مروری بر سیر توسعه و تحول هواپیماهای جت جنگنده

چهار روز پیش از حمله آلمان به هلند و شروع جنگ دوم جهانی، هواپیمای پژوهشی نامعمولی برای اولین بار باند فرودگاه مارینه آلمانی را ترک کرد. هینکل 178 (Heinkel He 178)، نخستین هواپیمای توربوجتی بود که دنیا به خود می دید؛ حادثه مهمی که در آن ایام پُر حادثه توجه چندانی را متوجه خود نکرد، اما در حقیقت اولین نشانه در مسیر طلوع دورانی جدید در افق آینده نبردهای هوایی بود.

جت ها آنقدر دیر به جنگ جهانی رسیدند که تاثیری در نتیجه آن نداشتند، اما ظهور آنها روی صحنه برای روشن شدن جرقه تحولات بعدی کافی بود؛ تحولاتی که خیلی زود همه تعاریف کلاسیک نبردهای هوایی را از اواسط قرن بیستم به بعد برای همیشه تغییر داد.

در این مقاله شما می توانید بطور مختصر با سیر توسعه و تحول هواپیماهای جت جنگنده آشنا شوید.

ایده طراحی موتورهای جت پیشینه ای به غایت قدیمی دارد، اما نخستین موتور جت دنیا به دست فرانک ویدل (Frank Whittle) انگلیسی آن هم با پول قرضی در یک گاراژ کوچک ساخته شد. اما این هانس ون اوهاین (Hans von Ohain) آلمانی بود که در 1937 اولین موتور جت عملیاتی دنیا را ساخت و دو سال بعد هم ارنست هینکل (Ernst Heinkel) با استفاده از طرح او نخستین هواپیمای توربوجت تاریخ را به پرواز درآورد. به فاصله تنها دو سال، آلمان اولین جت جنگی تولیدی دنیا مسراشمیت 262 (Messerschmitt Me 262) را به خدمت گرفت و به این ترتیب دوران طلایی جت های جنگی رسماً آغاز شد.

کمی بعد در انگلیس هم نخستین جت جنگی با استفاده از طرح موتور جت ابداعی فرانک ویدل پرواز کرد؛ جنگنده ای که از رقیب آلمانی اش کندتر بود، ولی موتورهای آن اطمینان پذیری و عمر عملیاتی بیشتری داشتند. جت های جنگی تا پایان جنگ، شانس رویارویی با یکدیگر را نیافتند.

موتور ابداعی انگلیسی ها خیلی زود توجه آمریکایی ها را هم به خود جلب کرد. در آمریکا لاورنس بل (Lawrence Dale Bell) مدیر شرکت هواپیمایی بل با استفاده از نسخه تحت امتیازی از نخستین موتورهای جت انگلیسی، اولین جنگنده جت آمریکایی را طراحی کرد که پی 59 (Bell P-59 Airacomet) نام گرفت؛ طرحی که در عمل موفقیت آمیز نبود. سرانجام شرکت لاکهید نخستین جت جنگی موفق آمریکایی ها موسوم به پی 80 (Lockheed P-80 Shooting Star) را در 1943 طراحی کرد و یکسال بعد هم به پرواز درآورد؛ هواپیمایی که درست در آخرین روزهای جنگ جهانی برای رهگیری جت های بمب افکن سریع آلمانی مثل آردو 234 (Arado Ar 234) وارد خدمت شد.

جنگ سرد

با پایان جنگ جهانی و شروع جنگ سرد، همه چیز به یکباره رنگ و بویی تازه به خود گرفت. به لطف ظهور جت، دیگر همه هواپیماهایی سریع تر، دوربُردتر و بلند پروازتر می خواستند. در شرق، دفتر طراحی میکویان، میگ 9 (MiG-9)، نخستین جت جنگی شوروی را در 1948 و با استفاده از نسخه مهندسی معکوس شده موتورهای آلمانی ساخت؛ جنگنده ای که کارآیی چندان موفقی نداشت. پس از آن، خیلی زود میکویان، میگ 15 (MiG-15) را طراحی کرد؛ یکی از نخستین جت های جنگی با بال پسگرا که با تکنولوژی موتورهای انگلیسی ساخته شده بود و چند سال بعد لقب پُر شمارترین جت جنگی تاریخ را هم از آن خود کرد.

