التصميم الفريد لنظام الهبوط العمودى لطائرات F-35B

[عبدالله أسحاق]

لا تستخدم الطائرة F-35B الحارق اللاحق في وضع الهبوط العمودي

صور طائرات F-35B التي تعمل ليلاً تجعل الأمر يبدو وكأن الحارق اللاحق يستخدم في الوضع الرأسي، لكن الحقيقة أكثر إثارة للاهتمام.

إن المقاتلة الشبح F-35B التي تقوم بهبوط عمودي أو متدحرج على سطح سفينة حربية ليلاً هو مشهد يستحق المشاهدة. ولعل الجانب الأكثر دراماتيكية في هذا المشهد السمعي والبصري هو "عمود الدفع" العمودي الذي تجلس عليه الطائرة أثناء هبوطها على سطح السفينة. ولكن على الرغم من أنها تبدو مثل عمود احتراق إلى حد كبير، ويعتقد الكثيرون على وسائل التواصل الاجتماعي أن هذا هو الحال، فإن طائرة F-35B لا تقوم فعليًا بهذه الوظيفة عند العمل في الوضع الرأسي.

التأثير، كما يظهر في الصورة في الجزء العلوي من هذه القصة - تظهر طائرة F-35B على متن حاملة البحرية الملكية البريطانية HMS Prince of Wales - يتم إنتاجه عندما تلتقط كاميرا منخفضة الإضاءة حساسة للغاية الغاز الساخن جدًا الذي يتم ضخه إلى الخارج من الفوهة الخلفية للطائرة F-35B عند الهبوط ليلاً.

جانبًا سريعًا من الشعلات اللاحقة لتوعية الجميع بالسرعة. وتتميز بها العديد من الطائرات العسكرية عالية الأداء، بما في ذلك طائرة F-35B. يقومون بحقن الوقود في غرفة الاحتراق في الأنبوب النفاث خلف التوربين، من أجل زيادة كبيرة في الدفع عند الحاجة، وإن كان ذلك على حساب زيادة كبيرة في استهلاك الوقود وتوقيع الأشعة تحت الحمراء.

تقلع طائرة F-35B بشكل تقليدي بالحارق اللاحق أثناء طلعة اختبارية. لوكهيد مارتن

نحن نعلم بالطبع أن محرك الطائرة F-35B ينتج بالفعل الكثير من الحرارة. في الماضي، كان لا بد من تعديل طبقات الطلاء وبعض العناصر الهيكلية للسفن للتعامل معها. حتى بدون الحارق اللاحق، يولد محرك Pratt & Whitney F135 قدرًا مذهلاً من الدفع لعمليات الإقلاع القصير والهبوط العمودي (STOVL) التي تنفرد بها نسخة F-35B من الطائرة.

يُظهر مقطع فيديو طيار اختبار من مشاة البحرية الأمريكية يقوم بأول هبوط عمودي ليلي بواسطة طائرة F-35B على متن سفينة USS Wasp في 14 أغسطس 2013:



يتحدث طيار سابق من ذوي الخبرة فى طراز F-35B، والذي يفضل عدم الكشف عن هويته، للحصول على فهم أفضل للتقنيات - والأداء - المشاركة في عمليات STOVL.

أولاً، أعطانا الطيار فكرة عن مقدار الدفع الهائل الذي نتعامل معه في وضع STOVL.

محرك F135 المستخدم في الطائرة F-35B، في الدفع الجاف (بدون تشغيل الحارق اللاحق الذي يستهلك كميات كبيرة من الغاز)، يطور حوالي 18500 رطل من الدفع عندما يكون في وضع STOVL.

إنه هذا الغاز الساخن الذي يمكن رؤيته في الصور أعلاه وغيرها من الصور المشابهة له. يُعرف العادم الموجه في إصدار F-35B باسم الفوهة الدوارة ثلاثية المحامل أو 3BSN. في حين أن الطيار يمكن أن يختار مراحل (مناطق) منفصلة من الحارق اللاحق للحصول على دفعة كبيرة في وضع الطيران التقليدي، إلا أنه من الصعب تعديلها بدقة لعمليات STOVL الأكثر حساسية.

