymi „możliwe metody indywidualnego transportu powietrznego” zaprezentowane w jego publikacji wydanej w 1910 r. pod tytułem „En L’An 2000” (obraz życia w 2000 r.). Lata dwudzieste XXI wieku potwierdzają, że właśnie teraz nadchodzi czas Jet Packs.
Człowiek od zawsze marzył o swobodnym aeroprzemieszczaniu się na wzór ptaków. W ciągu najbliższych dwóch dekad za sprawą Jet Packs (idiom Jet Pack powstał z połączenia słów Jet – odrzutowy oraz Pack od backpack – plecak) przeciętny obywatel może zyskać niespotykaną dotąd swobodę przemieszczania się oraz rodzaj nowej formy rekreacji i zabawy.
Dzięki latającym plecakom pracownicy różnych sektorów przemysłu będą mogli bez ograniczeń ruchowych dokonywać nakazanych im przeglądów podległej infrastruktury np. napowietrznych linii energetycznych, wysokich konstrukcji: wież, budynków czy też mostów.
Służby SAR zyskają możliwość podejmowania błyskawicznych interwencji ratunkowych skracając do minimum czas potrzebny na udzielenie pomocy potrzebującym w najtrudniejszych warunkach terenowych.
Żołnierze, policjanci, pracownicy służb ochrony wyposażeni w tzw. „mundur przyszłości” – egzoszkielet zintegrowany z Jet Pack będą mogli wykonać zadania z niespotykaną dotąd sprawnością i efektywnością.
Wojsko a latające plecaki
Od prawie 70 lat Siły Zbrojne Stanów Zjednoczonych testują wykorzystanie Jet Packs jako przyszłościowego taktycznego środka transportu krótkiego zasięgu STT (Short Tactic Transport). Dzięki zastosowaniu latających plecaków możliwe byłoby uzyskanie znaczącej przewagi operacyjnej związanej z maksymalizacją szybkości transportu grup uderzeniowych przy jednoczesnym obniżeniu kosztów eksploatacyjnych w stosunku do aktualnie wykorzystywanych środków VTOL (śmigłowców oraz zmiennowirnikowców takich jak np. V-22 Osprey) związanych z ich bieżącą obsługą – przygotowaniem płatowca do lotu oraz braku infrastruktury krytycznej koniecznej do realizacji tych zadań.
Rok 2016 okazał się przełomowym co do ponownego zainteresowania się US Army tematem Jet Packs. Amerykańskie Dowództwo Operacji Specjalnych USSOCOM (US Special Operations Command) podpisało nieformalną umowę badawczą z firmą JetPack Aviation na możliwość przetestowania ich najnowszego, najbardziej zaawansowanego modelu JB-11 celem potwierdzenia przydatności Jet Packs do takich zadań jak: abordaż morski – desant lądowy (infil/exfil operatorów sił specjalnych), Combat Search and Rescue (ratownictwo pola walki), działania specjalne w terenie zurbanizowanym, autonomiczne zaopatrzenie grup bojowych na polu walki.
Brytyjczycy także nie pozostają w tym temacie w tyle. W 2020 r. Royal Navy zademonstrowało desant z wykorzystaniem Jet Packs firmy Gravity Industries dając przykład jak błyskawicznie i łatwo można wykonać manewr abordażu na pokład jednostki pływającej.
Polecamy temat: Hight Mobility Vehicle PWA AERO >>
Na początku 2021 r. amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych DARPA uruchomiła program dofinansowania cywilnych projektów JP / VTOL (Jet Pack / Vertical Take-Off and Landing) celem pozyskania wysoce efektywnej lekkiej latającej platformy nośnej.
Potwierdzeniem faktu rozpoczęcia wprowadzania do użytku militarnego Jet Packs (z pominięciem programu DARPA) jest zamówienie z 2023 r. indyjskiej armii na zakup 48 platform MARTIN JETPACK Series 1 nowozelandzkiej firmy Martin Aircraft Company Ltd. (MAC) partycypującej z indyjskim przemysłem (wymogu 60% udziału produkcyjnego rodzimych firm – stąd relokacja MACJP do Indii).
