داستان هواپیماهای ترابریYC-14 و YC-15

داستان YC-14 و YC-15

امیر بهروزیان

وقتی که هواپیمای Lockheed YC-130 Hercules برای اولین بار در 23 آگوست 1954 به پرواز درآمد، کمتر کسی پیش بینی اش را می کرد که مدل های به روز شده ی این هواپیما بتوانند پس از گذشت شصت سال از آن روز هنوز هم جزو پرکاربرد ترین هواپیماهای روز باشند. طول عمر هواپیماهای هرکولس عملاً در عرصه ی هوانوردی تاکتیکی، بدون رقیب و بی نظیر بوده است، اما در سال های دهه ی 1970 برنامه ها و طرح هایی برای جایگزینی هواپیماهای جدید به جای این هواپیمادر دست اقدام بود.

در نهایت، محدوده ی وسیع و تنوع هواپیماهای مدلC-130 از نظر برد پرواز و مقرون به صرفه بودن آنها نسبت به هواپیماهای دیگر از دلایل اصلی ای بود که هواپیماهای بوئینگ YC-14 و مک دانل داگلاس YC-15 نتوانستند به موفقیتی فراتر از مرحله ی پرواز آزمایشی دست یابند. این دو هواپیما که به عنوان دو طرح رقیب و با امید برنده شدن در قرارداد نیروی هوایی ایالات متحده(AMST) ، طراحی و ساخته شده بودند، به عنوان نوآورانه ترین پاسخ برای نیاز آن زمان نیروی هوایی ایالات متحده محسوب می شدند.

درخواست برای پیشنهادات

در 24 ژانویه ی 1972، نیروی هوایی ایالات متحده درخواستی جهت گردآوری پیشنهادات نخبگان حوزه ی هوافضای آمریکا در زمینه ی جایگزینی هواپیماهای هرکولس منتشر کرد. نیروی هوایی تا 31 مارس همان سال، جواب اولیه ی خود را (با همکاری شرکت های بل، بوئینگ، فیرچایلد، لاکهید و مکدانل داگلاس) دریافت کرد. نیروی هوایی در تاریخ 10 نوامبر و در راستای تکمیل ارزیابی های دقیق و گسترده ی خود در این زمینه، تمایل خود برای اجرایی کردن پیشنهادات بوئینگ و مکدانل داگلاس را به اطلاع عموم رساند. در اوایل سال 1973، پس از اعطای قراردادهای مربوط به طراحی مقدماتی، قراردادهای بعدی در زمینه ی ساخت و تست دو نمونه ی اولیه منعقد شد. محتوای این قراردادهای بعدی چندان دقیق و کامل نبودند، اما دارای معیارهای محدود و در عین حال خیلی شفاف و واضحی بودند. به طور مشخص، هر سازنده موظف به ساخت و تکمیل نوعی از هواپیما شد که قادر به حمل27000 پوند( 12 تن) محموله در یک محدوده ی پرواز به طول 400 مایل هوایی پس از برخاستن از باند فرودی با طول کمتر از 2000 فوت شد. (در بررسی حد نهایی شرایط عملیاتی، پروازهای اعزامی اخیر هواپیماهای هرکولس به ویتنام نشان داد که استفاده از باندهای فرود با طول3500 فوت خیلی رایج و متداول بود، اما برای فاصله های کوتاهتر نیاز به استفاده از تکنیک های «غیراستاندارد» وجود داشت و این احتمالاً منجر به کاهش ایمنی می شد). بنابراین سازندگان هواپیما به دنبال بهبود عملکرد حدود 75 درصدی در زمینه ی فرود هواپیماهای هرکولس در باندهای کوتاه و همچنین ظرفیت حمل بار حدود 6000 پوند(3تن) بیشتر از حداکثر ظرفیت حمل بار در مدل های C-130H بودند. فاصله ی محدوده ی پرواز موردنیاز که در ابتدای کار مقداری نسبتاً ناچیز بود، در مدت زمان مشخصی افزایش چشمگیری پیدا کرد. به طور کلی، از دیدگاه کارفرما (نیروی هوایی ایالات متحده) صرف حداقل هزینه های توسعه ای از درجه ی مطلوبیت بالایی برخوردار بود، بنابراین با وجود محدودیت های بودجه ای اعمال شده (2/95 میلیون دلار برای شرکت بوئینگ و 9/85 میلیون دلار برای شرکت مک دانل داگلاس)، این دو شرکت هواپیمایی تا چه حدی قادر به اعمال خلاقیت بودند؟ چالش اصلی پیش روی این دو شرکت همین موضوع بود، و بنابراین مهندسین این شرکت ها باید سخت تلاش می کردند.

