موتور توربوفن بعد سوز چطور کار می کند؟_آیندگان

در دهه ۱۹۶۰، در اوج جنگ سرد، نیروی دریایی ایالات متحده تصمیم گرفت نوع جدیدی از هواپیما را آزمایش کند. این مفهوم جت جنگنده چند منظوره (همه کاره) می‌توانست از عرشه ناوهای هواپیمابر نیروی دریایی با کارآیی بی‌نظیری دست به عملیات بزند. زمان برخاستن از عرشه ناو هواپیمابر، این جت‌ها می‌توانستند بال‌های خود را به سمت جلو بکشند که به آنها امکان می‌داد با ارامش در شدت‌های پایین‌تر پرواز کنند و از قوت لیفت اضافی تشکیل شده نهایت منفعت را ببرند.

هنگامی که هواپیما از روی عرشه ناوهای هواپیمابر بلند شده و به ارتفاعات بالا می رفت، بال‌های این جنگنده به سمت عقب متمایل می شد که امکان مانور و شدت بالاتری را فراهم می‌کرد. نیروی دریایی خواست‌های خود را برای پیمانکاران ارسال کرد تا یک جنگنده تازه و پیشرفته را گسترش دهند که از این طراحی متغیر بال جارویی منفعت گیری کند، چیزی که به یک دارایی حیاتی بال هوایی نیروی دریایی آینده ایالات متحده تبدیل می‌شود.

جنرال داینامیکس اولین پیمانکار نظامی می بود که به این خواست عکس العمل نشان داد، شرکتی که قبلاً یک هواپیمای بال متغیر برای نیروی هوایی ایالات متحده ساخته می بود که در سال ۱۹۶۷ داخل خدمت شد. F-111 Aardvark قبلاً رد چندین نقش برای نیروی هوایی فعالیت کرده، به گفتن هواپیمای تهاجمی و هواپیمای شناسایی عملیات های بسیاری انجام داده و این چنین می توانست برای جنگ الکترونیک پیکربندی شود. این هواپیما این چنین می توانست ماموریت های بمباران استراتژیک را با قابلیت حمل تسلیحات هسته ای انجام دهد. ایده پیکربندی مجدد این هواپیما برای انجام رهگیری در ارتفاع بالا از روی ناوهای هواپیمابر دور از ذهن به نظر نمی رسید. با این حال، تنها یک فروند F-111 بر روی یک ناو هواپیمابر فرود آمده و نیروی دریایی هیچ زمان نوع تخصصی آن را به خدمت نگرفت.

گرومن نیز ایده خاص خود را برای نیروی دریایی داشت و این بار یک جت جنگنده را منحصراً برای این سازمان گسترش داد. جنگنده F-14 Tomcat ساخت گرومن، یک هواپیمای جنگنده چندمنظوره دو موتوره ناونشین با قابلیت عملیات در همه شرایط آب و هوایی می بود که در نهایت هواپیمای انتخابی توسط نیروی دریایی شد، در رقابت با نسخه تحول یافته F-111 Aardvark. توسط جنرال داینامیکس.

این دو هواپیما یک ویژگی کلیدی مشترک داشتند

در حالی که این دو هواپیما از چندین جنبه کلیدی با هم تفاوت داشتند، نوآوری‌های منحصربه‌فردی وجود داشت که هر دو هواپیما مشترکاً روی میز آورده بودند. در حالی که آشکار ترین آنها مفهوم هندسه متغیر می بود که هر دو هواپیما پیشگام آن بودند، در واقع شاهکار متغیری از مهندسی هواپیما در این دو معارفه شده می بود.

موتور Pratt & Whitney TF30 ، یک موتور زیاد پیشرفته، به گفتن نیروگاه مهم برای تامکت و آردوارک منفعت گیری می شد و این موتور اولین توربوفن بعد سوزی می بود که در هواپیماهای نظامی منفعت گیری شده است. F-14 و F-111 هر دو برای پرواز در شدت های پایین با کنترل بی نقص و با شدت های بالا در ارتفاع، به نوع جدیدی از موتور نیاز داشتند.

پرت اند ویتنی، یک سازنده موتور قدیمی که اکنون یکی از زیرمجموعه های شرکت RTX Corporation است، با موتور زیاد پیشرفته و شاهکار TF30 جواب این قضیه را داد. بیایید نگاهی عمیق‌تر به مهندسی دیدنی این موتور بیندازیم و اثری که توربوفن‌های بعد سوز در بازار داشتند را بازدید کنیم.