MARTIN JETPACK Series 1 jest platformą klasy średniej o masie własnej 200 kg dysponującą udźwigiem 120 kg. MJP napędzany jest silnikiem spalinowym w układzie V4, pojemności 2000 cm³, mocy 200 kM przy 6000 obr/min. z którego moc podawana jest na dwa wentylatory tunelowe, które pozwalają osiągnąć prędkość 74 km/h, wznoszenie 2,0 m/s i pułap 910 m. Pojazd dysponuje zasięgiem 34 km przy maksymalnym czasie lotu do 30 minut. Ma 45 litrowy zapas paliwa, który można powiększyć w zależności od konfiguracji i celu misji.
Historia projektu Jet Pack
Pierwszy znany projekt Jet Pack sięga roku 1919, w którym to rosyjski wynalazca, fizyk Aleksander Fiodorowicz Andriejew zgłosił patent na plecak napędzany przez silnik rakietowy na mieszaninę tlenu i metanu.
Projekt ten za sprawą rewolucji w Rosji nigdy nie doczekał się finalizacji ale sam pomysł przyjął się i nabrał tempa realizacji w czasie II wojny światowej, kiedy to nazistowscy inżynierowie pracowali nad tzw. zestawem lotniczym Himmelstürmer który miał umożliwiać żołnierzom Wermachtu pokonywanie pól minowych oraz wszelkiego trudno dostępnego terenu.
Himmelstürmer (Szturmujący niebo) był w zamyśle urządzeniem mającym umożliwiać operatorowi wykonywanie skoków o zasięgu i wysokości lotu od 50 do 70 m a gwarantować miał mu to silnik pulsacyjny oparty na podzespołach napędu rakiety V-1.
Projekt nazistowskiego Jet Pack nie zakończył się z chwilą upadku III Rzeszy i zakończeniu II Wojny Światowej. Po przejęciu przez Stany Zjednoczone całej dokumentacji wraz z jedynym istniejącym prototypem oraz niemieckimi technikami program kontynuowany był pod postacią kilku interesujących projektów.
Gwałtowny rozwój silników rakietowych w latach 50-tych, jak i zainteresowanie armii amerykańskiej, znacząco pomogło i przyspieszyło realizację pomysłu Jet Pack pod postacią utajnionych projektów firm THIOKOL oraz BELL nawiązujących bezpośrednio do projektu Himmelstürmer.
W 1958 r. pomysł Jet Pack zaczął nabierać realnych kształtów za sprawą inżynierów Alexander Bohr, Thomas Moore oraz Garry Burdett firmy THIOKOL Corporation, ich projektu Grasshopper (Konik polny) zaprezentowanego wojsku w Fort Benning w stanie Georgia. Ich konstrukcja o nazwie Jump belt wyposażona była w dwa silniki rakietowe zamocowane na pasie biodrowym zasilane początkowo sprężonym azotem a finalnie bardziej efektywnym nadtlenkiem wodoru.
Grasshopper na sprężonym azocie mógł przemieszczać się z prędkością 50 km/h i wznieść się na pułap 7 m umożliwiając podobnie jak Himmelstürmer wykonanie skoku nad zadaną przeszkodą (według wielu historyków Grasshopper nie był pierwszym realnie latającym prototypem Jet Pack – miał go wyprzedzić rumuński prototyp zbudowany w 1956 r. przez wynalazcę inżyniera Justin Capră nazwany Rucsacul zburator – Latający plecak).
