چگونه جت های جنگنده می توانند بدون پس سوز به سرعت سوپرکروز برسند؟

سوپرکروز یک شاهکار منحصربه‌فرد پرواز با سرعت مافوق صوت با استفاده صرف از نیروی موتور و عدم درگیری تقویتی از مرحله پس سوز است. این ویژگی بسیار ویژه و ارزشمند است زیرا توانایی پرواز با چنین سرعت بالایی بدون پس سوز به این معنی است که هواپیما می تواند سوخت بسیار کمتری بسوزاند و این سرعت را برای زمان های بسیار بیشتری حفظ کند.

قابلیت سوپرکروز به جنگنده های برتر جهان اجازه می دهد تا کارهای باورنکردنی انجام دهند، برخی از مشهورترین جنگنده های دارای قابلیت سوپرمرپز عبارتند از: F-22 Raptor ساخت لاکهید مارتین و Typhoon ساخت یوروفایتر. بیایید بر این تمرکز کنیم که چگونه F-22 Raptor این شاهکار سرعت باورنکردنی را از طریق مهندسی حیرت انگیز خود ارائه می دهد.

کدام جت های جنگنده امروزی قابلیت سوپرکروز دارند؟

شاهکار فنی

پرواز سوپرکروز تنها با ترکیبی از قدرت باورنکردنی موتور و آیرودینامیک با طراحی منحصربفرد امکان پذیر است. موتور F119 ساخت پرت اند ویتنی یک نیروگاه آتشین با قابلیت جهت دهی رانش در قلب F-22 Raptor است. طراحی موتور F119 دارای یک مرحله کلیدی است که جریان هوا را بهینه کرده و اصطکاک را کاهش می دهد، که به نوبه خود کارآیی را در سرعت هوایی بیش از یک ماخ بهبود می بخشد.

ویژگی‌های ستون و بدنه آن مانند اشکال سطوح بسیار دقیق و بهینه، محفظه های داخلی سلاح و ساختار کامپوزیتی با هم کار می‌کنند تا بسته آیرودینامیکی مورد نیاز برای سرعت‌های بالا را فراهم کنند. برای مدیریت صحیح و کارآمد تمام این نیروها، F-22 دارای برخی از پیشرفته ترین تجهیزات آویونیک در جهان است. این قابلیت نه تنها به سیستم‌های اطلاعات خلبان و کنترل حرکات سطح محدود می‌شود، بلکه نرم‌افزار کنترل موتور نیز به طور مداوم عملکرد توربوفن‌های عظیم و جهت دهی رانش را در حین چرخش و سوخت و ساز آنها نظارت و دستکاری می‌کند.

مجله Air and Space Forces مدعی است که هدف این نرم افزار جدید افزایش عمر و بهبود عملکرد موتورهای F-22، تضمین قابلیت های سوپرکروز پایدار است. تلاش‌های بهینه سازی مستمر توسط پرت اند ویتنی تا جایی پیش رفته است که الگوریتم‌های تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده را برای حفظ راندمان موتور در دوره‌های طولانی پرواز با سرعت بالا شامل می‌شود.

سوپرکروز در عمل

سوپرکروز یک مزیت عملیاتی بزرگ برای هر واحد هوایی است. علاوه بر مزیت‌های تاکتیکی آشکار شامل سرعت و مانورپذیری که رپتور با خود به میدان نبرد هوایی می‌آورد، این جنگنده می‌تواند در سرعت هایی بی سابقه مسافت های طولانی را برای ماموریت های جدید بپیماید – و این کار را در حالی انجام می‌دهد که برای رادار نامرئی است. مزیت دیگر به پرواز درآمدن و انتقال از پایگاه هوایی محل استقرار به خط مقدم بدون استفاده از پس سوز است اما همچنان با سرعت مافوق صوت حرکت می کند و به این معنی است که F-22 می تواند سریعتر به آنجا برسد و تقریباً بیشتر از هر جت جنگنده دیگری در آنجا بماند.

مقرون به صرفه بودنی نسبی مصرف سوخت آن به این معنی است که رپتور می تواند برای مدت طولانی در حال انجام ما موریت در هر منطقه ای از فضای نبرد پرسه بزند تا نظارت، اسکورت، شناسایی یا پرواز ممنوع را فراهم کند. Task & Purpose ادعا می کند که F-22 Raptor به عنوان بهترین جنگنده هوا به هوا در جهان شناخته می شود، عمدتاً به دلیل توانایی آن در سوپرکروز و قدرت مانور فوق العاده. ترکیب این ویژگی‌های شگفت‌انگیز با پنهانکاری و تسلیحات فراتر از افق، ترکیبی بسیار کشنده ایجاد کرده است.