در 26 آگوست سال 1975، زمانی که هواپیمای با شماره سریال 1875-72 شرکت مک دانل داگلاس (نمونه ی اولیه ی هواپیمای مدل YC-15 در راستای اجرای طرح فرماندهی هوابرد نظامی نیروی هوایی ایالات متحده) اولین پرواز خود را تقریباً 12 ماه قبل از مدل YC-14 اجرا کرد، این شرکت برتری مطلق خود را نسبت به شرکت بوئینگ به طور کامل به نمایش گذاشت. دومین هواپیمای نمونه ی اولیه ی نیز با شماره سریال 1876-72 در دسامبر سال 1975 اولین پروازش را انجام داد.

هواپیماهای با فلپ های دمیده یا جت فلپ

در ابتدا، هواپیماهای مدل YC-15 با چهار توربوفن پرات اند ویتنی مدل JT8D-17 با پیشرانشی معادل 64000 پوند کار می کردند. از همان ابتدا پایلونهای نگهدارنده موتور طوری روی بال ها طراحی شد که ظرفیت نصب چند موتور دیگر را داشته باشد؛ ویژگی ای که شرکت مکدانل داگلاس بعدها روی آن سرمایه گذاری کرد. بال های هواپیمای مدل YC-15 که مورد مطالعه ی سازمان ناسا بود، دارای جت فلپ های خارجی (EBF)^[1] با طولی معادل سه چهارم طول بالها بودند که با دامنه ی نوسان 9/5 درجه ای بالا و پایین می شدند.

وقتی چیدمان فلپ دو شکافه روی بالها نصب شد، بسیار دیدنی و جذاب به نظر می رسیدند؛ این فلپ ها جهت هدایت بخشی از جریان گاز خروجی از موتورها به سمت پایین و در نتیجه افزایش نیروی بالابرنده به کار می رفتند. بخش باقیمانده ی گاز خروجی تحت تأثیر اثر کواندا به فلپ ها برخورد می کند(تمایل جریان سیال برای دنبال کردن سطح یک منحنی بدون جدایش از سطح را اثر کواندا میگویند). شرکت مک دانل داگلاس در نشریات تبلیغاتی آن زمان خود، این نوع پیکربندی از فلپ ها را به عنوان «کلید و رمز عملکرد ممتاز و عالی مدل YC-15 در نشست و برخاست کوتاه» توصیف میکرد. این شرکت با افتخار بر خود می بالید که در مقایسه با «دیگر مفاهیم پیچیده تر مانند نیروی بالابرنده، سیستم چهارموتوره ی EBF مدل YC-15 دارای فلپها و قطعات و اتصالات لولادار کمتری است». از دیگر مزایای مربوط به این سیستم می توان «آیرودینامیک فوق العاده ساده و در عین حال عملکرد برابر یا حتی بهتر آن در زمینه ی کنترل سرعت و نشست و برخاست کوتاه ….، کنترل های دستی بهتر با یک موتورخارج از سیستم، و تعداد کمتری از سیستم های اضافی افزایش کنترل و با پیچیدگی کمتر» را نام برد.

