برترین جنگنده های جنگ جهانی دوم

بهترین هواپیماهای جنگی جنگ دوم جهانی

سراسر جنگ جهانی دوم شاهد رقابت قدرتهای درگیر برای ساخت و به صحنه آوردن مدرنترین تسلیحات ممکن برای کسب برتری بر دشمن بود. اما شدیدترین رقابت در عرصه نبرد هوایی جریان داشت، یعنی در طراحی هواپیما، متالورژی و موتورهایی که بسرعت توان و کارایی بالاتری کسب می‌کردند. فقط در طول شش سال تکنولوژی هواپیماهای پیستونی به تکامل رسید و طلوع عصر جت آغاز گشت. در این مقاله برترین هواپیماهای جنگی این دوره به ترتیب عکس معرفی شده‌اند:

Messerschmitt Bf 109

مسراشمیت بی اف 109 جنگنده نمادین آلمان در جنگ جهانی دوم بود. طراحی آن که به سال 1934 باز می‌گشت، یکی از موفقترین جنگنده‌های جنگ جهانی دوم را بوجود آورد. بی اف 109 در سراسر جنگ ارتقا یافت و تا انتهای جنگ به خدمت ادامه داد. اولین جنگنده تمام فلزی تک باله با بالهای پایین بدنه و چرخهای جمع شدنی بود، نوعی طراحی که توسط تمامی طرفهای درگیر در جنگ مورد استفاده قرار گرفت.

فلسفه طراحی بی اف 109 بکارگیری کوچکترین بدنه پیرامون قدرتمندترین موتور ممکن بود. لیکن اندازه کوچک بدنه به معنی ظرفیت کم حمل سوخت و برد محدود نیز بود. این مساله در جنگ بریتانیا خود را نشان داد، وقتی بی اف 109 ها تنها 15 دقیقه قادر به نبرد هوایی بر فراز دریای مانش بودند و باید پیش از تمام شدن سوخت خود نبرد را ناتمام گذاشته و به پایگاه باز می‌گشتند. در عین حال

موتور قدرتمند مدل 109K سرعت 720 کیلومتر و مانورپذیری استثنایی به آن می‌داد.

اریک هارتمن، برترین خلبان جنگ با 352 مورد شکار جنگنده‌های دشمن، با بی اف 109 پرواز می‌کرد. علاوه بر نقش رهگیر و اسکورت در سایر نقش ها مانند حمله به اهداف زمینی و شناسایی نیز خوب عمل کرد. بین سالهای 1936 و 1945 تعداد 34000 هواپیمای بی اف 109 ساخته شد و بدین ترتیب پرتعدادترین هواپیمای تولید شده در تاریخ بشمار می‌رود.

Mitsubishi A6M Zero

 

زیرو به عنوان یک هواپیمای سبک و چابک اولین هواپیمای با قابلیت برخاستن از عرشه ناو هواپیمابر و جنگنده اصلی ژاپن در سراسر جنگ جهانی دوم بود. در طراحی زیرو حفاظت فدای سرعت، مانورپذیری و برد بلند شده بود بر طبق این نظریه که سرعت و مانورپذیری خود بهترین حفاظت بشمار می‌روند. در ابتدای جنگ اقیانوس آرام این جنگنده بهترین جنگنده نبرد هوایی نزدیک (داگ-فایت) آسمان اقیانوس آرام بوده و برتری مطلق هوایی را از آن ژاپنی‌ها کرده بود بطوری که در سالهای ابتدایی جنگ نسبت انهدام 12 به 1 بسود نیروی هوایی ژاپن بود.

برای مقابله با برتری زیروها، خلبانان آمریکایی تاکتیک‌هایی مانند درگیری در حالت شیرجه را اتخاذ کردند که این حالت به هواپیمای سنگین تر آنها امکان می داد سرعت بیشتری در شیرجه بدست آورده و در صورت ناموفق بودن حمله سریعا محل را ترک کنند. با پیشرفت جنگ، آمریکایی ها جنگنده های قدرتمند و سریعتری را وارد نبرد کردند که علاوه بر استحکام بدنه و حفاظت زرهی بالا، سرعت و مانورپذیری بالایی نیز داشتند. جنگنده های مدرنی مانند F4U Corsair و F6F Hellcat بطور قاطعانه به برتری زیروها پایان دادند و حالا دیگر بدنه ضعیف زیروها برای خلبانها بسیار مرگبار بشمار می رفت. در حالی که گلوله های 6 میلیمتری تیربار زیروها اثر قابل ملاحظه ای بر بدنه هلکت‌ها نداشت، تنها یک رگبار تیربارهای سنگین هلکت می توانست یک زیرو را تکه تکه کند. تا اواخر سال 1944 زیرو دیگر یک هواپیمای منسوخ شده بشمار می رفت و توان صنعتی رو به تحلیل ژاپن نتوانست جنگنده دیگری را جایگزین آن کند.

Supermarine Spitfire

یک جنگنده زیبا با بالهای بیضی شکل که شاهکار مهندسی آیرودینامیک بوده و شاید از نظر زیباشناسی جذابترین جنگنده جنگ جهانی دوم بشمار می‌رفته است. آسانی کار همراه با عملکرد عالی آن را به یک افسانه تبدیل ساخت.

