هواپیما های Vought V-173 و Vought XF5U پنکیک های پرنده

هواپیما های Vought V-173 و Vought XF5U پنکیک های پرنده

نویسنده : اسپارو

هواپیمای Vought V-173 که با لقب «پنکیک پرنده» ( یک نوع شیرینی صبحانه مثل خاگینه) شناخته میشود، یکی از غیرمتعارف ترین طراحی های هوایی قرن بیستم است. این هواپیمای آزمایشی که در طول جنگ جهانی دوم توسعه یافت، از یک بال دایره ای شکل بهره می برد که با هدف تحول در قابلت های برخاست و فرود کوتاه (STOL) طراحی شده بود. آیرودینامیک بی نظیر و مهندسی پیشروی این هواپیما، علیرغم هرگز به تولید انبوه نرسیدن، تأثیری ماندگار بر تاریخ هوانوردی بر جای گذاشت.

تاریخچه توسعه

در اوایل دهه ۱۹۴۰ و با تشدید درگیری های جهانی، نیروی دریایی ایالات متحده به دنبال هواپیماهای نوآورانه ای بود که بتوانند در فضاهای محدود، مانند ناوهای هواپیمابر کوچک، عملیاتی شوند. چارلز اچ. زیمرمن، آیرودینامیک دان، طرحی از یک بال دایرهای شکل ارائه داد که با حداکثر کردن نیروی برآر ( بالابرنده) و کاهش پسار( نیروی پایین آورنده بخاطر اصطحکاک و وزن) ، انقلابی در صنعت هوانوردی ایجاد می کرد. این ایده توسط شرکت ووت-سیکورسکی (زیرمجموعه یونایتد ایرکرفت) پیگیری شد و در نهایت نخستین پرواز V-173 در ۲۳ نوامبر ۱۹۴۲ انجام گرفت. این پروژه مبنایی برای توسعه یک جنگنده پیشرفته تر به نام Vought XF5Uمعروف به فلاپجک پرنده شد که در ادامه به بررسی آن نیز می پردازیم

ویژگیهای طراحی

طرح V-173 تمام قواعد آیرودینامیک مرسوم را به چالش کشید:

بال دایرهای: طول بال ۷.۱ متر و طول کلی هواپیما ۸.۲ متر، به آن ظاهری بشقاب مانند می داد. تمام بدنه به عنوان سطح برآر عمل می کرد

پیشرانه: دو موتور ۸۰ اسب بخاری کانتیننتال ای-۸۰ ، دو ملخ سه پره عظیم ۴.۹ متری را به حرکت درمی آوردند. ملخ های چرخان مخالف جهت یکدیگر، گشتاور را خنثی و کنترل پذیری را بهبود می بخشیدند.

جنس بدنه : بدنه سبکوزن چوبی با پوشش پارچهای، وزن نهایی هواپیما را به ۱۰۲۴ کیلوگرم محدود می کرد.

ارابه فرود : شاسی ثابت سه چرخ، طراحی ساده اما پراصطکاک.

آزمایش های پروازی و چالش ها

بین سالهای ۱۹۴۲ تا ۱۹۴۷، V-173 حدود ۱۹۰ پرواز و ۱۳۱ ساعت پرواز را ثبت کرد. خلبان آزمایشی بوون تی. گیتون از چابکی غیرمنتظره آن، از جمله صعودهای تقریباً عمودی و پیچهای ۹۰ درجه تمجید کرد. یافته های کلیدی شامل:

عملکرد STOL : امکان برخاست در کمتر از ۶۰ متر و فرود با سرعت ۳۲ کیلومتر بر ساعت حتی در صورت افزایش سرعت کشتی به بالای ۳۲ کیلومتر بر ساعت هواپیما قابلیت برخواست عمودی میداشت که با توجه به آن دوران و بدون هیچ تجهیز اضافه ای شگفت انگیز بود

پرواز در زاویه حمله بالا: طراحی بال از واماندگی (استال) جلوگیری می کرد به حدی که تصور می شد هواپیما در آسمان بین زمین و هوا ایستاده است

مشکلات فنی: لرزش جعبه دنده در پروازهای اولیه و دید نامناسب خلبان به زمین دو مشکل بزرگی بود که بعدا فقط مشکل دید نامناسب خلبان حل شد ولی سقوط سال ۱۹۴۷ (بدون تلفات) استحکام هواپیما را ثابت کرد.

هواپیمای Vought XF5U فلاپجک پرنده

هواپیمای Vought XF5U، معروف به “فلاپجک پرنده” ( یک نوع شیرینی صبحانه مثل پنکیک ولی معمولا با جو یا آرد جو تهیه می شود هرچند در آمریکا به پنکیک ، فلاپجک هم می گویند) ، یکی از جسورانه ترین و مرموزترین پروژه های هوانوردی نظامی در دهه ۱۹۴۰ بود. این جنگنده پیشرفته، که تکامل یافته طرح آزمایشی V-173 “پنکیک پرنده” محسوب می شد، با هدف ترکیب قابلیت های برخاست و فرود فوق کوتاه (STOL) با عملکرد رزمی بالا طراحی شد. هرچند هرگز به تولید نرسید، اما به عنوان نمادی از نوآوریهای رادیکال در عصر گذار از پروانه به جت، در تاریخ هوانوردی ماندگار شد.

