دستیابی به موتور 'رم‌جت' / آیا کروزهای ایران «سوپرسونیک» می‌شوند؟

العالم - ایران

چندی پیش خبری مبنی بر دستیابی ایران به تکنولوژی تولید موتورهای رم‌جت در رسانه‌ها منتشر شد که حاکی از دستیابی نخبگان کشورمان در قالب شرکت‌های دانش بنیان به این تکنولوژی حیاتی و مهم بود.

دانش طراحی و تولید موتورهای رم جت که تنها در اختیار چند کشور پیشرفته دنیا قرار دارد، از جمله فناوری‌هایی است که کاربرد بسیار زیادی در تجهیزات و تسلیحات نظامی دارد و به گفته حسین پورفرزانه سر طراح موتور رم‌جت ایرانی «برای اولین بار، موتور رم‌جت پیش‌مخلوط توسط یک شرکت دانش بنیان طراحی و ساخته شده است».

همانطور که ذکر شد، طراحی و تولید موتورهای رم جت یکی از پیشرفته ترین فناوری‌های دنیا و در عین حال دارای بالاترین سطح از تکنولوژی است که کماکان در برخی از کشورها به دلیل همین بالا بودن سطح دانش و فناوری در حال گذراندن مراحل تحقیق و توسعه است.

از آنجایی که برخورداری از این فناوری، ویژگی‌ سرعت را به شکل بسیار پررنگی در انواع اشیاء پرنده و سلاح‌های پروازی مانند انواع موشک، پهپاد، گلوله های توپخانه و ... افزایش می‌دهد، در توسعه تسلیحات نظامی این موتورها به طور ویژه‌ای مورد توجه قرار گرفته اند.

** رم‌جت چیست؟

موتورهای رم‌جت را می‌توان از نظر ساختاری ساده‌ترین نوع از موتورهای جت برشمرد چراکه در آن کمپرسور برای فشرده سازی هوای ورودی و توربین وجود ندارد و در حقیقت از حرکت رو به جلوی موتور برای فشرده‌سازی هوای ورودی به موتور استفاده می‌شود.

اساس کار موتورهای رم‌جت بر پایه پدیده‌ای بنام Ram Effect است که در حقیقت همان فشرده شدن و تراکم خود به خود هوا در اثر حرکت یک وسیله با سرعت بسیار زیاد است. این پدیده از سرعت‌های ۵۰۰ کیلومتر بر ساعت به بالا خود را نشان می‌دهد و تا سرعت صوت و حتی سرعت‌های بالاتر از ۳ ماخ به حداکثر بازدهی خود نمی‌رسد. به همین دلیل است که در چنین سرعتی فشرده شدن هوا تا اندازه‌ای است که تراکم لازم برای عملکرد کامل موتور احتراق به وجود می‌آید و عملا دیگر نیازی به کمپرسور موتور و در پی آن توربین برای چرخاندن کمپرسور نخواهد بود.

از آنجایی که احتراق موتور در سرعت مافوق صوت مانند روشن کردن یک کبریت در گرباد است، برای ایجاد احتراق در موتورهای رمجت، قسمتی در ابتدای موتور به شکل یک شیء مخروطی با نام دفیوزر تعبیه شده است که وظیفه دارد با تولید امواج ضربه‌ای، سرعت هوای ورودی به موتور را به زیر سرعت صوت برساند. در اینجا مجددا پدیده رم افکت بروز پیدا کرده و انرژی جنبشی هوا تبدیل به فشار و حرارت بالا میشود که این فشار و حرارت تراکم لازم برای احتراق را فراهم می‌آورد.

پس از این مرحله و ورود هوای فشرده به محفظه احتراق و ترکیب با سوخت و جرقه شمع، احتراق صورت می‌گیرد و در مرحله بعد وارد قسمت بسیار مهمی در موتورهای رم جت با نام Flame Holder یا شعله نگهدار می‌شود که وظیفه مدیریت شعله های خروجی حاصل از احتراق را بر عهده دارد و در نهایت با خروج گازهای خروجی از قسمت انتهایی موتور، نیروی پیشران حاصل می‌شود.

