آلیاژهای آلومینیوم مورد استفاده در صنایع هوایی

آلیاژهای آلومینیوم مورد استفاده در صنایع هوایی

آلیاژهای آلومینیوم در اواخر دهه 1920 جایگزین چوب در بدنه هواپیماها شدند و از آن زمان تاکنون یکی از مصالح اصلی بکار رفته در این صنعت بوده اند. هم اکنون آلیاژهای آلومینیوم با استحکام بالا از مصالح اصلی بدنه هواپیماها بشمار می روند لیکن بتدریج مواد ترکیبی جای آنها را خواهند گرفت.

جذابیت آلومینیوم در قیمت نسبتا پایین و سبکی آن است، فلزی که می تواند تا سطوح استحکام بالایی تحت عملیات حرارتی قرار گیرد. از جمله معایب آلومینیوم نیز ماژول الاستیسیته پایین آن و در مورد آلیاژهای با استحکام بالا، استعداد خوردگی است.

از زمان ابداع آلیاژهای آلومینیوم در دهه 1920 ارتقای قابل توجهی در آلیاژهای آلومینیوم ایجاد شده است. این بهبودها نتیجه ای از درک ترکیب شیمیایی، کنترل ناخالصی ها و اثرات فرآوری و عملیات حرارتی بوده است. هم اکنون تحقیق بر روی نسل سوم آلیاژهای آلومینیوم- لیتیوم ادامه دارد. شکل 1. توسعه آلیاژهای آلومینیوم در طول زمان را نشان می دهد. چنانچه دیده می شود مقاومت تسلیم این آلیاژها در طول 80 سال تقریبا دوبرابر شده است.

تصویر 1

یکی از اولین آلیاژهای آلومینیومی بکار رفته در صنایع هوا-فضا دورآلومین (Duralumin) با نام فنی AA2017 با مقاومت تسلیم 280 مگاپاسکال بوده است. در جنگ جهانی دوم بمب افکن B-29 اولین هواپیمایی بود که از این آلیاژ سود می برد و استحکام و سبکی این آلیاژ منجر به هواپیمایی بزرگ با برد و سرعتی استثنایی شده بود. سخت شوندگی سریع در چند مرحله (tempering) به افزایش استحکام این آلیاژها کمک فراوانی کرد. در دهه 1970 آلیاژی به نام AA7050 ابداع شد که امکان تولید مقاطع ضخیم تر با مقاومت کافی در برابر ترک خوردگی در اثر تنش ناشی از خوردگی را می داد. تصویر شماره 2 انواع اصلی آلیاژهای آلومینیوم را نشان می دهد.

 

تصویر 2

در سالهای اخیر روند شتابانی بسوی استفاده از مواد کمپوزیت در ساخت هواپیما آغاز شده است. گفته می شود در ساخت بوئینگ 787 بیش از 50 درصد از مواد مرکب استفاده شده است. مواد کمپوزیت دارای معایبی از جمله از دست دادن استحکام در دمای بالای 350 درجه سانتی گراد هستند.

منبعی برای مطالعه بیشتر:

Aluminium Alloys for Aerospace Applications

P. Rambabu, N. Eswara Prasad, V.V. Kutumbarao and R.J.H. Wanhill

هواپیمای جدید ناسا: یک گام نزدیکتر به پرواز پرندگان

هواپیمای جدید ناسا: یک گام نزدیکتر به پرواز پرندگان

مهندسان ناسا با ابداع بال تطابق پذیر در طول دهانه (SAW=Spanwise Adaptive Wing) امید دارند به کارامدی پرواز یک پرنده دست یابند. با تغییر زاویه عمودی بخش بیرونی بالهای یک هواپیما موسوم به cant در حین پرواز، پژوهشگران ناسا توانسته اند بازدهی مصرف سوخت و پایداری جانبی (yaw) را افزایش دهند. ممکن است چندان برانگیزاننده بنظر نرسد لیکن گام بزرگی بسوی صرفه جویی بزرگی در انرژی و نزدیک شدن به شیوه پرواز خرامان و پرابهت پرندگان بشمار می آید.

این پروژه ممکن است تغییر سکل بال در حین پرواز را نهایتا عملی سازد. چیزی که در مورد پرندگان قابل توجه است نداشتن دم عمودی است که تقریبا تمامی هواپیماهای ساخته شده تاکنون برای حفظ پایداری و نیز ماور دادن حول محور عمودی (yaw axis) به آن وابسته هستند. دم های هواپیما برای غلبه بر بدترین شرایط مکن طراحی شده اند، لیکن بیشتر اوقات به بخش های اصلی دم نیازی نیست. بخصوص دم عمودی برای بیشتر زمان پرواز بیش از حد بزرگ است.

بدین ترتیب در بیشتر زمان پرواز دم یک وزن مرده بزرگ بشمار می آید که تنها بر مصرف سوخت می افزاید. اما هنوز راهی برای حذف دم عمودی و در عین حال حفظ پایداری پرواز کشف نشده بود. تیم پروژه SAW راه حلی برای این منظور یافته اند.

