Sud Aviation Caravelle - Je t'aime

Caravellen tarina alkaa niiden savuavien raunioiden keskeltä, kuin koko suihkuajan aamunkoittokin. Ranska oli noussut nöyryyttävästä tappiosta toisen maailmansodan voittajaksi ja Saksan miehitysvallaksi. Sodan runtelema Eurooppa oli nälkäinen markkina, ja sodan raskasmetallisade oli kylvänyt sielujen pellot täyteen  uuden maailman jyviä. Ne pääsivät nyt itämään kansakuntien kasvaessa uuteen, orastavaan aikakauteen.

Ranskan liikenneministeriö halusi palauttaa maan Euroopan kansakuntien eturiviin, ja siihen tarvittiin moderneja tuotteita. Britannia kompuroi ylimielisten ja suuruudenhullujen projektien runsaudenpulan kanssa yrittäessään epätoivoisesti ylläpitää imperiumiaan. Ranskan tavoitteet 1951 olivat paljon realistisempia: ministeriö kaipasi kaupallista matkustajakonetta Euroopan markkinoille, jonka tuli kyetä kantamaan 7 tonnin kuorma tai reilu 60 matkustajaa 2000 kilometrin toimintasäteellä. Moottorien tuli olla moderneja turbiineja, mutta sen kummemmin niiden tyyppiä tai määrää ei määritelty. Tätä selittää osaltaan Ranskan ilmailuteollisuuden jääminen jälkeen miehityksen aikana, jolloin Britannia ja USA rakensivat raskaita pommittajia ja kehittivät niihin vaadittavaa osaamista ja huipputeknologiaa. Toisekseen Ranskan moottoriteollisuudella oli kädet täynnä töitä hävittäjäprojektien kanssa, eikä resursseja riittänyt siviilipuolelle, missä markkinoiden otaksuttiin olevan huomattavasti sotilasilmailua vaatimattomampia. Oli siis ilmeistä, että moottorit ostettaisiin ulkomailta.

Ranskan ilmailuteollisuus vastasi ministeriölle lukuisilla ehdotuksilla, jotka olivat yhtä rönsyileviä kuin ilmailuteknologian kiihkeä kehitys tuohon maailmanaikaan. Osa hahmotelmista käytti sekä potkuri- että suihkuturbiineja, osassa oli erilliset hävittäjän moottorit apumoottoreina lentoonlähtövaihetta varten. Rönsyily johtui pitkälti moottoreiden heikosta tehosta suihkuajan vielä hieroessa hiekkaa soraisista silmistään. Tästä johtuen myös SNCASE luotti ratkaisuun, josta myöhemmin tuli niin monessa paikkaa totta: kolmimoottorirakenteeseen.

Caravellen kokoonpanolinja, 1962. Kuva: Wikipedia

SNCASE X-210 käytti kolmea pyrstöön sijoitettua Rolls Royce Avon-suihkumoottoria, ja oli yksi kolmesta liikenneministeriön jatkokehitykseen hyväksymästä projektista. Jo 1952 Rolls Royce kuitenkin toi palvelukseen Avonin kehittyneemmät mallit, jotka pukkasivat 4,5 tonnia työntövoimaa. Näillä muskeleilla X-210 olisi jo ylitehoinen ja voisi hörpätä massiiviset määrät polttoainetta, mutta ministeriö vaati suhteellisen pientä konetta länsi-Euroopan liikenteeseen. Oli taloudellisempaa toteuttaa kone kaksimoottorisena, mitä SNCASE ehdottikin heinäkuussa 1952. Ministeriö hyväksyi suunnitelman syyskuussa, ja SNCASE oli käytännössä voittanut tarjouskilvan. Protoyyppien rakentaminen hyväksyttiin helmikuussa 1953.

SNCASE oli tehnyt jo pitkään tiivistä yhteistyötä brittiläisen de Havillandin kanssa ja mm. valmistanut Ranskan laivastolle 121 de Havilland Sea Venom- hävittäjää lisenssillä. Laiskat valloonit totesivat, ettei pyörää kannata keksiä uudelleen, ja kun asioista kerran päästiin helposti yhteisymmärrykseen ja moottoritkin säästösyistä tilattiin briteistä, myös koko nokkakartio ohjaamoineen ostettiin de Havilland Cometista, ensimmäisestä reaktiohirviöstä (75 runkolohkosta 7 ensimmäistä ovat Cometin lohkoja). Cometista lisensoitiin myös rungon väsymislaskelmat, ja Air France kiinnitti suunnitteluryhmään omia teknikoitaan ja lentäjän. Myös komponenttituotantoa hajautettiin ulkomaille: FIAT rakensi Genovassa pyrstörakenteen, siivekkeet ja moottoriripustimet.

Caravelle suunniteltiin vastaavasti lisensointia varten. Sen suunnittelussa käytettiin sekä ranskalaisia että amerikkalaisia standardeja, ja kaikessa mahdollisessa käytettiin markkinoilta hyllytavarana saatavia osia.

Caravellen prototyyppi irrotettiin jigeistään maaliskuun 13. 1954. Nimenomaan jigeissä piiilee yksi Caravallen menestyksen avaimista: se rakennettiin kättelyvaiheessa niin tuotantovalmiiksi kuin mahdollista. Tämä oli osaltaan riskialtista, sillä muutosten tekeminen tuotantoversioon muuttui kalliimmaksi, ja vastaavasti prototyypin valmistaminen oli kalliimpaa. Riski oli kuitenkin SNCASE:n mielestä kohtuullinen. Siivilleen Caravelle nousi 27. huhtikuuta 1955 –luonnollisesti vasta madame de Gaullen lyötyä shamppanjapullon koneen nokkaan. Koelentovaihe oli perusteellinen ja työläs, kestäen vuoden päivät. Caravellen rakenne oli nimittäin jotain ennenkuulumatonta.

