AW101 Merlin, a fortress at sea
In the Celtic language, Merlin is derived from mori, meaning sea and dunon, meaning fortress. Born of the sea or for the sea; this could be said about the aircraft which was originally intended to replace the Sea King from Westland. The Merlin is now the largest European heavy military helicopter.
For the British manufacturer and future military operators, the specifications, in the late seventies, were clear: Develop a new heavy aircraft from a more compact airframe in order to achieve greater performance and payload capabilities; both in terms of the number of personnel on board and its versatility for logistical needs. The goal was to replace the king of the sea, the aging Westland Sea King, which provided many years of loyal service; both in anti-submarine warfare and in search and rescue operations. Because the medium/heavy multi-role helicopter that was yet to be conceived was primarily intended for maritime use, the choice of a three-engine configuration, which is more secure in combat and during long transits over the sea was privileged; as in the case of the Sikorsky CH-53 Sea Stallion or the recently retired SA 321 Super Frelon.
Anglo-Italian cooperation
Very quickly, it appeared that the Italian Navy, as part of its activities that were similar to the Royal Navy, felt the same need for renewal within its fleet, including performance research for its heavy-lift support helicopters. Therefore, the decision was made between the two European companies to develop a common platform. The initial program SKR (Sea King Replacement) became the EH101, in the name of the company established in June 1980. The association of the Italian Agusta and the British Westland was known as EH Industries (European Helicopter Industries).
The development was long and studded with incidents and delays, which were added to the difficulties in the finalization stage. Indeed, ten years separate the first presentation of a scale model at the Paris Air Show in 1985 and the first flight of a massed produced model on December 6, 1995; the date of the first delivery of the Merlin HM1 to the Royal Navy. Meanwhile, of the ten prototypes built, no fewer than three aircraft were lost or severely damaged, causing, in 1993, a more than five month interruption of the program. Geopolitical changes had, along with an expensive development, put the program in question because it was initiated during the Cold War and continued when the threat had changed dramatically, or even disappeared. With the bankruptcy of Westland in 1986 and its acquisition by Sikorsky, the program seemed to have definitely slipped away from the British. Profitable again in the 1990s with support from the government on transport helicopters like the EH101 and attack helicopters with the AWH-64 Apache, the company through its merger a few years later with the Italian Augusta, improved its presence on the European market.
Born in February 2001, this new company brought an end to EH Industries, and at the same time, changed the Merlin’s name to the AW101.
Designed for the Navy
The engineering department adopted, with a silhouette that was resolutely fluid for the time, a traditional recipe mixed with modern ingredients. The structure itself was available in two versions: the first for the Navy with a tail boom that folded along the fuselage, the second oriented towards transport, with a rear loading ramp. The integration of three turbines was conventional for this type heavy aircraft, but the positioning of the air inlets was studied for better de-icing. The same went for each element or item in its development. The tricycle landing gear is now retractable and an air-to-air refueling probe is available as an option. The airframe has been designed to be equipped with an emergency flotation system filled with helium. The structure and rotating assemblies employ many composite materials; from honeycomb structures to aluminum-lithium alloy, which is unprecedented for this type of aircraft – the strength and lightness of this alloy are the reasons that, several years after, it made up 21% of the structure of the future Airbus 350.
The first version that was developed was intended for anti-submarine warfare (ASW), with blades and a tail boom that folded, making better adapted to be on board an aircraft carrier. This aircraft carries two Aircraft Mission Management Computers (AMMC), a dipping sonar, sonobuoys and a high performance belly mounted 360 degree search radar. Added to that are the anti-ship missiles and torpedoes.
The second version, the HC 3A, intended for SAR (Search and Rescue) was a transport helicopter desired by the Royal Air Force. Derived from the marine version, it can carry 30 people or 16 stretchers. It features a simplified avionics system compatible with NVG (night vision goggles), blade deicing, a rear ramp, crew-served weapons and an air-to-air refueling probe for long distance missions; a first for this type of aircraft.
No fewer than five series for ten versions coexist since the launch of the Merlin, not counting the various adaptations made for each country to accommodate their specific needs.
