نسل بندی جنگنده ها

نسل بندی جنگنده ها

قسمت اول-نسل 1

با آغاز جنگ جهانی دوم و ورود جنگنده های جت با سرعت های زیرصوت به جنگ نسل بندی این گونه از پرنده ها کلید خورد. آلمانی ها و بریتانیایی ها اولین سازندگان جنگنده های جت بودند. در تصویر زیر اولین جنگنده با موتور جت ME-262 که توسط نازی ها طراحی و تولید شده است را می توانید مشاهده کنید.

شایان ذکر است این نسل بندی مربوط به سال های 1944 تا 1955 میلادی می باشد.

قسمت دوم-نسل 2

این نسل از جنگنده ها مربوط به سال های 1950 تا 1965 می باشد. با پیشرفت هایی در آیرودینامیک(Aerodynamics) ، پیشرانش(Propulsion) ، مواد به کار رفته درسازه و اویونیک همراه بود. در این نسل زاویه برگشتی بال(Sweep Angle) به معنای واقعی خود در بالها ظاهر شد تا جایی که بالهای دلتا شکل با ضریب باریک شوندگی(Taper Ratio) صفر خودنمایی می کرد. همچنین موشک های هدایت شونده توسط رادار با حساسیت کم و میدان دید باریک وارد از مشخصه های این نسل می باشد. با این پیشرفت ها سرعت جنگنده ها افزایش پیدا کرد ولی باز هم با آن سرعت های آرمانی مورد نیاز فاصله داشت. البته از قدرت چالاکی و کارایی و عملکرد نیز نباید گذشت که در نسل بعدی بیشتر مورد توجه قرار گرفت که در ادامه به بررسی آن می پردازیم.

قسمت سوم-نسل 3

این نسل از جنگنده ها که مربوط به سال های 1965 تا 1975 میلادی می باشد برای میهن عزیزمان ایران یکی از مهمترین نسل ها به شمار می آید چرا که بخش اعظمیاز ناوگان جنگنده های نیروی هوایی ایران از این نسل می باشد. نقطه عطف این نسل که آن را نسبت به نسل های قبلی متمایز می کند، پیشرفت در سیستم های الکترونیکی، رادار و تسلیحات است. هر چند از لحاظ آیرودینامیک آن چنان بهبودی در طراحی آنها دیده نشد. از جمله ویژگی های این نسل می توان به حمله به اهداف زمینی به صورت از قبل برنامه ریزی شده اشاره کرد. موشک های هوا به زمین با قابلیت قفل کردن(Lock-on) و به صورت بمباران(Bombing) میزان اثرگذاری این نسل را ثابت می کند.همچنین پیشرفت در موشک های هوا به هوا با قابلیت قفل و شلیک و هدایت از فاصله دور بدون وارد شدن به درگیری نزدیک هوایی(Dog Fight) برتری این نسل را نسبت به نسل های پیشین نشان می دهد. تمامی این ویژگی ها مدیون توسعه و بهبود رادارهای داپلر(Doppler) که توان جستجو و یافتن اهداف هوایی و زمینی را فراهم می آورد، است.

قسمت چهارم-نسل 3، ادامه :

موشک های هدایت شونده مربوط به این نسل از کارایی بسیار بالایی به سبب کنترل به وسیله لیزر و تلویزیون برخوردار بودند ولی در عمل دچار ضعف هایی نیز بودند. ازاین نسل به بعد بنا شد تا توپ 20 میلیمتری تبدیل به سلاح پایه تمامی جنگنده ها شود. با بیان ویژگی های ذکر شده بی انصافی است که از بهبود موتورهای توربوجت(Turbojet) صحبتی نشود چرا که باعث شدند تا نسل سومی ها بتوانند به لطف سیستم پس سوز (Afterburner) سرعت های بالاتر از 2 ماخ را تجربه کنند، تا جایی که Mig-25 ها تا به الان رکوردار سرعت هواپیماهای جنگنده عملیاتی باقی مانده اند. از مهمترین ضعف های این نسل می توان به تک نقشی(Single Role) بودن جنگنده ها اشاره کرد چون در عمل فقط می توانستند از عهده یک نوع ماموریت(Missions) برآیند مثلا از F-4 ها معمولا به منظور حمله به اهداف زمینی و از F-5 Tiger برای پشتیبانی نزدیک(Close Support) استفاده می شد. همچنین محدودیت های آیرودینامیکی و مکانیک پرواز(Flight Mechanics) نیز از دیگر نقص های این نسل به حساب می آید زیرا در برابر نسل های بعدی از قدرت چالاکی(Mobility) و مانورپذیری(Maneuver) کمتری برخوردار بودند.

