F135؛ نگاهی به قدرتمندترین موتور جنگنده جهان در قلب F-35 Lightning II

جنگنده F-35 Lightning II قدرتمندترین و توانمندترین جت جنگی جهان بوده و قادر به انجام مجموعه‌ای وسیع از مأموریت‌ها است. چیزی که برای یک جت جنگی با این جثه غیرمعمول به نظر می‌رسد این است که تنها یک موتور دارد. F-16 Fighting Falcon هم تنها یک موتور دارد، اما این هواپیما به مراتب کوچکتر از جنگنده نسل ۴.۵ آمریکایی است. جت‌های جنگی بزرگ چندمنظوره در سراسر جهان، از F-22 Raptor تا Eurofighter Typhoon، همگی دارای دو موتور هستند. در همین حال، جت جنگی نسل آینده J-36 که در اواخر سال ۲۰۲۴ در چین مشاهده شد، دارای سه موتور است.

چرا سرعت جنگنده ۵۲ ساله اف-۱۵ ایگل بیشتر از اف-۲۲ رپتور مدرن است؟

F-35 از یک موتور توربوفن F135 مجهز به پس‌سوز ساخت Pratt & Whitney نیرو می‌گیرد. این جنگنده نسل پنجمی با فاصله‌ای زیاد نسبت به رقبا، پرتولیدترین جت جنگی در تاریخ ایالات متحده است. در سال ۲۰۲۴، این جت ۱۱۰ فروند از ۱۵۳ فروند جت جنگی که صنایع ایالات متحده تحویل داده بود را به خود اختصاص داد و در سال ۲۰۲۵، شرکت لاکهید مارتین قصد دارد عدد بی‌سابقه و رکوردشکنی بین ۱۷۰ تا ۱۹۰ فروند F-35، شامل صادرات، را تحویل مشتریان دهد. در اینجا اطلاعاتی در مورد موتور قدرتمند این جت جنگی آورده شده است.

مسئله غیرمنتظره در مورد هواپیماهای تک‌موتوره

به عنوان یک جت جنگی تک‌موتوره، F-35 Lightning II در ماه مه ۲۰۲۵ باعث نارضایتی رئیس‌جمهور کنونی ایالات متحده، دونالد ترامپ شد، زمانی که او طی صحبت‌هایی مبهم تصریح کرد: «ما یک F-55 خواهیم ساخت و فکر می‌کنم — اگر قیمت درست باشد، باید قیمت درست را بگیریم — آن جت دو موتور خواهد داشت و یک ارتقاء فوق‌العاده روی F-35.» او همچنین گفت: «من موتورهای تک‌ را دوست ندارم… اگر یک موتور خراب شود، خوب است که دو، سه یا چهار موتور داشته باشی. به همین دلیل است که من ۷۴۷ را دوست دارم، چون چهار موتور دارد…»

این اظهار نظرهای ترامپ بسیاری از افراد را بهت‌زده کرد. تغییر پیکربندی F-35 برای داشتن دو موتور بسیار متفاوت از ارتقاء ساده‌ای که ترامپ بیان کرده خواهد بود. این کار به معنای طراحی مجدد تقریباً تمام این جت جنگنده است. فرانک کندال، وزیر پیشین نیروی هوایی، به Breaking Defense گفت که نه تنها چنین کاری یک طراحی جدید خواهد بود، بلکه «این گزینه‌ای است که هرگز ارائه نشده و تا جایی که من می‌دانم، ما هرگز آن را در نظر نگرفته‌ایم.»

حداقل در حال حاضر، F-35 به ساخت خود با تک موتور Pratt & Whitney F135 با توربوفن پس‌سوز ادامه خواهد داد. به نظر نمی‌رسد که F-35 مجدداً طراحی شود تا دو موتور داشته باشد. اگرچه مواردی از سقوط F-35 گزارش شده است، این جت جنگی بیشتر از همتایان خود سقوط نمی‌کند. با این حال، ین هواپیما یک هواپیمای بسیار شناخته‌شده و مشهور است، حوادث مرتبط با آن بیشتر گزارش می‌شود.