Kolmimoottoritaustastaan johtuen Caravellen moottorit on nimittäin sijoitettu pyrstöön. Se oli kokonaan uutta suunnittelua, mutta moottorien uudelleensijoittelu tutumpaan tapaan siipiin olisi vaatinut siiven siirtämistä eteenpäin, ja pyrstörakenteen suunnittelua kokonaan uusiksi nostovoima- ja painovoimakeskiöiden siirtyessä metrikaupalla. Lisäksi pyrstömoottorirakenteella saavutettiin merkittäviäkin etuja: siipiprofiilista saatiin täysin puhdas, moottoripalon leviämisriski oli pienempi (tämä oli todellinen murhe 1950-luvulla), samoin kuin moottorimelu matkustamossa, ilmavirran kohtauskulman muutos moottoriin koneen kohtauskulman muuttuessa oli pienempi (tämäkin oli merkittävä huoli ensimmäisen sukupolven suihkumoottoreissa), moottorin sammuessa työntövoiman epäkeskoisuus oli merkittävästi pienempi, kuten myös koneen vakavuus moottorikäynnin heittelehtiessä. Moottoriratkaisusta johtuen pyrstö on harvinainen ristipyrstö: näin moottorit eivät tehneet työtä koneen venyttämiseksi suihkuvirtauksen osuessa korkeusvakaajaan, mutta korkealla massakeskiön yläpuolella vakaaja olisi altistanut koneen dutch rollille.

Rolls Royce Avon myski 15-vaiheisen aksiaalisen kompressorivaiheen kautta puristettua, kuumaa ilmaa kehäkannukammioon, mistä 68 kiloa kaasua sekunnissa syöksyi kaksivaiheiseen aksiaaliturbiiniin. Kumpikin murhakulli ryki 46 710 newtonia työntövoimaa ja ajoi alennusvaihteen kautta dynamoa ja kahta hydraulipumppua. Moottoreiden ahtovaiheiden paineistamaa ilmaa ajettiin rungon paineistukseen sekä siipien ja ilmanoton jäänpoistoon. Ahtoilma kulki jäähdyttimen, paineensäätimen ja vedenpoistimen läpi matkustamoon ja ohjaamoon. Jäähdyttimiä taas ruokittiin pyrstön juuressa sijaistevilla ilmanotoilla, mitä kautta ylijäämälämpö ajettiin ulos.

Matkustamo oli 1950-luvun standardeilla ylellinen: se seisoi maassa vaakatasossa, se oli paineistettu ja ilmastoitu, lentomelu oli suhteellisen hiljainen moottoriripustuksen ansiosta, ja ennenkaikkea kolmiomaisista ikkunoista avautui huikeat näkymät alasektoriin. Lisäksi koneeseen voitiin nousta pyrstöön vapautuneen tilan ansiosta koneen omia hydraulisia portaita pitkin (portaat myös toimivat hätäuloskäyntinä mahalaskussa, ja ne voitiin avata käsin sekä sisältä että ulkoa).

Kuva: https://i.pinimg.com/originals/35/e0/a2/35e0a226a2f3ff82ba2f9c2c474f6ac3.jpg

Sähköt ja hydrauliikka olivat alan kuuminta kärkeä. Kumpikin moottori ajoi kahta toisistaan riippumatonta hydraulipiiriä Caravellen ohjainpintojen käsittelyyn, eli järjestelmä oli kaksinkertaisesti primäärivarmistettu. Sen lisäksi Caravellessa on kaksi hätäjärjestelmää, joita ajetaan kahdella sähköpumpulla, eli järjestelmä on kaksinkertaisesti sekundäärivarmistettu, yhteensä nelinkertainen. Rolls Royce Avonit ajoivat 30 voltin 375 ampeerille leimattuja tasavirtadynamoja, joilla syötettiin kahden invertterin (ja yhden varainvertterin) kautta 115 V 400 Hz vaihtovirtapiiriä, josta syötettiin edelleen muuntajan kautta erillistä 26 V 400 Hz piiriä. Tasavirtakomponentteja syötetään 28,5 V tasavirralla 40 Ah akun kautta, ja hätäjärjestelmänä on 85 Ah akusto. Sähköjärjestelmää voidaan kokonaisuudessaan käyttää maassa 28 voltin tasavirtasyötöllä. Oikeastaan kyseessä on kuorma-auton akusto: akkujen nimellisjännite on Caravellessäkin 24 volttia, mutta dynamon 28,5 V samalla lailla kuin auton 12 V akun latausjännite on 14,4 V. Laturin on tuotettava akun nimellisjännitettä korkeampi jännite, jotta latausvirta syntyy.

Ohjaamo on pitkälti Cometin kopio ja helpotti asiakkaiden valintaa ostaa jompaakumpaa konetta laivastoaan täydentämään. Lisäksi Caravelle ei tarvinnut lentomekaanikkoa tai radistia, vaikka ohjaamossa onkin kolmas istuin: perämies pääsi käsiksi mekaanikon paneeliin ja radiopaneeliin omalta istuimeltaan, eikä lyhyen kantaman koneessa tarvittu suunnistajan työtä.

