هواپیماهای آزمایشی

در دنیای پرشتاب هوانوردی پیشرفت و نوآوری حرف اول را می زند. اما این پیشرفت چگونه حاصل می شود؟ پاسخ در دل پروژه هایی جسورانه و اغلب سری نهفته است: هواپیماهای آزمایشی. این پرنده های خاص صرفاً وسایل نقلیه نیستند؛ آن ها آزمایشگاه های پرنده ای هستند که مرزهای دانش آیرودینامیک مواد پیشرانه و کنترل پرواز را جابه جا می کنند. از شکستن دیوار صوتی در میانه قرن بیستم گرفته تا پروازهای مافوق صوت توسعه فناوری های پنهانکاری پیشرفته و کاوش در امکان پذیری پروازهای عمودی یا استفاده از پیشرانه های نوین الکتریکی همه و همه مدیون تلاش های صورت گرفته در قالب برنامه های هواپیماهای آزمایشی هستند. این هواپیماها بستری برای آزمودن ایده های رادیکال و اثبات مفاهیم نوین پیش از به کارگیری آن ها در هواپیماهای عملیاتی یا تجاری فراهم می آورند و نقشی حیاتی در شکل دهی به آینده پرواز ایفا می کنند. درک داستان و دستاوردهای این ماشین های پرنده نه تنها برای علاقه مندان به هوانوردی جذاب است بلکه بینشی عمیق از فرآیند تحقیق و توسعه در یکی از پیچیده ترین حوزه های مهندسی ارائه می دهد و نشان می دهد چگونه ایده های اولیه به واقعیت های پروازی تبدیل می شوند.

فهرست هواپیماهای ایکس

برنامه هواپیماهای ایکس (X-plane program) یکی از شناخته شده ترین و تأثیرگذارترین مجموعه های تحقیقاتی در تاریخ هوانوردی است که عمدتاً توسط نیروی هوایی ایالات متحده (USAF) و سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا (NASA) با همکاری کمیته مشورتی ملی هوانوردی (NACA) در مراحل اولیه هدایت شده است. هدف اصلی این برنامه طراحی ساخت و آزمایش هواگردها موشک ها و حتی فضاپیماهای آزمایشی با هدف ارزیابی و اعتباربخشیدن به فناوری ها و مفاهیم آیرودینامیکی و مهندسی نوین بوده است. این برنامه از اواسط دهه 1940 آغاز شد و تاکنون ده ها هواگرد مختلف با نام های سری X را شامل شده است. برخلاف بسیاری از پروژه های توسعه هواپیما که مستقیماً به تولید انبوه منجر می شوند اغلب هواپیماهای سری ایکس به تعداد بسیار محدود گاهی تنها یک یا دو نمونه ساخته شده اند و نقش آن ها صرفاً بستری برای آزمایش و جمع آوری داده های ارزشمند بوده است. با این حال دستاوردهای حاصل از پروازهای این هواپیماهای آزمایشی پایه گذار بسیاری از پیشرفت های مهم در طراحی هواپیماهای نظامی و غیرنظامی شده و به درک عمیق تر ما از پدیده های پیچیده پروازی در سرعت ها و ارتفاعات مختلف کمک شایانی کرده است. برخی از این پروژه ها سری باقی مانده اند اما اطلاعات و نتایج بسیاری از آن ها در دسترس عموم قرار گرفته و دانش جهانی در حوزه هوانوردی را غنی ساخته است.