موتور توربوفن پس‌سوز Pratt & Whitney F135

موتور F135 ساخت کمپانی Pratt & Whitney به طور انحصاری برای خانواده هواپیماهای F-35، شامل F-35A، F-35B و F-35C طراحی شده است. سیستم LiftSystem برای عملیات STOVL (برخاست کوتاه و فرود عمودی) در F-35B توسط رولز-رویس ساخته می‌شود. این موتور با موفقیت توانست موتور توربوفن General Electric/Rolls-Royce F136 را شکست داده و به عنوان موتور اصلی برای F-35 انتخاب شود.

اولین موتورهای تولیدی از این نوع در سال ۲۰۰۹ تحویل داده شده و بر اساس موتور Pratt & Whitney F119 ساخته شده‌اند که برای F-22 Raptor توسعه داده شده بود. رپتور دو موتوره از دو موتور F119 نیرو می‌گیرد. موتور F136 به کار رفته در F-35 به طور خاص برای تولید ۴۳,۰۰۰ پوند نیرو با پس‌سوز و حدود ۲۸,۰۰۰ پوند بدون پس‌سوز طراحی شده است.

موتور Pratt & Whitney F135 در قالب آمار:

موتور F135 برای تکمیل ردپای کم‌مشهود (پنهانکار) F-35 طراحی شده است. این موتور با مدیریت حرارتی بی‌نقص طراحی شده تا قابل شناسایی بودن آن کاهش یابد. در مقابل، جت روسی Sukhoi Su-57 از دو موتور توربوفن پس‌سوز Saturn AL-41F1 استفاده می‌کند، و این موتورها نسخه‌های متفاوتی از موتورهایی هستند که برای تأمین قدرت جت‌های غیرپنهانکاری مانند Su-34/Su-30 Flanker استفاده می‌شوند. موتور توربوفن Saturn AL-51 با ردپای راداری کم‌تر که قرار بود در این جت‌ها استفاده شود، هنوز بر روی این جنگنده‌ها نصب نشده است.

بهبودهای مستمر

مانند سایر موتور‌ها، موتور F135 به طور مداوم بهبود و ارتقاء می‌یابد. این بهبودها شامل کاهش مصرف سوخت و افزایش قابلیت اطمینان آن است، در حالی که نیاز به نگهداری آن کاهش می‌یابد. کاهش مصرف سوخت در نیروی هوایی ایالات متحده اهمیت زیادی دارد زیرا افزایش کارآیی باعث می‌شود تا برد هواپیما بیشتر شود. برد یکی از بزرگ‌ترین محدودیت‌های جت‌های جنگی مدرن است که با افزایش آسیب‌پذیری هواپیماهای سوخت‌رسان تشدید می‌شود.

روزآمدسازی‌ها باعث خواهند شد که موتور F135 نیروی پیشرانه بیشتر و مدیریت حرارتی بهتری داشته باشد. بهبودهای بیشتری به عنوان بخشی از ارتقاء هسته موتور (ECU) برای ارتقاء آینده جنگنده F-35 با عنوان Block IV (که انتظار می‌رود در حدود ۲۰۲۹ رخ دهد) برنامه‌ریزی شده است. شرکت پرت اند ویتنی می‌گوید که به محض اینکه جت جنگی F-35 برای مقابله با تهدیدات آینده به قابلیت‌های جدید مجهز شود، ارتقاء هسته موتور عملکرد بهتری را برای برآورده کردن آن نیازها فراهم خواهد کرد.

