نگاهی به دو پرنده جدید وی-280 والر و اس بی-1 دیفاینت

نویسنده: حسین بلوری

ایمیل:hsn.blr@gmail.com

دوپرنده وی-280 محصول شرکت بل و اس بی-1 محصول مشترک شرکتهای بویینگ و سیکورسکی نتیجه اولیه‌ی یک برنامه‌ی بزرگ ارتش آمریکا برای جایگزینی ناوگان عظیم بالگرد های خود به نام برنامه “هواگرد عمود پرواز آینده”(Future Vertical Lift به اختصار FVL) می باشد.

برای درک بهتر روند طراحی این دو بالگرد بهتر است نگاهی مختصری به برنامه “هواگرد عمودپرواز آینده” بیندازیم.

تجربه سال‌ها حضور در میادین جنگ، وزرات دفاع ایالات متحده آمریکا را به این نتیجه رسانده که پلتفرم‌های بالگرد های   موجود جوابگوی نیازمندی‌های ارتش آمریکا در حوزه‌ی بالگردی در آینده نخواهد داشت. ارتش ایلات متحده بزرگ‌ترین کاربر بالگرد های با بیش از 4000 فروند در جهان می‌باشد. بالگرد های  ارتش عموما از نوع یو اچ-60 بلک هاگ، ای‌اچ-64 آپاچی، سی‌اچ-47 شینوک و او‌اچ-58 کیوا می‌باشد. بر اساس تحقیقات اولیه، بالگرد های آینده ارتش باید سرعت بیشتر، شعاع پروازی بیشتر، توان حمل نفرات و بار بیشتر، مانورپذیرتر، راحت‌تر و مطمئن‌تر در تعمیرات و استفاده و در آخر همچنین هزینه عملیاتی کمتر از بالگرد های همرده خود داشته باشند.

همانطور که تا به اینجا اشاره شده است، برنامه “FVL “یه برنامه کلان برای جایگزینی کلیه ناوگاه بالگرد های ارتش آمریکا از بالگرد های کوچک شناسایی گرفته تا بالگرد های جنگی و بالگرد های ترابری متوسط وسنگین می‌باشد.

با در نظرگرفتن  تجربه شکست خورده بالگرد های رادارگریز کمانچی و پروژه پرهزینه اف-35، مسئولین وزارت دفاع را به این نتیجه رساند که برای جلوگیری از شکست و همچنین کاهش هزینه پروژه، برنامه FVL را بصورت پروژه‌های کوچکتر شده و با استفاده از تکنولوژی‌های تجاری موجود به پیش ببرند. از این‌رو برنامه جوینت مولتی رول (Joint Multi Role) پیشگام برنامه کلی‌تر  FVL  شد.هواگردهای وی-280 و اس‌بی-1 محصول به سرانجام رسیده این قسمت از برنامه برای جایگزینی بالگرد های متوسط بلک هاگ می‌باشند.

همانطور که گفته شد، داشتن سرعت بالاتر مهم‌ترین ویژگی بالگرد‌های آینده در نظر گرفته شده آست. بالگرد های فعلی به علت ویژگی طراحی خود قادر به دستیابی به سرعت بالا نیستند، بنابراین طراحان مجبور به ارایه  طرحی متفاوت از بالگرد‌های فعلی شدن. بد نیست برای آشنیایی با این ایرادی نگاهی به نحوه‌ی حرکت بالگردهای  فعلی بیندازیم.

بطور خیلی خلاصه، بالگرد بوسیله ایجاد دو نیروی لیفت(lift) برای بالا بردن( و بالا نگه داشتن ) و نیروی تراست(trust) برای حرکت به جلو و عقب و طرفین به پرواز در می‌آیند (شکل زیر )

    شکل 1 نحوه‌ی قرارگیری نیروها در بالگرد های

.با نگاه از بالا به یک بالگرد های در حال پرواز متوجه می‌شویم که در هر لحظه  نیمی از پره‌ها در جهت حرکت بالگرد های و نیمی دیگر در جهت خلاف مسیر حرکت بالگرد های هستند. در بالگرد های آمریکایی که جهت حرکت پره‌ها پادساعتگرد می‌باشد، نیمه سمت راست دایره حرکتی پره‌ها درجهت مسیر حرکت است، ازآن‌رو آن را پره‌های پیش‌رونده(Advancing Blade) و نیمه سمت چپ را که در جهت خلاف حرکت میچرخند پره‌های عقب‌رونده(Retreating Blade) می‌نامند.(شکل 2)

شکل 2  نحوه‌ی شکل گیری پره‌های پبش‌رونده و عقب‌رونده

بنابراین زمانی که یک بالگرد در حال پرواز به سمت جلو می‌باشد، سرعت بالگرد به سرعت چرخش پره‌های پیش‌رونده اضافه شده و درنتیجه نیروی لیفت و تراست بیشتری فراهم می‌کند. ولی در نیمه سمت چپ، سرعت حرکت می‌بایست از سرعت پره‌های عقب‌روند کم شود، در نتیجه نیروی لیفت و تراست کمتری تولید می‌شود و در نتیجه با افزایش  سرعت‌ امکان بوجود آمدن پدیده استال در پره‌های عقب‌رونده می‌ شود.تاثیر این پدیده در سرعت‌های معمولی ناچیز است. ولی در سرعت‌های بالا این پدیده موجب نا متوازنی و سقوط بالگرد های می‌شود.