علاوه براین، اسپیت فایر بسیار بادوام بود. حتی پس از صدمات شدید نیز برخی خلبانان توانسته بودند آن را به زمین بنشانند.

اسپیت فایر به صورت یک جنگنده برتر در طی جنگ بریتانیا (جولای تا اکتبر 1940) ظاهر شد و بخوبی از عهده جنگنده ها و بمب افکن های آلمانی برآمد. در طی حملات آلمان نازی به بریتانیا جنگنده های اسپیت فایر جنگنده‌های اسکورت آلمانی را مشغول نگه می داشتند و هاوکر هوریکین های نیروی هوایی سلطنتی نیز به بمب افکن های حالا بی‌دفاع آلمانی یورش می بردند. مشهور است که با ناکام ماندن نبرد هوایی آلمان بر علیه بریتانیا هرمان گورینگ فرمانده نیروی هوایی آلمان از خلبانان خود خواست آنچه برای به زانو درآوردن نیروی هوایی سلطنتی بریتانیا لازم دارند را بیان دارند که یکی از آنها پاسخ داد: به من یک اسکادران اسپیت فایر بدهید!

اسپیت فایر در طول جنگ به موتورهای قدرتمندتری مجهز شد و مقاومت بالای بدنه و دوام آن باعث شد در طول جنگ جنگنده برتر نیروی هوایی بریتانیا باشد. نسخه‌های مختلفی از آن به توپ و بمب مجهز شدند. تعداد 20 هزار فروند از این جنگنده تا پایان جنگ تولید شد و بدین ترتیب عنوان بیشترین تعداد تولید در میان هواپیماهای جنگی بریتانیا را از آن خود کرد.

FW-190

فوکه ولف اف دبلیو 190، جنگنده ای با بالهای پایین تنه و موتور خنک شونده با هوای BMW که برای اولین بار در سال 1937 سفارش داده شد، در ابتدا برای پشتیبانی از جنگنده اصلی نیروی هوایی آلمان یعنی بی اف 109 طراحی شده بود لیکن بزودی جای آن را به عنوان جنگنده برتر آلمان گرفت. اف دبلیو 190 جان سخت تر از بی اف 109 از آب درآمد و موتور شعاعی بزرگ آن نقش سپر اضافی برا ی حفاظت از خلبان را ایفا می کرد و بیشتر از موتور خنک شونده با آب بی اف 10 می توانست صدمات را جذب کرده و به کار خود ادامه دهد. غیر از نبرد نزدیک در ارتفاع بالا در همه زمینه ها برتر از بی اف 109 بود و تا پایان جنگ بیش از 20 هزار فروند از آنها تولید شد.

اف دبلیو 190 مانورپذیر با چهار توپ 20 میلیمتری و دو مسلسل اضافی یک شکاری قدرتمند و در سالهای میانی جنگ بهترین در نبرد هوایی بود تا اینکه اسپیت فایر مدل IX در جولای 1942 ظاهر شد و با آن به رقابت پرداخت.

لیکن اسپیت فایر فاقد برد کافی برای نفوذ به قلمرو رایش بود. زمانی که بمب افکن های ایالات متحده شروع به بمباران خاک اصلی آلمان در روز کردند، تسلیحات سنگین شکاری های اف دبلیو 190 چنان صدمات سنگینی به آنها وارد ساختند که حملات روزانه متوقف شد. تنها با ظهور پی 51 ماستنگ های بی رقیب و دوربرد به عنوان اسکورت بمب‌افکنها، بمبارانهای روزانه دوباره از سر گرفته شد.

جنگنده های نوین آمریکا مانند P-47 و P-38 دارای توربو سوپرشارژ بودند و در ارتفاعات بالا عملکرد بهتری از موتور شعاعی اف دبلیو 190 می داشتند. بنابراین اف دبلیو 190 ها به داخل خاک آلمان عقب نشینی کرده و در خارج از مرزها قادر به هماوری با این جنگنده ها نبودند. ظهور پی 51 ماستنگ که دارای برد کافی برای اسکورت بمب افکنهای آمریکایی تا هر نقطه در خاک آلمان بود به برتری هوایی اف دبلیوها پایان داد و از آن پس بمبارانهای هوایی آمریکا ضرباتی کاری به صنایع آلمان وارد ساخت. 

متن کامل مقاله با پرداخت 35 هزار تومان در اختیار شما قرار می گیرد. مناسب به عنوان مقاله پژوهشی

برای دریافت متن کامل مقاله به روش ایمیل، تلگرام، واتس آپ یا لینک دانلود به شماره 09360771981 یک پیامک بفرستید (تنها پیامک)

جنگنده های نسل ششم

جنگنده های نسل ششم

گردآوری و تالیف: اصغر ناصری

جنگنده های نسل پنجم دارای مشخصاتی از قبیل رادارگریزی و لینک داده ها برای ارسال و دریافت سریع داده هستند. این مشخصات به جنگنده های مزبور امکان می دهد به مناطق دشمن با پوشش راداری سنگین نفوذ کرده و با دریافت داده های آگاهی موقعیتی از منابع مختلف زمینی، هوایی و ماهواره ای، از موقعیت دقیق اهداف و مخاطرات پیرامون بخوبی آگاه باشند. ابرکامپیوترهای موجود در این هواپیماها امکان می دهد نقشه دقیقی از اهداف زمینی با قدرت تفکیک بالا تهیه شده و خلبان بتواند از ارتفاع بالا اهداف زمینی متحرک را با بمب های هوشمند با دقتی بسیار بالا مورد هدف قرار دهد. توسعه جنگنده های نسل پنجم پاسخی بوده است به پیشرفت تکنولوژیکی موشک های زمین به هوا و ابداع رادارهای اسکن الکترونیکی آرایه فازی که قادرند ده ها هدف را همزمان بطور پیوسته در برد و ارتفاع زیاد مورد ردیابی قرار دهند. این پیشرفت ها فضای هوایی دشمن را برای هواپیماهای نسل چهارم مانند F-15C و F-16 بسیار خطرناک ساخته است.