Multiple possibilities
One of the most accomplished versions – it incorporates all the AW101′s features – is the AW520 Cormorant. Exclusively developed for Canada, this SAR aircraft is derived from the civilian version and has a hoist and a rear ramp for loading that is normally destined for military land transport versions. In operation since 2001, it replaced the CH113 Labrador which was previously used in the North Atlantic, as hostile an area as there is given the extreme conditions that are present. On the civilian side, Japan, with the Tokyo police, has the first EH101 Mk 510. Recently, the year 2010 was marked by a significant increase in orders for civilian versions including from India for its presidential and governmental transport. Twelve copies of the AW101 have been ordered; preferred over the S-92 rotor for its clearance under the rotor, which in terms of passenger safety, reduces constraints inherent to boarding. Saudi Arabia and Turkmenistan are also among the civil customers with two aircraft ordered in 2010. Since 2003, twelve of the fourteen aircraft produced in Asia under the name CH-101 and MCH-101 have been under license to Kawasaki.
As for the United Kingdom, it has been part of all of the Royal Navy’s missions for a long time. For its part, the Royal Air Force has completed its fleet of Puma and Chinook with 22 copies of the Merlin, of which 18 are operational. Last but not least is the U.S. President, in view of replacing Marine One. The US101, so called locally, is the program selected in 2005 by the U.S. Navy, but has been suspended since 2009, pending appropriations. With an acquisition cost per unit equal to the presidential Boeing 747, Air Force One, the program was denounced as unrealistic by the U.S. Congress. However, a new round is being led by Lockheed Martin, the main industrial concerned with upgrading and customizing the aircraft. The Pentagon has in turn confirmed its desire to have two different aircraft for its program VH-XX. To date, two AgustaWestland aircraft are already being tested.
It should also be noted that during the modernization program, BERP IV, the maximum take-off mass increased to 16,500 kg through the adoption of new General Electric turbines and new rotors designed to increase lift.
The best in its class?
With nearly 150 units produced worldwide, the AW101 is becoming statistically the best aircraft in its class, at least for the European markets that it dominates. It was produced for military segments where aging fleets were needing renewal; countries like Denmark or Portugal easily choose it to replace their aircraft that were at the end of their potential like the SA 330 Puma which is still in service. Moreover, the trend for the next few years for the development of flight capabilities is to strengthen helicopter logistical and tactical transport capabilities; exactly the niche targeted by the AW101 Merlin. However, the Merlin is still weakened by the lack of perspective on the reliability of its structure, its cost of maintaining it in operational condition and its availability rate which is considered too low by certain operators. Agile and with excellent performances, it has been appreciated by crews for its technical characteristics; including those of the French Navy. Nevertheless it failed when it came time to choose the SA 321 Super Frelon’s replacement in the 2000s. In any case, the British, originators of the project, confirm that the Merlin is a resolutely conventional choice for tactical transport at a time when others are engaging on a more futuristic path; that of hybrid helicopter/fixed-wing aircraft.
Several engine choices are available for the AW101′s future owners. The subsidiary Rolls-Royce Turbomeca Ltd has developed and produced
the RTM 322 that powers the three-engine AW101 Merlin as well as other military aircraft such as the twin-engine NH90 and the WAH-64 Apache from GKN Westland built under license from Boeing. The versions 01/8 and 02/8 power respectively the versions Merlin Mk1 and Mk3. Finally, the latest version, having begun production in 2003, the RTM322 Mk250, powers the AW101 Export (outside Europe) with a compressor that delivers more power for a compression ratio lower than its direct competitor with a reduced number of components to optimize costs.
GE (General Electric), meanwhile, powered the Italian, Canadian and Japanese models at the beginning with the CT7-6 turbine, and today, with the CT7-8E. The series 6 and 6A have been exclusively used in the development of the AW101 fleet and have accumulated hundreds of hours of flight operations. Certified since 2004, GE is proud of the high resistance of its components and optimized architecture. This turbine powers the Canadian version of the AW101 (Cormoran) as well as the NH90, and especially its major competitor, the S- 92/H-92.