Caravellen runko ei ole Cometin kopio, vaikka siinä onkin käytetty sen suunnittelutuloksia. Pyrstömoottoreiden vuoksi runkojäykkäreitä on vahvistettu, ja niissä on ylimääräinen ristikkopalkkituenta. Jäykät pintaohutpaneelit ovat Zicral-alumiiniseosta (7075-sarjan alumiinia, jossa on 5-6 % sinkkiä, 2 % magnesiumia ja 1,5 % kuparia) ja jännityskeskittymien ympärillä on duralumiiniset ankkurit vastustamassa väsymistä. Caravelle suunniteltiin alun alkaenkin erilaiseksi, mutta ennen kaikkea Cometin katastrofista oltiin ehditty oppia jo prototyyppivaiheessa. Siksi Caravelle ei myöskään joutunut kantamaan Cometin synkkää taakkaa saadessaan lentokelpoisuustodistuksen toukokuussa 1959. Kone oli kerännyt tilauksia pitkin Eurooppaa. Palveluskäyttö alkoi. Neljän vuoden sisällä koneita oli myyty jo 172. Suihkuaika oli viimein todellisuutta.

Caravellen pyrstölohkon jäykkäri. Kuva: https://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1954/1954%20-%202693.html

Caravelle oli välitön menestys. Sitä auttoivat ennenkaikkea sen huolellinen ja jalat maassa tehty suunnittelu, minkä ansiosta Caravelle oli sekä moderni että kustannustehokas. Toisekseen se oli markkinoillaan jokseenkin yksin: de Havilland Comet oli kärsinyt väsymismurtumiensa myötä peruuttamattoman takaiskun, eikä yleisö enää luottanut koneeseen. Lyhyille matkoille optimoitua suihkukonetta ei Caravellen lisäksi myöskään käytännössä markkinoilla ollut: Boeing 707 oli kaksi kertaa suurempi ja lensi kaksi kertaa pidemmälle, ja Tupolev Tu-104 näki palvelusta rautaesiripun väärllä puolen. SNCASE oli tähän mennessä jo sulautettu SNCASO:on, toiseen Ranskan valtionyhtiöön, ja koneella oli sutjakka nimi: Sud Aviation SE 210 Caravelle, eli Eteläinen ilmailu Karavelli.

Sud Aviation oli markkinoilla viisaasti liikkeellä sama kustannustehokas näkökulma edellä. Konetta tarjottiin Yhdysvaltoihin lisenssituotettavaksi Pratt & Whitneyn tai General Electricin moottoreilla. Siitä ei lopulta tullut mitään, mutta ohivirtaavilla 62 kN Pratt & Whitney JT8D-moottoreilla varustettu Caravelle 10B (eli Super Caravelle) näki Toulosen tehtaalla päivänvalon 1964. Sen ensimmäinen ja pääasiakas oli Finnair, joka oli tilannut jo Caravelle 1A:ta 1960. Nämä koneet vaihdettiin valmistajan kanssa 1964 suurempiin Super Caravelleihin (se oli 1,4 m pidempi ja matkustajapaikkoja oli jo 105). Finnair käytti Caravelleja vuoteen 1986.

Finnair Caravelle. Kuva: https://www.airliners.net/photo/Finnair/Sud-SE-210-Caravelle-10B3-Super-B/2023279/L

Markkinoille tuli lukuisia kilpailijoita, kuten Hawker Siddeley Trident, Douglas DC-9, Boeing 727 ja 737. Caravelle oli alan pioneeri ja siksi jo osin vanhentunut, sen huippunopeus oli hitaahko 805 km/h (mikä tosin ei lyhyen matkan koneelle ollut suuri ongelma). Ennenkaikkea sen toimintasäde oli vaatimaton, mikä rajoitti Caravellen käyttöä 1970-luvun lähestyessä ylestyviin lomalentoihin.

1971 Toulosesta rullasi vielä Caravelle 12, jota oli venytetty 3,2 metriä ja joka kykeni kantamaan 140 matkustajaa. Nyt oli jo myöhäistä. Konetta myytiin vain kuusi kappaletta. Caravellen kehitystyö pysähtyi tähän. Sud Aviation oli siirtänyt jo kauan sitten suurimman osan suunnitteluresursseistaan kokonaan uuteen projektiin, jolla oli ylevä, mutta harhaanjohtava nimi Super-Caravelle. Se kehittyi samalla tavalla kuin Caravelle: yhteistyössä brittien kanssa. Siitä tuli kokonaan uusi tarina, jolla oli yhtä mullistava näky tulevaisuudesta kuin Caravellella oli. Siitä tuli Concorde.

Viimeinen Caravelle eläköityi kuitenkin vasta 2005. Kaikkiaan Caravelleja rakennettiin 282 (joista 2 oli prototyyppejä). Se oli menestys kahdella tapaa: ensinnäkin Sud Aviation teki voittoa todennäköisesti jo 200:nnen toimitetun koneen jälkeen, ellei ennenkin, sillä se pääsi markkinoille erinomaisessa vaiheessa. Toisekseen Caravelle pääsi markkinoille erinomaisessa vaiheessa. Se karisti epäilykset suihkumatkustajakoneiden ympäriltä ja loi nykyisten syöttöliikennekoneiden esikuvan. Yleisö rakasti edistynyttä ja eleganttia konetta aikana, jolloin matkustajakilometrin tuotanto halpeni mutta palkansaajan tulotaso kasvoi. Se pompöösi maailma, mihin de Havilland Comet oli suunniteltu, mureni silmissä. Suihkuaika pääsi nyt päivänpaisteeseensa. Taivas kuului nyt turbiineille, eivätkä ne päästä enää milloinkaan irti rakkaastaan.