ویژگی های اصلی جنگنده های نسل پنجمی را مطابق زیر می توان برشمرد:

-         شکل خاص بدنه که باعث تفرق امواج رادار و کاهش احتمال دیده شدن در رادار می شود.

-         بکار رفتن مواد جاذب امواج راداری در پوسته بدنه هواپیما که امواج رادار را بجای بازتاب، جب کرده و در خود مستهلک می کنند.

-         طراحی خاص اگزوز هواپیما برای کاهش اثرات حرارتی و احتمال ردیابی توسط حسگرهای حرارتی

-         استفاده از سیستم های کامپیوتری پیشرفته برای ترکیب داده های حاصل از رادار و تمامی حسگرهای هواپیما و بدست آوردن تصویر با کیفیت بالا از صحنه نبرد (data fusion)

-         امکان ارتباط آنلاین با هواپیماهای خودی و مبادله داده ها با استفاده از دیتا لینک های پر سرعت

-         امکان حمل سلاح در داخل بدنه برای کاهش خط اثر راداری هواپیما

-         امکان حرکت با سرعت بالای صوت بدون استفاده از پس سوز (super cruise) . این امر باعث کاهش اثر حرارتی هواپیما در سرعت های بالا و کاهش مصرف سوخت می شود.

-         استفاده از رادار با تشعشع کم برای کاهش امکان آشکارسازی فعالیت راداری هواپیما توسط دشمن

نیروی هوایی ایالات متحده تنها کشوری در جهان است که جنگنده های نسل پنجمی آماده رزم دارد. جنگنده های نسل پنجمی F-22 Raptor و F-35 Lightning II ساخت لاکهید مارتین برای ماموریت هایی مانند برتری هوایی، حمله به اهداف زمینی، شناسایی و دفاع هوایی ساخته شده اند. در سالهای اخیر، روسیه جنگنده Sukhoi Su-57 را عملیاتی کرده و چین نیز J-20 رادارگریز را وارد مراحل آزمون عملیاتی مقدماتی کرده است. کشورهای ژاپن، هند و ترکیه نیز پروژه هایی در این زمینه را دنبال می کنند. رقابت در زمینه توسعه جنگنده‌های نسل پنجم باعث شده قدرتهای بزرگ نظامی جهان به نسل جدیدی از هواپیماهای جنگی اندیشیده و در این موضوع سرمایه گذاری کنند.

        

 جنگنده های F-22 و  F-35                سوخوی Su-57

جنگنده های نسل ششم

با وجود گذشت بیست سال از طراحی F-22 Raptor، جنگنده های نسل پنجم هنوز به پلتفورم های قابل اعتمادی مانند F-15 تبدیل نشده اند. از این گذشته حمل سلاح در داخل بدنه باعث شده قابلیت حمل سلاح توسط جنگنده‌های رادارگریز محدودتر از جنگنده های قدیمی تر باشد.

به نظر می رسد روسها سرگرم مطالعه بر روی مشخصات جنگنده نسل ششم با استفاده از پلتفورم سوخوی 57 هستند. پروژه های توسعه جنگنده نسل ششم در آمریکا همچنان محرمانه باقی مانده است لیکن بنظر می رسد مشخصات اصلی این جنگنده ها بشرح زیر باشد:

-         رادارگریزی هواپیماها با حذف دم و بدنه و بال یکپارچه ارتقا یافته است.

-         هواپیما می تواند با تغییر سطوحی شکل خود را در پرواز تغییر داده و برای بهینه سازی هوشمند عملکرد خود بسته به نوع ماموریت مطابقت پیدا کند.

-         موتور هواپیما دارای جریان هوای پیرامون اتاقک احتراق است که دمای گازهای خروجی را کاهش داده و از اثرات حرارتی خروجی موتور می کاهد.

-         هواپیما قادر است مسافت های طولانی را با سرعت بالای صوت بدون استفاده از پس سوز طی کند.

-         با استفاده از مایکروالکترونیک پیشرفته و یکپارچگی تمامی حسگرها، نیاز به رادار دماغه که تشعشعات زیادی می پراکند حذف شده است.

-         هواپیما احتمالا مجهز به توپ لیزری است که می تواند به تعداد نامحدودی هدف را مورد اصابت قرار دهد.

-         هواپیما دارای امکان ارتباط با ماهواره، ایستگاه های زمینی، هواپیماهای آواکس و سایر هواپیماهای خودی و ترکیب تمامی داده های دریافتی برای دستیابی به تصاویر با کیفیت بالا از صحنه نبرد است.