X-1

بل X-1 با نام رسمی Glamorous Glennis یکی از نمادین ترین هواپیماهای آزمایشی در تاریخ هوانوردی است که جایگاه ویژه ای در میان هواپیماهای سری ایکس دارد. این هواپیما توسط شرکت بل ایرکرفت با همکاری نیروی هوایی ایالات متحده و NACA توسعه یافت و هدف اصلی آن تحقیق در مورد پرواز با سرعت های بالا و به طور خاص امکان پذیری شکستن دیوار صوتی بود. در آن زمان باور عمومی بر این بود که رسیدن به سرعت صوت (ماخ 1) ممکن است منجر به از دست دادن کنترل هواپیما یا حتی متلاشی شدن آن شود پدیده ای که به ‘مانع صوتی’ شهرت داشت. طراحی X-1 بر اساس شکل گلوله کالیبر .50 بود که رفتار آیرودینامیکی آن در سرعت های نزدیک به صوت شناخته شده بود. این هواپیما مجهز به یک موتور راکتی رایت XLR11 بود که نیروی رانش قابل توجهی برای رسیدن به سرعت های فراصوت فراهم می کرد. X-1 از زیر بال یک بمب افکن B-29 رها می شد تا بتواند با صرفه جویی در سوخت به ارتفاع مناسب برای شروع پرواز راکتی دست یابد. در 14 اکتبر 1947 خلبان مشهور چارلز ‘چاک’ ییگر با پرواز با هواپیمای بل X-1 برای اولین بار در تاریخ موفق به عبور از سرعت صوت در پرواز افقی شد و ثابت کرد که مانع صوتی قابل عبور است. این دستاورد بزرگ نه تنها یک موفقیت مهندسی بی نظیر بود بلکه عصر پروازهای فراصوت را آغاز کرد و راه را برای توسعه نسل های جدید هواپیماهای جنگنده و مسافربری سریع هموار ساخت.

X-15

نورث امریکن X-15 یکی دیگر از هواپیماهای آزمایشی برجسته در برنامه ایکس بود که در دهه های 1950 و 1960 میلادی توسط ناسا نیروی هوایی ایالات متحده و نیروی دریایی آمریکا مورد استفاده قرار گرفت. هدف اصلی این پروژه تحقیق در زمینه پروازهای مافوق صوت (Hypersonic) با سرعت های بسیار بالا و همچنین پرواز در ارتفاعات بسیار زیاد و لبه فضا بود. X-15 برای دستیابی به سرعت ها و ارتفاعات بی سابقه طراحی شده بود و از یک موتور راکتی قدرتمند تیواین راکتاین (Thiokol) XLR99 استفاده می کرد که نیروی رانش عظیمی تولید می کرد. مانند X-1 این هواپیما نیز از زیر بال یک هواپیمای مادر یک بمب افکن B-52 اصلاح شده رها می شد تا بتواند سوخت خود را برای صعود و رسیدن به سرعت های هدف ذخیره کند. پروازهای X-15 به خلبانان این امکان را می داد تا با چالش های پرواز در سرعت های بیش از ماخ 6 و در محیط های کم فشار و نزدیک به خلأ آشنا شوند. داده های جمع آوری شده از پروازهای متعدد X-15 که برخی از آن ها به ارتفاعات بیش از 100 کیلومتر (لبه فضای مورد توافق بین المللی) رسیدند اطلاعات حیاتی در مورد آیرودینامیک مافوق صوت کنترل پرواز در ارتفاعات بالا و اثرات ورود مجدد به جو زمین ارائه داد. این برنامه نه تنها رکوردهای سرعت و ارتفاع را جابه جا کرد بلکه به آموزش اولین نسل از خلبانان فضانورد ناسا کمک کرد و در توسعه فضاپیماهای سرنشین دار مانند برنامه مرکوری و شاتل فضایی نقش بسزایی ایفا نمود. X-15 نمونه ای درخشان از همکاری بین سازمان های نظامی و غیرنظامی برای پیشبرد مرزهای دانش و فناوری هوانوردی و فضایی است.