رویارویی جت های آمریکایی با میگ های 15 بر فراز کره غافلیگر کننده بود. میگ 15 به مراتب از رقبای آمریکایی اش مانورپذیرتر بود و به راحتی از پس بمب افکن های بزرگ بی 29 (Boeing B-29) آمریکایی بر می آمد. پاسخ سریع آمریکایی ها به میگ 15، در قالب اف 86 (F-86) از دستاوردهای پژوهشی بدست آمده از مهندسان هوانوردی آلمان توسعه پیدا می کرد. هر دو هواپیما نقاط قوت و ضعف متفاوتی داشتند، اما هیچ یک در جدول امتیازات برتری محسوسی بر دیگری نداشت. با این حال آموزش بهتر خلبانان آمریکایی و برتری عددی ورق را در جنگ کره برگرداند.

پس از جنگ کره دو اتفاق مهم افتاد. اول اینکه رادار آرام آرام راه خود را به سوی هواپیماهای جنگنده باز کرد و دوم ظهور موشک های هوا به هوای گرمایاب بود. پای رادار اولین بار در جنگ جهانی دوم به دنیای هوانوردی باز شد، اما به خاطر وزن سنگین و کارآیی محدود آن، تنها جنگنده های بزرگ یا بمب افکن های کوچک توان حمل آنها را داشتند. این جنگنده ها در جنگ جهانی اصطلاحاً جنگنده شبانه خوانده می شدند و وظیفه داشتند محل جنگنده ها و بمب افکن های دشمن را در تاریکی شب با استفاده از رادار خود بیابند. اما از اواسط دهه 50 با توسعه تکنولوژی و کوچکتر شدن ابعاد، رادار به بخشی جداناپذیر از هواپیماها بدل شد.

آن سوی دیوار صوتی

در سال 1947 هواپیمای پژوهشی ایکس 1 شرکت بل به خلبانی چاک ئیگر برای اولین بار توانست در پروازی کنترل شده با عبور از سرعت 1310 کیلومتر بر ساعت (1.06 ماخ) دیوار صوتی را بشکند.

پس از آن، شش سال طول کشید تا اولین جنگنده های فراصوت ساخته شوند. جنگنده اف 100 (F-100) شرکت نورث آمریکن، به عنوان اولین جنگنده فراصوتی در سال 1953 به پرواز درآمد؛ جنگنده ای که به عنوان جانشین اف 86 طراحی شده و نخستین جنگنده سری صده آمریکا (جنگنده هایی که به کد سه رقمی ختم می شدند) بود.

تا سال 1950 باور بر این بود که برای هرچه سریع تر پرواز کردن حتماً باید پیشرانی به مراتب قوی تر داشت. اما درست زمانی که آمریکایی ها درگیر طراحی نخستین جنگنده های بال دلتای خود بودند، یک کشف مهم همه چیز را تغییر داد. در سال 1952 ریچارد ویتکمپ (Richard T. Whitcomb) قانون مساحت را کشف کرد؛ روشی که با کاهش پسای هواپیماها در سرعت های گذر صوتی و فراصوتی به هواپیما اجازه می داد بدون افزایش توان موتور، سریع تر و دورتر پرواز کند. سپس به فاصله تنها یکسال از اف 100 (که قبل از این قانون طراحی شده بود) جنگنده اف 104 (Lockheed F-104) شرکت لاکهید رکورد سرعت را به دو برابر افزایش داد. این تغییرات همزمان بود با توسعه و بکارگیری نخستین نسل موشک های هوا به هوا که رسماً از اواسط جنگ کره استفاده شدند. این موشک ها، توانمندی بسیار محدود داشتند بطوریکه میدان دید آنها به سختی به 30 درجه می رسید که حتی در همان میزان هم بسیار نامطمئن بودند و این یعنی هواپیما برای استفاده از موشک حتماً باید در خط مستقیمی پشت هدف خود قرار می گرفت.

عصر موشک ها

استفاده از راکت برای نبردهای هوایی به جنگ جهانی اول باز می گردد، اما توسعه آن از اواخر جنگ جهانی دوم شروع شد؛ زمانی که آلمانی ها در جستجوی ابزاری موثر برای متوقف کردن بمب افکن های متفقین چندین گونه راکت هدایت شونده از جمله نخستین راکت هوا به هوای هدایت شونده دنیا موسم به X-4 را توسعه دادند. با این حال این انگلیسی ها بودند که نخستین موشک هوا به هوا را به خدمت گرفتند. اولین موشک هوا به هوای هدایت راداری با بردی حدود سه کیلومتر آنقدر ناکارآمد بود که پس از تولید 300 نمونه اول کنار گذاشته شد. اما این شرکت هیوز آمریکا بود که نخستین موشک عملیاتی و تقریباً موفق دنیا را تولید کرد.