-         بجای سیستم fly-by-wire از فیبر نوری برای ارتباطات داخلی هواپیما استفاده خواهد شد که علاوه بر کاهش وزن، سرعت انتقال داده ها را چندین برابر افزایش خواهد داد.

        

طرح مفهومی نورثروپ گرومن برای جنگنده نسل ششم                            طرح مفهومی بوئینگ برای جنگنده نسل ششم

در تالیف این مقاله از بخشی از منبع زیر استفاده شده است:

What the United States expects from the sixth generation fighter aircraft, Center for Air Power Studies (CAPS), 23 March 2016.

عوامل موثر بر مانورپذیری هواپیما

عوامل موثر بر مانورپذیری هواپیما

تالیف: اصغر ناصری

مانورپذیری یک هواپیما به عوامل متعددی بستگی دارد لیکن یکی از مهم ترین آنها قابلیت هواپیما در دور زدن است. در یک وضعیت جنگی میان دو هواپیمای متخاصم که با سرعت یکسانی پرواز می کنند، هواپیمایی که بدون ازدست دادن ارتفاع قادر به دور زدن باشد دست بالا را خواهد داشت. در این بحث سایر عوامل مانند پایداری هواپیما، کنترل پذیری آن، تسلیحات و البته مهارت خلبان دو هواپیما را یکسان فرض کرده ایم.

در دور زدن پایدار یک هواپیما، نیروی بالابر تولید شده توسط بالها نه تنها وزن هواپیما، بلکه نیروی گریز از مرکز ایجاد شده توسط گردش هواپیما را نیز باید خنثی کند. ضریب بار (load factor) به صورت نسبت نیروی بالابر در گردش به وزن هواپیما تعریف شده و بر حسب واحد g، شتاب گرانشی تعریف می شود. بنابراین در یک گردش با شتاب 2g بال باید نیروی بالابری دوبرابر وزن هواپیما تولید کند. اندازه ضریب بار توسط زاویه گردش به پهلوی هواپیما تعریف می شود. برای مثال گردش های با شتاب 2g و 5g نیاز به گردش هواپیما به پهلو به میزان 60 و 78.5 درجه (به ترتیب) دارند. نهایتا اینکه برای یک زاویه گردش و در نتیجه ضریب بار معین، شعاع گردش با مجذور سرعت تغییر می کند. برای مثال دوبرابر ساختن سرعت هواپیما باعث می شود شعاع گردش هواپیما 4 برابر شود. البته واماندگی (stall) بال تاثیر مهمی بر قابلیت دور زدن هواپیما در سرعت و زاویه گردش به پهلوی معین دارد.

یک جنگنده سوخو 30 در حال دورزدن با زاویه حمله بزرگ

عامل مهم دیگر در قابلیت مانور دادن یک هواپیما بار روی بال (wing loading) است که به صورت بار آیرودینامیکی وارد بر سطح بال هواپیما در پرواز و بر حسب نیوتن بر متر مربع بیان می شود. هرچه بار روی بال هواپیمایی کمتر باشد، هواپیما در مانور دادن با مقاومت کمتری از سوی جریان هوا مواجه می شود. بنابراین هواپیمایی    مانند F-15 که مساحت بال زیاد و بار روی بال کمتری دارد قادر است سریعتر و آسانتر از هواپیمایی مانند F-104 با بالهای فوق العاده کوچک و بار روی بال زیاد مانور بدهد.

F-104 Starfighter                                                                                                         F-15C Eagle

قدرت موتور هواپیما عامل دیگر در مانورپذیری آن است. هرچه نسبت نیروی پیشران هواپیما به وزن آن (thrust-to-weight ratio) بیشتر باشد قدرت مانور دادن هواپیما بیشتر است و می تواند بدون از دست دادن ارتفاع با پیچ تند دور بزند.

جنگنده شکاری F-15 Eagle با بار روی بال 55 پاوند بر فوت مربع و ضریب نیروی پیشران به وزن 1.35 یکی از مانورپذیرترین جنگنده های دنیا است. ضریب نیروی پیشران به وزن بالاتر از 1 بدین معنا است که هواپیما می تواند در هنگام پروازعمودی نیز شتاب بگیرد.

جنگنده های سبک و مدرنی مانند F-16 و F-18 از گسترش ریشه بال در لبه حمله (Leading Edge Root Extension) برای ممانعت از واماندگی بال در زاویه حمله زیاد استفاده می کنند. زمانی که یک هواپیما زاویه حمله خود را یش از حد مجاز افزایش می دهد (نوک هواپیما زاویه زیادی با افق می گیرد) در بالها حات واماندگی (استال) ایجاد می شود. واماندگی حالتی است که در آن نیروی بالابر تولید شده توسط بالها به صفر می گراید و ممکن است هواپیما در این حالت کاملا از کنترل خارج شده و بدور محور عمودی خود دوران کند. گسترش ریشه بال در لبه حمله ایجاد جریانهای گردابی (Vortex) در لبه حمله می کند که به نوبه خود از واماندگی هواپیما در زوایای حمله بزرگ پیش گیری می کند. بنابراین هواپیماهای مجهز به این امکان قادرند با زاویه حمله بزرگتر مانور دهند.