همچنین سوپرکروز با فراهم کردن امکان تغییرات سریع در سرعت بدون ردپای حرارتی و صوتی پس سوز، انعطاف پذیری تاکتیکی هواپیما را افزایش می دهد. جابجایی بین سرعت های مادون صوت و فراصوت به شکلی سریع و بدون نقص، گزینه های بیشتری را در طول ماموریت در اختیار خلبانان قرار می دهد و آنها را قادر می سازد تا از عنصر غافلگیری برای در دست داشتن ابتکار عمل استفاده کنند.

برد بیشتری که قابلیت سوپرکروز فراهم می کند، با به حداقل رساندن نیاز به توقف سوخت گیری مجدد، بار لجستیکی را نیز کاهش می دهد. این امر به ویژه در مناطق مورد مناقشه یا دورافتاده که زیرساخت های سوخت گیری ممکن است وجود نداشته باشد، محدود یا آسیب پذیر باشد، ارزشمند است.

F-22 Raptor: مطالعه موردی

F-22 Raptor بهترین نمونه در جهان از نظر فناوری سوپرکروز موفق است، و این دستاورد تا حدود زیادی به این خاطر است که این هواپیما با همکاری بوئینگ، لاکهید مارتین، جنرال داینامیکس و پرت اند ویتنی ساخته شده است. در حالی که پلتفرم های مشابه دیگری وجود دارد و تعداد بیشتری در حال ظهور هستند، F-22 همچنان یک شگفتی مهندسی باقی مانده است:

• طول: ۱۸.۹۲ متر
• طول بالها: ۱۳.۵۶ متر
• ارتفاع: ۵.۰۹ متر
• حداکثر سرعت: بیش از ۲.۲۵ ماخ (بیش از ۲,۴۱۴ کیلومتر در ساعت)
• برد: بیش از ۲,۹۶۰ کیلومتر برد فرابری با دو باک اضافی خارجی
• سقف پروازی: بیش از ۵۰,۰۰۰ فوت (بیش از ۱۵,۰۰۰ متر)
• قدرت پیشرانه: ۳۵,۰۰۰ پوند (۱۵۵.۹ کیلو نیوتن) در هر موتور

طراحی رپتور نه تنها بر روی مشخصات پنهانکاری تمرکز دارد که سطح مقطع راداری (RCS) را به حداقل می رساند، بلکه چابکی و سرعت آن را نیز بهینه می کند. محفظه های داخلی تسلیحات F-22 باعث کاهش اصطکاک و همچنین ردپای راداری می شود و نازل های موتور با قابلیت جهت دهی رانش، مانورپذیری را تا حد بسیار زیادی افزایش می دهد. F-22 اوج طراحی یک جنگنده است، که آن را به نیروی غالب هوایی و آخرین حرف در برتری هوایی تبدیل می کند.

HowStuffWorks تصریح می کند که توانایی F-22 در سوپرکروز به آن برتری متمایزی نسبت به سایر جنگنده هایی می دهد که برای سرعت های فراصوت به پس سوز متکی هستند، که تنها به لطف سیستم پیشران باورنکردنی آن امکان پذیر است. F119 سلف موتور F135 در جنگنده F-35 است اما همچنان از نظر عملکرد و ویژگی های پنهانکاری بر جانشین خود برتری دارد.

فن سه مرحله ای یکپارچه پره ای آن توسط یک توربین تک مرحله ای کم فشار تغذیه می شود. هسته ناهمسوگرد موتور دارای یک کمپرسور شش مرحله ای کارآمد از نظر آیرودینامیکی است که توسط یک توربین فشار بالای تک مرحله ای با جدیدترین تیغه های سوپرآلیاژ تک کریستالی و فناوری های خنک کننده پیشرفته همراهی می شود. این کمپرسور قوی و در عین حال فشرده و پرفشار دارای پیشرفته ترین آیرودینامیک هوابُر و دیسک های روتور یکپارچه تیغه ای برای اطمینان از دوام است.

در مسابقه سرعت اف-۳۵ با اف-۲۲ کدام یک برنده خواهد شد؟