دیاگرام اجزای موتور اسکرم‌جت و رم‌جت

همانگونه که ذکر شد، موتورهای رم جت برای انجام عملیات احتراق نیازمند آن هستند تا سرعت هوای ورودی به زیر سرعت صوت تقلیل پیدا کند، اما گونه دیگری از این موتورها با نام Scramjet یا Supersonic Coumbustion RamJet وجود دارد که قابلیت انجام عمل احتراق در این موتورها در سرعت‌های بالاتر از صوت فراهم است. دلیل این قابلیت استفاده از سوخت هیدروژن در این موتورها به دلیل دمای بالای کارکرد است که آن را قادر به کار کردن در سرعت‌های هایپرسونیک (بالای 5 ماخ) می‌سازد.

از جمله پرنده‌هایی که از این نمونه موتور استفاده می‌کنند، هواپیمای بدون سرنشین و تحقیقاتی ناسا تحت عنوان X-43 است که در پروازهای آزمایشی خود توانسته به سرعت۱۰ ماخ نیز دست پیدا کند.

دیاگرام نحوه عملکرد موتورهای توربوجت، رم‌جت و اسکرم‌جت

در مقایسه ویژگی‌ موتورهای رم جت با موتورهای توربوجت این است که بر خلاف موتور توربوجت که معمولا بیش از ۸۰ درصد انرژی حاصل از گازهای خروجی صرف گرداندن توربین می‌شود، در موتورهای رم جت تمام نیرو و انرژی گازهای خروجی تبدیل به نیروی پیشران و تراست می‌شود و به همین دلیل است که دستیابی به سرعت های بسیار بالا به وسیله این موتورها امکان پذیر است.

امروزه در معدود کشورهای پیشرفته و قدرتهای بزرگ جهان، از انواع موتورهای رم جت برای موثرتر کردن تسلیحات نظامی استفاده می‌شود که از جمله آنها را می‌توان موشک‌های هوا به هوا، زمین به هوا، بالستیک، کروز، پهپادها و مهمات توپخانه‌ای برشمرد.

** رم‌جت بالستیک‌ها را متحول می‌کند

موشک‌های بالستیک زمین به زمین را می‌توان یکی از اصلی‌ترین ارکان قدرت دفاعی و بازدارندگی کشورمان برشمرد که طی سالهای اخیر توفیقات و طراحی‌های منحصربه‌فردی در این حوزه به نام جمهوری اسلامی ایران به ثبت رسیده است. یکی از مواردی که موتورهای رم‌جت می‌تواند به توسعه و تکمیل آن کمک کند، موشک‌های بالستیک هستند که با استفاده از این گونه موتور می‌توانند به سرعت‌های بسیار بالا دست یابند.

موشک روسی «آوانگارد» را می‌توان از جمله موشک‌های بالستیک قاره پیمایی برشمرد که از فناوری موتورهای اسکرم‌جت برخوردار است که در سال ۲۰۱۸ میلادی توسط ولادیمیر پوتین رئیس جمهور روسیه از آن پرده برداری شد و تا سال ۲۰۲۰ به صورت عملیاتی در اختیار نیروی استراتژیک موشکی روسیه قرار خواهد گرفت.

شلیک موشک آوانگارد

آوانگارد می‌تواند در فاز شلیک و سیر به سرعت ۹ ماخ و در فاز اصابت به سرعت ۲۷ تا ۳۰ ماخ بر اساس اعلام منابع روس برسد و به این ترتیب رهگیری و انهدام آن توسط سامانه های پدافندی و سپرهای دفاع موشکی غیرممکن خواهد بود.

به گفته کارشناسان نظامی فقط وسایل لیزری فضا پایه می توانند موشک هایپرسونیک «آوانگارد» را رهگیری کنند که در حال حاضر چنین تجهیزاتی وجود ندارد و دستیابی به آنها حتی در آینده دور نیز چشم اندازی ندارد.

استفاده از فناوری موتورهای رم‌جت در موشک‌های بالستیک می‌تواند اثرگذاری بیشتری را برای بالستیک‌های ایرانی فراهم کند.

** توپخانه؛ عرصه‌ای نو برای بهره‌برداری از رم‌جت

استفاده از مهمات توپخانه‌ای با پیشران رم‌جت به منظور دستیابی به سرعت‌های بالا، از دیگر مواردی است که می‌تواند این تکنولوژی به کار گرفته شود. اخیرا یک شرکت نروژی در نمایشگاه تسلیحات Eurosatory پاریس از طرحی رونمایی کرده که بر اساس آن مهمات ۱۵۵ میلیمتری توپخانه‌ای با برد بیش از ۶۰ مایل (۹۶ کیلومتر) را با استفاده از پیشران رم‌جت و سوخت جامد تا سال ۲۰۲۰ میلادی آزمایش خواهد کرد.