قسمت پنجم(نسل 4):

این نسل از جنگنده ها مربوط به سال های 1970 تا 1994 می باشد که اوج تبلور نسل بندی جنگنده ها می باشد چرا که در این نسل پیشرفت های شگرفی در زمینهآیرودینامیک، مکانیک پرواز، سیستم های الکترونیکی و کنترلی هواپیما، پیشرانش و تسلیحات حاصل شد. همین پیشرفت ها سبب شد تا جنگنده های این نسل لقب جنگند های چندمنظوره (Multi Roll) را یدک بکشند. با تغییرات آیرودینامیکی شروع می کنیم، اولین تغییری که زیاد به چشم می خورد تبدیل دم عمودی (Tail) تک گانه به دم دوگانه (Twin Tail) است. اینگونه دم در زوایای حمله بالا و همچنین خروج از فروچرخ (Spin Recovery) تاثیر بسزایی دارد که جنگنده های نظیر F-14 Tomcat و Mig-29 Fulcrum که از مشهورترین هواگرد های این نسل می باشد، کاملا مشهود است.

قسمت ششم(نسل 4، ادامه) :

در این نسل بال با زاویه پسگرایی متحرک (Variable Sweep Angle) ابداع شد که با توجه به رژیم پروازی می توانست این زاویه را تغییر دهد به عنوان مثال در سرعت های بالا که نیاز به سوئیپ زیاد است این زاویه افزایش می یابد و در فازهایی که نیاز به مانورپذیری بیشتر است این زاویه کاهش می یابد. ترمزهای هوایی (Air Breaking Spoiler) نیز در این نسل به جنگنده ها اضافه شد. این مکانیزم باعث می شود در مواقعی که نیاز به کاهش شدید سرعت است با افزایش پسا (Drag) این کار را انجام دهد زیرا با کاهش تراست موتور به دلیل قانون لختی (Inertia) مدت زمان زیادی طول می کشد تا سرعت هواپیما کاهش یابد. به همین جهت کمبود چنین مکانیزمی کاملا محسوس بود.

از لحاظ مکانیک پروازی در این نسل اغلب جنگنده ها به صورت ناپایدار استاتیکی طراحی می شوند یعنی حاشیه استاتیک این هواپیماها به شدت کوچک است و یا صفر یا منفی است که این موجب افزایش چشمگیر مانورپذیری می شود ولی در عوض برای جبران پایداری و کنترل این گونه ناپایداری از سیستم افزایش پایداری (Stability Augmentation System) و میرایی مصنوعی که توسط سیستم خلبان خودکار و سیستم پرواز با سیم (Fly-by-Wire) فراهم می شود، استفاده می کنند.

قسمت هفتم(نسل 4، ادامه) :

سیستم SAS و fly by wire یک انقلاب در کنترل وسایل پرنده بوجود آورد و تبدیل به نقطه عطفی در صنعت هوافضا شد. نحوه ی کارکرد این سیستم بر مبنای کامپیوتراست که تمام تغییراتی را که خلبان روی Stick اعمال میکند را به سیگنال های الکترونیکی تبدیل کرده و سیستم کامپیوتری با توجه به الگوریتم های از پیش تعیین شده، تصمیم می گیرد که فعال کننده ها (Actuator) چگونه سطوح کنترلی را حرکت دهند. با این کار هواپیما تمامی مانورها را با توجه به پایداری و در نظر گرفتن ایمنی هر چه بیشتر پرنده از لحاظ سازه ایی، استاندارد پرواز و.... انجام می دهد.. همچنین سیستم مورد بحث توانایی این کار را هم دارد که در صورت اشتباه خلبان در کنترل وسیله پرنده اقدامات لازم جهت تصحیح آن را انجام دهد. قابلیت اطمینان (Reliability) این سیستم به نحوی بالا بود که شرکت های هواپیماسازی را مجاب کرد تا در هواپیماهای مسافربری (Civil) نیز از این سیستم استفاده شود. اولین هواپیمای مسافربری که مجهز به سیستم پرواز با سیم شد ایرباس A320 بود که تا به الان نیز یکی از بهترین هواپیماهای برد متوسط جهان است.