Lähteet:
https://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1954/1954%20-%202693.html

https://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1956/1956%20-%200887.html

https://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1963/1963%20-%201646.html

https://www.finavia.fi/en/newsroom/2016/planes-helsinki-airport-sud-aviation-caravelle

http://sudaviation.com/?page_id=65

https://scandinaviantraveler.com/en/aviation/sud-aviation-caravelle-the-plane-that-inspired-a-pop-hit
Tupsuperhe @ Telegram
Otsikkokuva: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b7/Caravelle_d%C3%A9collage_take_off.jpg

Hawker Siddeley Harrier

Harrierin tarinan alkua on vaikea määritellä, sillä se on ollut olemassa aina. Niin kauan kuin ihminen on haaveillut lentämisestä, hän on haaveillut tekevänsä sen linnun lailla. Varhaiset visiot Ikaros-myyttiä myöten keskittyivät linnun siiven iskuihin, kunnes renessanssiajalla Da Vinci kehitti helikopterinkaltaisen hahmotelman korkkiruuvia myötäillen. Ajatukset eivät nousseet siivilleen ennenkuin tajuttiin, että linnut eivät oikeastaan lennä siiveniskuillaan: iskuilla lyödään vauhtia, mutta lento perustuu siiven varassa liitämiseen. Näiden ajatusten lomassa Thomas Edison haaveili toisenlaisesta linnunlennosta: kolibrista. Se osaa lyödä joka toisen iskun alas ja joka toisen taaksepäin, mikä antaa sille kerrassaan poikkeukselliset kyvyt: se pystyy leijumaan paikallaan ja harppaamaan salamannopeasti ylös tai eteen.

Maailmansotien välisen ajan ilmailua hallitsi tavallaan sekä räpiköinnin että korkkiruuvin soveltaminen, sillä lentokoneita revittiin taivaalle mäntämoottorien pyörittämien potkureiden voimin. Tänä aikana kehittyi myös helikopteria tavallaan edeltänyt autogiro. Sitäkin vedettiin potkurin voimin, mutta siipi ei ollut kiinteä, vaan pyörivä. Näin sen paine-ero siiven ylä-ja alapintojen pysyi yllä hyvin pienissäkin nopeuksissa, sillä paine-ero voi syntyä vain virtaavassa kaasussa. Roottorin pyöriminen kuitenkin perustui autorotaatioon, eli autogiron oli liikuttava eteenpäin luovuttaakseen roottorille liike-energiaa.

Varhaiset kaksitasot nousivat niityiltä ja pelloilta noin sadan kilometrin tuntinopeudessa, mihin vaadittiin vain muutaman sadan metrin nousukiito, joten pystysuora nousu ja leijunta olivat lähinnä akateemisia kysymyksiä.  Tukialuksiltakin noustiin jopa 800 kg torpedon kanssa yksitasolla ilman katapulttivoimaa vastatuulen, lyhyen nousukiidon ja moottoritehon tuottaman ilmanopeuden ja siitä seuraavan paine-eron voimin. 

Sitten koitti toinen suuri maailmanpalo, jonka aikana ilmailu kehittyi kolmisen sukupolvea. Sotaan lähdettiin jäykin laskutelinein puusta ja kankaasta kootuilla, toisinaan vielä avo-ohjaamoisilla ja kaksitasoisilla rakkineilla, mutta sieltä tultiin takaisin suihkumoottorin voimin täysmetallisin nuolisiivin, paineistetuin ohjaamoin ja sisäänvedettävine nokkapyörätelinein, ja pimeässä yössä ihmissilmän korvasi tutka. Sodan juurella Atlantti oltiin nipin napin ylitetty massiivisten lentoveneiden voimin, mutta nekin näyttivät kääpiöiltä gargantuaanisten superpommittajien ja rahtikoneiden rinnalla.  

Nämä ylimassiiviset jättiläiset olivat vain yksi pieni sivujuonne siinä tarinassa, joka vaati lentokentiltä muutakin kuin tasaiseksi jyrättyä laidunta. Alumiinihirviöt vaativat kilometrien mittaisia, päällystettyjä ja tuettuja kiitoteitä, siinä missä lentovenejätit olivat tyytyneet laituriin. 

Toisen maailmanpalon aikaan oltiin kehitetty viimein myös se lentolaite, joka kykeni pystysuoraan nousuun ja leijuntaan: helikopteri. Se on kuitenkin auttamatta hidas: se käyttää moottoritehostaan suurimman osan taisteluun gravitaatiota vastaan, ja liikkuu eteenpäin kallistamalla roottorinsa tuottamaa työntövoimaa.  Asiaa pahentaa siiven liitosuhde: kiinteät siivet pyörivät yli 1:7 luokassa, kun pyörivät pääsevät harvoin yli 1:4,5:n, sillä roottorin juuren liikenopeus on rotaatiosta johtuen pieni, mutta sen ilmanvastuskerroin on yhtä suuri kuin nopeasti liikkuvan siivenkärjen (ja lujuussyistä vaaditun paksuuden vuoksi jopa suurempi). Helikopteri ei siksi voi luovuttaa kuin pienen osan tehostaan voittamaan ilmakehän vastusvoimia.

Maailmanpalo oli jättänyt jälkeensä ilmailun kannalta vielä yhden merkittävän jäljen: ydinaseet, strategisen pommituksen ja taktiset ilmaiskut. Oli aivan ilmeistä, että missä tahansa sodassa vihollinen ottasi juuri lentokentät ja lentotukikohdat ensisijaisiksi maaleikseen.  Kun lentokoneet kehittyivät yhä raskaammiksi ja nopeammiksi, ja helikopteri taas oli ominaisuuksiltaan oikeastaan niiden peilikuva, myös niiden roolit olivat jo alkuaan hyvin erilaiset ja vain erkaantuivat toisistaan. Niiden väliin kasvoi tyhjää avaruutta.