پس از موفقیتهای نسبی پروژه V-173، نیروی دریایی ایالات متحده در سال ۱۹۴۴ به شرکت ووت-سیکورسکی سفارش داد تا یک نمونه جنگنده عملیاتی بر پایه طراحی بال دایرهای چارلز زیمرمن بسازد. نتیجه این تلاش، XF5U-1 بود که نخستین نمونه آن در ۱۹۴۵ تکمیل شد. هدف اصلی، ایجاد یک هواپیمای ناوپایه با توانایی پرواز از عرشه های کوچک و سرعتهای نزدیک به ۶۴۰ کیلومتر بر ساعت بود.

ویژگیهای طراحی: مهندسی فراتر از زمان خود

طراحی XF5U ترکیبی از ایدههای انقلابی و فناوریهای پیچیده بود:

بدنه فلزی : برخلاف بدنه چوبی V-173، XF5U از آلیاژ سبک مگنزیم-آلومینیوم ساخته شد تا استحکام و تحمل فشارهای پروازی بالا را داشته باشد.

بال دایرهای یکپارچه: قطر بال ۹.۹ متر و سطح گسترده آن، نیروی برآر عظیمی ایجاد می کرد. طراحی بدون دم عمودی، وابستگی به سطوح کنترلی مرسوم را کاهش داد.

پیشرانه قدرتمند: دو موتور Pratt & Whitney R-2000 هر کدام با ۱۳۵۰ اسب بخار، دو ملخ چرخان مخالف جهت (کانتروتیتینگ) با قطر ۵.۲ متر را به حرکت درمی آوردند. این سیستم پیچیده، گشتاور را خنثی و راندمان پیشرانه را افزایش می داد.

سلاح ها: برنامه ریزی برای نصب ۶ مسلسل کالیبر ۰.۵۰ یا ۴ توپ ۲۰ میلیمتری در لبه بال.

آزمایشها و چالشهای فنی

با وجود تکمیل بدنه در ۱۹۴۵، XF5U هرگز پرواز نکرد. دلایل اصلی این شکست عبارت بودند از:

۱ .مشکلات پیشرانه : سیستم انتقال قدرت ملخ های عظیم، به ویژه جعبه دندههای هماهنگ کننده، مستعد لرزشهای خطرناک و خرابی بودند.

۲ .تأخیرهای جنگ جهانی دوم : پایان جنگ در ۱۹۴۵ و کاهش نیاز فوری به جنگندههای پیستونی، اولویت پروژه را کاهش داد.

3 .ظهور عصر جتها : جنگندههای جت مانند F-80 شوتینگ استار، سرعت و عملکردی بسیار بالاتر ارائه میدادند.

۴ .ریسکهای عملیاتی: نگرانی از پایداری هواپیما در سرعتهای بالا و دشواری خروج خلبان در شرایط اضطراری.

5 . تغییرات و دستورات : در حالی پروژه داشت مراحل تکمیل خود را طی میکرد هر روز و هر هفته درخواست برای تغییرات از نیروی هوایی و دریایی میرسید که تکمیل پروژه را با مشکل عدم پایداری رو به رو کرده بود و یکی از اخرین دستورات به صورت ناگهانی درخواست تغییر پیشرانه از نوع موتور پیستونی به موتور جت بود

با پایان جنگ جهانی دوم، جت ها جایگزین هواپیماهای پیستونی شدند و در سال ۱۹۴۸ کل پروژه لغو شد. تنها نمونه V-173 در موزه ملی هوا و فضای اسمیتسونین نگهداری میشود. و در نهایت پروژه XF5U ، در مارس ۱۹۴۷ لغو شد و تنها نمونه ساخته شده در ۱۹۴۸ اوراق شد

میراث XF5U و V-173

پژوهشهای آیرودینامیک : دادههای XF5U و V-173 به درک بهتر رفتار بالهای کمارتفاع و طراحیهای یکپارچه (Blended Wing Body) کمک کرد که در پهپادهای مدرن مانند X-47B و بمب افکن های مانند B-2 اسپیریت دیده میشود.

فناوری های STOL/VTOL : تجربیات این پروژه در توسعه هواپیماهای مانند V-22 آسپری و  هارییر تأثیر غیرمستقیم داشت.

فرهنگ عمومی : طرح بشقاب مانند XF5Uو V-173 به شایعات درباره «فناوری سری بشقاب پرنده ها» در دوران جنگ سرد دامن زد

تصور یک پیروزی فرضی

اگر XF5U به تولید می رسید، مزایای احتمالی آن شامل:

عملیات از ناوهای کوچک: نیاز به باند پرواز طولانی را حذف میکرد.

مانورپذیری استثنایی: توانایی انجام مانورهای غیرممکن برای جنگندههای معمولی.

مقاومت در برابر آسیب: ساختار یکپارچه و عدم وجود دم عمودی، آسیب پذیری را کاهش می داد.

V-173 هرگز وارد میدان نبرد نشد، اما جسارت طراحی آن مرزهای هوانوردی را جابه جا کرد. این هواپیما نمادی از نوآوری و روحیه کاوشگری است و میراث آن در فناوریهای مدرن زنده است. «پنکیک پرنده» به عنوان یکی از عجیب ترین و جذاب ترین آزمایشهای تاریخ هوانوردی، همواره مورد تحسین خواهد بود و همینطورVought XF5U نمونه ای درخشان از جسارت مهندسی و محدودیت های فناوری دوران خود بود. این پروژه ثابت کرد که نوآوری های رادیکال گاهی پیش از زمان خود متولد می شوند. هرچند «فلاپجک پرنده» هرگز آسمان را فتح نکرد، اما به عنوان یادآوری از اهمیت تجربه های ناموفق در پیشبرد مرزهای علم هوانوردی، جاودانه شد.