X-29

گرومن X-29 یک هواپیمای آزمایشی آیرودینامیکی پیشرفته بود که در دهه 1980 توسط گرومن با همکاری دارپا (آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی) نیروی هوایی ایالات متحده و ناسا توسعه یافت. ویژگی بارز و منحصربه فرد این هواپیما بال های با زاویه برگشتی معکوس (Forward-Swept Wing) آن بود که برخلاف طراحی های متداول به سمت جلو متمایل بودند. این پیکربندی بال مزایای بالقوه ای در زمینه چابکی و کنترل پرواز در سرعت های پایین و بالا داشت اما همچنین چالش های آیرودینامیکی و سازه ای قابل توجهی را نیز ایجاد می کرد. بال های با زاویه برگشتی معکوس ذاتاً ناپایدار هستند و این موضوع نیازمند یک سیستم کنترل پرواز دیجیتالی پیشرفته (Fly-by-Wire) بود تا هواپیما را در طول پرواز پایدار نگه دارد. X-29 اولین هواپیمای آزمایشی بود که به طور گسترده از چنین سیستمی برای مدیریت ناپایداری عمدی استفاده می کرد. این هواپیما همچنین از مواد کامپوزیتی پیشرفته در ساختار بال های خود بهره می برد تا استحکام و مقاومت لازم در برابر بارهای آیرودینامیکی شدید را فراهم کند. پروازهای آزمایشی X-29 که شامل دو نمونه ساخته شده بود داده های ارزشمندی در مورد رفتار آیرودینامیکی بال های با زاویه برگشتی معکوس عملکرد سیستم های کنترل پرواز پیشرفته و استفاده از مواد کامپوزیتی ارائه داد. اگرچه این پیکربندی بال به طور گسترده در هواپیماهای عملیاتی به کار گرفته نشد اما نتایج حاصل از برنامه X-29 دانش فنی در زمینه آیرودینامیک کنترل پرواز دیجیتالی و استفاده از مواد کامپوزیتی را به میزان قابل توجهی ارتقا بخشید و در توسعه هواپیماهای آینده تأثیرگذار بود.

X-37

بوئینگ X-37 یک هواپیمای فضایی آزمایشی بدون سرنشین است که توسط بوئینگ توسعه یافته و توسط نیروی فضایی ایالات متحده (قبلاً توسط نیروی هوایی) اداره می شود. این فضاپیما که با نام رسمی Orbital Test Vehicle (OTV) نیز شناخته می شود شباهت زیادی به یک نسخه کوچک تر از شاتل فضایی دارد و برای انجام مأموریت های طولانی مدت در مدار زمین آزمایش فناوری های نوین فضایی و قابلیت بازیابی و استفاده مجدد طراحی شده است. X-37B مدل عملیاتی این فضاپیما توسط موشک های پرتابی به فضا فرستاده می شود و پس از اتمام مأموریت خود که می تواند ماه ها یا حتی سال ها به طول بینجامد به صورت خودکار به زمین بازگشته و مانند یک هواپیما روی باند فرود می آید. قابلیت استفاده مجدد و انعطاف پذیری عملیاتی X-37 آن را به بستری ارزشمند برای آزمایش مجموعه ای متنوع از فناوری ها تبدیل کرده است از جمله حسگرهای پیشرفته سیستم های پیشرانه نوین مواد مقاوم در برابر شرایط فضایی و سیستم های ناوبری و کنترل خودکار. ماهیت دقیق برخی از مأموریت ها و محموله های X-37B طبقه بندی شده باقی مانده است که گمانه زنی هایی را در مورد نقش آن در برنامه های نظامی یا اطلاعاتی ایجاد کرده است. با این حال پروازهای موفق و طولانی مدت این هواپیمای فضایی آزمایشی نشان دهنده پیشرفت های چشمگیر در زمینه فضاپیماهای قابل استفاده مجدد و توانایی انجام مأموریت های انعطاف پذیر در مدار زمین است که می تواند در آینده بر نحوه دسترسی و بهره برداری از فضا تأثیر بگذارد.

X-57 Maxwell

ناسا X-57 Maxwell یک هواپیمای آزمایشی الکتریکی است که در حال حاضر توسط ناسا در دست توسعه قرار دارد. هدف اصلی این پروژه تحقیق و نمایش فناوری پیشرانه الکتریکی توزیع شده (Distributed Electric Propulsion – DEP) و مزایای آن برای هواپیماهای کوچک است. ایده اصلی پشت X-57 جایگزینی موتورهای احتراق داخلی سنتی با موتورهای الکتریکی کوچک تر و متعدد است که در امتداد بال نصب می شوند. این پیکربندی می تواند منجر به بهبود قابل توجهی در بهره وری انرژی کاهش آلودگی صوتی و افزایش انعطاف پذیری در طراحی آیرودینامیکی شود. X-57 بر پایه یک هواپیمای چهارنفره ایتالیایی Tecnam P2006T ساخته شده است که موتورهای بنزینی آن با 14 موتور الکتریکی جایگزین می شوند: 12 موتور کوچک تر در لبه حمله بال برای افزایش نیروی برا در هنگام برخاست و نشست و دو موتور بزرگ تر در نوک بال ها برای پرواز کروز. این طراحی منحصربه فرد با هدف نشان دادن چگونگی کاهش مصرف انرژی و تولید صدای کمتر در مقایسه با هواپیماهای متعارف هم اندازه است. برنامه X-57 شامل چندین مرحله توسعه و آزمایش است که با هدف ارزیابی اجزای مختلف سیستم پیشرانه الکتریکی و در نهایت پرواز با پیکربندی کامل الکتریکی انجام می شود. موفقیت این پروژه می تواند گام مهمی در جهت تجاری سازی هواپیماهای کوچک تمام الکتریکی باشد و به کاهش اثرات زیست محیطی حمل ونقل هوایی در آینده کمک کند. X-57 نمادی از تلاش برای کاوش در مرزهای جدید پیشرانه هواپیما و حرکت به سمت هوانوردی پایدارتر است.