Tämä tyhjä avaruus oli sotilaallinen tyhjiö, minkä ulkopuolinen paine pyrki termodynamiikallaan tasoittamaan.Tämä termodynamiikka oli ranskalainen ilmailuinsinööri Michel Wibault, joka patentoi neljän kääntyvän suuttimen varassa nousevan lentokoneen 1954. Se herätti kylmän sodan kuumenemiseen varatuvan NATO:n huomion. Tyhjiöön syöksyivät edelleen Sir Sydney Camm, Ralph Hooper ja Stanley Hooker. Hekään eivät olleet tenttinsä prujanneita teekkarin nilkkejä:  Hawker Aircraftin pääsunnittelija Sydney Cammin syntilistalla olivat mm. Hawker Hurricane ja Hawker Hunter, matematiikan tohtori Hooker taas oli suunnitellut Rolls Royce Merlinin ahtimet.

Työ oli mammuttimainen. 1957 elettiin jo aikaa, jolloin uuden konetyypin suunnittelu imi helposti käytännössä täysin suurenkin yhtiön kaikki resurssit, niin kehittyneitä koneista oli tullut. Nyt oli suunniteltava sen lisäksi kokonaan uudentyyppinen ilma-alus. Työtä helpotti se, että Hooker oli moottorivalmistaja Bristol Engine Companyn palveluksessa, ja Hawker kykeni siksi tekemään Bristolin kanssa tiivistä yhteistyötä. Sitä olikin paljon tehtävänä: Wibaultin pantentissa suuttimia ruokittiin potkuriturbiinin puhaltamalla ilmalla, mutta tämä rakenne oli toivottoman suuri ja raskas. Samaten olisi erillisten nostomoottoreiden käyttö, mitä muualla maailmalla tuolloin kaavailtiin. Insinööri Gordon Lewis ehdotti kustannustehokasta ratkaisua: korvata potkuriturbiini uudella ohivirtaussuihkumoottorilla, jossa käytettäisiin tehokkaiksi havaittuja olemassaolevien suorien suihkumoottoreiden osia.

Pegasus suihkuputkineen.

Näin syntyi Bristol Siddeley Pegasus, kääntyvin suihkusuuttimin varustettu ohivirtaava kaksipaisuntainen suihkumoottori. Sen suunnittelu perustui Lewisin ehdotuksen mukaan Rolls Royce Olympuksen ja Bristol Siddeley Orpheusin myötä saatuun kokemukseen, osiin ja ratkaisuihin. Erityisesti Olympuksen kaksipaisuntainen rakenne herätti viehtymystä: erilliset matala-ja korkeapainepuolet pyörivät keskenään riippumattomasti eri kierrosluvuilla ja siten niiden toiminta voidaan optimoida ilman ulkoisia rakenteita, kuten ahtovaiheen ohipuhallusta tai säätyviä ilmanottoramppeja ja staattorilapoja.

Kun painesuhteet ja kierrosluvut toimivat riippumattomasti eri vaiheissa, tulos muistutti auton kytkimen luistattamista, mutta toimintasuunta käyttäjän kannalta oli oikeastaan päinvastainen. Yksipaisuntaisen suoran suihkumoottorin on vaikeaa nostaa kierroksia, sillä kompressorin lavat on suunniteltu ylläpitämään matkalentotehoa suurilla kierroksilla. Kiihtyvän moottorin ahtolavat tahtovat sakata, mikä johtaa paineenlaskuun ja pahimmillaan kompressorin läpilyöntiin, mikäli ahtovaiheen paine laskee palokammion painetta alemmaksi ja palokaasut hyökkäävät väärään suuntaan. Erottamalla matalapainekompressori omaksi vaiheekseen voitiin suurta ilmavirtaa ylläpitää matalammalle kierrosluvulle optimoidulla ahtimella, jossa on jyrkempi lapakulma. Näin korkeapaineahdinta voitiin kiihdyttää ilmavirran häiriintymättä, ja kiihtyvä pakovirtaus kiihdytti kummankin vaiheen turbiinia niille sopivalla kierroslukualueella. Lopputulos muistutti ohjaajalle liikkeellelähtöä kytkintä luistattamalla sen sijaan, että olisi yrittänyt jurruuttaa liikkeelle liian isolla vaihteella.

P.1127 suuttimineen

Näin Bristol Siddeley Pegasukseen siis päätyi kaksipaisuntarakenne. Sen lisäksi moottorin oli oltava ohivirtaava, eli puhallettava ensimmäisen ahtovaiheen voimin ilmaa kokonaan moottorin ohi potkurin tapaan, sillä pystysuoraan nousuun vaadittiin suurta massavirtaa. Moottorin on luotava voima F = ma, missä F:n on oltava suurempi, kuin koneen massan ja gravitaation tulo mg. Vaihtoehdot ovat joko lisätä massavirtaa tai kaasun kiihtyvyyttä, ja onnettomalla massavirralla ilmaa pitäisi kiihdyttää lähes valonnopeuteen (ja tästä syystä suihkumoottorit ovat 1970-luvulta alkaen olleet järjestään ohivirtaavia. 50-luvulla se oli vielä uutta). Siksi Pegasuksen kolmivaiheinen matalapaineahdin osin ohipuhaltaa ensimmäisellä vaiheellaan, loppuvirtauksen ruokkiessa 8-vaiheista korkeapaineahdinta, liekkikehää ja kaksivaiheisia korkea- ja matalapaineturbiineja. Tässäkin rakenteessa on erikoisuus: matala-ja korkeapainevaiheet pyörivät keskenään eri suuntiin, sillä pystysuoraa nousua ei haluttu hankaloittaa 1700-kiloisen moottorin hyrrävoimilla.