Rok 1959 był przełomowym ze względu na podpisanie przez US Army kontraktu z firmą Aerojet General Corporation na opracowanie latającego plecaka o nazwie Aeropack. Urządzenie to zostało oblatane z początkiem 1960 r. dając podstawę do stworzenia koncepcji nazwanej SRLD (Small Rocket Lift Device), będącej wynikiem przeprowadzonych badań przez US Army Transportation Research Command (TRECOM), potwierdzających słuszność skonstruowania urządzenia które można byłoby wykorzystać do np. rozpoznania, pokonywania pół minowych, przekraczania rzek, bagien, zboczy górskich czy wykonania desantu.
W ramach koncepcji SRLD także firma Bell Aerosystems, korzystając z nazistowskiej dokumentacji Himmelstürmer, prowadziła utajnione eksperymenty na własnym prototypie nazwanym „Rocket belt”, napędzanym silnikiem rakietowym zasilanym nadtlenkiem wodoru o ciągu 1,25 kN. Głównym prowadzącym projekt był Wendell Moore.
W sierpniu 1960 r. po trzech latach testów, odtajnieniu wyników badań oraz zaprezentowaniu Rocket belt przedstawicielom US Army, zapadła decyzja o przekazaniu firmie Bell Aerosystems 25 tys. USD na dalszy rozwój platformy Rocket belt – zgodnej z koncepcją SRLD.
20 kwietnia 1961 r. odbył się pierwszy lot Rocket belt bez uprzęży łączącej platformę z naziemnym stanowiskiem testowym. Podczas tego lotu Rocket belt wzniósł się na wysokość 1,2 metra osiągając przy tym 13 km/h i pokonując dystans 33 metrów w czasie 13 sekund.
11 października 1961 r. na terenie Fort Bragg platforma Rocket belt została oficjalnie zaprezentowana przedstawicielom US Army oraz prezydentowi J.F. Kennedy. W czasie prezentacji Rocket Belt podczas 21 sekundowego lotu pokonał odległość 120 metrów zużywając przy tym 19 litrów nadtlenku wodoru, będącego jego całym zapasem.
Przedstawiciele US Army rozczarowani byli gabarytami Rocket belt, wysoką masą platformy, jej niewielkim zasięgiem powiązanym z ogromnym zużyciem paliwa przy jednocześnie jego niewielkim zabieranym zapasie limitowanym masą całego urządzenia. Poza tym zwrócono uwagę na natężenie generowanego dźwięku sięgające 130 dB.
Zgodnie z wymogiem US Army, podczas pokazu pilotem Rocket belt miał być przeciętny obywatel (cywil). Został nim syn sąsiada głównego konstruktora Bill Suitor, który uświadomił wszystkim oficjelom jak trudny jest pilotaż Rocket belt i jak czasochłonna jest jego nauka czyniąc z kwestii szkolenia i nauki latania największą wadę systemu Rocket belt. Suitor spędził na tej nauce ponad dwa lata porównując ją do „próby utrzymania równowagi, stojąc na piłce plażowej płynącej po powierzchni oceanu”.
Po oficjalnej prezentacji US Army stwierdziła, iż urządzenie nie spełnia zakładanych parametrów, tym samym przerwała dalsze finansowanie projektu który w nowej odsłonie został zaprezentowany kilka lat później.
W 1965 r. Bell Aerosystems zawarł nowy kontrakt z Agencją Zaawansowanych Projektów Badawczych Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) na opracowanie Jet Pack z napędem turboodrzutowym. Nowy projekt otrzymał nazwę Jet Flying Belt w skrócie Jet belt.
Polecamy temat: SOCOM Ignite: program rozwoju innowacji dla SOF >>
Celem kolejnej próby udoskonalenia rozwiązań Rocket belt było obniżenie zużycia paliwa, zwiększenie zasięgu i czasu lotu oraz zmniejszenie sygnatury akustycznej urządzenia. Jet belt został wyposażony w nowo opracowany dwuprzepływowy silnik turboodrzutowy zasilany naftą lotniczą z wektorowaną dyszą wylotową. Silnik o oznaczeniu WR19 osiągał ciąg 1,9 kN. Dzięki znacznemu obniżeniu zapotrzebowania na paliwo nowy silnik pozwolił wydłużyć czas lotu do 5 minut.