باید توجه داشت که سرعت بالا هیچ‌گاه هدف اصلی طراحی موتور F-35 نبوده است. در واقع، سرعت کروز F-35 از ۱.۸ ماخ برنامه‌ریزی شده به ۱.۶ ماخ کاهش یافته است که این باعث می‌شود این جت جنگی نسبت به F-22 و حتی F-4 Phantom II بسیار کندتر باشد. دلیل این امر آن است که درس‌هایی که از درگیری‌های گذشته آموخته شده نشان می‌دهد که جت‌های جنگی در سناریوهای جنگی در سرعت‌های کمتری مانور می‌دهند، سرعت‌های بالا سوخت بسیار بیشتری مصرف می‌کنند، برد را کاهش می‌دهند و اصطکاک حرارتی را افزایش می‌دهند که باعث می‌شود F-35 پنهانکاری کمتری داشته باشد.

جهش نسلی

کمپانی Pratt & Whitney ادعا می‌کند که موتور F135 ایمن‌ترین و پیشرفته‌ترین موتور از نوع خود در حال خدمت است. این شرکت می‌گوید موتور مذکور «یک جهش نسلی در عملکرد و قابلیت اطمینان ارائه می‌دهد» و این که این موتور به طور مداوم از نرخ قابلیت انجام مأموریت کامل ۹۴ درصد فراتر می‌رود. تا کنون بیش از ۱,۳۰۰ موتور F135 توسط این کمپانی تحویل شده و بیش از ۱,۲۰۰ فروند F-35 تکمیل‌شده توسط لاکهید مارتین تحویل مشتریان داخلی و خارجی داده شده‌اند.

در پاسخ به نگرانی‌ها در مورد ایمنی تک موتور و سوانح پر سر و صدای F-35، پرت اند ویتنی تأکید می‌کند که نرخ ایمنی این جنگنده بسیار بهتر از نسل‌های قبلی موتورهای جنگی است؛ هنگامی که این موتور‌ها در طول دوره‌ عمر خود مقایسه شوند. موتور F135 قطعات کمتری نسبت به موتورهای مشابه دارد و این کمک می‌کند تا قابلیت اطمینان آن بهبود یابد.

موتور جنگنده اف-۳۵ به گونه‌ای طراحی شده که تعمیر و نگهداری آن ساده باشد، به طوری که تمام قطعات قابل تعویض را می‌توان با مجموعه‌ای از شش ابزار دستی معمولی باز و تعویض کرد. وضعیت موتور نیز به لطف سیستم مدیریت سلامت آن که داده‌های زمان واقعی را به تعمیرکاران ارائه می‌دهد، دیجیتالی شده است. این سیستم همچنین به تعمیرکاران این امکان را می‌دهد که مشکلات را شناسایی کرده و قطعات یدکی لازم را قبل از بازگشت هواپیما به پایگاه آماده کنند.

نسخه منحصر به فرد F-35B

نسخه‌های F-35A معمولی نیروی هوایی و F-35C عمدتاً در اختیار نیروی دریایی از موتورهای مشابه F135-PW-100/400 استفاده می‌کنند. تفاوت اصلی بین نسخه‌های -۱۰۰ و -۴۰۰ این است که نسخه -۴۰۰ از مواد مقاوم در برابر خوردگی با نمک استفاده می‌کند. با این حال، جت جنگی F-35B که قابلیت پرواز کوتاه و فرود عمودی دارد از نسخه کاملاً سازگار شده F135-PW-600 استفاده می‌کند. این نسخه نیروی پیشرانه بیشتری با پس‌سوز (۴۱,۰۰۰ پوند) دارد، اما سنگین‌تر بوده و وزن خشک آن بیش از ۳,۲۹۳ کیلوگرم است که نسبت به وزن خشک نسخه‌های -۱۰۰/۴۰۰ (۲,۹۱۳ کیلوگرم) سنگین‌تر است.