طائرة الاختبار F-35B BF-4 تحوم في الظلام خلال رحلة تجريبية ليلية في نهر ناس باتوكسنت، ميريلاند، 13 ديسمبر 2012. شركة لوكهيد مارتن

في الوقت نفسه، بالنسبة لعمليات STOVL، تم تجهيز الطائرة F-35B بمروحة رفع رولز رويس، وهي مروحة بقياس 50 بوصة، ذات مرحلتين تدور بشكل عكسي يتم تشغيلها عبر عمود من المحرك الرئيسي. تنتج مروحة الرفع مقدارًا مماثلاً من الدفع، أي حوالي 18500 رطل أخرى.

علاوة على ذلك، قم بإضافة عمودين - اللذان يتدفقان المزيد من غازات العادم الساخنة من المحرك الرئيسي لمزيد من الاستقرار - مما يولد ما بين 1800 رطل و 2000 رطل من الدفع لكل منهما.

كل هذا ينتج ما يزيد قليلاً عن 40.000 رطل من إجمالي الدفع. بدون احتراق.

يوضح الطيار: "هناك احتياطي للسماح للطائرة بضبطها تلقائيًا طوال عمر المحرك لإبقائه عند هذا المستوى". "ومع ذلك، هناك مشكلات تتعلق بالحياة/الإرهاق المتوقع بالفعل. لذا، فإن تحديث المحرك الجديد قادم." يمكنك قراءة المزيد عن تلك الخطط هنا.

عند التحليق، يقتصر الحد الأقصى لوزن الطائرة F-35B على 38.850 رطلاً لضمان وجود قوة دفع إضافية لتوفير المرونة وتخفيف الهبوط.

ربما يكون الأمر الأقل وضوحًا هو عمل نظام التحكم في الطيران لإدارة انتقال الطائرة إلى الوضع الرأسي ومن ثم المساعدة في وضعها بأمان على سطح السفينة.

ويتابع الطيار قائلاً: "عند تباطؤ الطائرة أثناء التحليق، تكون مقدمة الطائرة نحو 11 درجة للأعلى". "عندما تدخل الطائرة في وضع الطيران النفاث (JB)، يتغير الوضع تدريجياً وصولاً إلى 1.8 درجة من مقدمة الطائرة إلى الأعلى. لذا، هناك تغيير تمامًا عندما تبطئ - يتم التحكم في كل هذا من خلال تقسيم الدفع بين الفوهة الدوارة ثلاثية المحامل (3BSN) في الخلف ومروحة الرفع. بعد ذلك، عندما يأمر الطيار بالنزول من المركب إلى الأسفل إلى الوسادة، يزيد تقسيم الدفع من الوضعية من 1.8 إلى 3.8 درجة من المقدمة لأعلى لمراعاة الوسادات المنحدرة أو سطح الرمي، مما يضمن ملامسة العجلات الرئيسية للأسفل قبل عجلة المقدمة ".
ثم يحدث العكس عندما يأمر الطيار الطائرة F-35B بالتسارع للخروج من التحليق إلى وضع الطيران التقليدي. "تبدأ [الطائرة] عند 1.8 درجة من المقدمة، وعندما تنطلق في رحلة شبه نفاثة تبلغ حوالي 60 KCAS [Knots Calibrated Airspeed]، يرتفع الوضع إلى 11 درجة من المقدمة إلى الأعلى لجعل الجناح يتحمل بعضًا من حمولة الرفع وخفض مقدار دفع المحرك الذي تتطلبه مروحة الرفع و3BSN

الجمع في المحور العمودي. في النهاية، يتم تقليل دفع مروحة الرفع، ويتم الوصول إلى سرعة تسمح بتحويل الطائرة من وضع STOVL إلى وضع CTOL (الإقلاع والهبوط التقليدي) كمقاتلة تقليدية ذات أجنحة ثابتة. الطيار متحمس.

لا يزال Cleverer عبارة عن شكل مختلف من الاسترداد الرأسي الذي يظهر في الصورة في الجزء العلوي من هذه القصة - الهبوط العمودي المتدحرج على متن السفينة (SRVL)،

تتضمن عملية الاسترداد القياسية لطائرة F-35B إحضار الطائرة إلى جانب السفينة في حالة تحليق، وتنتقل بشكل جانبي فوق سطح السفينة، قبل النزول بلطف إلى الأرض. وتتمثل ميزة هذه المناورة في زيادة الأمان، نظرًا للسرعات المنخفضة المطلوبة، دون الحاجة إلى خفض السرعة حتى التوقف باستخدام الفرامل.