Suihkusuutinratkaisu on todella omintakeinen, onhan konekin. Ohivirtaus päätyy nimittäin kahteen etummaiseen teräksiseen suuttimeen, joita voidaan kallistaa 0 ja 98 asteen välillä. Palokammiossa käynyt suihkuvirtaus taas pakenee taemmista suuttimista, jotka 650 asteen lämpötilan vuoksi ovat Nimonic-seosta, eli 54 % kikkeli nikkeliä, 18-21 % kromia, 15-21 % kobolttia, 3 % titaania ja 2 % alumiinia. Kuten nikkeliseoksilla yleensä, Nimonicilla on suuri korkeiden lämpötilojen virumiskestävyys. Teräksinen putki antaisi periksi.

Jotta tämä erikoisuudentavoittelu ei päättyisi tähän, Pegasuksessa on vielä vesiruiskutus. Palotilaan voidaan puskea vettä höyrystymään, mikä sekä luo lisää painetta että kasvattaa massavirtaa, onhan vedellä melkein tuhatkertainen tiheys ilmaan nähden. Lisäksi se jäähdyttää tehokkaasti pakovirtausta, sillä vedellä on tunnetusti suuri kiehumislämpö, ja näin voidaan palotilaan ruutata enemmän dinosaurusmehua polttamatta turbiineja puhki. Haittapuolena hyötysuhde laskee, sillä vesimolekyylit vievät tilaa hapelta ja palaminen jää osin vajaaksi. Tämä näkyy suihkuvirtauksessa mustana hiilikömynä, mitä hiilipartikkeleiden pintaan tiivistyvä vesihöyry vain sakeuttaa. Työntövoimaa tämä hulppean ylitekninen murhakulli änkesi 67 kilonewtonia.

Suihkusuutin ja asento-osoittimet

Ennenkuin tähän edes päästiin, oli suunnittelijoiden ratkaistava propulsiojärjestelmän massan lisäksi muitakin ongelmia. Alunperin pidettiin mahdottomana käyttää kuumaa suihkuvirtausta koneen nostamiseen ja se piti tehdä pelkästään ohivirtauksella – siis hukaten 50 % moottoritehosta - mutta Hooper osoitti, että kuumaa virtausta oli mahdollista jakaa nikkeliseoksisilla tuliputkilla, kuten Hawker Sea Hawkissa oli tehty. Pienempiä hukkaputkia piti vetää myös koneen siipiin, nokkaan ja pyrstöön, sillä sakkausnopeuden alapuolella siipien ohjainpinnat ovat jokseenkin hyödyttömiä. Ne kääntävät konetta ohjaamalla siihen törmäävää ilmavirtaa, eivätkä luonnollisesti toimi mikäli ilmavirtaa ei ole käytännössä lainkaan. Näiden ohivirtausilman ruokkimien apusuuttimien voimin Harrieria voidaankin leijunnassa ohjata täsmälleen kuten helikopteria käyttäen normaaleja ohjaimia, eli ohjaussauvaa, kaasuvipua ja polkimia. Näiden lisäksi ohjaamossa on suihkusuuttimien asentoa säätävä sauva.

Voimien ja virtausten kaavio on Harrierilla poikkeuksellinen. Kuva: Slideshare

Suihkuvirtauksen, erityisesti kuuman, kääntäminen oli 1950-luvulla täysi mysteeri. Siksi Hawker Aircraftilla tehtiinkin koko sarja kokeita erilaisilla puhaltimilla erilaisille alustoille. Kokeilla tutkittiin suihkusuuttimien kääntämisen lisäksi erilaisten pintojen kestävyyttä ja niiden käytöstä ( lähinnä pöllyämistä) suihkuvirtauksessa. Aivan erityinen huolenaihe oli suihkuvirtauksen kiinteää pintaa vasten aiheuttama turbulenssi. Sen vuoksi Hawker kehitti tietokonesimulaattorin mallintamaan koneen käytöstä – vuonna 1958.

Moottori oli pakko upottaa käytännössä keskelle konetta, jotta suuttimet saataisiin massakeskipisteen ympärille. Tästä syystä laskuteline on tandemimallinen, ja siivissä on sivuttaistukena vetäytyvät apurattaat. Suihkusuuttimien vuoksi siipi on negatiiviseen V-kulmaan kallistettu ylätaso, ja rakenteen vuoksi moottorin vaihtaminen on hankalaa: koko siipi on purettava moottorin ympäriltä, usein jopa huoltotöitä varten. Vaihtoehtoja ei kuitenkaan ollut propulsioratkaisun vuoksi, ja kone oli pakko pitää mahdollisimman kevyenä, joten siipisalon oli ylitettävä moottori.

Kestrel, 1968

Työn mittavuudesta huolimatta Hawker oli saanut suunnitelutyön valmiiksi jo helmikuussa 1959. Koneesta rakennettiin kuusi P.1127-prototyyppiä (tämä oli myös koneen projektinumero) ja yhdeksän hieman kehittyneempää Kestrel-prototyyppiä 1960. Ensimmäinen niistä nousi turvavaijereihin kiinnitettynä ilmaan lokakuun 21. samana vuonna. Pian koneella noustiin pystysuoraan, siirryttiin lentoon, ja laskeuduttiin jälleen pystysuoraan. VTOL oli todellisuutta.

Tämä oli riskialtista, sillä tunnetusti poukkoileva brittipolitiikka oli loihenut lausumahan, että miehitetyt lentokoneet korvattaisiin pääasiassa ohjuksilla eikä valtiolta siis herunut tuotekehitysrahaa ja Hawker kehitti konetta omalla riskillään. Se olikin melkoinen, sillä se oli yhtiön ainoa projekti 1959. Matkustajakonepuolelle ei sen hetken brittimarkkinoilla mahtunut, joten ainoa vaihtoehto oli kehittää Hawker Hunterille seuraajaa.