هیوز در سال 1956 موشک AIM-4 Falcon را در دو مدل گرمایاب و راداری نیمه فعال توسعه داد که به زودی به سلاح اصلی فانتوم در سال های اول جنگ ویتنام بدل شد. شوروی هم یکسال بعد اولین موشک گرمایاب خود به نام کی 5 را به خدمت گرفت. فالکن آنقدر کارآیی بدی در ویتنام داشت که به سرعت با موشک جدیدتر ساید وایندر جایگزین شد؛ موشکی که بوسیله خود نیروی دریایی آمریکا به عنوان پروژه ای پژوهشی در رقابت با فالکن توسعه داده شده بود و با شکست پروژه هیوز، چهره ای جدی به خود گرفت. ظهور و توسعه سریع موشک های هوایت شونده در این سال تنها روی نتایج نبردهای هوایی تاثیر نداشت.

در سال 1957، دانکن سندیس (Duncan Sandys) وزیر دفاع وقت انگلیس گزارش مشهور خود به نام 1957Defence White Paper را منتشر کرد، گزارشی که تاثیر عمیقی در صنایع دفاعی غرب و بخصوص انگلیس گذاشت. سندیس در این گزارش با پیش بینی اقبال موشک های جدید مدعی شده بود که دوران جنگنده های سرنشین دار به زودی به پایان می رسد. چنین ایده ای در آمریکا هم بی طرفدار نبود، البته شاید نه به آن شدتی که در اروپا موثر افتاد. این مقدمه ای بود برای پیدایش نسل جدید جنگنده های بزرگتر که برای حمل موشک و رادارهای قدرتمند به بهای از دست دادن مانورپذیری طراحی می شدند؛ رویدادی که منجر به این شد که فانتوم اصلی ترین جنگنده برتری هوایی آمریکا در آن ایام بدون توپ داخلی و تنها با تکیه بر موشک های هوا به هوا طراحی شود. این اتفاق به زودی با نامطمئن نشان داده شدن موشک های هدایت پذیر به پاشنه آشیل این جنگنده در ویتنام بدل شد. ضمن آنکه سرعت هم اهمیت خود را از دست داد، تا جایی که آمریکایی ها پس از ساختن هواپیمای شناسایی اس آر 71 (Lockheed SR-71) هر دو برنامه خود برای ساخت جنگنده و بمب افکنی با سرعتی فراتر از سه ماخ (جنگنده A-12 و بمب افکن B-70) را به خاطر توسعه سریع موشک های پدافند هوایی لغو کردند. این در حالی بود که میگ 25 – جنگنده ای که برای مقابله با آنها توسعه داده شده بود – در نهایت وارد خدمت شد. با این حال ایده استفاده از جنگنده به عنوان سکوی پرتاب موشک های راداری دوربرد که محصول اصلی آن در غرب؛ اف 14 تامکت؛ در اروپا تورنادو و در شرق، میگ 13 بود تا سال های بعد همچنان زنده ماند.

دوران تحول

دهه 70 از نظر بسیاری، دوران تحولات بزرگ در دنیای هوانوردی بود. در این سال ها ابتدا موتورهای توربوفن جای موتورهای توربوجت را گرفتند. کامپیوترها که دیگر آنقدر پیشرفته و کوچک بودند که بتوانند در هواپیما جای بگیرند، جای پایی برای خود باز کردند. به علاوه نظریه انرژی/مانورپذیری (اختصاراً تئوری EM) که در اوایل دهه 60 میلادی مطرح شده بود، از دهه 70 به بعد عملاً دنیای جنگنده های غربی را متحول کرد. این نظریه که محصول تحقیقات سرهنگ جان بوید در ایالات متحده بود، مدلی از کارآیی هواپیما را در قالب ترکیبی از مجموع انرژی جنبشی و انرژی های پتانسیل تعریف می کرد. از این طریق ارتباطی معنادار میان وزن، نیروی رانش، اصطکاک، مساحت بال و دیگر خصوصیات هواپیما در قالب یک مدل کمی تعریف می شد. این مدل اجازه می داد طرح ها و هواپیماهای مختلف بر مبنای آن با یکدیگر مقایسه شوند.

به بیان ساده برخلاف روش قدیمی که عموماً بر اهمیت سرعت تکیه داشت، بوید با تعیین مانورپذیری به عنوان عنصر اصلی، خصوصیات مختلف یک جنگنده را نسبت به آن بررسی می کرد. طرفداران و حامیان این نظر در آن سال ها به مافیای جنگنده مشهور شدند و نقش پُر رنگی در توسعه اف 15، اف 16 و اف 18 داشتند. در مقابل در شوروی هم سوخو 27 و میگ 29 توسعه پیدا کردند.