Jet belt podczas pierwszego testu, który odbył się 7 kwietnia 1969 r. pokonał dystans 100 metrów na wysokości lotu 7 metrów z prędkością 45 km/h. Nowy projekt okazał się bardzo efektywny, był w stanie osiągnąć 135 km/h i przy odpowiednio większym zapasie paliwa latać przez 25 minut.
Pomimo nadzwyczaj udanych testów armia amerykańska straciła zainteresowanie projektem ze względu na nadal nierozwiązany problem bardzo trudnej i czasochłonnej nauki latania na Jet Packs. Pozostało to największą finalną wadą rozwoju projektów latającego plecaka lat 60-tych.
Pozostały po projekcie Jet belt silnik WR19 znalazł zastosowanie w nowo projektowanym pocisku manewrującym TLAM (Tomahawk Land Attack Missile) BGM-109 Tomahawk pozostającym do dzisiaj w użyciu.
Wendell Moore, główny konstruktor amerykańskich Jet Packs, zmarł 29 maja 1969 r. w wyniku komplikacji po zawale serca pieczętując tym samym kończącą się erę rozwoju Jet Packs dla US Army.
Kolejne mniej czy bardziej ambitne projekty latających plecaków powstawały w różnych zakątkach świata tylko i wyłącznie za sprawą prywatnych entuzjastów i wynalazców amatorów. Taki stan rzeczy miał miejsce aż do początku 2010 r. kiedy to firma JetPack Aviation skonstruowała przenośny Jet Pack (JB9) pozostając do dziś liderem w branży platform VTOL na świecie.
Co obecnie dzieję się z projektem Jet Pack?
W marcu 2021 r. amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych DARPA ogłosiła w ramach programu Small Business Innovation Research and Small Business Technology Transfer Upportunity (SBO) konkurs na projekt lekkiego przenośnego systemu mobilności powietrznej PPAMS (Portable Personal Air Mobility System). Program SBO DARPA w chwili rozpoczęcia obejmował 3 fazy projektowe.
Faza 1 programu zakładała określenie parametrów jakie miała spełniać przyszła platforma latająca.
Założenia te obejmowały:
- lekkość konstrukcji – masę własną nie większą niż 40 kg,
- udźwig – nie mniejszy niż 80 kg,
- zasięg lotu – nie mniejszy niż 5 km,
- czas lotu – nie mniejszy niż 10 min.,
- spełniać wymóg niskiej sygnatury akustycznej oraz termicznej (ze wskazaniem na zasilanie energią elektryczną),
wyróżniać się prostotą obsługi, łatwością pilotażu – minimalizacją czasu szkolenia operatora (zastosowania aktywnego systemu Fly – By – Wire), - zdolność do lotu w czasie krótszym niż 10 min. od momentu rozpoczęcia ewentualnego montażu transportowanych podzespołów z użyciem prostych narzędzi lub bez ich pomocy,
- możliwość wielokrotnego lub jednorazowego użytku.
W fazie 1 DARPA po wstępnych analizach przedstawionych projektów wybrała przyszłych kontrahentów celem ich finansowania. W fazie tej dopuszczono dofinansowanie w wysokości 225 tys. USD na okres 6 miesięcy.
Faza 2, z finansowaniem 1,5 mln USD na okres realizacji do 2 lat, obejmowała testy dopuszczonych prototypów.
Aktualnie program wkroczył w fazę 3 realizacji, która w wyniku prac rozwojowych ma doprowadzić do przeniesienia opracowanych technologii na w pełni funkcjonalny Jet Pack (niewykluczone że w kilku odmianach gabarytowo masowych) do zastosowań operacyjnych przyszłego szerokiego spektrum użytkowników ze wskazaniem na siły operacji specjalnych.
