علوم پایههواپیماهای جنگنده

هواپیماهای عمود پرواز

هواپیماهای عمود پرواز

عمود پرواز
محمد جواد عسگر پور
عمود پرواز به هواگردی میگویند که میتواند در هوا ثابت بماند یا بصورت عمودی نشست و بر خواست کند .از هواگرد هایی که جز دسته عمود پرواز ها طبقه بندی میشوند میتوان هواپیما های بال ثابت،هلیکوپتر ها و چرخ بال ها و تیلت روتور هارا نام برد.هواپیمایی که عمود پرواز است میتواند هم بطور معمول تیک آف کند و هم در باند ها و مسافت های کوتاه تیک آف کند و هم چنین میتواند بطور عمودی نشست و بر خواست کند . عمود پرواز در اصل زیر مجموعه (تیک آف در مسافت کوتاه) میباشد و همچنین حتی هواپیما های سبکی که میتوانند عمود نشست و بر خواست کنند جز دسته عمود پرواز ها طبقه بندی میشوند .در کنار تمامی هواگرد های عمود پروازی که هستند هواپیما ها عمود پرواز در زمینه نطامی کلا به دو دسته تقسیم میشوند یکی تیلت روتور ها مانند V-22 آسپری هستند و دسته دیگر جنگنده های عمود پرواز مانند جنگنده هریر و F-35B. در بخش غیر نظامی هم در حال حلضر تنها هلیکوپتر ها هستند که عمود پرواز هستند هرچند طرح های دیگری هم در دست توسعه است .در کل بخواهیم بحث کنیم هواپیمای عمود پروازی که قابل نشست و بر خواست از باند های کوتاه را دارند نسبت به آنهایی که فقط عمود پرواز هستند دارای برد و وزن و میزان حمل بار بیشتری هستند.عمود پروازها اگرچه جذاب هستند ولی در واقع تنها برای کشورهای که دارای ناوهای هواپیمابر کوچک و یا ناوهای بالگرد بری با توان عملیات هواپیماهای عمود پرواز هستند موثر هستند زیرا معمولا برد کمی دارند و از این رو برای عملیات در پایگاهای زمینی همان هواپیماهای نشست و برخواست متعارف بهتر هستند
تاریخچه
نظری ساخت هواگرد عمود پرواز اولین بار در چند قرن پیش توسط لئوناردو داوینچی ابداع شد که نقشه ها و نظریه هایی از یک پرنده عمود پرواز را در کتاب خود ترسیم کرده بود اولین بار یک هواگرد عمود پرواز در سال ۱۹۰۷ پرواز کرد ولی این هواگرد ها در بعد از جنگ جهانی دوم مرسوم شدند .علاوه بر اینکه هلیکوپتر ها توسعه یافتند طرح های دیگری که دارای بال ثابت بودند و همچنین از روتور بهره میبردند هم ابداع شدند مانند طرح های هنری بلایندر در سال ۱۹۲۵ و طرح نیکولای تسلا در سال ۱۹۲۸ .در اواخر دهه ۱۹۳۰ لزلی اورت باینس طراح هواپیمای بریتانیایی طرح های دارای روتور ارائه داد . در سال ۱۹۴۱ در آلمان نازی هاینریش فوک طرح عمود پرواز FA-262 را ارائه داد که این طرح دارای دو روتور برای نشست و برخواست عمود بود .در سال ۱۹۵۱ شرکت های کانویر و لاکهید پیروز قراردادی شدند که طی آن قرار شد هواپیمایی عمود پرواز طراحی کنند لاکهید طرح XFV را توسعه داد و کانویر هم طرح XFY را توسعه داد هر دو طرح تا سال ۱۹۵۴ پرواز های آزمایشی خود را انجام دادند و در سال ۱۹۵۵ قرارداد لغو شد طرح X13 هم پرواز هایی در سالهای ۱۹۵۴ ۱۹۵۵ انجام داد ولی این طرح هم به سرنوشت طرح های لاکهید و کانویر دچار شد.طرح ایکس اف وای(عکس زیر) یک طرح با موتور توربوپراپ که دارای دو ملخ بود که خلاف هم دیگر میگشت  و در واقع هواپیما با ته خود روی زمین فرود می امد و برمیخواست . مانند یک بالگرد از روی زمنی برمیخواست و وقتی به هوا بلند میشد به حالت افقی در می امد
طرح XFY که از جمله اولین عمود پروارها بود که البته از مرحله طرح فراتر نرفت