في المقابل، تستخدم طائرة SRVL مزيجًا من الرفع الآلي والمحمول بالجناح للقيام بهبوط متدحرج، ثم يتم إيقاف الطائرة F-35B باستخدام مكابحها. وفقًا للبحرية الملكية، "تستخدم طائرة SRVL نهجًا مختلفًا، حيث تستخدم الطائرة نمط هبوط أكثر تقليدية، وتقترب من السفينة من النهاية الخلفية، بسرعة، باستخدام الدفع من الفوهة والرفع الناتج عن الهواء فوق الأجنحة إلى اهبط وتوقف في أسرع وقت ممكن."




فيديو من جهاز محاكاة Shipborne Rolling Vertical Landing في منشأة BAE Warton في المملكة المتحدة:

الميزة الرئيسية لـ SRVL هي أن الطائرة F-35B يمكنها العودة إلى السفينة بحمولة أثقل من الوقود و/أو الأسلحة. وإلا فقد يتعين رمي المتاجر باهظة الثمن في البحر إذا لم يتم إنفاقها. من المأمول أن تسمح مناورة SRVL للطائرة F-35B بالهبوط مرة أخرى على السفينة مع زيادة حمولة قدرها 2000 رطل، أي ما يعادل أربع قنابل Paveway IV الموجهة بدقة.

تم إثبات مفهوم SRVL من قبل طيارين اختباريين على متن حاملة الطائرات HMS Queen Elizabeth في عام 2018. تم التقاط الصورة الموجودة في الجزء العلوي من هذه القصة أثناء التجارب على متن الحاملة الشقيقة HMS Prince of Wales في أكتوبر 2023، والتي كانت تهدف إلى تقديم قدرة SRVL إلى طيارو الخطوط الأمامية.

يتطلب تحقيق SRVL تعاونًا وثيقًا بين الطيار وضابط إشارة الهبوط بالسفينة (LSO) في مكتب التحكم في الطيران. يتلقى الطيار أيضًا إشارات مسار الرحلة من شاشة العرض المثبتة على الخوذة.

وفي الوقت نفسه، يتميز أمير ويلز بأداة مساعدة بصرية للهبوط - تُعرف باسم Bedford Array - مصممة خصيصًا لمركبات SRVL. ويشمل ذلك مجموعة من الأضواء الموجودة في خطوط ترام سطح الطائرة، والتي تشير إلى منحدر الانزلاق للطيار.

حاليًا، المملكة المتحدة هي المشغل الوحيد لطائرات F-35B الملتزم بإدخال SRVL في مفهوم العمليات الخاص بها، على الرغم من أن قوات مشاة البحرية الأمريكية أبدت بعض الاهتمام في الماضي. ومع ذلك، من المحتمل أن يكون هذا مرتبطًا بعمليات تقوم بها حاملات الطائرات البريطانية بدلاً من السفن الهجومية البرمائية التابعة للبحرية الأمريكية. بغض النظر، فإن قوات مشاة البحرية الأمريكية تواصل المشاركة في التجارب مع البحرية الملكية، كجزء من قوة الاختبار المتكاملة. قد تكون طائرات SRVL ذات صلة أيضًا بإيطاليا واليابان، وكلاهما يشغلان أيضًا طائرات F-35B من السفن، ولكن مدى أمانها على الأسطح الأصغر لتلك السفن غير واضح في هذا الوقت.
سواء نهارًا أو ليلًا، فإن إعادة طائرة F-35B إلى سطح السفينة يعرض بعض التقنيات المتطورة للغاية، وبعضها أكثر وضوحًا من البعض الآخر. في حين أن التعافي ليلاً قد يوحي باستخدام الحارق اللاحق، فإن الحقيقة هي أكثر إثارة للإعجاب، مع إعادة الطائرة إلى السفينة بفضل ما يقرب من 40 ألف رطل من الدفع غير الحارق.