پرواز با سرعت مافوق صوت همواره از نظر مصرف سوخت بسیار پرهزینه بوده، که یکی از دلایلی است که هواپیمای پرهزینه‌ی کنکورد را به گزینه‌ای غیرعملی برای بهره‌برداری تبدیل کرد، و همین مسئله باعث افزایش هزینه‌های آن شد. دو روشی که جنگنده‌ها برای حفظ چنین سرعتی استفاده می‌کنند، پس‌سوز (afterburner) و سوپرکروز (supercruise) هستند. پس‌سوز اساساً نوعی تقویت‌کننده توربویی است که خلبان می‌تواند آن را فعال کند تا حداکثر سرعت ممکن را از هواپیمایش بگیرد. پس‌سوز سوخت اضافی را وارد جریان گازهای خروجی می‌کند و آن را مشتعل می‌سازد، که باعث افزایش چشمگیر نیروی پیشرانه هواپیما می‌شود. این سامانه، بخشی اضافی از موتور محسوب می‌شود، هرچند طراحی نسبتاً ساده‌ای دارد.
یکی از جنبه‌های حیاتی این سیستم، نازل آن است که به خلبان اجازه می‌دهد هر زمان بخواهد آن را فعال یا غیرفعال کند. همچنین سیستم پس‌سوز شامل محفظه‌ای برای احتراق سوخت و البته یک سامانه تزریق سوخت است. این روش، روشی سریع و مؤثر برای رسیدن به سرعت مافوق صوت یا افزایش آن است، اما از نظر مصرف سوخت بسیار پرهزینه و غیربهینه است. هواپیمایی که قادر به پرواز مافوق صوت با استفاده از پس‌سوز باشد، قطعاً نمی‌تواند در تمام طول پرواز این سرعت را حفظ کند، زیرا مقدار زیادی سوخت مصرف کرده و این کار را به‌شکلی بسیار غیربهینه انجام می‌دهد. از این‌رو، پس‌سوزها معمولاً فقط برای مدت‌های بسیار کوتاه و در مواقعی که کاملاً ضروری باشند استفاده می‌شوند.
کارکرد اصلی پس‌سوز در یک جنگنده، تزریق کوتاه و سریع نیروی پیشرانه اضافی است. این ویژگی باید به‌صورت محدود و صرفاً در مواقع خاص مانند هنگام برخاستن از زمین استفاده شود، و ممکن است تفاوت بین موفقیت و شکست در یک مأموریت را رقم بزند، و حتی جان خلبان را با فراهم کردن مانورپذیری بیشتر در لحظه‌ای حیاتی نجات دهد. از سوی دیگر، سوپرکروز به معنای «کروز کردن» در سرعت‌های مافوق صوت است، یعنی رسیدن به سرعت صوت بدون استفاده از پس‌سوز. این تنها یک جهش سریع در سرعت نیست، بلکه به این معناست که هواپیما می‌تواند برای مدتی طولانی‌تر با سرعت مافوق صوت به پرواز ادامه دهد.
هواپیماهای نظامی که قادر به سوپرکروز هستند
یک نکته مهم درباره سوپرکروز آن است که باید بین موارد مختلف تمایز قائل شد. ممکن است یک هواپیما بتواند در شرایطی کاملاً بهینه، بدون استفاده از پس‌سوز به سرعت مافوق صوت برسد، اما نه در پیکربندی معمول پروازش. این دقیقاً همان چیزی است که هواپیمای F-22 Raptor را بسیار قابل توجه و متفاوت می‌سازد. در ژوئیه ۱۹۹۹، فرمانده نیروی مشترک تست نیروی هوایی ایالات متحده، سرهنگ سی. دی. مور اعلام کرد که رپتور، که در آن زمان یک جنگنده کاملاً جدید بود، توانایی کاملاً منحصربه‌فردی دارد.
خبرگزاری نیروی هوایی ایالات متحده از قول سرهنگ مور نقل می‌کند: «دیروز این هواپیما نشان داد که می‌تواند با تنظیمات توان پایین، برای مدت زمانی پایدار با سرعتی فوق‌العاده بیش از ۱٫۵ ماخ پرواز کند. هیچ جنگنده دیگری در جهان نمی‌تواند چنین کاری انجام دهد.» این، جوهره‌ی سوپرکروز است: نه‌فقط دستیابی به چنین سرعت‌هایی بدون استفاده از قابلیت پس‌سوز، بلکه حفظ این سرعت بدون نیاز به بالا بردن توان موتور. امروزه تنها تعداد معدودی جت در خدمت فعال هستند که قادر به سوپرکروز هستند، اما آن‌هایی که این توانایی را دارند، از مزایای فوق‌العاده‌ای بهره‌مند می‌شوند. با قابلیت سوپرکروز، اثربخشی عملیاتی افزایش می‌یابد، همان‌طور که بُرد هواپیما نیز بیشتر می‌شود.