Hawkerin onneksi NATO osoitti konetta kohtaan kiinnostusta ja moottorin kehitystyö sai 75 % rahoituksen.  Harrierista kaavailtiin jopa yliääniversiota P.1154, missä ohivirtauskanaviin oltaisiin asennettu jälkipoltin, mutta realismi lopulta voitti. RAF taipui, osin NATO:n ja USA:n merijalkaväen suosituksesta, tilaamaan Harrieria 1965. Harrier tavallaan on ja ei ole edellä kuvattu Kestrel. Sen kaikki ratkaisut ovat samoja, mutta koko konseptia on päivitetty ja moottorina tehokkaampi 96 kN Pegasus 103. Siipiin ja runkoon on lisätty ripustimet. Noin 90 % koneen osista on suunniteltu uudelleen. Myös nimi Harrier – suohaukka -  annettiin oikeastaan vasta tässä vaiheessa. Palveluskäyttö alkoi ihmeiden vuonna 1969. Tämä vuosi näki kaiken, mitä taivaalla oli tarjolla. Sinne kipusivat ihmeellisen Harrierin ohella ensimmäinen matkustajaliikenteen ylijättiläinen Boeing 747, kaunotar Concorde, ja kaikkien aikojen ihme, Apollo 11.

Lähes samaan aikaan USMC kaipasi Harrieria. Merijalkaväen konsepti oli tuoda lähi-ilmatuki aivan taistelukosketuksen läheisyyteen, noin 20 km päähän, neljän koneen parvissa. Näin tukea saataisiin sekä nopeasti että runsaasti, kun koneet olivat aivan tappituntumalla ja siksi taistelulentoja voitaisiin lentää tusinoittain päivässä. Hawker Siddeley (tähän mennessä sekä Hawker että Bristol olivat sulautuneet Siddeleyyn) kaavaili koneiden lisenssituotantoa McDonnell Douglasilla, kunnes kongressi päätti, että oli edullisempaa ja tehokkaampaa yksinkertaisesti ostaa koneet Britanniasta. USMC:lle toimitettiin 110 AV-8A ja tyyppikoulutusversio TAV-8A Harrieria 1971-76. RAF:lle koneita toimitettiin 126.

Seuraavaksi Harrierista kiinnostui kuninkaallinen laivasto, jolle kehitettiin oma versionsa, Sea Harrier. Harrierista poiketen sen tehtävä ei ollut lähitulituki maavoimille, vaan laivaston ilmapuolustus. Siksi siinä on tutka, jota Harrierissa ei ole, ja ohjaamoa on nostettu ylemmäs, jotta lentäjä näkee paremmin ympärilleen. Laivasto oli sangen vakuuttunut: sen tukialukset olivat pieniä, joten raskaiden F-4 Phantomien operointi niillä vaati erityisratkaisuja itse koneesen: F-4K:n nokkkateline on sisäänvetäytyvä, jotta kone nousee nokka koholla, tutkakartio taittuva jotta kone mahtuu hangaareihin, ja moottorit alkuperäistä J79:ää huomattavasti tehokkaammat Rolls Royce Speyt, joilla kone kykeni nousemaan pieniltä tukialuksilta katapulttiavustettuna. Harrier ei kavainnut mitään erikoisjärjestelyjä: se nousi hyppyrirampeilta ilman apuvoimaa ja tarvittaessa vaikka suoraan ylös, eikä laskeutumiseen tarvittu edes jarruvaijeria.

Harrier oli pirunmoinen lennettäväksi, olihan sen lentotapa niin erikoinen. Lentäjät valikoitiin kokeneista helikopterilentäjistä ja laitettiin lentämään sekä kiinteä- että pyöriväsiipisillä ennen astumistaan Harrierin puikkoihin. Onnettomuusluvut olivat silti raskaat. Ne olivat kolminkertaiset USMC:n Horneteihin nähden. Toisaalta muilla yksimoottorisilla, A-4 Skyhawkeilla ja A-7 Corsaireilla, se oli korkeampi. Koneen rooli vain kertakaikkiaan oli haastava.

Sea Harrier

Sekä RAF, Royal Navy että USMC kokeilivat Harrireidensa ilmataistelukykyjä Phantomeita vastaan (kaikki operoivat molemmilla konetyypeillä). Ne olivat hämmästyttäviä. Hidas Harrier oli toki alakynnessä Phantomin ampuessa sitä kaukaa tutkaohjuksilla, mutta koiratappelussa Harrier kykeni tekemään kääntyvien suihkusuuttimiensa ansiosta temppuja, jotka saivat sukat pyörimään jalassa. Harrier kykeni pysähtymään ilmassa ja näin päästämään takaa-ajajansa väistämättä ohitseen, jolloin se itse pääsi loistavaan tulitusasemaan. Se kykeni irtautumaan kaarrosta suoraan ylöspäin ja livistämään tähtäimestä. Kurvatappeluun antautuminen Harrieria vastaan oli kuin painia sian kanssa: puolen tunnin tuskallisen ähkimisen jälkeen sitä tajuaa, että se sika vain nauttii siitä.