ناسا هم طرح عمود پرواز XV-15 را در سال ۱۹۷۷ توسعه داد که در واقع یک تیلت‌روتور بود ..تیلت‌روتور به  یک نوع هواگرد عمود پرواز میگویند که موتور توربوپراپ انها دارای ملخ است(البته همه توربوپراپها ملخ دارند) و برای برخواستن و یا نشست عمود موتور به طرف  بالا حرکت کرده تا ملخ هوا را از بالا به طرف پایین به جریان در بیابد و در اسمان موتور به طرف جلو حرکت میکند تا ملخ هوا را از جلو به عقب بزند..اولین تیلت‌روتور موتور عملیاتی جهان وی22 در خدمت ارتش امریکا است .
XV-15
وی 22
هواگرد V-22 آسپری اولین تیلت روتور جهان است که دارای دو موتور توربوپراپ در دو غلاف جداگانه که در نوک بال نصب شده اند را داراست که این غلاف ها متحرک هستند و میتواند با تغییر جهت موتور به بالا شرایط را برای پرواز عمودی فراهم کند و بعد از تیک آف هم بسمت جلو رفته و هواگرد به سمت جلو پرواز کند این هواگرد در اصل یک هلیکوپتر بلند برد و سریع میباشد.
نیروی هوایی آلمان و نیروی دریایی شوروی هم طرح های عمود پرواز خود را توسعه دادند .سیکورسکی هم طرح X-WING را توسعه داد که در وحله اول یک هلیکوپتر بود و بعد از برخواست با استفاده از بال های خود لیفت تولید میکرد و پرواز میکرد .طرح دیگری تحت عنوان gyrodyne در بریتانیا توسعه یافت که طرح متفاوتی بود و از یک روتور برای برخواست و دو موتور برای ایجاد تراست رو به جلو بهره میبرد طرح gyrodyne باعث شد تا طرح های تیلت روتور در آینده استارت بخورند که برای تیک آف از موتور توربوپراپ استفاده میکنند و برای حرکت به سمت جلو هم همان موتو ها تغییر جهت داده و تراست رو به جلو ایجاد میکنند .در کانادا هم بر روی طرح CL-84 تحقیق شد که این طرح در بین سالهای ۱۹۶۴ تا ۱۹۷۲ توسعه یافت این طرح تیلت وینگ یعنی دارای باهای متحرک بود که با حرکت بال موتور ها رو به بالا یا روبه جلو قرار میگرفتند دولت کانادا در سال ۱۹۶۸ درخواست ارتقا CL-84 برای استفاده در زمینه نظامی را داد که منجر به ساخت CL-84-1 شد این هواگرد بین سالهای ۱۹۷۲ تا ۱۹۷۴ پرواز های آزمایشی در آمریکا و بر روی ناو های USS GUAM و ناو ها و پایگاه های دیگر انجام داد در این تست ها خلبان های آمریکایی انگلیسی و کانادایی با این هواپیما پرواز کردند دو این تست ها دو فروند CL-84 هم در پرواز ها بر اثر نقص فنی از دست رفت.
v22
v22
CL-84
جت های عمود پرواز