بیشتر هواپیماهای مافوق صوت برای شکستن دیوار صوتی نیاز به افزایش قابل توجهی در نیروی پیشران از طریق پس‌سوز دارند. این موضوع هم برای اکثر هواپیماهای نظامی صدق می‌کند و هم برای آن تعداد معدود هواپیماهای غیرنظامی که قادر به انجام این کار هستند، مانند هواپیمای کنکورد. این هواپیمای منحصر‌به‌فرد غیرنظامی نه‌تنها می‌توانست با سرعتی در حدود ۲ ماخ پرواز کروز انجام دهد، بلکه به سیستم پس‌سوز نیز مجهز بود. مانند هواپیماهای نظامی، پس‌سوز در کنکورد اغلب هنگام برخاستن از زمین استفاده می‌شد، زیرا روشی فوق‌العاده برای دستیابی به شتاب و سرعت ناگهانی بالا بود. این موضوع در مورد اکثر هواپیماهای مافوق صوت صدق می‌کند، زیرا سوپرکروز و پس‌سوز، دو مفهوم ناسازگار یا متضاد نیستند.
سوپرکروز و پس‌سوز در یک هواپیمای واحد
پس‌سوز ممکن است تفاوت میان موفقیت یا شکست در یک مأموریت را رقم بزند، و حتی ممکن است جان خلبان را نجات دهد. توانایی سوپرکروز داشتن، مانع از آن نمی‌شود که یک جنگنده از پس‌سوزهای خود برای افزایش بیشتر نیروی پیشران و سرعت استفاده کند. یک نمونه بارز در این زمینه، جنگنده فرانسوی رافال است، یک جت اروپایی که توسط شرکت داسو اویاسیون طراحی و تولید می‌شود. این جت با هدف آنچه داسو «چندمنظوره کامل» (Omnirole) می‌نامد ساخته شده و این هدف را از طریق انعطاف‌پذیری در تجهیزات و پیکربندی تحقق می‌بخشد.
برای مثال، نسخه‌ی Rafale-B یک مدل دو نفره است که امکان آموزش خلبانان برای کار با آن را فراهم می‌سازد. برای افزایش بیشتر انعطاف‌پذیری آن، قابلیت سوپرکروز این هواپیما با پس‌سوزهای اختیاری تقویت شده است. موتور M88-2 این جنگنده، بنا به ادعای سازنده، ۱۰٬۹۷۱ پوند نیروی پیشران در حالت خشک (بدون فعال بودن پس‌سوز) و تا ۱۶٬۶۲۰ پوند در حالت مرطوب (با پس‌سوز فعال) تولید می‌کند. این ارقام معادل سرعتی در حدود ۱٫۴ ماخ در حالت سوپرکروز و ۱٫۸ ماخ با پس‌سوز هستند.
با این حال، ماهیت مأموریت‌های هواپیماهای جنگنده، اغلب غیرقابل پیش‌بینی، متغیر و پرخطر است. در چنین شرایطی، تجهیز بودن یک جت به پس‌سوز نوعی اطمینان‌خاطر به‌حساب می‌آید. با این وجود، استفاده از پس‌سوز دارای معایب قابل‌توجهی است و نباید با بی‌احتیاطی فعال شود. همان‌طور که دیدیم، بسیار نادر است که یک هواپیما بتواند بدون استفاده کامل از پس‌سوز به سرعت مافوق صوت دست یابد. با این حال، مزایا و معایب استفاده از چنین سامانه‌هایی کاملاً مشهود است. افزایش بیش از ۵۰ درصدی در نیروی پیشران، یک جهش بسیار چشمگیر است، اما افزایش هم‌زمان در مصرف سوخت نیز به همان اندازه قابل‌توجه خواهد بود. به همین دلیل است که موتور توربوفن پس‌سوزدار هواپیمای اف-۲۲ رپتور بسیار چشمگیر و قابل‌توجه محسوب می‌شود.
بدون نظر