F/A-18 Super Hornet

جدیدترین ابداع در زمینه مانورپذیری هواپیما، موتورهای مجهز به تغییر جهت جریان پازهای خروجی (thrust vectoring) هستند که در آنها نازل قادر به چرخش به سوی بالا و پایین یا در جهات دلخواه است. بدین ترتیب در هنگام مانور نیروی پیشران در جهت دلخواه وارد ده و هواپیما می تواند با سرعت کم مانورهای بسیار پیچیده ای انجام دهد. جنگنده Su-35 روسیه و جنگنده پیشرفته F-22 آمریکا مجهز به چنین امکانی هستند و ترکیب این امکان با طرح آیرودینامیکی ممتاز به آنها لقب هواپیماهای ابرمانورپذیر (super maneuverable) داده است.

MiG-29OVT thrust vectoring

تکامل هواپیمای مدرن (بخش دوم: 1918 تا پایان جنگ جهانی دوم- 1945)

تالیف: اصغر ناصری

در تالیف این سلسله مقالات از منابع دست اول و معتبر اینترتی همچون سایت:

NASA History Office: Quest for Performance, The Evolution of Modern Aircraft

استفاده شده است. لطفا در صورت نقل قول و استفاده از متن مقاله، با ذکر منبع آن (سایت دنیای علم و تکنولوژی) فرهنگ امانت داری علمی را ترویج دهید.

---

در فاصله میان پایان جنگ جهانی اول و آغاز سالهای پرآشوب دهه 1940 میلادی، پروازهایی ک با هدف رکوردشکنی صورت گرفت تاثیر بسیاری بر توسعه و تکامل صنعت هواپیمایی گذارد. از این میان مشهورترین آنها را می توان پرواز بدون توقف چارلز لیندبرگ از نیویورک تا پاریس در می 1927 نام برد. این عملیات هوایی باعث افزایش سریع توجه و علاقمندی به صنعت هوایی شد بطوری که شرکتهای هواپیماسازی متعددی در آمریکا پا به عرصه نهادند لیکن بسیاری از آنها در رکود اقتصادی بزرگ دهه 1930 به ورشکستگی دچار شده و از عرصه رقابت حذف گردیدند.

هواپیمای روح سنت لوئیز

هواپیمای مورد استفاده توسط لیندبرگ از نوع رایان (Ryan) با نام اختصاصی روح سنت لوئیس و تک باله بود که بدنه ای با اسکلت ساخته شده از لوله های فولادی جوشکاری شده و پوسته پارچه ای داشت. بالها نیز اسکلت چوبی داشتند. خلبان دارای دید رو به جلو نبود زیرا فضای جلوی او توسط یک مخزن سوخت 1000 لیتری اشغال می شد. بیش از نیمی از وزن 2500 کیلوگرمی هواپیما را سوخت آن به خود اختصاص می داد تا برد 6700 کیلومتری برای آن فراهم کند.

این هواپیما باعث افزایش توجه به پیکربندی هواپیماهای تک باله شده و شروعی بر کاهش اقبال هواپیماهای دوباله بود. هواپیمای تک باله قابل توجه دیگر، سه موتوره فورد با بدنه تمام فلزی بود. پوسته هواپیما آلیاژ آلومینیوم بوده و نیروی پسا را به حداقل کاهش می داد. مدل 5-AT این هواپیما می توانست تا 15 مسافر را با خود حمل کند. تعداد محدودی از این هواپیما تا سالهای 1990 نیز پرواز می کردند. لیکن سرعت پرواز این هواپیما اغلب به 160 کیلومتر در ساعت محدود می شد.

مدل لاکهید وگا (Lockheed Vega) یک هواپیمای تک باله با عملکرد بالا بود که اولین بار در 1927 پرواز کرد. سازه داخلی و پوسته خارجی هواپیما هر دو از چوب ساخته شده بودند. پوشش موتور باعث کاهش نیروی پسا می شد بطوری که وگا می توانست با سرعت 300 کیلومتر در ساعت پرواز کند که برای هواپیماهای آن زمان سرعت بالایی محسوب می شد. در طراحی آیرودینامیک هواپیما دقت زیادی شده بود طوری که ضریب پسا در نیروی بالابر صفر (zero-lift drag coefficient) آن به 0.0278 کاهش یافته بود. لیکن ارابه فرود ثابت هنوز عامل مهمی در افزایش نیروی پسا بشمار می رفت.

لاکهید وگا

اولین هواپیمایی که تمامی پیشرفت های صنعت هوایی تا آن زمان را در خود گردآورده بود، بوئینگ 247 نام داشت. کابین بسته آن 10 مسافر و سه خدمه را دربر می گرفت. سازه و پوسته این هواپیما تماما فلزی بود و از ارابه فرود حمع شدنی بهره می برد که نیروی پسا در حین پرواز را به میزان زیادی کاهش می داد.

هواپیمای قابل توجه دیگر  این دوره داگلاس DC-3 بود که با تمامی معیارها می توان آن را یکی از موفق ترین هواپیماهای تولید شده در جهان دانست. این هواپیما در سال 1936 عملیاتی شد و قادر به حمل 21 مسافر بود. با این تعداد مسافر قادر بود در ارتفاع 3000 متری با سرعت 300 کیلومتر در ساعت پرواز کند. برای اولین بار شرکتهای مسافری با بهره گیری از این هواپیما توانستند به سود عملیاتی از ناحیه حمل مسافر دست یابند و دیگر به پول حاصل از حمل بسته های پستی اتکا نداشتند.  موتورهای پرات اند ویتنی این هواپیما هرکدام دارای دو ردیف 7 سیلندری بودند. این آرایش در تمامی موتورهای پیستونی بعدی تقلید شد زیرا توان و عملکرد خوبی برای هواپیما فراهم می ساخت.