در سال ۱۹۴۸ طرح X13 برای نیاز نیروی دریایی آمریکا توسعه یافت و در کنار این طرح ها شرکت های لاکهید و کانویر هم طرح های خود را ارائه دادند و قرار بود این طرح یک هواگرد عمود پرواز برای نشست و بر خواست بر روی ناو های جنگی باشد چیزی که تاثیر زیادی بر روی جت های عمود پرواز داشت موتور جت ساخته رولزرویس بود در سال ۱۹۵۷ طرح SHORT SC.1 در بریتانیا توسعه یافت
هواگرد SHORT SC1 اولین هواپیما بال ثابت انگلیسی ها بود در اصل SC1 برای این ساخته شده بود که در زمینه مشکلات پرواز عمودی تحقیق شود و درخواست ساخت این پرنده در سال ۱۹۵۳ توسط دولت انگلستان صادر شده بود و قرار شد تا سال ۱۹۵۴ تعداد دو فروند از این پرنده ساخته شود و همچنین این پرنده مجهز به سیستم FLY BY WIRE بود که برای کنترل سطوح آیرودینامیکی و نازل موتور بکار میرفت .این طرح دارای 4 موتور در پشت کابین برای برخواست عمود و یک موتور برای پرواز رو به جلو بود ..این روش داشتن  چند موتور   بسیار پر مصرف بود و یکی از نکات منفی  بود زیرا هم برد کاهش می یابد و هم پیچیدگی فنی ان بالا می رود
از جت های دیگر عمود پرواز میتوان YAK-38 روسی را نام برد که این پرنده برای این ساخته شده بود که بر روی ناو های نیروی دریایی اتحاد شوروی بطور عمود نشست و برخواست کند این هواپیما از روی YAK36 که در دهه ۷۰ میلادی دنبال میشد توسعه یافت و تا سقوط شوروی یک هواپیمای مافوق صوت عمود پرواز تحت عنوان YAK-141 ساخته شد .یاک 38 دارای سه موتور بود دو موتور برای برخواست عمود و یک موتور برای حرکت رو به جلو.مصر سوخت بالا و برد کم به دلیل داشتن دو موتور مستقل برای عمود پروازی باعث شد با کمتر از 20 سال سن از نیروی دریایی شوروی خارج شود و در نهایت یک هواپیما با نشست و برخواست متعارف یعنی سوخو33 جای ان را بگیرد
در دهه ۶۰ میلادی و اوایل دهه ۷۰ میلادی آلمان بر روی ۳ طرح عمود پرواز کار میکرد یکی از طرح ها بر روی F104 بود که قرار بود با اعمال تغییراتی این جنگنده به یک جت عمود پرواز مبدل شود که این طرح به علت مسائل مالی و مشکلات سیاسی لغو شد و طرح دیگر EWR VJ 101 بود در در اوایل و اواخر دهه ۶۰ میلادی تعداد سه پرواز انجام داد که امروزه در موزه هوانوردی مونیخ نگهرداری میشوند و طرح های دیگر VAK191 بود که یک جنگنده سبک عمود پرواز برای عملیات شناسایی بود و طرح دیگر آلمانی ها دورنیر DO31 بود .
جزئیات خروجی ها و ورودی های سه موتور یاک38

