اواکس ها و هواپیماهای جنگ الکترونیک و شناسایی

هواپیمای شناسایی لاکهید مارتین اس ار-72

هواپیمای شناسایی لاکهید مارتین اس ار-72

به نام خدا

نویسنده: محمد جواد عسگرپور

LOCKHEED MARTIN SR-72

پرواز های شناسایی و جاسوسی ، از ماموریت های بسیار مهم و حیاتی برای نیروی هوایی ایالات متحده آمریکا بشمار می آید ، نیروی هوایی آمریکا علاوه بر اینکه هواپیما جاسوسی بلند پرواز و مادون صوت U-2 را به خدمت گرفته بود ، در اواخر دهه ۵۰ میلادی خواهان هواپیمایی جاسوسی با سرعت ۳ ماخ و ارتفاع بالا شد و در ادامه در دهه ۶۰ میلادی هواپیمای جاسوسی SR-71 بلک برد را به خدمت گرفت ، در نهایت در سال ۱۹۹۸ هواپیمای جاسوسی SR-71 بدون هیچ جایگزین خاصی از خدمت نیروی هوایی آمریکا خارج شد ، در واقع نیروی هوایی ایالات متحده بیشتر بار مسئولیت عملیات های جاسوسی خود را بر دوش ماهواره های جاسوسی نهاده بود ، ماهواره های جاسوسی ایالات متحده از اوایل دهه ۶۰ میلادی با نام CORONA وارد خدمت شده و بعدا با ماهواره های جاسوسی هگزاگون جایگزین و از سال ۱۹۷۶ مجهز به فناوری دیجیتال شدند ، با توجه به این مسائل مشخص بود که در واقع جای خالی یک هواپیمای جاسوسی با سرعت و ارتفاع بالا کاملا خالی است ، در سال ۲۰۱۳ مجله هوافضای AVIATION WEEK در مقاله ای از در دست توسعه بودن پهپادی با نام SR-72 که قرار است در بخش کمپانی اسکانت ورکس کمپانی لاکهید واقع در پالمدیل ایالت کالیفرنیا طراحی شود ، مجله مذکور مدعی شد که پهپاد جدید SR-72 توانایی رسیدن به سرعت ۶ ماخ یعنی سرعتی دو برابر SR-71 را دارد .

تکنولوژی جدید و فناوری :

پیشرانش :

با توجه به اینکه پهپاد SR-72 باید به سرعت ۶ ماخ برسد از این رو یک موتور معمول هواپیما های جنگنده دیگر مانند موتور های توربوفن برای این هواپیما مناسب نخواهد بود از این رو کمپانی لاکهید در همکاری ای با کمپانی AEROJET در حال کار بر روی یک موتور توربوفن اسکرمجت است .

نحوه کار موتور توربوفن اسکرمت :