توربوفن بعد سوز دقیقاً چیست؟

توربوفن بعد سوز یک موتور جت است که از یک موتور توربوفن تجهیزبه بعد سوز راه اندازی شده است که برای افزایش نیروی پیشرانه در دوره های خاص منفعت گیری می شود. این نوع موتور کارآیی یک توربوفن را با نیروی اضافیِ (که برای پرواز مافوق صوت مورد نیاز است) یک توربوجت بعد سوز ترکیب می کند.

به حرف های سازمان ملی هوانوردی و فضایی (ناسا)، بعد سوز طبق معمولً در تکه اگزوز موتور قرار دارد و زمان خروج هوای گرم موتور از توربین، سوخت اضافی را به این جریان تزریق می کند که به شدت گازهای خروجی را سوزانده و به طور قابل توجهی شتاب تشکیل می کند. برخی از موتورهای توربوفن بعد سوز حتی سوخت را در هوای سردتری که کمپرسور توربوفن را دور زده است، مشتعل می‌کنند و نیروی پیشرانه را حتی زیاد تر نیز خواهد کرد.

موتورهای توربوفن بعد سوز عمدتاً در جت های جنگنده مورد منفعت گیری قرار می گیرند، چون امکان پرواز مافوق صوت، مانورهای رزمی و برخاستن در مسافت های مختصر را فراهم می کنند و در عین حال نسبت پیشرانه به وزن بالاتری را نسبت به اکثر موتورها اراعه می دهند، اما با بازده سوخت پایین تر همراه می باشند. با گذشت زمان، توربوفن های بعد سوز به طور گسترده ای برای تامین انرژی جت های جنگنده منفعت گیری شدند.

گسترش و میراث موتور TF30

موتور Pratt & Whitney TF30، اولین توربوفن بعد سوز جهان که داخل تشکیل زیاد شد، یک موتور توربوفن کم بای بعد می بود که در اصل برای هواپیمای F6D Missileer، یک جنگنده مادون صوت، ساخته شده می بود. اگرچه این برنامه بعداً لغو شد، این موتور برای نیرو دادن به هواپیماهایی همانند F-111 Aardvark، F-14A Tomcat و A-7 Corsair II به یک بعد سوز تجهیزشد. این موتور برای اولین بار در سال ۱۹۶۴ مورد منفعت گیری قرار گرفت و تشکیل آن به زمان ۲۴ سال تا سال ۱۹۸۶ ادامه یافت. در اینجا برخی از مشخصات TF30 آمده است:

به ادعای فلایت گلوبال، منشأ این موتور به برنامه موتور توربوفن JT10A در سال ۱۹۵۹ باز می گردد، موتوری که برای Douglas Model 2067، یک نسخه مفهومی اولیه برای هواپیمای Douglas DC-9، گسترش یافته می بود. در حالی که این موتور وعده راندمان مصرف سوخت بهتری را می داد، بعداً با توقف گسترش برنامه Douglas Model 2067، کنار گذاشته شد.

اما در سال ۱۹۶۰ می بود که نیروی دریایی ایالات متحده تصمیم گرفت این موتور برای کاربردهای نظامی مافوق صوت بهترین منفعت گیری را دارد. جنرال داینامیکس بعداً TF30 را برای F-111 Aardvark انتخاب کرد، یک بعد سوز اضافه به آن اضافه نمود و این موتور را به اولین توربوفن بعد سوز عملیاتی در جهان تبدیل کرد.

توربوفن های بعد سوز امروزی

میراث اولین موتور توربوفن بعد سوز جهان امروزه یکی از عناصر مهم هوانوردی نظامی است. اکثر جت های جنگنده بزرگ در واقع از توربوفن های بعد سوز منفعت گیری می کنند و همه برنامه های زیر منحصراً بر این موتورها تکیه دارند:

• Lockheed Martin F-35 Lightning II
• Lockheed Martin F-22 Raptor
• General Dynamics F-16 Fighting Falcon
• Boeing F-15EX Eagle II

در کل، توان خروجی دیدنی و قابلیت مطمعن بودن موتورهای توربوفن بعد سوز، علاوه بر راندمان سوخت عالی، آن را به گزینه ای ایده آل برای برنامه های جت های جنگنده تبدیل کرده است. داستان Pratt & Whitney TF30 هم چنان میراثی الهام قسمت از مهندسی پیشگامانه را پشت سر خواهد گذاشت.