پیشرفت بعدی مربوط به سیستم الکترونیکی و راداری است. سیستم جنگ الکترونیک با قابلیت جستجوی پیشرفته در برد های بلند با استفاده از اینفرارد و رادار این نسل از جنگنده ها را به منظور رهگیری وشناسایی بسیار توانا می کند. همچنین در این نسل سیستم شناسایی دوست از دشمن IFF به صورت گسترده به کار گرفته شد. از دیگر تغییرات می توان به اضافه شدن HUD که مخفف Head-up-Display است، به منظور تسلط بیشتر خلبان روی وضعیت و کنترل جنگنده و همچنین کمک به نشانه روی دقیق تر و قفل کردن روی هدف مورد نظر اشاره کرد.

در این نسل برای اولین بار موتورهای توربوفن (Turbo Fan) که از کارایی و راندمان بسیار بالاتر و مصرف سوخت کمتر نسبت به توربوجت برخوردار بودند، به کار گرفته شد. عملکرد این موتورها به قدری مناسب بود که باعث شد تا از این گونه از موتورها تا نسل 5 نیز استفاده شود.

قسمت هشتم(نسل 4.5) :

این نسل در واقع ادامه دهنده راه نسل 4 است و به دلیل اینکه هنوز تکنولوژی و بودجه های مالی موجود آمادگی پذیرش نسل 5 را نداشتند بوجود آمد و به همین دلیلردپاهایی از نسل پنجمی ها در آن دیده می شود. از لحاظ آیرودینامیکی استفاده از کانارد (Canard) که رانمان بالایی نسبت به دم دارد نه تنها با تولید نیروی لیفت مثبت نیروی برآی کل هواپیما را افزایش می دهد بلکه کنترل پذیری و پایداری را نیز افزایش می دهد. این سطوح کنترلی در جلوی بال اصلی (Wing) قرار گرفته و حتی می تواند به جای دم در تغییر زاویه پیچ (Pitch) هواپیما به عنوان سطح کنترلی اصلی ایفای نقش کند.

همچنین استفاده از سطوح LEX به منظور افزایش زاویه حمله و کاهش سرعت واماندگی (Stall Speed) بال می باشد. این سطوح از بال تا قسمت جلوی بدنه گسترش پیدا کرده و حتی بر لیفت بدنه می افزاید.

تلفیق سطوح کنترلی شهپر (Aileron) با بالابر (Elevator) که با نام Elevon شناخته می شود، باعث افزایش چالاکی و قدرت مانور هواپیما می شود از مهمترین تغییرات این نسل می باشد. از لحاظ تکنولوژی مواد نیز استفاده مواد جاذب امواج رادار (Ram) در بعضی قسمت های هواپیما و کاهش سطح مقطع راداری از طریق طراحی یکپارچه باعث شد تا نسل 5.4 تا حدی وارد موضوع پنهان کاری (Stealth) شوند. استفاده بیش از حد از کامپیوتر در کنترل و پایداری وسیله پرنده همانند جنگنده Eurofighter Typhoon نیز از دیگر شاخصه های این نسل می باشد به طوری که خلبانانی که تجربه پرواز با آن را داشته اند از آن به عنوان یک بازی شبیه ساز کامپیوتری یاد می کنند.

قسمت نهم(نسل 5) :

این نسل که پیشرفته ترین و آخرین (State of The Art) نسل از جنگنده ها می باشد، مربوط به سال های 1995 تا 2025 است. بیشترین تمرکز این نسل روی مقوله رادارگریزی و پنهان کاری است چرا که در چیدمان کلی هواپیما اثرات خفیه کاری دیده می شود، از کابین تا سیستم پیشرانش! از طراحی شروع می کنیم، طراحی پیوسته و یکپارچه این نسل طوری است که خطوط و زوایای تند بسیار ملایم تر شده است وسطح مقطع راداری به شدت کاهش یافته است.

همچنین استفاده از مواد جاذب امواج رادار RAM در این هواپیماها بخش اعظم بدنه را فرا گرفته است و دیگر محدود به قسمت های خاصی نیست. همچنین تمرکز این مواد در قسمت هایی که بیشتر در معرض امواج راداری است، بیشتری دارند. شکل زیر نحوه عملکرد مواد جاذب راداری را نشان می دهد.

در جنگنده F-22 سازنده حتی برای شیشه قسمت کانوپی نیز از مواد جاذب رادار برای حداقل کردن بازتابش راداری استفاده کرده است که نتیجه آن استفاده از اکسید بخار شده فلز طلا برای این قسمت است.