Main technical characteristics for the version AW101
Overall length: 22.85
Overall height: 6.65 m
Main rotor diameter: 18.60 m
Airframe width: 2.80 m
Cabin Dimensions:
Length: 6.5 m
Width: 2.25 m
Height: 1.83 m
Crew: 2 pilots + 1 freight manager
Passengers: 30
Empty weight: 8900 kg
Max weight with sling: 4536 kg
MTOW: 15,600 kg
Engine: 3 turbines GE CT7-8E
Maximum continuous power: 3 x 2041 hp.
Fuel capacity: 5135 liters
Cruising speed: 278 km/h
Maximum endurance: 6 hours 5 minutes
Maximum range: 1390 km
Manufacturer data.
Manufacturer
Agusta Westland HQ: Yeovil, Somerset, United Kingdom.
www.agustawestland.com
Données techniques principales de la version AW101
Longueur : 22,85 m
Hauteur au sol : 6,65 m
Diamètre rotor : 18,60 m
Largeur cellule : 2,80 m
Dimensions cabine :
Longueur : 6,5 m
Largeur : 2,25 m
Hauteur : 1,83 m
Equipage : 2 pilotes + 1 chef cargo
Passagers : 30
Masse à vide : 8 900 kg
Masse maxi à l’élingue : 4 536 kg
Masse maximale au décollage: 15 600 kg
Motorisation : 3 turbines General Electric CT7-8E
Puissance maximale continue: 3 x 2 041 ch.
Capacité carburant : 5 135 litres
Vitesse de croisière : 278 km/h
Autonomie maximum : 6 heures 5 minutes
Distance franchissable : 1 390 km
Données constructeur.
Constructeur:
Agusta Westland HQ: Yeovil, Somerset, United Kingdom.
www.agustawestland.com
AW101 MERLIN
AW101 Merlin, la forteresse de la mer.
En langue celte, Merlin provient de mori, mer, et dunon, forteresse. Né de la mer, ou pour la mer, pourrait on dire de cet appareil à l’origine prévu pour remplacer le Sea King de Westland. Le Merlin est aujourd’hui le plus grand hélicoptère lourd militaire européen.
Pour le constructeur britannique et les futurs opérateurs militaires, le cahier des charges, à la fin des années soixante-dix, est clair. Développer le nouvel appareil lourd à partir d’une cellule plus compacte, pour plus de performances et à la capacité d’emport améliorée, tant en nombre de personnels embarqués qu’en polyvalence pour les besoins logistiques. Tout cela pour remplacer le roi des mers, le vieillissant Westland Sea King, aux nombreuses années de bons et loyaux services, tant en lutte anti sous-marine qu’en recherche et sauvetage. Parce que le grand hélicoptère à naître était prioritairement destiné à un usage maritime, le choix d’une configuration trimoteur plus sécurisante au combat et lors de longs transits au-dessus de la mer fut privilégié, comme dans le cas du Sikorsky CH-53 Sea Stallion ou du désormais jeune retraité SA 321 Super Frelon.
Une coopération anglo-italienne
Très vite, il apparaît que la marine italienne, dans le cadre de ses activités, similaires à celles de la Royal Navy, éprouve le même besoin de renouvellement de sa flotte, y compris en matière de recherche de performances pour ses hélicoptères lourds d’appui. Dès lors, la décision est prise de développer une plate-forme commune entre les deux firmes européennes. Le programme initial SKR (Sea King Replacement) devient alors l’EH101, du nom de la firme ainsi créée en juin 1980, de l’association de l’italien Agusta et du britannique Westland, EH Industries (European Helicopter Industries).