Firmy zakwalifikowane do fazy 2 programu SBO DARPA
JetPack Aviation
Amerykańska firma z siedzibą w Kalifornii została założona przez australijskiego wizjonera i wynalazcę Davida Maymana. W połowie 2010 r. nawiązał on współpracę z Nelsonem Tylerem inżynierem i wynalazcą, który wcześniej pracował przy projekcie Rocket belt. Najnowszym modelem aspirującym w programie DARPA jest JB-12 który bazuje na modelu JB-11.
JB-12 ma masę własną 38 kg, jego sześć silników zasilanych naftą lotniczą daje sumaryczny ciąg 2,34 kN dzięki czemu JB-12 jest w stanie osiągnąć maksymalną prędkość 193 km/h, wznieść się na pułap 4500 m, przelecieć ponad 30 km z maksymalnym czasem lotu do 11 minut.
JB-12 wyposażony jest w cyfrowy system sterowania lotu Fly-By-Wire, który zapewnia pełną stabilność i sterowalność w każdej fazie lotu. Dzięki systemowi FBW wyeliminowano jedną z największych wad wcześniejszych systemów – czasochłonności szkolenia i nauki latania.
Poza JB-12 w fazie 3 znajduje się również pojazd Jetpack Aviation w konfiguracji Jet quad. Platforma o nazwie Speeder powstała w ramach kontraktu z US Navy Seals na pojazd opcjonalnie pilotowany charakteryzujący się wysokim poziomem autonomii. Platforma wyposażona jest w osiem silników turbowentylatorowych. Pojazd posiada prędkość maksymalną rzędu 800 km/h w konfiguracji transportowej bezzałogowej oraz 400 km/h w przypadku konfiguracji załogowej, dysponuje zasięgiem 400 km i czasem operacyjnym lotu do 65 min.
Gravity Industries
Firma jest własnością brytyjskiego wynalazcy Richarda Browninga rezerwisty Royal Marines. Aktualnie Gravity Industries ma w ofercie tzw. Dedalus Suit – Jet Pack wyposażony w pięć silników nośnych zasilanych naftą lotniczą Jet A1 lub paliwem Diesle’a. Cztery z pięciu silników zamocowane są na ramionach operatora, dzięki czemu możliwe jest wektorowanie ciągu całego egzoszkieletu. Sumaryczna moc napędu to 780kW. Masa własna platformy wynosi 27 kg, maksymalna prędkość Dedalus Suit dochodzi do 137 km/h, a pułap 610 m przy maksymalnym czasie lotu 10 minut, zasięgu 4 km oraz prędkości ograniczonej do 90 km/h.
W najnowszej konfiguracji platforma posiada podobnie jak JB-12 cyfrowy system sterowania lotu FBW. Koncepcja Gravity Industries jest jedną z opcji układu napędowego fazy 3 DARPA.
Maverick Aviation
To brytyjska firma założona przez amerykańskiego inżyniera mechatronika Matta Dentona oraz oficera Royal Navy Antonego Quinna. Ich wspólny projekt o symbolu CTO jest Jet Packiem wyposażonym w cztery silniki turbowentylatorowe zasilane naftą lotniczą. Platforma posiada udźwig 150 kg, zasięg 8 km, prędkość maksymalną 50 km/h.
Cechą charakterystyczną platformy kwalifikującą CTO do fazy 3 jest cyfrowy system sekwencjonowania siły ciągu z jego jednoczesnym wektorowaniem będący autorskim pomysłem Matta Dentona. CTO może latać zarówno w pełnej automatycznej konfiguracji bezzałogowej jak i załogowej.
Jak widać za sprawą US SOCOM, Royal Navy oraz DARPA idea platformy Jet Packs odżyła nie będąc już techniczną ciekawostką a możliwym i realnym mobilnym środkiem transportu dla Special Forces dając im ponadwymiarową operacyjną przewagę taktyczną.
Tekst: Marcin Kaczmarek