در یکی دیگر از آگهی های آن زمان شایستگی عملیاتی YC-15، مخصوصاً از نظر نیاز به باند فرود موقت، مورد تأکید قرار گرفت. در این آگهی نوشته بود: «این هواپیما امکان نشست وبرخاست کوتاه و معکوس را به طور کامل با سرعت کاهنده ی تا صفر و همچنین برگشت آن به محل پارکینگ و توقف را دارد». «جهت تسریع در تخلیه ی بار و بارگیری مجدد، می توان هر چهار موتور را بدون خاموش کردن در وضعیت خلاص(Idle) قرار داد. همچنین در این حالت، حرکت و رفت و آمد خدمه ی هواپیما از جلوی قسمت ورودی و خروجی موتورها بدون ایجاد مشکل امکانپذیر است. این سیستم بسیار ساده و کارآمد است و سودمندی آن در برنامه های پرواز آزمایشی به اثبات رسیده است. هواپیمای YC-15 آنچه را که در شرایط جنگی مورد نیاز است، دارد.»

به اشتراک گذاری قطعات

شرکت مکدانل داگلاس جهت کنترل هزینه ها ی YC-15، استفاده ی به سزایی از قطعات اصلاح شده ی محصولات قبلی خود کرد. این قطعات شامل کابین خلبان هواپیمای DC-10 و چرخ جلوی هواپیمای DC-8، و ابزار فرود (چرخ ها، و غیره) هواپیمای لاکهید C-141 Starlifter بود. این هواپیما دارای بدنه ی واقعاً محکمی بود و طوری ساخته شده بود که می توانست 90 درصد از خودروهای جنگی ارتش ایالات متحده را جابجا کند. در تست های بعدی قابلیت YC-15 در جای دادن سیستم های جنگ افزار زمینی در آن به اثبات رسید؛ جنگ افزارهایی همچون یک توپ 155 میلیمتری 26 تنی هویتزر، یک خودروی نظامی مکانیزه ی پیاده نظام (MICV) (یک خودروی جنگنده ی پیشگام از سری برادلی)، و یک کامیون یدک کش به طول 33 فوت.

تا اواسط سال 1976، آزمایشات مقدماتی YC-15 تکمیل شد و در آستانه مواجهه با مدل YC-14 بود اما همان وقت مشکلات آغاز شد. شرایط و الزامات بازبینی شده در قرارداد منتشر شد، که این شرکت ها را ملزم به افزایش ظرفیت حمل بار تا 38000پوند(17 تن) و مسافت پرواز (تا بیش از 2600 مایل هوایی) کرده بود. شرکت مکدانل داگلاس جهت پاسخگویی به این الزامات، اقدام به اصلاح دو چارچوب و اسکلت اصلی هواپیمای YC-15 نمود. یک موتور قدرتمند تر (موتورCFM مدل56-2 CFM با تولید نیروی رانش 22000 پوند) به پایلون بیرونی نصب موتور مدل 72-1875 اضافه شد و به این ترتیب طول بال هواپیما از 110 فوت و 4 اینچ به 132 فوت و 7 اینچ افزایش یافت. این شرکت در مرحله ی اصلاح ساختار هواپیمای خود در 16 فوریه ی 1977 آزمایشات خود را از سر گرفت.

پس از ارائه ی یک سری نمایش های هوایی اعجاب انگیز به عنوان اولین حضور بین المللی هواپیمای مدل 72-1876 در سال 1976 و در فارنبروی لندن ، اصلاحاتی روی آن انجام شد اما (در این مورد) اصلاحات فقط روی موتور آن صورت گرفت. این هواپیما با تجهیزات فوق الذکر مجدداً در تاریخ 4 مارس 1977 به آسمان برگشت.