Le développement fut long, émaillé d’incidents et de retards qui s’ajoutèrent aux difficultés de mise au point. En effet, dix ans séparent la première présentation de la maquette à l’échelle 1 au salon du Bourget de 1985 et le premier vol d’un appareil de série, le 6 décembre 1995, date de la livraison du premier appareil Merlin HM1 à la Royal Navy. Entre-temps, sur les dix prototypes construits, pas moins de trois appareils furent perdus ou gravement endommagés, entraînant même, en 1993, une interruption du programme de plus de cinq mois. Les changements géopolitiques ont, parallèlement à un développement coûteux, souvent remis en question le programme initié en période de guerre froide et poursuivi alors que la menace avait radicalement changé, voire disparu. Avec la faillite de Westland en 1986 et son rachat par Sikorsky, le programme semble définitivement échapper aux Britanniques. De nouveau rentable dans les années 1990 grâce au soutien du gouvernement sur les hélicoptères de transport comme l’EH101 et d’attaque avec l’AWH-64 Apache, la firme, via sa fusion quelques années plus tard avec l’italien Augusta, revient dans le giron européen.
Née en février 2001, cette nouvelle compagnie entraîne de fait la disparition d’EH Industries et, par la même occasion, transforme le nom de baptême du Merlin en AW101.
Conçu pour la Marine
Le bureau d’études reprend, au travers d’une silhouette résolument fluide pour l’époque, une recette traditionnelle mêlée à des ingrédients modernes. La structure elle-même est déclinée en deux versions : la première, navale, avec une poutre de queue repliable le long du fuselage ; la seconde, orientée transport, avec une rampe de chargement arrière. L’adoption de trois turbines est conventionnelle pour un appareil lourd de ce type, mais le positionnement des entrées d’air est étudié pour un meilleur dégivrage. Il en va de même pour chaque élément ou poste de développement. Le train d’atterrissage tricycle est désormais rétractable et une perche de ravitaillement en vol est disponible en option. La cellule est étudiée pour recevoir un système de flottaison de secours gonflé à l’hélium. La structure et les ensembles tournants emploient de nombreux matériaux composites, de la structure nid d’abeille à l’alliage d’aluminium-lithium, inédit sur ce type d’appareil – la résistance et la légèreté de cet alliage font que, plusieurs années après, il entre pour 21% dans la structure du futur Airbus 350.
La première version développée fut dédiée à la lutte anti sous-marine (ASM), avec pales et poutre de queue repliables car destinée à être embarquée à bord de bâtiments. Cet appareil est capable d’emporter deux opérateurs, un sonar immergé, des bouées de mesure et un radar hautes performances sous le fuselage pour une couverture à 360° de la zone de travail. S’ajoute à cela l’emport de torpilles et missiles anti navires.
La seconde version, HC 3A, dédiée au SAR (Search and Rescue, recherche et sauvetage), correspond à un hélicoptère de transport voulu par la Royal Air Force. Dérivé de la version marine, il peut transporter 30 personnes ou 16 civières. Il dispose d’une avionique simplifiée utilisable sous JVN (jumelles de vision nocturne), de pales dégivrantes, d’une rampe d’accès arrière, d’armement en sabord et d’une perche de ravitaillement en vol pour les missions longues distances, une première pour ce type d’appareil.
Pas moins de cinq séries pour une dizaine de versions coexistent depuis le lancement du Merlin, sans compter les diverses adaptations de chaque pays à leurs besoins spécifiques.
De multiples possibilités
L’une des versions les plus abouties – elle reprend d’ailleurs l’ensemble des caractéristiques de l’AW101 – est l’AW520 Cormoran. Exclusivement développé pour le Canada, cet appareil de sauvetage maritime est issu de la version civile et dispose d’un treuil et de la rampe arrière de chargement habituellement destinée aux versions militaires de transport terrestre. En service depuis 2001, il remplace les CH113 Labrador qui œuvraient jusqu’alors en Atlantique Nord, zone hostile s’il en est eu égard aux conditions extrêmes qui y sévissent. Côté civil, le Japon, avec la police de Tokyo, dispose du premier EH101 Mk 510. Depuis, l’année 2010 a vu les commandes civiles augmenter de manière significative avec l’Inde pour ses transports présidentiels et gouvernementaux. Douze exemplaires de l’AW101ont ainsi été commandés, préférés au S-92 pour sa hauteur sous rotor qui, en termes de sécurité pour les passagers, réduit au mieux les contraintes inhérentes à l’embarquement. L’Arabie Saoudite et le Turkménistan font également partie de ces clients civils, avec deux exemplaires commandés en 2010. Depuis 2003, douze des quatorze exemplaires produits au pays du soleil levant sous les dénominations CH-101 et MCH-101 l’ont été sous licence Kawasaki.