Näitä kykyjä Harrier pääsi näyttämään maistaessaan sotaa Falklandilla 1982. Britannia tarvitsi vastahyökkäykselleen kipeästi ilmatukea, mihin vaadittiin Royal Navyn lisäksi RAF:n Harriereja. Koneet modifioitiin pikapikaa merikelpoisiksi merivedenpitävillä tiivisteillä ja asentamalla tukialuslähestymislaitteet. Ne myös muokattiin kantamaan Sidewinder-infrapunaohjuksia. Kaksi konttialusta, Atlantic Conveyor ja Atlantic Causeway, muokattiin pikavauhtia eräänlaisiksi varttitukialuksiksi rakentamalla tilapäinen lentokansi, minne helikopterit ja Harrierit laskeutuivat rahdattavaksi Falklandille. Perillä sekä Harrierit että Sea Harrierit kurittivat argentiinalaisten asemia ja Sea Harrierit lisäksi vastasivat laivaston ilmasuojasta. Koneet lensivät yli 2000 sotalentoa, eli noin kuusi lentoa konetta kohti päivässä. Koneita menetettiin ilmatorjuntaan ja onnettomuuksiin yhteensä kymmenen. Vastineeksi Sea Harrierit niittivät julmaa satoa: ne repivat taivaalta 9 Mirage vitosta, 8 Skyhawkia, Mirage kolmosen, BAC Canberran,Pucaran ja Lockheed Herculesin. Yhtään Harrier-varianttia ei ammuttu ilmataistelussa alas. Harrier oli todella näyttänyt kyntensä.

On tosin myönnettävä, että argentiinalaiset menettivät kaikki Mirage III:n edut - kaksinkertaisen äänennopeuden ja tutkaohjukset - joutuessaan operoimaan mantereelta käsin saarten yllä. Lisäsäiliöilläkään Miragen lentoajaksi saarten yllä ei saatu muutamaa minuuttia enempää eikä yliääninopeutta voitu käyttää, sillä polttoaine olisi muuten loppunut paluumatkalla. Stanleyn lentokenttä oli saarten ainoa päällystetty kiitorata, ja se oli liian lyhyt deltasiipisille yliäänihävittäjille, jotka nyt joutuivat antautumaan kaartotaisteluun ilman ohjuksia lantin päällä kääntyvien Sea Harrierien kanssa.

AV-8B. Tätä ei kukaan muu voi tehdä.

Edessä oli Harrierin toinen sukupolvi. British Aerospace (firma oli jälleen sulautettu. Myös Bristol Siddeleystä oli tullut osa Rolls Roycea) kaavaili aluksi selkeästi suurempaa konetta, mutta McDonnell Douglas tarjosi matalamman riskin lähestymistä. MDD oli kehitellyt itsenäisesti 70-luvun yhteistyöprojektin ylijäämänä heille jääneitä piirustuksia USMC:n Harriereiden päivittämiseksi. BAe lähti mukaan projektiin, ja tuloksena oli maltillisesti kasvatettu Harrier II. Se tuli palvelukseen 1985.

Alumiini oli korvattu merkittävissä rakenteissa komposiiteilla, hyötykuorma oli kasvanut kolmella tonnilla (mihin vaadittiin 106 kN Pegasus 107), ohjaamo päivitetty HUD-aikakauteen ja varustettu inertianavigoinnilla. Ohjaamo oli Sea Harrierin tapaan kuplakuomuinen, ja jälkikäteen USMC:n koneisiin lisättiin Hornetin AN/APG-65 –tutka ja sen myötä kyky ampua täysaktiivisia AMRAAM-tutkaohjuksia. RAF käytti Harrier II:ta edelleen rynnäkkökoneena eikä lisännyt tutkaa; sen sijaan britti-Harriereissa on ylimääräinen ripustin kummassakin siivessä. McDonnel Douglas AV-8B ja BAe Harrier II ovat muutenkin teknisesti ottaen eri koneita, vaikkakin niin läheisiä veljeksiä, että USMC osti RAF:n ylijäämäkoneet varaosiksi 2011. Sea Harrierien pienestä antennista ja maahäiriöistä kärsivät Blue Fox-tutkat päivitettiin 1993 pulssidopplertyyppisiksi Blue Vixeneiksi, jotka olivat immuuneja maahäiriöille ja kykenivät ampumaan AMRAAMeja . Kaikki nämä koneet maistoivat sotaa Irakissa ja Afganistanissa 2000-luvulla.

Brittien ja jenkkien lisäksi Harrier kävi kaupaksi Espanjaan, Italiaan, Intiaan ja Thaimaahan. Kiina oli vähällä liittyä joukkoon 1970-luvulla, kun briteillä oli heikko hetki, mutta sekä Neuvostoliiton painostus että lopulta Kiinan hyökkäys Vietnamiin 1979 sinetöivät kaupan kohtalon.

Harrier on paennut kotilakastaan. Britannia kotiutti viimeiset Harrierinsa 2011. USMC, Italia ja Espanja sen sijaan lentävät koneilla yhä. Kaikkien Harriereiden kohtalo on tulla korvatuksi saman idean uudella muodolla: F-35B:llä,joka tosin ei kykene nousemaan pystysuoraan. Harrierin tarina päättyy ensi vuosikymmenen aikana. Silloin ensilennosta on kulunut 60 vuotta.

Harrier on mykistävä kone. Sellaista ei oikeastaan pitäisi olla. Mutta se on, ja näytti, että unelmilla on paha tapa muuttua insinöörien käsissä todeksi.

Tai ei oikeastaan. Ihmeeksi.

Lähteet:

https://www.historynet.com/british-aerospace-harrier.htm

http://www.bcar.org.uk/bae-harrier

https://www.airforce-technology.com/projects/harriergr9/

https://www.baesystems.com/en/heritage/hawker-siddeley-harrier

https://fr.wikipedia.org/wiki/Michel_Wibault

https://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1966/1966%20-%201559.html

https://web.archive.org/web/20110105084744/http://www.rafmuseum.org.uk/research/documents/Journal%2035A%20-%20Seminar%20-%20the%20RAF%20Harrier%20Story.pdf

https://theaviationist.com/2012/05/22/sea-harrier-the-forgotten-hero-that-won-the-war-in-the-falklands-to-be-replaced-by-the-f-35b/
https://www.flightglobal.com/FlightPDFArchive/1981/1981%20-%200875.PDF

Kuvat: Wikipedia

Otsikkokuva: Pinterest