آنها به این نتیجه دست یافته اند که زاویه 45 درجه بالها به سمت بالا بر yaw افزوده لیکن از پایداری جانبی (lateral) می‌کاهد. از سوی دیگر، زاویه دادن بالها به سمت پایین پایداری جانبی زیادی فراهم کرده اما دوران حول محور عمودی را دشوارتر می سازد. بنابراین بالی که بتواند زاویه بالا و پایین شدن خود را هنگام پرواز تغییر دهد، خواهد توانست هرجا که لازم باشد به گشتاور حول محور عمودی یا پایداری جانبی دست یابد. کانون تمرکز تیم ناسا تلاش در جهت حذف کامل دم عمودی و جایگزین ساختن آن با بالهای متغیر است.

پروژه SAW بواسطه فناوری های نوین مانند آلیاژهای حافظه دار (shape-memory alloys) امکان پذیر شده است که در طی دوران طلایی پرواز در دسترس نبودند. انی آلیاژها وقتی در معرض حرارت بالا قرار می گیرند به شگونه ای قابل پیش بینی شکل خود را تغییر می دهند بنابراین از مکانیسسم های کنترلی بزرگ و سنگین امروزی بسیار ساده تر و سبکتر هستند.

بالهای مصنوعی هرگز ایده آل نبوده اند و در مقایسه با پرندگان، هواپیماها پرنده هایی ناجور و نامتوازن هستند. پرندگان براحتی و با دقت بالهای خود را حرکت داده و تغییر شکل می دهندو آسانی و انعطاف پذیری پرواز آنها موجبات حسادت مهندسین پرواز را فراهم ساخته است. از آنجایی که فلز و فیبر کربن قابلیت تغییر شکل ندارند، بالهای هواپیما نمی تواند تغییر شکل یابد در نتیجه این بالها تنها برای پرواز در ارتفاع بالا و سرعت زیاد مناسب هستند. یک بوئینگ 737 برای بلند شدن از زمین نیاز به صدها متر باند فرود بتنی دارد در حابلیکه یک پرنده می تواند در یک آن از جای خود به هوا خیزد.

Read more at https://www.airspacemag.com/daily-planet/one-step-closer-flying-birds-180970325/#YglD018J0grmtoH1.99

تصویری از یک نمایشگاه هوایی

تصویری از یک نمایشگاه هوایی در سال جاری در ایالات متحده. در جلوی تصویر هواپیماهای اف 16 تیم آکروجت دیده می شود. دهانه بارگیری جلوی یک C-5 Galaxy غول پیکر نیز باز شده و بازدیدکنندگان می توانند از فضای داخلی آن دیدن کنند. هواپیمای یک موتوره ملخی نیز در حال اجرای نمایش هوایی است.

منبع:

https://www.airspacemag.com/airspacemag/air-space-airshow-planner-2017-180962685/

عقاب طلایی، نسل بعدی جنگنده F-15

ترجمه و گردآوری: اصغر ناصری

نسل بعدی جنگنده برتری هوایی F-15 2040C به عنوان انبار موشک هوا به هوا عمل خواهد کرد. این جنگنده که سیستم های رادار و ناوبری آن ارتقای قابل ملاحظه ای یافته است می تواند در همکاری با جنگنده های نسل پنجم مانند F-22 Raptor و F-35 Joint Strike Fighter در مقابله با ناوگان هوایی پرتعداد دشمن بکار آید.

هر دو هواپیمای جنگی F-15 Eagle و F-22 Raptor به منظور نیل به برتری هوایی ساخته شده اند. لیکن در این زمینه بهترین بودن به معنی ارزان بودن نیست. هزینه بالای F-22، همراه با پایان یافتن جنگ سرد، نزول اقتصادی آمریکا و درگیر شدنش در عراق و افغانستان پنتاگون را مجبور ساخت خریدد 750 تایی F-22 را در مرز 187 فروند متوقف کند.

به علت تاکید بر پنهان کاری و گریز از شناسایی توسط رادارهای دشمن، F-22 و F-35 باید بر مقرهای داخلی حمل سلاح و سوخت خود تکیه کنند. جنگنده F-22 Raptor می تواند تا شش موشک هوا به هوای برد متوسط AMRAAM  و F-35 چهار عدد از این موشک ها حمل کند. با اینکه هر دو هواپیما می توانند تسلیحات بیشتری را در مقرهای خارجی خود حمل کنند، چنین کاری پروفایل رادارگریز به دقت طراحی شده آنها را تغییر داده و موجب افزایش خط اثر راداری و احتمال دیده شدن در رادارها می شود. مخازن خارجی بر نیروی پسای آیرودینامیکی افزوده و موجب افزایش مصرف سوخت و کاهش برد هواپیما می شوند.