حدود 10926 فروند از این نوع هواپیما در فاصله سالهای 1936 تا 1945ساخته شد. پس از گذشت بیش از 60 سال از پایان جنگ جهانی دوم، هنوز چندین فروند از این هواپیما در سراسر دنیا به خدمت خود ادامه می دهند. از این نظر این هواپیما یکی از شاهکارهای مهندسی محسوب می شود.

بوئینگ بی 17 یک هواپیمای جنگی بسیار مهم این دوره بود که نمونه اولیه آن در سال 1935 پرواز کرد. نسخه B-17G این هواپیما در سراسر جنگ جهانی دوم در عرصه جنگی اروپا بکار گرفته شد و یکی از ماشین های جنگی مهم متفقین برای نابودی زیرساختهای رایش سوم بود. این هواپیما از تمام پیشرفتهای فناوری زمان خود بهره می برد و درای چهار موتور بود. با وزن ناخالص 22 هزار کیلوگرم هواپیمایی بسیار سنگین در زمان خود بشمار می رفت. موتورها مجهز به توربوشارژر بودند که از انرژی گازهای تخلیه موتور برای گرداندن توربین کمکی بهره می برد. این هواپیما دارای سقف پرواز بحرانی 7500 متر و بردی قابل ملاحظه بود. حدود 13000 فروند از این هواپیما ساخته شد که هنوز چندتایی از آنها در مقاصد مختلف مشغول به خدمت هستند.

داگلاس DC-3

بمب افکن بی17

بمب افکنی با ماموریت و قابلیت های مشابه اما ظاهری متفاوت، B-24 Liberator ساخت شرکت کانسولیدیتد بود. حجم زیاد بدنه این هواپیما بردی اندکی بیشتر نسبت به بی 17 برایش فراهم می کرد. ارتفاع پرواز بحرانی آن نیز 10000 متر یا به عبارتی 250 متر بالاتر از بی 17 بود. با حمل 2500 کیلوگرو بمب می توانست برد یکطرفه 2700 کیلومتر داشته باشد. هر دو نوع بمب افکن برای بمباران دقیق روزانه از ارتفاع بالا یعنی جای که گلوگه های ضدهوایی آلمانها قادر به رسیدن نبود منظور شده بودند. بمب افکن ها در آرایشی تنگاتنگ پرواز می کردند تا با بهره گیری از مسلسل های پرتعداد کالیبر 50 خود بتوانند با شکاری های آلمانی مقابله کنند. لیکن نرخ تلفات بالای آنها در اثر شکارشدن توسط جنگنده های آلمانی باعث محدود شدن عملیات به شب شد که امکان بمباران دقیق را منتفی می ساخت. این مشکل با فرارسیدن هواپیماهای شکاری تیزپرواز اسکورت آمریکایی مرتفع گردید و بمبارانهای مخرب روزانه از سرگرفته شد.

B-24

ارتفاع بالا تاثیری نامساعد بر خلبانان و خدمه داشت. در ارتفاع بالاتر از 7000 متر دما به حدود منهای 45 درجه سلسیوس افت می کرد و آنها مجبور بودند از لباسهایی که توسط جریان برق گرم می شد و نیز ماسکهای اکسیژن استفاده کنند. بمب افکن های نسل بعد مانند بی 29 مجهز به اتاق تحت فشار و سیستم گرمایشی بوده و خلبانان نیازی به استفاده از ماسک اکسیژن نداشتند. حدود 18000 بمب افکن بی 24 در طول جنگ ساخته شد که بیشتر از هر نوع هواپیمای جنگی دیگر آمریکا بود. همچنین نسخه ای به نام C-87 به عنوان هواپیمای باربری استفاده می شد. بی 24 در حقیقت اسب کاری پرتوان ارتش آمریکا بود.

بدون شک یکی از پیشرفته ترین محصولات نظامی جنگ جهانی دوم، بمب افکن Boeing B-29 بود که با وزن ناخالص 70000 کیلوگرم یک هواپیمای بسیار سنگین در عصر خود بشمار می رفت. این هواپیما به نظر برخی حدنهایی پیشرفت صنایع هوایی بشمار می رفت. نخستین هواپیمای جنگی با فرم آیرودینامیک و پسای بسیار کم بود که علیرغم ابعاد بزرگ و وزن سنگین خود می توانست با سرعت 560 کیلومتر بر ساعت در ارتفاع 8000 متری پرواز کند. بدین ترتیب بسیاری از جنگنده های آن زمان دارای سرعت کافی برای تعقیب این هواپیما نبودند. چهار موتور 2200 اسب بخاری و ظرفیت بالای حمل سوخت به آن بردی در حدود 5900 کیلومتر با حمل 6000 کیلوگرم بمب یا 4500 کیلومتر با حمل 10 هزار کیلوگرم بمب می دادند. این بمب افکن دارای اتاقک تحت فشار برای خلبانان و خدمه و سیستم تهویه هوای مطبوع بود. تمامی مسلسلها و توپ دم آن از راه دور بطور الکتریکی کنترل می شدند. بی 29 قادر بود در شب بمبارانهای دقیق انجام دهد و ابزاری اساسی در شکست ژاپن محسوب می شد.

