نحوه عملکرد موتور توربوفن بعد‌سوز

در دهه ۱۹۶۰، در اوج جنگ سرد، نیروی دریایی ایالات متحده تصمیم گرفت نوع جدیدی از هواپیما را آزمایش کند. این مفهوم جت جنگنده چندمنظوره می‌توانست از عرشه ناوهای هواپیمابر نیروی دریایی با کارآیی بی‌نظیری دست به عملیات بزند. در 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 می‌رفت، بال‌های این جنگنده به سمت عقب متمایل می‌شد که امکان مانور و شدت بالاتری را فراهم می‌کرد. نیروی دریایی خواسته‌های خود را برای پیمانکاران ارسال کرد تا یک جنگنده تازه و پیشرفته را گسترش دهند که از این طراحی متغیر بال جارویی منفعت‌گیری کند، چیزی که به یک دارایی حیاتی بال هوایی نیروی دریایی آینده ایالات متحده تبدیل می‌شود.

🔗 بیشتر بخوانید: سامسونگ باگ حسگر تاثییر انگشت گلکسی S23 در One UI 6.1 را رفع می‌کند_آیندگان

جنرال داینامیکس اولین پیمانکار نظامی بود که به این خواست عکس‌العمل نشان داد، شرکتی که قبلاً یک هواپیمای بال متغیر برای نیروی هوایی ایالات متحده ساخته می‌کرد که در سال ۱۹۶۷ داخل خدمت شد. F-111 آردوارک پیش از این در چندین نقش برای نیروی هوایی فعالیت کرده، از جمله هواپیمای تهاجمی و هواپیمای شناسایی عملیات‌های بسیاری انجام داده و این‌گونه می‌توانست برای جنگ الکترونیک پیکربندی شود. این هواپیما همچنین می‌توانست مأموریت‌های بمباران استراتژیک را با قابلیت حمل تسلیحات هسته‌ای انجام دهد. ایده پیکربندی مجدد این هواپیما برای انجام رهگیری در ارتفاع بالا از روی ناوهای هواپیمابر دور از ذهن به نظر نمی‌رسید. با این حال، تنها یک فروند F-111 بر روی یک ناو هواپیمابر فرود آمده و نیروی دریایی هرگز 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 تاومکت ساخت گرومن، یک هواپیمای جنگنده چندمنظوره دو موتوره ناونشین با قابلیت عملیات در همه شرایط آب و هوایی بود که در نهایت هواپیمای انتخابی توسط نیروی دریایی شد، در رقابت با نسخه تحول‌یافته F-111 آردوارک که توسط جنرال داینامیکس ساخته شده بود.

🔗 بیشتر بخوانید: اپل واچ اولترا 3 به گمان زیادً امشب معارفه نخواهد شد_آیندگان

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 آشکارترین آن‌ها مفهوم هندسه متغیر بود که هر دو هواپیما پیشگام آن بودند، در واقع شاهکاری متغیر از مهندسی هواپیما در این دو معارفه شده بود.

موتور پرات اند ویتنی TF30، یک موتور بسیار پیشرفته، به عنوان نیروگاه مهم برای تاومکت و آردوارک منفعت‌گیری می‌شد و این موتور اولین توربوفن بعد‌سوزی بود که در هواپیماهای نظامی منفعت‌گیری شده است. F-14 و F-111 هر دو برای پرواز در شدت‌های پایین با کنترل بی‌نقص و با شدت‌های بالا در ارتفاع، به نوع جدیدی از موتور نیاز داشتند.

🔗 بیشتر بخوانید: شرایط فروش ام‌وی‌ام برای فروردین‌ماه 1403 اظهار شد + جدول_آیندگان

پرات اند ویتنی، یک سازنده موتور قدیمی که اکنون یکی از زیرمجموعه‌های شرکت RTX Corporation است، با موتور بسیار پیشرفته و شاهکار TF30 جواب این مسئله را داد. بیایید نگاهی عمیق‌تر به مهندسی دیدنی این موتور بیندازیم و اثری که توربوفن‌های بعد‌سوز در بازار داشتند را بازدید کنیم.