تعداد نسبتا کم F-22 موجب خواهد شد که در نبردهای آینده از نظر تعداد در موضع ضعف قرار گیرد. برای جبران این موضوع، شرکت بوئینگ ارتقای F-15 Golden Eagle را پیشنهاد کرده است که علاوه بر رادار آرایه فازی AN/APG-63(V)3، تا 16 موشک هوا به هوا را نیز می‌تواند حمل کند.

در سناریوی نبرد طراحی شده، اف 15 های پیشرفته که آشکارسازی آنها در رادار دشمن آسانتر است در پشت سر هواپیماتهای ادارگریز پیشرفته همکار خود عمل کرده و به محض ردیابی اهداف دشمن توسط F-22 و  F-35 ها، به پیش شتافته و روی اهداف شناسایی شده موشک شلیک خواهند کرد. بدین ترتیب اف 15 پیشرفته به صورت یک انبار موشک برای این هواپیماهای رادارگریز عمل می کند. مخازن سوخت آیرودینامیک نیز بر برد اف 15 خواهد افزود.

احتمالا مهمترین ارتقا در این نوع هواپیما غلاف حسگر و ارتباطات Talon HATE خواهد بود. این ابزار به اف 15 امکان می دهد از F-22 ها داده‌های بهنگام در مورد اهداف دشمن دریافت کند. تا پیش از این F-22 تنها می توانست از طریف لینک داده IFDL خود با سایر F-22 ها ارتباط برقرار کند.

مانورهای انجام شده توسط این دو هواپیما نتایج خیره کننده ای داشته است. در یک مورد F-22 ها  و اف 15 های پیشرفته که با همکاری یکدیگر عمل می کردند توانستند در برابر  هواپیماهای دشمن شبیه سازی شده رکورد 41 شکار در برابر تنها یک مورد تلفات را بدست آورند.

منبع اصلی:

https://www.popularmechanics.com/military/aviation/a25656/eagle-2040c-next-generation-f-15/

مقایسه دو جنگنده پشتیبانی نزدیک A-10 و F-35 : کدام بهتر است؟

مقایسه دو جنگنده پشتیبانی نزدیک A-10 و F-35 : کدام بهتر است؟

نیروی هوایی ایالات متحده به تازگی رقابتی را بین دو هواپیمای جنگی پشتیبانی نزدیک هوایی، A-10 کهنسال و جنگ آزموده و F-35 مدرن و نسل پنجمی آغاز نموده است. این رقابت امروز 12 جولای 2018 به پایان می رسد. منتقدان نیروی هوایی آمریکا را متهم کرده اند که نتایج را به نفع F-35 جلوه خواهد داد.

جنگنده F-35A نیروی هوایی قرار است جایگزین F-16 وایپر شود. این امر باعث شگفتی نیست زیرا ماموریت این دو جنگنده شباهت زیادی به هم دارد. اما آنچه باعث رنجش ناظران شده تصمیم نیروی هوایی برای جایگزینی هواپیمای کارآزموده و موثر A-10 Warthog با F-35A است. زیرا آنچه از هواپیمای پشتیبانی نزدیک هوایی انتظار می رود، پرواز برای پشتیبانی نزدیک از نیروهای زمینی، خدمت به عنوان یک توپخانه پرنده و نابود ساختن اهداف دشمن در خطوط مقدم است.

جنگنده ضربتی کارآزموده و بسیار موفق A-10 

جنگنده F-35A به عنوان یک قاتل پنهان کار (stealth) اهداف هوایی و زمینی شناخته می شود. در این راه این هواپیما از رادارگریزی سنسورها و آگاهی موقعیتی شبکه ای خود برای بقا در میدانهای نوین نبرد سود می جوید. این هواپیما فاقد بسیاری از ویژگی های سنتی مورد نیاز پشتیبانی نزدیک هوایی است: حمل تعداد زیادی بمب، موشک و راکت، داشتن یک توپ بزرگ و نیرومند، توانایی گشت زدن در ارتفاع پایین و با سرعت کم بر فراز میدان نبرد و مداومت زیاد پرواز. اینها ویژگی هایی است که A-10 در آنها رودست ندارد. این جنگنده ضربتی قابلیت خود را در میادین نبرد متعدد به اثبات رسانده است.

اما ناظران مستقل، نیروی هوایی را متهم می کنند که برای توجیه سرمایه گذایر عظیم صورت گرفته روی F-35، نتایج را غیرمنصفانه تنظیم کرده و ایرادات این جنگنده نسل پنجمی را پنهان داشته است. بویژه اینکه برگزارکننده آزمونهای مقایسه ای، یک پیمانکار دفاعی سهیم در پروژه F-35 است.

جنگنده چندمنظوره نسل پنجمی F-35: فوق مدرن اما تازه کار

منبع:

https://www.popularmechanics.com/military/aviation/a22118621/f35-a10-warthog-flyoff-pogo-report/