موتور F-35B دارای نازل اگزوز است که به سمت پایین می‌چرخد و با سیستم LiftSystem ساخت رولز-رویس ترکیب می‌شود تا این جت جنگی را قادر سازد که روی یک بالشتک هوایی شناور شده و عمودی فرود آید. حدود ۴۶ درصد از نیروی پیشرانه به سمت پایین توسط فن لیفتی که در جلوی موتور قرار دارد تأمین می‌شود و ۴۶ درصد دیگر توسط نازل خروجی متغیر تأمین می‌شود. ۸ درصد باقی‌مانده توسط نازل در هر بال تأمین خواهد شد.

F-35 های سفارش داده شده یا قصد سفارش توسط کشورها (بر اساس داده‌های وبسایت F-35.com)

سیستم پرواز کوتاه و فرود عمودی پیشرفته F-35B دلیل اصلی برنده شدن لاکهید مارتین در قرارداد برای طراحی X-35 در مقابل طراحی رقیب X-32 ساخت بوئینگ بود. یکی از خلبان‌های آزمایشی به نام فیل «رودی» ییتس که هواپیمای آزمایشی را به پرواز درآورد، گفته است که سیستم بالابری عمودی X-35 نیاز به ۱۷ معجزه همزمان داشت و همه آن‌ها در طول آزمایش‌ها به خوبی عمل کردند. در همین حال، طراحی X-32 توسط بوئینگ عمدتاً یک بروزرسانی از طراحی قدیمی جت پرشی Harrier بود و باید آزمایشات خود را در سطح دریا، جایی که هوا غلیظ‌تر بود، انجام می‌داد.

موتور شایسته نسل پنجم

موتور F135 ممکن است جنگنده اف-۳۵ را به سرعت‌های بالایی در مقایسه با سایر جت‌های جنگی با عملکرد بالا نرساند، اما این هدف از توسعه آن نیست. سریع‌ترین جت جنگی در حال خدمت امروز، جنگنده رهگیر MiG-31 ساخت روسیه است که می‌تواند به سرعت ۲.۸ ماخ برسد، در حالی که F-35 سرعت حداکثری ۱.۶ ماخ را دارد.

با این حال، آن جت جنگی قدیمی دوران شوروی به نظر می‌رسد که در آستانه بازنسستگی و منسوخ شدن است، زیرا سرعت دیگر عامل تعیین‌کننده‌ای نیست که جت‌های جنگی مدرن را مرگبار می‌سازد.

F-35 با این ایده طراحی شده که «نمی‌توانی فرار کنی، اما می‌توانی پنهان شوی»، و به همین دلیل موتور توربوفن F135 به گونه‌ای طراحی شده که کمترین ردپای حرارتی ممکن را برای Lightning II ارائه دهد. زمانی که این موتور توسعه یافت، پیشرفتهترین مهندسی دوران خود را داشت. اکنون، شرکت پرت اند ویتنی (و GE Aerospace) در حال کار بر روی توسعه نسل بعدی موتور‌ها برای تأمین نیروی جت‌های جنگی نسل ششم هستند.

در حالی که موتور F135 ممکن است با قدرت و قابلیت اطمینان کافی طراحی شده باشد به‌طوری که مهندسان احساس می‌کردند فقط به یک موتور نیاز دارند، ممکن است این طراحی برای جت‌های جنگی آینده مناسب نباشد. باور عمده کارشناسان بر این است که جت‌های جنگی نسل ششم، مانند F-47، با دو موتور در حال توسعه هستند. جت مشترک انگلیسی-ژاپنی Tempest/GCAP با دو موتور طراحی شده و جت چینی J-36 دارای سه موتور است. جت‌های جنگی نسل ششم ملزم به داشتن برد فوق‌العاده بالا و تولید برق برای تأمین انرژی حسگرها و حتی لیزرها خواهند بود. همچنین این هواپیماهای موسوم به «سیستم سیستم‌ها» قرار است بسیار بزرگتر از جت‌های جنگی نسل پنجم باشند.