بوئینگ و کواندا(Coanda)

این یک حادثه ی کاملاً اتفاقی بود که درست 15 روز پس از عقد قرارداد اولیه با نیروی هوایی ایالات متحده در سال 1972، دانشمند پیشگام در علم آیرودینامیک آنری کواندا درگذشت، چراکه اثر کواندا یکی از کشفیات موفقیت آمیز او بود که در بوئینگ YC-14 از آن استفاده شده بود. کواندای رومانیایی دریافته بود که می تواند از این پدیده در علم هوانوردی استفاده کند، پدیده ای که عبارت است از تماس سیال در حال حرکت سریع با یک سطح خمیده که بیشتر تمایل به چسبیدن به آن سطح دارد (تا ادامه ی حرکت خود در مسیر مستقیم) و او قصد داشت که از این پدیده در یکی از هواپیماهای مدل سال 1910 (که از این پدیده در آن استفاده نشده بود) استفاده کند. هواپیمای بوئینگ ( به پیروی از مدل های قبلی خود) با استفاده از اصولی مشابه در هواپیماهای بسیار بزرگتر خود به طور قابل ملاحظه ای به موفقیت های غیرقابل انکارتر از کواندا دست یافته بود .

اولین هواپیمای مدل YC-14 در سالن مونتاژ شرکت بوئینگ واقع در سیاتل، واشینگتن، در سال 1974

مدل YC-15 تا اواخر تابستان سال 1975 اولین پرواز خود را انجام داده و برنامه ی پرواز آزمایشی آن به خوبی پیش می رفت اما مدل YC-14 هنوز در سایت مرکز توسعه ی بوئینگ در حال ساخته شدن بود. مسئولین این تأخیر را به دلیل تصمیم کنگره ی ایالات متحده برای کاهش بودجه ی تخصیصی اعلام کردند. سرانجام هواپیمای مدل 72-1873 (اولین نمونه ی YC-14 که عمدتاً از فلز خالص ساخته شده بود) پرواز افتتاحیه ی خود را در تاریخ 9 آگوست سال 1976 انجام داد. اندکی پس از آن دومین نمونه از این نوع هواپیما (یعنی مدل 72-1874) ساخته شد. در مدل YC-14 از دو موتور توربوفن CF6-500 ساخت شرکت جنرال الکتریک با توان ترکیبی معادل رانش 110000 پوند استفاده شد. این دو موتور در قسمت جلوی بال هواپیما نصب شدند. با پایین آوردن فلپ های بال های YC-14، گازهای خروجی از موتورها شکل هندسی آنها را نمایان کرده و باعث ایجاد نیروی آیرودینامیکی روبه بالا می شدند.

بوئینگ در یک تبلیغات مجله ای دو صفحه ای منتشر شده در ماه می سال 1977، در مورد این فرآیند عبور هوا از سطح بالایی فلپ ها ^[2](USB) و قابلیت استفاده از آن در دنیای واقعی توضیحات جامعی ارائه داد. در این مجله نوشته بود: « عبور هوا از سطح بالایی فلپ ها بر اساس پدیده ای شناخته شده تحت عنوان کواندا توجیه می شود. در بوئینگ مدل YC-14، گازهای خروجی از موتورها نقش سیال را داشته و سیستم بال و فلپ ها به عنوان سطح خمیده عمل می کنند.» در ادامه ی مطلب این طور آمده بود که : «در حین عبور هوا از سطح بالایی فلپ ها، فلپ هایی که درست پشت موتورها قرار دارند تا حدود 90 درجه به صورت عمودی پایین می آیند. بنابراین گازهای خروجی موتور به سمت پایین هدایت شده و نیروی بالابرنده ایجاد می کند و این امر فقط با وجود دو موتور امکانپذیر می شود. با این چیدمان دوموتوره هزینه های تولید و عملیات کاهش می یابند. و طراحان YC-14نیز با انتخاب موتورهای جت توربوفن که توانایی خود را به اثبات رسانده بودند، توانستند از هزینه های ساخت اضافی جلوگیری کنند. عبور دادن هوا از سطح بالایی فلپ ها، روشی نوآورانه، منطقی، کارا و مقرون به صرفه برای ایجاد نیروی بالابر در یک هواپیمای با نشست و برخاست کوتاه است. و YC-14 تنها هواپیمایی در جهان است که از این سیستم استفاده کرده است.»