X-59 QueSST

لاکهید مارتین X-59 QueSST (Quiet SuperSonic Technology) یک هواپیمای آزمایشی فراصوت است که توسط لاکهید مارتین برای ناسا در حال توسعه است. هدف اصلی این پروژه تحقیق و نمایش فناوری هایی است که امکان پرواز فراصوت را بدون ایجاد غرش صوتی (Sonic Boom) آزاردهنده فراهم می کنند. غرش صوتی یکی از موانع اصلی برای پروازهای مسافربری فراصوت بر فراز مناطق مسکونی بوده و منجر به وضع محدودیت هایی در این زمینه شده است. X-59 با طراحی آیرودینامیکی خاص خود از جمله دماغه بسیار بلند و باریک و شکل بال ها به گونه ای طراحی شده است که امواج شوک ناشی از پرواز فراصوت را به جای یک غرش قوی به مجموعه ای از صداهای ضعیف تر و کمتر آزاردهنده تبدیل کند که از روی زمین شبیه به یک ضربه خفیف یا حتی نامحسوس شنیده شوند. این هواپیما تک موتوره و تک سرنشین بوده و برای پرواز با سرعت حدود ماخ 1.4 در ارتفاع 55,000 فوت (حدود 16,700 متر) طراحی شده است. پس از تکمیل ساخت و انجام پروازهای اولیه برای تأیید عملکرد آیرودینامیکی و کاهش غرش صوتی ناسا قصد دارد از X-59 برای پرواز بر فراز مناطق مختلف و جمع آوری داده ها در مورد پذیرش عمومی صدای تولید شده توسط هواپیما استفاده کند. موفقیت پروژه QueSST می تواند راه را برای بازنگری در مقررات مربوط به پروازهای فراصوت بر فراز خشکی هموار کرده و به احیای مفهوم حمل ونقل مسافربری فراصوت کمک کند البته این بار با رویکردی پایدارتر و کمتر مزاحم برای جامعه.

هواپیماهای آزمایشی معروف دیگر

علاوه بر سری شناخته شده هواپیماهای ایکس که عمدتاً بر دستیابی به سرعت ها ارتفاعات و مفاهیم آیرودینامیکی جدید تمرکز دارند پروژه های متعدد دیگری نیز در تاریخ هوانوردی وجود داشته اند که با هدف آزمایش فناوری ها یا پیکربندی های خاص و انقلابی توسعه یافته اند. این هواپیماهای آزمایشی که لزوماً بخشی از برنامه رسمی ایکس نبوده اند نقش مهمی در پیشبرد دانش و توانمندی های هوانوردی ایفا کرده اند. بسیاری از این پروژه ها به صورت سری و با بودجه محدودتر انجام شده اند اما نتایج آن ها تأثیر عمیقی بر طراحی هواپیماهای نسل های بعدی به ویژه در حوزه هایی مانند پنهانکاری پرواز عمودی و سیستم های کنترل پرواز داشته است. این هواپیماها بستری برای ارزیابی عملی ایده هایی فراهم کردند که ممکن بود در مراحل اولیه بیش از حد رادیکال یا پرخطر به نظر برسند. از هواپیماهایی که به دنبال کاهش سطح مقطع راداری برای عملیات های شناسایی یا تهاجمی بودند تا آن هایی که قابلیت برخاست و نشست عمودی را آزمایش می کردند هر یک به نوبه خود به درک بهتر محدودیت ها و امکانات طراحی هواگردها کمک کرده اند. بررسی این هواپیماهای آزمایشی معروف دیگر تصویری کامل تر از گستردگی تلاش ها برای نوآوری در عرصه هوانوردی ارائه می دهد و نشان می دهد که چگونه ایده های پیشگامانه از مرحله مفهوم به واقعیت پروازی تبدیل شده اند حتی اگر مستقیماً منجر به تولید انبوه نشده باشند.