برای غلبه بر این مشکل، دو طرح توسط طراح پیشنهاد و عملی شده است. یکی هواگردهای دوملخه همانند کاموف و دیگری هواگردهای تیلت‌روتو یا چرخ‌تاب(Tiltrotor) هماننده پرنده وی-22 آسپری.

تمامی طرح‌های پیشنهادی به برنامه JMR برگرفته از این دو طرح بودند. و در آخر هم مسئولین طرح وی-280 از شرکت بل با طرح تیلت‌روتور و اس‌بی-1 از شرکت‌های سیکورسکی و بویینگ با طرح دوملخ را به عنوان برنده نهایی این مرحله برای ساخت نمونه اولیه انتخاب کردند. بر خلاف یک برداشت اشتباه، هیچ یک از دو طرح برنده جایگزینی بالگرد های فعلی نیستند. بلکه همانطور که گفته شد،هدف از این برنامه امکان‌سنجی تکنولوژیکی و توانایی شرکت‌ها برای ساخت بالگرد های نسل بعدی می‌باشد.

مشخصات هواگردها

بل برای هواگرد وی-280 به سراغ ارتقاع طرح اثبات شده وی-22 آسپری خود رفت. پره‌های وی-280 هم‌اندازه پره‌های وی-22 است ولی پیکره وی-280 نصف از آن می‌باشد، که در کنار افزایش سرعت باعث کنترل کنترل‌پذیری پرنده هم می‌شود. اولین پیش نمونه ساخته شده وی-280 در اواخر سال 2017 به پرواز درآمد. و کمی بیش از یکسال بعد به سرعت مورد نظر 280 نات(519 کلیمتر بر ساعت) دست یافت. وی-280 با 4 خدمه توان حمل 14 سرباز را دارا می‌باشد. شعاع عملیاتی آن به گفته بل 926-1482 کیلومتر می‌باشد. وی-280 با داشتن بال فضای مطلوبی برای ذخیره سوخت دارد. همچنین در حالت پرواز کروز به علت تغییر وضعیت پره‌ها مصرف سوخت بهینه‌تری نسبت به طرح اس‌بی-1 دارد. به گفته بل  وی-280 در سرعت بالا منعطف‌تر و چالاک‌تر از رقیب عمل می‌کند. ولی از آنطرف وجود مکانیزم  حرکتی پره‌ها در وی-280 باعث افزایش وزن و همچین پیچیدگی محصول می‌شود. همچنین دوحالتگی پرواز باعث سخت‌تر شدن کار خلبان است.

شکل 5   وی-280 والر از بل

در آن‌طرف سیکورسکی و بویینگ به دنبال طرح X-2 سابق سیکورسکی رفتند. در این طرح استفاده از دو پروانه هم محور با خلاف جهت همدیگر امکان استال در پره‌های عقب‌رونده را در سرعت‌های بالا می‌گیرد. همچنین وجود یه ملخ در انتها به سرعت گیری هواگرد در سرعت‌های بالا با کم‌ترین انرژی موردنیاز کمک می‌کند. اولین پرواز اس‌بی-1 در اوایل سال 2019 (15 ما پس از وی‌-280) انجام گرفت. به گفته سیکورسکی اس‌بی-1 توان رسیدن به سرعت 460 کیلومتر بر ساعت را دارا می‌باشد.

شکل 6  اس‌بی-1 محصول مشترک سیکورسکی و بویینگ

گرچه  بر روی کاغذ طرح وی-280 کمی برتر از طرح اس‌بی-1 است ولی کارشناسان بی طرف طرح سیکورسکی را برای جایگزینی بلک هاگ و آپاچی درارتش کم نمیدانند. در میدان جنگ بالگردها باید امکان نشست و برخواست سریع و مانورپذیری زیاد در سرعت‌های پایین داشته باشند. که در طرح اس‌بی-1 این نکته به خوبی در نظر گرفته شده است.

بنابراین محتمل است، ارتش آمریکا به عنوان برگذار کننده اصلی برنامه به سراغ طرح اس‌بی-1 رفته، و نیروی دریایی به عنوان همکار جانبی این طرح به سراغ وی-280 برود. گرچه بنابر اعلان وزارت دفاع در مناقصه اصلی در آینده برگذار خواهد شد امکان ورودی شرکت‌های دیگر نیز وجود دارد.