رویارویی دو هواپیما

نوامبر سال 1976 آغاز فرآیند مقایسه ی مستقیم دو رقیب بود. پایگاه هوایی نظامی ادواردز میزبان این دو مدل هواپیما بود و ارزیابی قدرت حمل محموله های سنگین یک عنصر کلیدی در این رقابت محسوب می شد. به ویژه این که YC-14 توانست یک تانک M60 Patton Main Battle با وزن 109200 پوند را در خود جای دهد که حدوداً چهار برابر سنگین تر از بار لازم 27000 پوندی بود.

آغاز برپایی نمایشهای هوایی

در اواخر ماه می سال 1977، مدل های YC-14 72-1874 و YC-15 72-1875 جزو ستاره های فستیوال هوایی میلدن هال بودند، که هنوز هم یادآور نمایش های هوایی خارق العاده ای است که چیزی جز حیرت توأم با احترام به همراه نداشتند. نمایش های نشست و برخاست های کوتاه آنها، صعود شیبدارشان و کنترل پذیری سرعت پایین آنها در نمایشگاه صنایع هوایی پاریس بین 4 تا 11 ژوئن مجدداً تکرار شد- در بخش نقد و بررسی مجله ی فلایت اینترنشنال، YC-14 به عنوان «یک نمایش متقاعدکننده از نظریه ی مهندس رومانیایی آنری کواندا» توصیف شد. چندی بعد در همان سال، آزمایشات نیروی هوایی ایالات متحده تکمیل شد، شرکت بوئینگ هواپیمای مدل 72-1874 را پس از فروش اجاره کرد، و تحت شماره ی ثبت N8740 با آن پرواز کرد. و طی فرآیندی مشابه، هواپیمای مدل 72-1873 نیز رجیستر غیر نظامی N87 N8730B را به خود اختصاص داد.

هواپیماهای مدل YC-14 و YC-15 در تعدادی از رقابت های پروازی شرکت کردند و همچنین در بسیاری از نمایشگاه های صنایع هوایی در هر دو طرف اقیانوس اطلس در کنار هم ظاهر شدند.

خاتمه ی برنامه

در 10 دسامبر 1979، پس از این که هرکولس به دلایل ترابری تاکتیکی هوایی به عنوان هواپیمای واقعاً بی نظیر شناخته شد، برنامه ی AMST خاتمه یافت. در ابتدا مدل های YC-14 و YC-15 به مرکز دیویس مونتان فرستاده شدند اما در اواسط سال 1981 مدل 72-1875 به موزه ی هوافضای پیما (Pima) قرض داده شد. این هواپیما تا 15 سال بعد زمینگیر بود تا اینکه در اواسط دهه ی 1990 (یکی دو سال قبل از ادغامش با شرکت بوئینگ در تاریخ اول آگوست 1997) شرکت مک دانل داگلاس آن را در راستای اجرای برنامه ی C-17 مجدداً فعال کرد. پانزده ماه پس از بازایابی مجدد آن، در تاریخ 11 جولای 1998، موتور پایلون بیرونی مدل 72-1875 در حین پرواز از کار افتاد و در شرایط اضطراری مجبور به نشستن روی باند فرود شد. انجام تعمیرات ضروری بسیار پرهزینه پیش بینی شد، بنابراین روزگار پرواز این هواپیما یکبار برای همیشه خاتمه یافت.

در حال حاضر، این هواپیما در بخش حلقه ی قرن موزه ی مرکز پروازهای آزمایشی نیروی هوایی AFB ادواردز و در کنار دیگر مدل های هواپیماهای نظامی مهم و خاطره انگیز پس از جنگ ایالات متحده نگهداری می شود. واقعه ی دیگر عاقبت ناراحت کننده هواپیمای مدل 72-1876بود: که تا زمان اسقاطش (در ماه مارس سال 2012 ) در مرکز دیویس مونتان ماند. هواپیمای YC-14 72-1873/N8730B بخشی از یادگارهای امروزه ی موزه ی پیما است، در حالی که همتای آن هنوز در موزه ی AMARG نگهداری می شود.