Lockheed Have Blue

لاکهید Have Blue یک هواپیمای آزمایشی پیشگام در زمینه فناوری پنهانکاری (Stealth) بود که در اواسط دهه 1970 توسط بخش Skunk Works شرکت لاکهید برای دارپا توسعه یافت. این پروژه به شدت سری پیش درآمدی برای جنگنده پنهانکار معروف F-117 Nighthawk محسوب می شود. هدف اصلی Have Blue آزمایش و اثبات مفاهیم مهندسی رادار بود که امکان کاهش سطح مقطع راداری (RCS) یک هواپیما را فراهم می آورد تا شناسایی آن توسط رادارهای دشمن بسیار دشوار یا غیرممکن شود. طراحی این هواپیما بر اساس شکل چندوجهی و سطوح زاویه دار بود که امواج رادار را به جای بازتاب مستقیم به سمت فرستنده در جهات مختلف منحرف می کرد. این رویکرد طراحی رادیکالی که در تضاد با اشکال منحنی و آیرودینامیکی معمول بود نیازمند درک عمیقی از تعامل امواج الکترومغناطیسی با سطوح هواپیما بود. Have Blue همچنین از مواد جاذب رادار و تکنیک های کاهش ردپای مادون قرمز برای پنهانکاری بیشتر استفاده می کرد. این هواپیما با وجود ظاهر غیرمعمول و ناپایداری آیرودینامیکی ذاتی ناشی از شکل آن مجهز به سیستم کنترل پرواز پیشرفته بود. پروازهای آزمایشی Have Blue که در منطقه سری نوادا انجام می شد موفقیت آمیز بود و ثابت کرد که مفاهیم طراحی چندوجهی و استفاده از مواد خاص می تواند به طور مؤثری سطح مقطع راداری را کاهش دهد. نتایج این پروژه سری پایه گذار توسعه هواپیماهای پنهانکار عملیاتی مانند F-117 و بعداً بمب افکن B-2 Spirit شد و انقلابی در جنگ هوایی ایجاد کرد.

Northrop Tacit Blue

نورثروپ Tacit Blue یکی دیگر از هواپیماهای آزمایشی سری و پیشگام در زمینه فناوری پنهانکاری بود که در اواخر دهه 1970 و اوایل دهه 1980 توسط نورثروپ برای نیروی هوایی ایالات متحده و دارپا توسعه یافت. این هواپیما با ظاهر غیرعادی و شبیه به یک ‘نهنگ’ یا ‘جعبه پرنده’ با هدف آزمایش فناوری های پنهانکاری پیشرفته و مفاهیم طراحی هواپیماهای جاسوسی با قابلیت بقای بالا در محیط های جنگی پرخطر طراحی شده بود. برخلاف طراحی چندوجهی Have Blue Tacit Blue بر روی استفاده از سطوح منحنی برای کاهش سطح مقطع راداری تمرکز داشت. این رویکرد ثابت کرد که اشکال منحنی نیز می توانند در طراحی هواپیماهای پنهانکار مؤثر باشند و تأثیر قابل توجهی بر طراحی بمب افکن پنهانکار B-2 Spirit گذاشت که بعدها توسط نورثروپ ساخته شد. Tacit Blue همچنین به دنبال کاهش ردپای مادون قرمز و سایر علائم قابل شناسایی بود. این هواپیما مجهز به سیستم کنترل پرواز دیجیتالی پیشرفته ای بود تا بتواند بر ناپایداری آیرودینامیکی ناشی از شکل غیرمعمول خود غلبه کند. پروازهای آزمایشی Tacit Blue که مانند Have Blue در منطقه سری نوادا انجام می شد داده های ارزشمندی در مورد آیرودینامیک پنهانکاری با سطوح منحنی و عملکرد سیستم های کنترل پرواز پیشرفته در هواپیماهای ذاتاً ناپایدار ارائه داد. این پروژه تا سال 1996 سری باقی ماند و پس از آن عمومی شد و نقش کلیدی آن در توسعه فناوری پنهانکاری مدرن آشکار گشت.