تفکر اینکه از همان موتوری که برای پرواز عمود استفاده میشود از همان موتور هم برای کروز استفاده شود نتیجه اینکه نظریه شد موتور هاوکر سیدلی پگاسوس که این موتور دارای نازل متحرک بود که برای پرواز عمود به سمت پایین و برای کروز به سمت پشت متمایل میشدند در کنار این موتور هواپیمای P1127 توسعه یافت که در نهایت هارییر نام گرفت و طرح P1154 که مافوق صوت بود در سال ۱۹۶۵ لغو شد و فرانسوی ها هم برای رقابت با انگلیسی ها طرحی عمود پرواز مافوق صوت بر اساس میراژ ۳ توسعه دادند .هارییر تنها یک موتور داشت و همان موتور برای پرواز عمود و پرواز افقی استفاده می شود ..

موتور در مرکز بدنه قرار داشت  و دو خروجی در هر سمت وجود داشت که می توانست  نسبت  به عقب  بدنه تا 90 درجه به طراف پایین برگردد.این خروجی ها  برای برخواست عمود  بود. هارییر به واسطه  این خروجی ها می توانست   به صورت عمود برخیزند. یک اهرم در کابین خلبان وجود داشت  که برای  برخواست  خروجی را با زاویه 90 درجه به طرف زمین  بر می گرداند . وقتی هواپیما با  افزایش فشار موتور از روی زمین  بر می خواست  یک سامانه اتوماتیک که البته  قابل تنظیم به صورت دستی است ، خروجی ها   را به اهستگی  به سمت عقب بر می گرداند  تا جنگنده  به سمت جلو برود. زمانی که هارییر به سرعت افقی مناسب  رسید خروجی ها به صورت کامل به سمت عقب برگشته بودند و در زاویه صفر درجه قرار میگرفتند . هارییر  در هنگام که کاملا مسلح بود نمی توانست ،  برخواست عمود داشته  باشد   ولی می توانست  با قرار دادن خروجی خود در زاویه 55% درجه با یک خزش 50 متری از زمین برخیزد .این روش بسیار روش موثری بود نه پیچیدگی اشت و نه مصرف سوخت را بالا میبرد برای همین هارییر اولین هواپیمای عمود پرواز جهان بود که عملیاتی شد و بسیار هم خوش درخشید

تصویری از دو خروجی جنگنده هارییر که برای برخواستن جنگنده به شکل عمود 90 درجه به طرف پایین بر میگشت

هاریر در صورت یک لود سنگین نمیتوانست بصورت عمود پرواز کند و در این حالت میتوانست از باند های کوتاه نشست و برخواست کند در نهایت هریر و نسخه جدیدتر آن هریر ۲ از خدمت ارتش بریتانیا خراج شده ولی نیروی دریایی هند از آن استفاده میکند و در آمریکا هم تحت عنوان AV-8B در کمپانی مکدتنل داگلاس ساخته شد و توسط سپاه تفنگداران دریایی به خدمت گرفته شد و در نهایت این جنگنده F35 که آن هم عمود پرواز است جایگزین شد.

اف35 همکنون تنها جنگنده عمود پرواز در حال تولید در جهان است. البته اف35 چندین مدل دارد که نسخه اف35 بی که برای سپاه تفنگدار دریایی امریکا ساخته شده  نسخه عود پرواز است.اف35 یک موتور دارد . برای برخاست عمود خروجی موتور در عقب 90 درجه به طرف پایین برگشته و از طرفی یک روپوش در پشت کابین خلبان باز می شود  که در واقع ورودی هوای  یک فن بزرگ است که به موتور وصل  است و از قدرت ان نیروی میگیرد و به شکل عمود قرار گفته و نیروی لازم را از بالا گرفته و به طرف پایین میدهد. همزمان دو خروجی کوچی هر یک زیر هر بال نیز برای حفظ تعادل  سمتی وارد عمل می شدند تا تعادل جنگنده به هم نخورد . در واقع در اف35 در هنگام برخواست عمود قدرت موتور از عقب و مرکز جنگنده به طرف پایین داده می شود تا جنگنده از سطح زمین  برخیزد.

 

روش برخواست اف35

همکنون غیر اف35 که ساخت لاکهید مارتین امریکا است هیچ کشوری  هواپیمای عمود پرواز تولید نمیکند.. تنها برخی منابع چینی مدعی هستند که چین به دنبال ساخت یک نسخه عمود پرواز جی31 است ولی ان نیز قابل تائید نیست ولی دست کم همکنون هیچ طرح دیگری به غیر از اف35 به شکل تولیدی وجود ندارد

نوشته های مشابه

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.
بستن