نمونه‌ای از مهمات توپخانه مجهز به موتور سوخت جامد رم‌جت

این شرکت نروژی همچنین ادعا کرده که سرعت این پرتابه‌ها تا سه برابر صوت خواهد رسید و پیشران رمجت آن قادر است این سرعت را در حدود ۵۰ ثانیه حفظ کند.

با توجه به پیشرفت‌هایی که در کشور طی سالهای اخیر در زمینه مهمات توپخانه‌ای به وجود آمده که از جمله آن می‌توان به تولید گلوله‌های هدایت لیزری یا «کراسنوپول» اشاره کرد، به نظر می‌رسد دستیابی به فناوری موتورهای رم‌جت در کشور می‌تواند زمینه توسعه مهمات توپخانه‌ای با این فناوری را هم فراهم آورد.

** رم‌جت در موشک‌های پدافند هوایی

شرکت نروژی Nammo همچنین به دنبال توسعه یک مدل از موشک‌های پدافند هوایی زمین به هوا (SAM) با بهره‌گیری از پیشران‌های رمجت است که برد بیش از ۵۰۰ کیلومتر را فراهم می‌آورد.

بر اساس طرح ارائه شده از سوی این شرکت در یک نمایشگاه دفاعی، این موشک بر اساس موشک پدافند هوایی RIM-65 Sea Sparow توسعه یافته که قابل نصب بر روی پلتفرم‌های مختلف زمینی، دریایی و هوایی خواهد بود.

موشک پدافندی مجهز به موتور رم‌جت

در طراحی این موشک از یک بوستر سوخت جامد برای رسیدن به سرعت ۳ ماخ و در ارتفاع ۱۵ تا ۱۸ کیلومتر استفاده شده و پس از آن موتور رم‌جت فعال شده و نیروی پیشران موشک در سرعت‌های بالاتر را تامین خواهد کرد.

افق در نظر گرفته شده برای آزمایشات و تست‌های میدانی اولیه این موشک در سال ۲۰۲۳ درنظر گرفته شده است.

چین نیز از دیگر کشورهایی است که به دنبال استفاده از تکنولوژی موتورهای رم‌جت در موشک‌های خود اعم از موشک‌های زمین به هوا و هوا به هوا است. بر اساس اطلاعات منتشر شده، چین به دنبال توسعه نمونه‌ای از موشک‌های هوابه هوای PL-15 برای جنگنده‌های J-20 خود است که بتواند به سرعت بیش از 5 ماخ برسد.

تصویر گرافیکی از طرح چین برای تجهیز جنگنده J-20 به موشک‌های هایپرسونیک

طراحی‌ موشک‌های پدافند هوایی در کشورمان در سالهای اخیر روند بسیار پرشتابی را داشته تا جایی که طراحی موشک‌هایی مانند خانواده طائر و خانواده صیاد توانسته نیاز کشور را در برد و ارتفاع‌های مختلف برطرف کند که در آخرین نسخه از موشک‌های پدافندی خانواده صیاد یعنی صیاد-۴ در سامانه پدافند هوایی باور-۳۷۳ از تکنولوژی کنترل بردار رانش (TVC) به منظور مانورپذیری بیشتر موشک و مقابله با پرتابه‌های بالستیک استفاده شده است.

موشک صیاد-۴ و سامانه باور-۳۷۳

بدون شک در صورت بهره‌برداری از موتورهای رم‌جت در حوزه طراحی و ساخت موشک‌های پدافندی می‌توان شاهد افزایش اثر و کشندگی این موشک‌ها در مقابله با انواع اهداف هوایی و پرتابه‌های مختلف بود.

** کروزهای ایرانی سوپرسونیک می‌شوند؟

یکی دیگر از حوزه‌های کارایی موتورهای رم‌جت، موشک‌های کروز مافوق صوت سطح به سطح است که بر علیه انواع اهداف سطحی مانند تاسیسات، استحکامات و حتی شناورهای جنگی استفاده می‌شود.

تاکنون نمونه‌هایی از موشک‌های کروز با استفاده از موتورهای رم‌جت در دنیا طراحی و ساخته شده که از جمله آنها می‌توان به یاخونت، اشاره کرد.