Boeing Bird of Prey

بوئینگ Bird of Prey یک هواپیمای آزمایشی پنهانکار بود که در دهه 1990 توسط بخش Phantom Works شرکت بوئینگ و مک دانل داگلاس (که بعدها با بوئینگ ادغام شد) توسعه یافت. این پروژه نیز به شدت سری بود و تا سال 2002 از دید عموم پنهان نگه داشته شد. هدف اصلی Bird of Prey آزمایش فناوری های نوین پنهانکاری مواد پیشرفته و روش های ساخت نوآورانه برای کاهش هزینه های توسعه هواپیماهای پنهانکار آینده بود. این هواپیما با طراحی آیرودینامیکی سیال تر و کمتر زاویه دار نسبت به نمونه های اولیه مانند Have Blue و F-117 به دنبال دستیابی به پنهانکاری مؤثر با استفاده از اشکال منحنی و مواد جاذب رادار بود. Bird of Prey همچنین به عنوان بستری برای آزمایش روش های نوین طراحی و ساخت هواپیما مورد استفاده قرار گرفت از جمله استفاده از ساختارهای کامپوزیتی بزرگ یکپارچه و فرآیندهای طراحی و مونتاژ با استفاده از واقعیت مجازی و ابزارهای یکبار مصرف. این رویکردها با هدف کاهش زمان و هزینه تولید هواپیماهای پیشرفته صورت گرفت. این هواپیما تک موتوره و تک سرنشین بود و پروازهای آزمایشی متعددی را انجام داد. اگرچه Bird of Prey مستقیماً به یک هواپیمای عملیاتی تبدیل نشد اما فناوری ها و فرآیندهای توسعه ای که در این پروژه آزمایش و اثبات شدند در برنامه های بعدی بوئینگ به ویژه در توسعه هواپیماهای بدون سرنشین رزمی مانند X-45 به کار گرفته شدند. این پروژه نمونه ای از چگونگی استفاده از هواپیماهای آزمایشی برای کاهش ریسک و اعتباربخشی به فناوری های تولید و طراحی پیش از به کارگیری آن ها در مقیاس بزرگتر است.

Lockheed Martin RQ-170 Sentinel

لاکهید مارتین RQ-170 Sentinel یک هواپیمای بدون سرنشین (UAV) پنهانکار است که توسط بخش Skunk Works شرکت لاکهید مارتین برای آژانس اطلاعات مرکزی (CIA) توسعه یافته است. این پهپاد جاسوسی برای عملیات های شناسایی و نظارت در محیط های پرخطر که نیاز به قابلیت پنهانکاری دارند طراحی شده است. RQ-170 با پیکربندی بال پرنده (Flying Wing) طراحی شده است شکلی که به طور ذاتی به کاهش سطح مقطع راداری کمک می کند. این طراحی همراه با استفاده از مواد جاذب رادار و سایر تکنیک های پنهانکاری باعث می شود که شناسایی این پهپاد توسط سیستم های راداری دشمن بسیار دشوار باشد. RQ-170 مجهز به مجموعه ای از حسگرهای شناسایی هوایی از جمله رادار دیافراگم ترکیبی (SAR) و سیستم های الکترواپتیکی/فروسرخ (EO/IR) است که به آن اجازه می دهد اطلاعات ارزشمندی را از مناطق تحت نظارت جمع آوری کند. این پهپاد در اواخر دهه 2000 در عملیات های نظامی و اطلاعاتی مختلفی به کار گرفته شده است از جمله در افغانستان و کره جنوبی. یکی از معروف ترین موارد استفاده از RQ-170 مربوط به عملیات شناسایی پیش از حمله به مخفیگاه اسامه بن لادن در سال 2011 است. قابلیت پنهانکاری و توانایی پرواز در ارتفاعات بالا و برای مدت زمان نسبتاً طولانی RQ-170 را به ابزاری ارزشمند برای جمع آوری اطلاعات در محیط های چالش برانگیز تبدیل کرده است. اگرچه جزئیات فنی و عملیاتی این پهپاد تا حد زیادی طبقه بندی شده باقی مانده است اما وجود و استفاده عملیاتی از آن نشان دهنده بلوغ فناوری پهپادهای پنهانکار و نقش فزاینده آن ها در عملیات های نظامی و اطلاعاتی مدرن است.