Depuis longtemps au Royaume-Uni, il est de toutes les missions de la Royal Navy. Pour sa part, la Royal Air Force a complété sa flotte de Puma et Chinook de 22 exemplaires de Merlin, dont 18 sont opérationnels. Enfin, dernier client et non des moindres, le président des Etats Unis, dans la perspective du remplacement de Marine One. L’US101, ainsi baptisé localement, correspond au programme choisi en 2005 par l’US Navy, mais il reste suspendu depuis 2009, en attente de crédits. Avec un coût d’acquisition global par appareil équivalent au Boeing 747 présidentiel Air Force One, le programme est dénoncé comme irréaliste par le Congrès américain. Néanmoins, un nouveau round est en cours, mené par Lockheed Martin, principal industriel concerné par la mise à niveau et la personnalisation de l’appareil, le Pentagone ayant de son côté confirmé le souhait de disposer de deux appareils différents pour son programme VH-XX. A ce jour, deux appareils Agusta Westland sont déjà en test.
A noter, lors du programme de modernisation BERP IV, l’augmentation de la masse maxi au décollage à 16 500 kg via l’adoption de nouvelles turbines General Electric et de nouveaux rotors conçus pour augmenter la portance.
Le meilleur de sa catégorie ?
Avec près de 150 unités produites de par le monde, l’AW101 est en passe de devenir, statistiquement, le meilleur appareil de sa catégorie, tout de moins pour les marchés européens qu’il domine largement. Arrivé en premier sur des segments militaires où les flottes vieillissantes étaient appelées à être renouvelées, des pays comme le Danemark ou le Portugal le choisissent aisément pour remplacer des appareils en fin de potentiel, comme les SA 330 Puma encore en service. De plus, la tendance des prochaines années pour l’évolution des forces aéromobiles est au renforcement des capacités logistiques et de transport tactique par hélicoptère, exactement le créneau visé par l’AW101 Merlin. Cependant, le Merlin reste fragilisé par le manque de recul sur la fiabilité de sa structure, son coût de MCO (Maintenance en conditions opérationnelles) et son taux de disponibilité jugé trop bas par certaines unités. Agile et performant, il a été plébiscité par les équipages au niveau technique, comme au sein de l’aéronautique navale française, mais néanmoins recalé lorsqu’il a fallu songer au remplacement du SA 321 Super Frelon dans les années 2000. Quoiqu’il en soit, les Britanniques, initiateurs du projet, confirment avec le Merlin un choix résolument conventionnel pour leur transport tactique à l’heure où d’autres s’engagent sur une voie plus futuriste, celle du convertible.
Plusieurs choix de turbines s’offrent aux acquéreurs de l’AW101. La filiale Rolls-Royce Turbomeca Ltd a développé et produit la RTM 322 qui équipe le trimoteur AW101 Merlin, mais aussi d’autres appareils militaires bimoteurs tels que le NH90 et le WAH-64 Apache de GKN Wesltand construit sous licence Boeing. Ce sont dans ses versions 01/8 et 02/8 qui sont respectivement présentes dans les versions Merlin Mk1 et Mk3. Enfin, une dernière version sortie en 2003, le RTM 322 Mk250, équipe l’AW101 Export (hors Europe) avec un compresseur qui offre plus de puissance pour un taux de compression plus bas que celui de son concurrent direct et un nombre de composants réduit afin d’optimiser les coûts.
GE (General Electric), de son côté, a motorisé dès l’origine les modèles italiens, canadiens et japonais avec la turbine CT7-6 et, jusqu’à nos jours, avec la CT7- 8E. Les séries 6 et 6A ont exclusivement servi au développement de la flotte des AW101, amassant ainsi des centaines d’heures de vols en opération. Certifié depuis 2004, le GE revendique la grande résistance de ses composants et son architecture optimisée pour faire valoir une turbine qui équipe la version canadienne de l’AW101 (Cormoran), mais également le NH90 et, surtout, son grand concurrent, le S-92/H-92.