موشک روسی P-800 Oniks با نام تجاری یاخونت از جمله موشک‌های کروزی است که از پیشران رم‌جت استفاده می‌کند و قابلیت شلیک از هوا، دریا، زیردریایی و پرتابگر زمینی (سامانه باستیون) را دارد. سرعت یاخونت در ارتفاع معادل ۲.۶ ماخ و در نزدیکی سطح زمین ۲ ماخ است. قدرت پیشران این موشک از یک موتور رم‌جت با وزن ۲۰۰ کیلوگرم تامین می‌شود که قادر به تامین ۴ تن نیروی تراست برای این موشک ۳ تنی است.

این موشک ابتدا توسط یک بوستر سوخت جامد که در محفظه احتراق موتور رم‌جت قرار دارد به سرعت اولیه می‌رسد و پس از اتمام سوخت در آسمان رها می‌شود.

موشک یاخونت (بالا) و براهموس(پایین)

براهموس دیگر موشک کروزی است که با استفاده از موتورهای رمجت توسعه یافته است. این موشک که محصول مشترک هند و روسیه است بر مبنای موشک یاخونت روسی طراحی و ساخته شده است. براهموس که بیشینه سرعت آن ۳ ماخ است، از موتور دو مرحله ای برخوردار است که در مرحله اول یک بوستر سوخت جامد آن را به سرعت اولیه می‌رساند و در مرحله دوم توسط یک موتور سوخت مایع رم‌جت نیروی پیشرانش تامین می‌شود.

براهموس-۲

برد این موشک در نسخه‌های سطح به سطح ۵۰۰ کیلومتر است که قابل افزایش به ۶۰۰ کیلومتر نیز خواهد بود؛ همچنین برد نسخه هواپایه براهموس نیز ۴۰۰ کیلومتر است. براهموس-۲ نیز نسخه بعدی این موشک است که با استفاده از موتور اسکرم‌جت، سرعت آن به ۷ ماخ خواهد رسید و از این حیث در دسته موشک‌های هایپرسونیک تعریف خواهد شد؛ بر اساس برنامه ریزی‌ها قرار است تا سال ۲۰۲۰ تست شود.

ASM-3 موشک ضد کشتی ژاپنی ساخت صنایع سنگین میتسوبیشی است که نیروی پیشران خود را از موتور رم‌جت تامین می‌کند و سرعت آن به ۳ ماخ می‌رسد؛ این موشک برای شلیک از جنگنده‌های F-2 نیروی هوایی ژاپن طراحی و ساخته شده و وزارت دفاع ژاپن به دنبال افزایش برد آن از ۲۰۰ کیلومتر به ۴۰۰ کیلومتر است.

موشک ژاپنی ASM-3

موشک‌های کروز موجود در کشورمان چه انواع زمین به زمین آن شامل سومار، هویزه و یاعلی و چه انواع دریایی و ضدکشتی و برد بلند آن مانند قادر و قدیر (برد ۲۰۰ و ۳۰۰ کیلومتر) بخش مهمی از توان بازدارندگی جمهوری اسلامی ایران را تشکیل داده‌اند. به طوری که به گفته مسئولین و فرماندهان، تمام نوار ساحلی جنوب کشور و همچنین جزایر استراتژیک توسط موشک‌های کروز دریایی پوشش داده شده و از این حیث تمام شناورهای دشمن در تیررس کروزهای ایرانی هستند.

شلیک موشک کروز قادر

بهره برداری از موتورهای رم‌جت در موشک‌های کروز دریایی و دستیابی به موشک‌های کروز سوپرسونیک (مافوق صوت) از آنجایی مهم و قابل توجه است که در صورت بروز هرگونه درگیری، قدرت واکنش جمهوری اسلامی ایران را بسیار سریع‌تر خواهد کرد و از سویی فرصت واکنش را نیز از نیروهای مهاجم خواهد گرفت.

به نظر می‌رسد دستیابی به این فناوری مهم و استراتژیک در کشور آغاز فصل جدیدی از فعالیت صنعت دفاعی کشور و حرکت بر لبه تکنولوژی دفاعی جهان هم‌پای قدرت‌های بزرگ باشد؛ ساخت موتورهای رم‌جت را می‌توان سرآغاز انقلابی در ساخت تسلیحات و وزین‌تر شدن قدرت دفاعی جمهوری اسلامی ایران در جهان برشمرد که کماکان ادامه خواهد داشت.

فارس