Lockheed Martin X-44 MANTA

لاکهید مارتین X-44 MANTA (Multi-Axis No-Tail Aircraft) یک طرح مفهومی و پروژه مطالعاتی بود که توسط نیروی هوایی ایالات متحده و ناسا در اواخر دهه 1990 و اوایل دهه 2000 مورد بررسی قرار گرفت. این پروژه با هدف تحقیق در مورد امکان پرواز یک هواپیمای بدون دم افقی (tailless) و اتکا بر فناوری بردار رانش (Thrust Vectoring) برای کنترل و مانورپذیری طراحی شده بود. طرح X-44 MANTA بر پایه جنگنده F-22 Raptor بود اما بدون سطوح دم افقی که معمولاً برای کنترل گام (Pitch) و انحراف (Yaw) استفاده می شوند. در عوض کنترل هواپیما به طور کامل از طریق تغییر جهت رانش موتورها (بردار رانش) و همچنین سطوح کنترلی روی بال ها و احتمالاً سطوح دم عمودی صورت می گرفت. ایده اصلی پشت MANTA ساده سازی طراحی هواپیما کاهش وزن و افزایش قابلیت پنهانکاری با حذف سطوح دم افقی بود. استفاده از بردار رانش نه تنها برای کنترل پرواز بلکه برای افزایش قابل توجه مانورپذیری هواپیما در سرعت های پایین و بالا در نظر گرفته شده بود. اگرچه یک نمونه پروازی کامل از X-44 MANTA ساخته نشد و پروژه در نهایت لغو شد اما مطالعات و تحقیقات انجام شده در چارچوب این برنامه بینش های ارزشمندی در مورد آیرودینامیک هواپیماهای بدون دم و پتانسیل فناوری بردار رانش در افزایش کنترل و مانورپذیری هواپیماهای جنگی ارائه داد. این پروژه نمونه ای از تلاش برای کاوش در پیکربندی های رادیکال هواپیما با هدف بهبود عملکرد و قابلیت های عملیاتی است.

Canadair CL-84

کانادایر CL-84 Dynavert یک هواپیمای آزمایشی کانادایی بود که در دهه 1960 توسعه یافت و یکی از نمونه های موفق هواپیماهای با بال متحرک (Tiltwing) و قابلیت برخاست و نشست عمودی یا کوتاه (VTOL/STOL) محسوب می شود. هدف از طراحی CL-84 ایجاد یک هواپیمای ترابری چندمنظوره با قابلیت عملکرد در مناطق کوچک و بدون نیاز به باندهای فرود بلند بود. ویژگی اصلی این هواپیما بال های آن بود که می توانستند همراه با موتورها و ملخ ها از حالت افقی برای پرواز رو به جلو تا حالت عمودی برای برخاست و نشست عمودی یا کوتاه تغییر زاویه دهند. این مکانیسم به هواپیما اجازه می داد تا مانند یک هلیکوپتر به صورت عمودی برخاسته یا بنشیند و سپس با چرخاندن بال ها به حالت افقی مانند یک هواپیمای معمولی با سرعت بالا پرواز کند. CL-84 مجهز به دو موتور توربوشفت بود که هر یک یک ملخ بزرگ را روی بال به حرکت در می آوردند. یک ملخ کوچک تر در دم هواپیما نیز برای کنترل گام در حین پرواز عمودی تعبیه شده بود. این هواپیما پروازهای آزمایشی موفقی را انجام داد و توانایی خود را در تبدیل حالت پروازی و انجام مأموریت های مختلف به نمایش گذاشت. نمونه های متعددی از CL-84 ساخته شد و توسط نیروهای نظامی کانادا آمریکا و بریتانیا مورد ارزیابی قرار گرفت. با وجود عملکرد امیدوارکننده پیچیدگی مکانیکی و چالش های عملیاتی مرتبط با فناوری بال متحرک باعث شد که این هواپیما به تولید انبوه نرسد. با این حال CL-84 یکی از برجسته ترین نمونه های هواپیماهای آزمایشی VTOL با پیکربندی بال متحرک باقی مانده و درک ما را از این نوع پرواز پیشرفته افزایش داده است.