توربوفن بعد‌سوز دقیقاً چیست؟

توربوفن بعد‌سوز یک موتور جت است که از یک موتور توربوفن مجهز به بعد‌سوز راه‌اندازی شده است که برای افزایش نیروی پیشرانه در دوره‌های خاص منفعت‌گیری می‌شود. این نوع موتور کارآیی یک توربوفن را با نیروی اضافه (که برای پرواز مافوق‌صوت مورد نیاز است) یک توربوجت بعد‌سوز ترکیب می‌کند.

به گفته سازمان ملی هوانوردی و فضایی (ناسا)، بعد‌سوز طبق معمول در تکه اگزوز موتور قرار دارد و زمانی که هوای گرم موتور از توربین خارج می‌شود، سوخت اضافی را به این جریان تزریق می‌کند که به شدت گازهای خروجی را می‌سوزاند و به طور قابل توجهی شتاب تشکیل می‌دهد. برخی از موتورهای توربوفن بعد‌سوز حتی سوخت را در هوای سردتری که کمپرسور توربوفن را دور زده است، مشتعل می‌کنند و نیروی پیشرانه را حتی بیشتر نیز خواهد کرد.

موتورهای توربوفن بعد‌سوز عمدتاً در جت‌های جنگنده مورد منفعت‌گیری قرار می‌گیرند، چون امکان پرواز مافوق‌صوت، مانورهای رزمی و برخاستن در مسافت‌های مختصر را فراهم می‌کنند و در عین حال نسبت پیشرانه به وزن بالاتری را نسبت به اکثر موتورها ارائه می‌دهند، اما با بازده سوخت پایین‌تر همراه هستند. با گذشت زمان، توربوفن‌های بعد‌سوز به طور گسترده‌ای برای تامین انرژی جت‌های جنگنده منفعت‌گیری شدند.

گسترش و میراث موتور TF30

موتور پرات اند ویتنی TF30، اولین توربوفن بعد‌سوز جهان که داخل تولید زیاد شد، یک موتور توربوفن کم‌بایپس بود که در اصل برای هواپیمای F6D Missileer، یک جنگنده مادون‌صوت، ساخته شده بود. اگرچه این برنامه بعداً لغو شد، این موتور برای نیرو دادن به هواپیماهایی همانند F-111 آردوارک، F-14A تاومکت و A-7 کورسر II به یک بعد‌سوز مجهز شد. این موتور برای اولین بار در سال ۱۹۶۴ مورد منفعت‌گیری قرار گرفت و تولید آن تا 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 می‌گردد، موتوری که برای دوگلاس مدل ۲۰۶۷، یک نسخه مفهومی اولیه برای هواپیمای دوگلاس DC-9، گسترش یافته بود. در حالی که این موتور وعده راندمان مصرف سوخت بهتری را می‌داد، بعداً با توقف گسترش برنامه دوگلاس مدل ۲۰۶۷، کنار گذاشته شد.

اما در سال ۱۹۶۰ بود که نیروی دریایی ایالات متحده تصمیم گرفت این موتور برای کاربردهای نظامی مافوق‌صوت بهترین منفعت‌گیری را دارد. جنرال داینامیکس بعداً TF30 را برای F-111 آردوارک انتخاب کرد، یک بعد‌سوز به آن اضافه نمود و این موتور را به اولین توربوفن بعد‌سوز عملیاتی در جهان تبدیل کرد.

توربوفن‌های بعد‌سوز امروزی

میراث اولین موتور توربوفن بعد‌سوز جهان امروزه یکی از عناصر مهم هوانوردی نظامی است. اکثر جت‌های جنگنده بزرگ در واقع از توربوفن‌های بعد‌سوز منفعت‌گیری می‌کنند و همه برنامه‌های زیر منحصراً بر این موتورها تکیه دارند:

• لاکهید مارتین F-35 لایتنینگ II
• لاکهید مارتین F-22 رپتور
• جنرال داینامیکس F-16 فایتینگ فالکن
• بوئیگ F-15EX ایگل II

در کل، توان خروجی دیدنی و قابلیت مطمئن بودن موتورهای توربوفن بعد‌سوز، علاوه بر راندمان سوخت عالی، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای برنامه‌های جت‌های جنگنده تبدیل کرده است. داستان پرات اند ویتنی TF30 همچنان میراثی الهام‌بخش از مهندسی پیشگامانه را پشت سر خواهد گذاشت.