هواپیمای مدل 72-1875 YC-15 پس از انجام مسابقه به موزه ی هوا فضای پیما انتقال یافت اما در سال 1997 مجدداً توسط شرکت مک دانل داگلاس با نام NI5YCبه وضعیت پروازی بازگشت. این هواپیما در راستای اجرای برنامه ی به پرواز درآمد اما یک سال بعد در اثر مشکل فنی در قسمت موتور آسیب دید. در سال 2008 از راه جاده محل ادواردز ای اف بی انتقال یافت وهم اکنون در بخش حلقه ی قرن موزه ی مرکز پروازهای آزمایشی نیروی هوایی AFB در معرض نمایش گذاشته شده است.

هواپیمای YC-14 در مرکز هوافضای پیما (Pima)

میراث اثرگذار

در بخشی از کتاب راهنمای نمایشگاه هوایی پاریس مجله فلایت اینترنشنال در سال 1977، با پیشگویی عجیب و غریبش بیان می دارد که: «اگرچه ممکن است برخی از کارشناسان مدل های YC-14 و YC-15 را به عنوان جایگزین های هرکولس توصیف کنند، با این حال شرکت لاکهید معتقد است که نمونه هایی از مدل YC-15 به مدت طولانی روی خط تولید باقی خواهند ماند.» این پیش بینی چقدر می تواند صحت داشته باشد؟ یا حداکثر تا چه اندازه می تواند باعث تقویت عملیات ترابری تاکتیکی نیروی هوایی ایالات متحده شود؟ هرگز به طور قطع نخواهیم دانست اما، (پس از قراردادAMST) تأثیر هر یک از این مدل ها به صورت شاهد و گواه باقی خواهد ماند. هواپیمای آنتونوف An-72 Coaler که از طرف شرکت Aviaexport در نمایشگاه صنایع هوایی پاریس در سال 1977 به نمایش گذاشته شد، با موتورهای دوقلوی نصب شده روی بال، و دم Tشکل و دماغه ای نسبتاً تخت، دارای مشهورترین نمای ظاهری بود. نشریه ی فلایت اینترنشنال با عباراتی کاملاً قاطع از زیبایی An-72 به عنوان «کپی کوچکی از بوئینگ YC-14 یاد کرد.» هواپیمای Coaler که هنوز در بازار تجاری سال 2015 جزو شناخته ترین انواع هواپیما محسوب می شود، با 150 نمونه ی ساخته شده و بسیاری از کاربرد های متنوع آن باید به عنوان موفق ترین کاربرد هوایی برای اثر کواندا در نظر گرفته شود.

پس از برنامه ی AMST برنامه ی C-X ارائه شد- که در اصل به منظور جستجوی یک جایگزین مناسب برای لاکهید C-141 Starlifter (که در نهایت تا سال 2006 فعالیت داشت) ارائه شد. برنامه یRFP C-X نیروی هوایی ایالات متحده که در ماه اکتبر 1980 منتشر شد، چهار جوابیه دریافت کرد. شرکت مک دانل داگلاس با هواپیمای مدل YC-15 وارد برنامه شد و در نهایت برنده شد و در سپتامبر 1991 برای اولین بار در آسمان به پرواز درآمد. از آن زمانی که هواپیمای بوئینگ C-17 Globemaster III به طور گسترده ای به فروش می رفت، قابلیت های استراتژیک ترابری هوایی تجهیزات هوایی ای که این هواپیما در خدمتشان بوده، معنا و مفهومی جدید یافته است.

پس از گذشت چندین دهه از ساخت مدل های YC-14 وYC-15 ، هنوز هم از هر دوی آنها به عنوان نمونه های درخشانی از نبوغ در حوزه ی هوانوردی که از نظر مفهومی و مالی در ابعادی بسیار محدود تحقق یافته اند، یاد می شود. چنانچه بتوان مدل های An-72 و C-17 را به عنوان جانشینان طبیعی آنها در نظرگرفت، آنگاه به نظر می رسد میراث AMST برای مدت مدیدی ماندگار باشد.

1. EBS:Externally-Blown Flaps ↑
2. USB:upper surface blowing ↑