ظهور اشباح خاکستری

به دنبال افزایش تهدید پدافند هوایی ارتش سرخ شوروی، در دهه 70 آژانس تحقیقات پیشرفته آمریکا (دارپا) برنامه ای پژوهشی را آغاز کرد که خیلی زود به پروژه هاروی معروف شد. هدف از این برنامه طراحی هواپیمایی بود که بتواند از دید رادار پنهان بماند. طراحی چنین هواپیمایی زمانی ممکن شد که دنیس اورهولسر دانشمندی نه چندان مشهور در لاکهید از مدل ریاضی یک دانشمند روس برای ساخت برنامه ای کامپیوتری به نام اکو 1 استفاده کرد. این برنامه می توانست بازتاب راداری هواپیما را پیش بینی کند. این، خود مقدمه ای بود برای ظهور اف 117 (Lockheed F-117)، نخستین بمب افکن پنهانکار دنیا که به دست تیمی به رهبری بن ریچ (که به عنوان پدر تکنولوژی پنهانکاری شناخته می شود)، دومین مدیر دایره اسکانک ورکز لاکهید ساخته شد. این پژوهش خیلی زود زمینه را برای پیدایش جنگنده های نسل پنجم مهیا کرد.

نسل پنجم

تحقق رویای جت هایی سریع با توانایی پنهان ماندن از رادارهای رهگیری هوایی با مانورپذیری بالا که می توانست تثبیت کننده برتری قاطع هوایی باشد، با آب شدن یخ های جنگ سرد مصادف شد. از اواسط دهه 80 و تا پیش از پایان جنگ سرد، آمریکا و شوروی هر کدام توسعه نسل بعدی هواپیماهای جنگنده را آغاز کرده بودند. اما با فروپاشی شوروی در دهه 90 به یکباره همه چیز به هم ریخت. دیگر نه انگیزه کافی و نه پول کافی برای هزینه روی چنین پروژه های پُر هزینه ای وجود نداشت. با وجود این ایالات متحده آمریکا همچنان برنامه نسل پنجم خود را در قالب برنامه جنگنده تاکتیکی پیشرفته (ATF) ادامه داد.

سرانجام پس از نزدیک به یک دهه برنامه ریزی اف 22 رپتور (F-22A_Raptor) به عنوان اولین جنگنده نسل پنجم به پرواز درآمد. اما پرواز رپتور، حقیقتاً آغاز دوران نسل پنجمی ها نبود. تکنولوژی نسل پنجم هنوز گران و تا حدودی ناپخته بود و از همه مهم تر بیشتر کشورها تمایل زیادی برای هزینه کردن روی آن نداشتند.

شاید پس از برنامه پُر سر و صدای جنگنده ضربتی مشترک (JSF) که اف 35 (F-35) حاصل آن بود یا پرواز سوخو تی 50 (Sukhoi T-50) روسیه، خیلی ها تازه به این باور رسیدند که زمان تغییرات فرا رسیده است.

پس از پرواز جنگنده پنهانکار روسی، چرخ توسعه نسل پنجم که سال ها با کندی می چرخید، به یکباره سرعت گرفت. ظرف مدت کوتاهی چین با ساخت و پرواز دو جنگنده پنهانکار همه را غافلگیر کرد. در اروپا هم نخستین جت های پنهانکار در فرم هواپیماهای بدون سرنشین تارانیس و نرون پرواز کردند. آن هم در شرایطی که اروپایی ها شریک اصلی ایالات متحده در پروژه اف 35 هم بودند. به این ترتیب پس از سه دهه، نسل پنجم در حالت سفت کردن جای پای خود بود؛ آن هم در شرایطی که سایه نسل ششم جنگنده ها هم چندان دور به نظر نمی رسد.

بطور خلاصه در زمینه نسل ها می توان بیان نمود:

جالب است بدانید که استفاده از واژه جنگنده (Fighter) پس از جنگ جهانی اول رواج پیدا کرد. تا پیش از 1920 آمریکایی ها به هواپیماهای جنگنده، تعقیب کننده (Pursuit) و انگلیسی ها آنها را پیشاهنگ (Scout) صدا می کردند، در فرانسه و آلمان هم به جنگنده ها شکارچی و در روسیه براندازگر (Exterminator) گفته می شد.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «مروری بر سیر توسعه و تحول هواپیماهای جت جنگنده»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه علمی پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا مقاله محمدحسین جهان پناه در مجله دانستنیها، به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.