قسمت دهم(نسل 5، ادامه) :

در این نسل برای اولین بار سیستم تسلیحاتی در داخل بدنه جا داده شد و در هنگام شلیک به مدت محدودی از آن خارج شده و شلیک می شود. این موضوع در پنهانکاری وسیله پرنده تاثیر بسزایی دارد. به همین جهت به خلبانان این گونه از جنگنده آموزش داده می شود که در صورت باز شدن دریچه به منظور شلیک موشک فقط چند ثانیه مهلت دارن تا موشک آماده شده را شلیک کنند وگرنه امکان شناسایی پرنده فراهم می شود.

همچنین گازهای خروجی از موتور این هواگردها نیز از دید پنهان کاری دچار تغییر شده است به این صورت که دما و عامل اغتشاش جریان هوا به شدت اصلاح شده تا از ردیابی به وسیله سیستم های پدافندی که از این طریق به شناسایی اهداف خود می پردازند، در امان بمانند. یکسان بودن زاویه هفتی دم های عمودی با پهلو های موتور و زاویه پسگرایی یکسان بال و دم افقی نیز از دیگر فاکتورهای کاهش سطح مقطع راداریست.

قسمت یازدهم(نسل 5، ادامه) :

پیشرفت در زمینه الکترونیک و رادار این نسل نیز بسیار قابل توجه است. با توجه به توسعه سریع حوزه ی الکترونیک و کامپیوتر در دهه های اخیر کمتر از سیستم های اویونیکی این نسل نیز کمتر از این انتظار نمی رود. یکی از برجسته ترین ویژگی های راداری این نسل قابلیت کاوش و هدف یابی در برد های بسیار بلند است، طوری که نسل پنجمی ها را قادر می سازد تا بتوانند هدفی به اندازه یک توپ فوتبال را در فاصله 500 کیلومتری ردیابی کرده و روی آن قفل کند. همچنین در این نسل تغییرات فرکانس رادار نیز به بیش از 1000 بار در ثانیه رسیده است که تقریبا ردیابی راداری این نسل را به صفر می رساند. در این نسل یکی از استانداردهای تعریف شده کابین کاملا دیجیتالی است طوری که دیگر از نشانگرهای مکانیکی خبری نیست و همه آنهه جای خود را به نمایشگر LCD داده اند که افزایش دقت و کالیبراسیون، افزایش تمرکز و کاربری توسط خلبان و کاهش شلوغی داخل کابین را در پی دارد.

حذف سیستم HUD و تعبیه آن روی کلاه خلبان نیز از دیگر تغییرات مورد توجه داخل کابین نسل پنجمی ها است. با این کار عملکرد و تمرکز خلبان برای انجام ماموریت محوله بسیار بالا می رود.

قسمت دوازدهم-قسمت پایانی(نسل 5، ادامه) :

هواپیماهای این نسل به دلیل طراحی بر اساس کمترین روئیت پذیری و بیشترین پنهان کاری هواپیما دچار افت شدید مانورپذیری و چالاکی می شوند که برای جبران این موضوع از بردار رانش متغیر (Thrust Vectoring) استفاده می کنند

که قدرت مانورپذیری را به طرز عجیبی بالا می برد. طوری که با حرکت بالابر درچه های خروجی موتور با آن تغییر زاویه می دهند تا زاویه پیچ هواپیما را تغییر دهد.کشور ایالت متحده امریکا توانسته تا به الان دو نوع عملیاتی از این گونه جنگنده ها را تولید کند و نمونه هایی را نیز به عنوان طرح تحقیقاتی به نتیجه برساند. به غیر از F-22 نوع دیگر از این نسل F-35 که نمونه عمود پرواز (VTOL) آن نیز ساخته شده است.

روسیه و چین نیز از معرکه عقب نمانده و با ساخت نمونه اولیه و انجام آزمایشات پروازی در حال کار و توسعه روی جنگند های نسل پنج می باشند. البته هنوز برای عملیاتی شدن این دو نوع جنگنده وقت مورد نیاز است.

کشورهای دیگر نظیر ژاپن، ترکیه و هند نیز طراحی های مفهومی خود را ارائه کرده اند و به دنبال ساخت و توسعه این گونه از جنگنده ها هستند تا خودشان را زمره نسل پنجمی ها قرار دهند.

البته ایالت متحده که در زمینه طراحی و ساخت جنگنده های نسل پنج پیشرو است به این نسل بسنده نکرده است و سفارش تحقیقات و کار بروی نسل ششم را به شرکت های هواپیماسازی داده است. عکس زیر پرواز همزمان نسل های مختلف جنگنده ها در کنار یکدیگر را به زیبایی هر چه تمام تر به تصویر کشیده است.

نسلهای مختلف جنگنده های دنیا در کنار یکدیگر

رسانه تخصصی و تحلیلی هوانوردی کن نیوز