این موتور ها تا سرعت ۲ ماخ به شکل یک موتور توربوفن با نسبت کنار گذر پایین کار میکنند ، ورودی هوای این موتور از نوع مافوق صوت متغیر همگرا واگرا خواهد بود ، با توجه به اینکه در سرعت های مافوق صوت سیال ورودی هوا هم با سرعت مافوق صوت وارد موتور شده و از این رو برای موتور مناسب نخواهد بود ، در ورودی هوای هواپیمای SR-72 ، با استفاده از موج شوک سعی در کم کردن سرعت سیال هوا رادارد ، موج شوک پدیده ای آیزنتروپیک یعنی برگشت پذیر و آدیاباتیک یعنی بدون انتقال حرکت است ولی دمای سیال را به علت افزایش آنتالپی و آناروپی افزایش میدهد در ادامه دمای سکون را ثابت نگه داشته و فشار سکون را کاهش میدهد ، در سوی دیگر موج شوک باعث افزایش چگالی ، سرعت صوت و فشار و کاهش سرعت میشود ، حال با استفاده از چند موج شوک در ورودی هوا سرعت سیال کاهش داده میشود ولی همچنان سرعت سیال مافوق صوت است از این رو وارد یک کانال همگرا واگرا شده و وقتی با سرعت مافوق صوت وارد قسمت همگرا شده سرعتش به مادون صوت کاهش یافته و با سرعت مادون صوت به قسمت واگرا رفته و دوباره سرعت آن کاهش یافته و سرعت آن کاملا برای موتور مناسب میشود ، با این طراحی ورودی هوا موتور در پهپاد SR-72 سرعت سیال ورودی به موتور از ۶ ماخ به حدود ۰.۸ ماح کاهش میابد ، در ادامه هم سیال وارد کمپرسور شده و کمپرسور فشار سیال را افزایش داده و به عبارتی آنرا فشرده سازی میکند ، در مرحله بعد سیال در اتاقک احتراق با سوخت مخلوط شده و احتراق صورت میگیرد و با عبور از توربین نیروی ترمودینامیکی سیال به مکانیکی تبدیل شده و کمپرسور را میچرخاند ، در نهایت برای افزایش هر چه بیشتر رانش برای دسترسی پهپاد به سرعت بالا خروجی موتور به شکل یک نازل همگرا واگرا است ولی در این قسمت سیال با سرعت مادون صوت وارد قسمت همگرا شده و سرعت آن به مافوق صوت افزایش میابد ، در ادامه با سرعت مافوق صوت وارد قسمت واگرا شده و دومرتبه سرعت آن افزایش بیشتری میابد تا با حداکثر سرعت از خروجی موتور خارج شده تا رانش برای دسترسی به سرعت بالا ی ۲.۵ ماخ فراهم شود البته تا اینجای کار موتور به شکل یک موتور توربوفن با نسبت کنار گذر پایین برای راندمان بالا در سرعت های مافوق صوت است ، حال زمانی که پهپاد SR-72 از سرعت ۲.۵ ماخ عبور میکند در اینجا با افزایش دمای سیال ورودی پره های کمپرسور و توربین دچار خوردگی میشوند ، از این رو از سرعت ۲.۵ به بالا موتور تغییر کاربردی داده و کارایی مشابه موتور اسکرمجت به خود میگیرد و با لوله و مجرا هایی سیال را مسقیما از استیج های اولیه کمپرسور به اتاقک احتراق میبرد و با این کارکرد جدید پهپاد به سرعت ۶ ماخ میرسد ، در مرحله دوم کارایی موتور که در واقع یک موتور اسکرمجت است حتی سرعت سیال درون موتور هم مافوق صوت شده و این که شعله از موتور خارج نشود و موتور دچار خفگی نشود خود یک چالش بزرگ و یک نوآوری و هنر مهندسی در موتور های SR-72 است . هواپیمای بدون سرنشین SR-72 در صورت عملیاتی شدن دو موتور توربوفن اسکرمجت HTV-3X خواهد داشت که این موتور از سال ۲۰۰۳ توسط قسمت تحقیقات پیشرفت پنتاگن موسوم به DARPA در حال تست و بررسی تحت پروژه FALCON و AFRE است.

تصویر کارکرد موتور

تصویر کارکرد موتور

اسکرمجت و اجزای آن

نمودار ضربیه ویژه موتور به سرعت صوت

طراحی ظاهری:

طراحی ظاهری هر هواپیما نشان دهنده اولویت های طراحی برای مامورت آن هواپیما است. در طراحی SR-72 اولویت با دسترسی راحتتر به سرعت بالا است ، طراحی بال SR-72 با بالا پسگرایی است ، پسگرایی بال باعث کاهش درگ اصطحکاکی هواپیما میشود و دسترسی به سرعت بالا را راحتتر میکند ولی این پسگرایی بالا باعث افزایش جریان گردابه ای و افزایش درگ القایی میشود ، پسگرایی بالای بال SR-72 باعث کاهش لیفت و نیروی بالابرنده بال میشود از این سرعت استال هواپیما نیز افزایش میابد ، از طرفی دیگر با توجه به اینکه پسگرایی بال باعث عقبتر رفتن مرکز آیرودینامیکی شده و افزایش سرعت هواپیما هم دو مرتبه عقب رفتن مرکز آیرودینامیکی را شدت میدهد و ناپایداری هواپیما را در پی دارد ، از این رو پسگرایی بال باعث افزایش چالاکی و مانور پذیری هواپیما میشود . در طراحی هواپیما SR-72 طراحی CHINE مشابه SR-71 و یا همان LEX به چشم میخود ، LEX یک امتداد کشیدگی بال از لبه حمله در مقطع ریشه بال است که نیروی بالابرندگی یا همان لیفت کل هواپیما را افزایش داده و از طرفی دیگر با تولید لیفت در جلوی مرکز ثقل باعث کنترل زاویه حمله هم میشود. پهپاد SR-72 دارای یک سکان عمودی است و برای کنترل در جهت YAW هم از RUDDER بهره میبرد ، در ادامه این پهپاد برای کنترل هواپیما در جهت های PITCH و ROLL از بالچه های ELEVON بهره میبرد که چیزی بین ELEVATOR و AILERON است و برای افزایش نیروی لیفت و کاهش سرعت استال در حین نشست و برخاست هم از فلپ بهره میبرد.

شکل ظاهری SR-72

چالش دما :

رژیم پروازی به شکل زیر میباشد:

از سرعت سکون تا ۰.۳ ماخ جریان مادون صورت تراکم ناپذیر .

از سرعت ۰.۳ ماخ تا ۰.۸ ماخ مادون صوت تراکم پذیر.

از سرعت ۰.۸ تا ۱.۲ ماخ جریان گذرصوتی.

از سرعت ۱.۲ تا ۵ ماخ جریان مافوق صوت.

سرعت ۵ ماخ به بالا جریان ابرصوتی .

همانطور که اشاره کردیم هواپیما SR-72 با سرعت ۶ ماخ پرواز میکند یعنی عملا این پهپاد در رژیم ابرصوتی پرواز میکند ، در سرعت های گذر صوتی و مافوق صوت با پدیده ای بنام موج شوک رو به رو میشویم که بالا تر بدان پرداختیم ، همان طور که اشاره کردیم موج شوک باعث افزایش دما میشود ، موج شوک در دو نوع مایل و قائم و در نوع سومی متفاوت بنام کمانی وجود دارد ، در سرعت های ابرصوتی موج شوک به زاویه ۹۰ درجه یا همان قائم متمایل میشود و از این رو قدرت آن افزایش یافته و دما را به شدت افزایش میدهد ، از طرفی دیگر جریان رو به رو که به بدنه هواپیما برخورد میکند با ایجاد اصطحکاک با بدنه هواپیما و ایجاد تنش برشی باعث تبدیل نیروی جنبشی سیال به نیروی درونی بدنه هواپیما و در نتیجه افزایش دو چندان دما میشود و با توجه به اتلاف لزج دما به دیگر قسمت ها که دمای کمتری دارند سرایت میکند ، حال در طراحی SR-72 بر خلاف SR-71 که دارای لبه های تیز بود ، از لبه های غیر تیز و تقریبا منحنی شکل استفاده شود تا در جلوی لبه ها موج کمانی ایجاد شده و در پشت آن جریان غیر لزج تشکیل شود تا از اتلاف لزج جلوگیری شود. راه دیگر برای مقابله با دمای بالا استفاده گسترده از مواد کامپوزیت است ، البته در هواپیمای SR-71 که متعلق به دهه ۶۰ میلادی بود برای مقابله با دمای بالا در بدنه هواپیما از فلز سنگین و مقاوم تیتانیوم و بعضا در لبه های حمله و مخروط های ورودی موتور از سوپر آلیاژ های HASTALLOY استفاده شده بود ، حال در SR-72 با پیشرفت متالوژی از کامپوزیت هایی مقاوم استفاده شده که در عین مقاومت بسیار بالا دارای وزن پایینتری هم هستند.