VOUGHT V-173

ووت V-173 که به دلیل شکل غیرعادی خود با نام مستعار ‘Flying Flapjack’ یا ‘پنکیک پرنده’ نیز شناخته می شود یک هواپیمای آزمایشی منحصربه فرد بود که توسط شرکت ووت برای نیروی دریایی ایالات متحده در دهه 1940 توسعه یافت. هدف اصلی این پروژه تحقیق در مورد مزایای آیرودینامیکی و عملیاتی پیکربندی بال دایره ای یا دیسکی بود که پتانسیل بالایی برای پرواز با سرعت های بسیار پایین و همچنین سرعت های بالا داشت و برای عملیات از روی ناوهای هواپیمابر مناسب به نظر می رسید. V-173 اساساً یک بال دایره ای بزرگ بود که در مرکز آن یک کابین خلبان و دو موتور پیستونی قرار داشتند. این موتورها دو ملخ بزرگ را به حرکت در می آوردند که در لبه های جلویی بال دیسکی قرار گرفته بودند. شکل دیسکی بزرگ هواپیما باعث ایجاد نیروی برا (Lift) قابل توجهی حتی در سرعت های بسیار پایین می شد و به آن امکان می داد تقریباً به صورت عمودی فرود آید و برخاست کند. این ویژگی برای عملیات از روی ناوهای هواپیمابر بسیار ارزشمند بود. V-173 پروازهای آزمایشی متعددی را انجام داد و عملکرد پروازی غیرعادی و پایداری قابل توجهی در سرعت های پایین از خود نشان داد. با این حال چالش های مرتبط با دید خلبان پیچیدگی ساختاری و محدودیت ها در سرعت های بالا باعث شد که این مفهوم به مرحله تولید انبوه نرسد. با این وجود V-173 نمونه ای شگفت انگیز از کاوش در پیکربندی های رادیکال هواپیما در دوران اولیه هوانوردی بود و نشان داد که چگونه می توان با رویکردهای غیرمتعارف به دنبال دستیابی به قابلیت های پروازی جدید بود. این هواپیمای آزمایشی امروزه به عنوان یک نماد نوآوری و خلاقیت در طراحی هواپیما شناخته می شود.

هواپیماهای آزمایشی چه هدفی دارند؟

هدف اصلی هواپیماهای آزمایشی آزمایش و اعتبارسنجی فناوری ها مفاهیم آیرودینامیکی و سیستم های نوین هوانوردی است. آن ها بستری برای ریسک پذیری و نوآوری فراهم می کنند تا ایده های پیشگامانه قبل از به کارگیری در هواپیماهای عملیاتی ارزیابی شوند.

برنامه هواپیماهای ایکس چیست؟

برنامه هواپیماهای ایکس یک مجموعه پروژه های تحقیقاتی در ایالات متحده است که عمدتاً توسط ناسا و نیروی هوایی آمریکا اداره می شود. هدف آن توسعه و آزمایش هواگردها و فضاپیماهای آزمایشی برای پیشبرد مرزهای دانش و فناوری هوانوردی و فضایی است.

تفاوت هواپیمای آزمایشی با نمونه اولیه چیست؟

هواپیمای آزمایشی (Experimental Aircraft) عمدتاً برای تحقیق و اثبات یک مفهوم یا فناوری خاص ساخته می شود و لزوماً به تولید انبوه نمی رسد. در مقابل نمونه اولیه (Prototype) اولین نسخه از یک هواپیمای طراحی شده برای تولید انبوه است که برای آزمایش های نهایی قبل از شروع خط تولید ساخته می شود.

آیا هواپیماهای آزمایشی مسافربری هم وجود دارند؟

بله برخی هواپیماهای آزمایشی با هدف تحقیق در زمینه بهبود عملکرد کاهش صدا یا مصرف سوخت برای کاربردهای مسافربری توسعه یافته اند مانند ناسا X-57 Maxwell برای پیشرانه الکتریکی یا X-59 QueSST برای کاهش غرش صوتی پرواز فراصوت.