B-29

بسیاری از کارشناسان، جنگنده نورث امریکن پی 51 ماستنگ را معرف بالاترین سطح توسعه فنی که یک هواپیمای ملخی می تواند بدان دست یابد، می دانند. مجهز ساختن این جنگنده به موتور خطی بی مانند رولزرویس مرلین آن را به یک شکاری تیزپرواز تبدیل کرد. ظاهر آیرودینامیک آن، مساحت پیشانی کم موتور و مساحت نسبتا کم بدنه نیز در این راستا بسیار موثر بودند. سیستم خنک کننده موتور طوری بود هوای خنک ساز نیز یک پیش رانه خالص ایجاد می کرد. بدین ترتیب هواپیما دارای ضریب پسای بسیار کمی نیز بود. پی 51 اولین هواپیمایی بود که از مقاطع ایرفویل بال جریان لایه ای استفاده می کرد که امکان دستیابی آن به سرعتهای بالایی را فراهم می ساخت. در ارتفاع 8000 متری می توانست به سرعت 700 کیلومتر در سرعت دست یابد که بدین ترتیب سریعتر از بسیاری هواپیماهای آن زمان بود. پی 51 می توانست تا ارتفاع 13500 متری اوج بگیرد و تسلیحات آن شامل شش مسلسل کالیبر 50، دو بمب 500 کیلویی یا شش راکت 5 اینچی بود. با حمل مخزن سوخت کمکی به برد 2600 کیلومتر دست می یافت و همراه با پی 38 های دورپرواز می توانست در نقش اسکورت بمب افکن های متفقین عمل کند. با ظهور این شکاری اسکورت، تلفات بمب افکن های متفقین به میزان زیادی کاهش یافت زیرا جنگنده های آلمانی از این پس با یک حریف بسیار قدرتمند مواجه بودند. پی 51 تنها جنگنده ای بود که بر فراز پایتخت های سه کشور دشمن: برلین، رم و توکیو پرواز کرد. هم اکنون نیز از این هواپیما برای مسابقات ورزشی و نمایش های هوایی استفاده می شود.

P-51 Mustang

بخش اول مقاله

تاریخچه تکامل هواپیمای مدرن (1)

تالیف: اصغر ناصری

تکامل هواپیمای مدرن (بخش اول: 1903 تا 1918)

اولین پرواز یک هواپیمای موتوردار سنگین تر از هوا به خلبانی اورویل رایت در 17 دسامبر 1903 انجام گرفت. در اولین دهه پس از این رویداد تاریخ ساز، تعداد زیادی انواع مختلف هواپیما ساخته شد که تنها بر اساس خلاقیت مخترعان تکامل یافته بودند. تنها تعداد کمی از این هواپیماها قادر به پروز به مدت طولانی بودند. دانش و مهندسی پرواز هنوز در مراحل ابتدای خود بود و هواپیماها اغلب توسط افراد مبتدی ساخته می شدند.

اولین پرواز هواپیما در سال 1903 توسط برادران رایت، کیتی هاوک، آمریکا

آنگاه جنگ جهانی اول به سال 1914 فرارسید و هواپیما به عنوان یک وسیله جنگی مورد توجه قرار گرفت. تا انتهای جنگ در سال 1918 هواپیما به عنوان یک وسیله انعطاف پذیر و یک ماشین جنگی موثر مورد توجه تمام دولتهای متخاصم بود.

بطور کلی سه پارامتر مختلف مشخص کننده عملکرد یک هواپیما هستند: ضریب پسا در نیروی بالابر صفر (zerolift drag coefficient C_D,0)، مساحت پسا (drag area f) و ماکزیمم نسبت نیروی بالابر به پسا (L/D)_max.

ضریب پسا در نیروی بالابر صفر یک عدد بدون بعد است که میزان آیرودینامیکی بودن یک هواپیما را مشخص می کند. هرچه این عدد کوچکتر باشد هواپیما شکل آیرودینامیکی تمیزتری دارد. برای مثال مقدار این ضریب برای جنگنده P-51 ماستنگ آمریکا در زمان جنگ جهانی دوم برابر 0.0161 در مقایسه با 0.0771 برای جنگنده Fokker E-III جنگ جهانی اول بود. بدین ترتیب ماستنگ شکل آیرودینامیکی بسیار مناسب تری از جنگنده فوکر مزبور داشت.

فوکر E-III

ماستنگ پی 51

مساحت پسای f برابر است با حاصلضرب ضریب C_D,0 و مساحت بال. این عدد نشان دهنده میزان نیروی پسای تولید شده در اثر عبور جریان هوا از اطراف بدنه و بالهای هواپیماست. هرچه این عدد کوچکتر باشد نیروی پسا یا بازدارنده کوچکتری بر هواپیما وارد می گردد. برای مثال مساحت پسا برای P-51 برابر 3.57 فوت مربع در مقایسه با  12.61 فوت مربع Fokker E-III بوده که نشان دهنده ارتقای کارایی آیرودینامیکی هواپیما در یک دوره 25 ساله است. حداکثر سرعتی که هواپیما می تواند به آن دست یابد متناسب با ریشه سوم نسبت توان موتورها به مساحت پسا است.