پنهان کاری و رادار گریزی :

اصل رادار گریزی و پنهان کاری امروزه در هوانوردی نظامی بر کسی پوشیده نیست ، SR-72 میبایستی علاوه بر سرعت و ارتفاع پروازی بالا کاملا پنهان کار و رادار گریز باشد ، SR-72 دارای بدنه صاف و منحنی شکل است تا امواج راداری که به بدنه هواپیما برخورد میکنند را کاملا منحرف سازد ، فن های موتور SR-72 از ورودی هوای این هواپیما قابل روُیت نیست تا سطح مقطع راداری افزایش نیابد به علاوه هم برای رعایت اصل رادار گریزی در ساخت بدنه هواپیما از مواد جاذبه RAM و مواد مرکب استفاده شده تا امواج راداری دریافت شده جذب شود و منعکس نشود ، در نهایت هم برای کشف نشدن SR-72 در سنسور های فروسرخ ، در ساخت خروجی موتور این پهپاد از سرامیک های خنک کننده جریان خروجی استفاده میشود.

ماموریت و سیستم :

برنامه ریزی شده تا در دهه ۲۰۳۰ میلادی SR-72 وارد خدمت شود ، به احتمال قوی SR-72 یک پهپاد شناسایی است ، از این رو این پهپاد مجهز به رادار های آرایه فازی فعال الکترونیکی برای اسکن و نقشه برداری از سطح زمین است ، رادار آرایه فازی به راداری میگویند که دارای چندین ماژول یا همان گیرنده و فرستنده است که هر کدام امواج را ارسال و دریافت میکنند و بدین شکل هر کدام به تنهایی کار یک رادار را انجام میدهند ، این رادار ها فاقد اسکن مکانیکی بوده و امواج را حرکت میدهند که بدین ترتیب سرعت اسکن بسیار بالاتری دارند ، رادار های آرایه فازی در زیر یک ثانیه چند میلیون بار تغییر فاز داده و هرگز از یک نوع الگو تابش استفاده نمیکنند از این رو اخلال بر روی این رادار ها سخت بوده و این رادار ها پنهان کار ترند ‌. در نسل آینده از هوانوردی نظامی هوش مصنوعی نیز جایگاه ویژه ای خواهد داشت با توجه به اینکه SR-72 یک هواگرد بدون سرنشین است ، این اهمین دو چندان میشود ، در ادامه SR-72 مجهز به اویونیکی فوق پیشرفته شامل سیستم های ناوبری داخلی اینرسی دقیق و هدایت ماهواره ای ، خطوط ارتباط ماهواره ای و سیستم لینک ۱۶ ، اخلالگر های الکترونیکی قدرتمند و سیستم های پرواز دیجیتال مجهز به کامپیوتر های فوق العاده سریع خواهد بود، SR-72 همچنین نیز مجهز به سیستم های جاسوسی الکترونیکی و ELINT و جاسوسی سیگنال SIGINT خواهد بود ، در این سیستم ها هواگرد با دریافت امواج راداری رادار های دشمن ، امواج را تجزیه تحلیل کرده و اطلاعات الکترونیکی رادار دشمن شامل توان جنگ الکترونیک ، مناطق پوشش داده شده و خلا های راداری را نشان میدهد در ادامه هم SR-72 مجهز به دوربین های عکسبرداری و فروسرخ با رزولوشن بالا برای عکسبرداری از مناطق مورد نظر خواهد شد . بعضی گزارش ها وجود دارند که نشان میدهد ممکن است SR-72 در نقش یک جنگنده تهاجمی بدون سرنشین هم ظاهر میشود ، در این صورت ا SR-72مجهز به موشک های هوا به زمین هایپرسونیک AGM-183 که به تازگی وارد خدمت شده اند و نتیجه سالهای تحقیقات دارپا بر روی طرح X-51 هستند بهره خواهد برد.

برخی منابع غربی بر این عقیده هستند که SR-72 در دهه ۲۰۳۰ میلادی وارد خدمت خواهد شد ، باید صبر کرد تا مشخص شود در نهایت سرنوشت SR-72 چگونه رقم خواهد خورد.

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا
کانال سایت جنگاوران