مقدار نسبت حداکثر نیروی بالابر به پسا (L/D)_max معیاری از کارایی آیرودینامیکی هواپیما در حالت گشت زنی است و تناسب معکوس با نیروی پیشران (thrust) مورد نیاز برای نگه داشتن هواپیمایی با وزن معلوم در هوا دارد. بالهای هواپیما در اثر حرکت در جریان هوا تولید نیروی بالابر می کنند و تولید نیروی بالابر نیز به نوبه خود ایجاد پسا می کند که به پسای تولید شده در اثر نیروی بالابر موسوم است. این نیروی پسا به نسبت فاصله بین دو نوک بال به متوسط عرض مقطع بال بستگی دارد.

تکامل هواپیما در فاصله سالهای 1914 تا 1918

در فاصله سالهای جنگ جهانی اول انواع زیادی هواپیما ساخته شد که بیشتر آنها تنها در عرض چند هفته از مرحله طراحی به پرواز آزمایشی می رسیدند. برخلاف ساخت کارگاهی که قبل از سال 1914 رواج داشت، کم کم یک صنعت هواپیمایی توسعه یافته و دولتهای متخاصم در آن به سرمایه گذاری پرداختند. در فرانسه، آلمان و ایتالیا آزمایشگاههای دولتی برای تحقیق در دانش و فناوری هواپیما ایجاد شد و کمیته ملی مشورتی در هوانوردی (NACA) در 1915 به فرمان کنگره آمریکا تاسیس شد. لیکن برخلاف دولتهای اروپایی، ایالات متحده دارای یک نیروی هوایی متعلق به خود و یک صنعت هواپیماسازی واقعی نبوده و از هواپیماهای خریداری شده یا اجاره شده از کشورهای اروپایی استفاده می کرد.

هواپیماهای تک بال، دوباله و سه باله که بالهای آنها توسط سیم یا میله های تقویتی در جای خود مستحکم می شد فراوان بودند. برا ی اولین بار طراح هلندی آنتونی فوکر بال هواپیما به شیوه تیر یکسر گیردار را طراحی کرد که در داخل خود دارای سازه تقویتی بود و نیازی به نگهداری از بیرون نداشت. بیشتر هواپیماها اسکلت چوبی با لفاف سیمی و پوسته ای از پارچه داشتند. دورمر و یونکرس در آلمان جزو پیشتازان ساخت هواپیمای تمام فلزی بودند. لیکن هنوز آلیاژ سبک مناسب هواپیماهای تمام فلزی در دسترس نبود. بیشتر موتورهای پیستونی هواپیماها از نوع ساکن با میل لنگ دوار بود لیکن انواعی از موتورهای دوار با میل لنگ ثابت و سیلندهای دوران کننده نیز در دسترس بودند.

یکی از مهمترین جنگنده های این دوران سری فوکر آیندکر بود که برتری هوایی زیادی به نیروهای آلمانی می دادند. این جنگنده برای اولین بار از مسلسل همزمان شده استفاده می کرد که در آن با فشردن ماشه توسط خلبان، ملخ هواپیما لحظه ای ثابت می شد تا گلوله ها بتوانند از میان ملخ ها عبور کنند. مشخصات Fokker E-III در زیر آورده شده است (منبع: ویکی پدیا).

General characteristics

• Crew: 1
• Length: 7.2 m (23 ft 7 in)
• Wingspan: 9.52 m (31 ft 3 in)
• Height: 2.4 m (7 ft 10 in)
• Wing area: 16 m² (170 sq ft)
• Empty weight: 399 kg (880 lb)
• Gross weight: 610 kg (1,345 lb)
• Powerplant: 1 × Oberursel U.I 9-cyl. rotary engine, 75 kW (100 hp)

Performance

• Maximum speed: 140 km/h (87 mph; 76 kn)
• Endurance: 1.5 hours
• Service ceiling: 3,600 m (11,810 ft)
• Rate of climb: 3.333 m/s (656.1 ft/min)
• Time to altitude:
  • 1,000 m (3,281 ft) in 5 minutes
  • 3,000 m (9,843 ft) in 30 minutes
  Armament

• Guns: 1 × 7.92 mm (0.312 in) LMG 08/15 machine gun offset to starboard, synchronised to fire through the propeller.

در کنار جنگنده ها که نقش بمب افکن های تاکتیکی سبک را نیز ایفا می کردند، جنگ جهانی اول شاهد استفاده محدود از بمب افکن های استراتژیک بود. بمب افکن های این دوره وزن ناخالصی در حدود 4000 تا 8000 کیلوگرم بودند و برخی بمب افکن های خاص آلمانی به وزن 15000 کیلوگرم می رسیدند. حداکثر سرعت در حدود 140 کیلومتر در ساعت و سقف پرواز نیز به حدود 4000 متر می رسید. معروفترین بمب افکن استراتژیک این دوره Gotha G.IV آلمانی است که در بمباران شهرهای انگلستان در مقیاس محدود از آنها استفاده شد.

هندلی پیج بمب افکن معروف بریتانیا در 1917

(ادامه دارد)