الإقلاع والهبوط

الإقلاع والهبوط الأفقيان ( HTHL ) هما نمط التشغيل لأول مركبة فضائية تجارية خاصة، وهي مركبة Scaled Composites Tier One ثنائية المراحل، والمستوحاة من مركبة Ansari X-Prize SpaceShipOne / WhiteKnightOne . ويُستخدم هذا النمط أيضًا في مركبة Tier 1b SpaceShipTwo / WhiteKnightTwo القادمة . ومن الأمثلة البارزة على استخدامه برنامج North American X-15 . في هذه الأمثلة، تُنقل المركبة الفضائية إلى ارتفاع معين على متن مركبة فضائية حاملة قبل الإطلاق. أما مقترحات استبدال مكوك الفضاء التابع لناسا، Rockwell X-30 NASP، التي لم تُكتب لها النجاح، فقد استخدمت نمط التشغيل هذا، ولكنها صُممت في الأصل لتكون أحادية المرحلة للوصول إلى المدار.

كانت طائرة لينكس الصاروخية طائرة فضائية شبه مدارية من طراز HTHL طورتها شركة XCOR Aerospace ، وكان من المقرر أن تبدأ اختبارات الطيران الجوي في أواخر عام 2011. ^{[ 3 ]} ومع ذلك، وبعد العديد من التأخيرات، أفلست شركة XCOR Aerospace في عام 2017 دون الانتهاء من النموذج الأولي. ^{[ 4 ]}

محرك التفاعل سكايلون ، وهو تصميم مستوحى من مشروع تصميم HOTOL البريطاني (الإقلاع والهبوط الأفقي) الذي يعود إلى ثمانينيات القرن الماضي، هو مركبة فضائية من طراز HTHL في المراحل المبكرة من التطوير في المملكة المتحدة . ^{[ 5 ]}

تم تقديم كل من طائرة لينكس الصاروخية ومركبة سبيس شيب تو إلى وكالة ناسا لحمل حمولات بحثية دون مدارية استجابةً لطلب ناسا لمركبة الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام دون المدارية (sRLV) بموجب برنامج عمليات الطيران التابع لناسا. ^{[ 6 ]}

ومن الأمثلة المبكرة على ذلك طائرة الاختبار الجوي نورثروب HL-10 التي ظهرت في ستينيات القرن الماضي، حيث يرمز HL إلى "Horizontal Lander" (المركبة الهابطة الأفقية). ^{[ 7 ]}

تشمل الطائرات ذات الإقلاع والهبوط العمودي ( VTOL ) الطائرات ذات الأجنحة الثابتة القادرة على التحليق والإقلاع والهبوط عموديًا، بالإضافة إلى المروحيات والطائرات الأخرى ذات المراوح الدوارة، مثل الطائرات ذات المراوح القابلة للإمالة . ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} يُستخدم مصطلح VTVL (الإقلاع والهبوط العمودي) للإشارة إلى المركبات الفضائية والصواريخ . ^{[ 12 ]} يمكن لبعض طائرات VTOL العمل بأنماط أخرى أيضًا، مثل CTOL (الإقلاع والهبوط التقليدي)، و STOL (الإقلاع والهبوط القصير)، و/أو STOVL (الإقلاع والهبوط القصير والعمودي). بينما لا يمكن لبعض الطائرات الأخرى، مثل بعض المروحيات، العمل إلا بنمط VTOL، نظرًا لافتقارها إلى معدات هبوط قادرة على الحركة الأفقية. يُعدّ VTOL نوعًا فرعيًا من V/STOL (الإقلاع والهبوط العمودي و/أو القصير).

إلى جانب المروحيات المنتشرة على نطاق واسع، يوجد حاليًا نوعان من الطائرات ذات الإقلاع والهبوط العمودي في الخدمة العسكرية: طائرات تستخدم مراوح قابلة للإمالة ، مثل طائرة بيل بوينغ V-22 أوسبري ، وطائرات تستخدم محركات نفاثة موجهة، مثل عائلة طائرات هارير . أما في القطاع المدني، فالمروحيات هي الأكثر استخدامًا حاليًا (وقد تم اقتراح أنواع أخرى من الطائرات التجارية ذات الإقلاع والهبوط العمودي، وهي قيد التطوير حتى عام 2017).

الإقلاع والهبوط العمودي ( VTVL ) هو شكل من أشكال الإقلاع والهبوط للصواريخ. وقد حلقت العديد من المركبات التي استخدمت هذه التقنية. ويُعدّ صاروخ فالكون 9، المرحلة الأولى، التابع لشركة سبيس إكس، أشهر صواريخ VTVL وأكثرها نجاحًا تجاريًا .

شهدت تقنيات الإقلاع والهبوط العمودي تطوراً ملحوظاً باستخدام صواريخ صغيرة بعد عام 2000، ويعود ذلك جزئياً إلى مسابقات الجوائز التحفيزية مثل تحدي الهبوط على سطح القمر . وقد طورت شركات مثل ماستن سبيس سيستمز وأرماديلو إيروسبيس وغيرها صواريخ صغيرة ناجحة بتقنية الإقلاع والهبوط العمودي .

في مجال الطيران، يوجد مصطلح VTOHL ("الإقلاع العمودي والهبوط الأفقي") بالإضافة إلى العديد من الأنواع الفرعية الخاصة بالطيران VTOHL: VTOCL وVTOSL وVTOBAR.

يُعدّ الإقلاع العمودي والهبوط الأفقي ( VTHL ) نمط التشغيل لجميع المركبات الفضائية المدارية العاملة حاليًا والتي كانت تعمل سابقًا ، مثل طائرة بوينغ X-37 ، ومكوك الفضاء التابع لناسا ، ومكوك الفضاء السوفيتي بوران (1988) ، ومركبة الفضاء التجريبية الصينية القابلة لإعادة الاستخدام / شينلونغ . ومن مزايا الإقلاع العمودي والهبوط الأفقي (VTHL) مقارنةً بالإقلاع الأفقي والهبوط الأفقي (HTHL) إمكانية تصغير حجم الجناح، إذ يقتصر دوره على حمل وزن الهبوط فقط، بدلًا من وزن الإقلاع. ^{[ 13 ]}

كانت هناك العديد من مقترحات الهبوط الأفقي العمودي التي لم تُنفذ، بما في ذلك مشروع بوينغ X-20 داينا-سور التابع لسلاح الجو الأمريكي في ستينيات القرن الماضي ، وبدائل مكوك الفضاء المقترحة من ناسا، ومشروع لوكهيد مارتن X-33 ، ومشروع فينشر ستار . وكانت طائرة الفضاء التجريبية التابعة لناسا في تسعينيات القرن الماضي، نظام إطلاق الأفراد HL-20 (يرمز HL إلى "المركبة الهابطة الأفقية")، من ضمن مشاريع الهبوط الأفقي العمودي، وكذلك نسخة مشتقة من HL-20 في عام 2003 تقريبًا، وهي فكرة الطائرة الفضائية المدارية .

اعتبارًا من مارس 2011 كانت هناك مركبتان فضائيتان تجاريتان من طراز VTHL في مراحل مختلفة من الاقتراح والتطوير، وكلاهما خلفٌ لتصميم HL-20. تتبع مركبة دريم تشيسر التابعة لشركة سييرا نيفادا التصميم الخارجي لمركبة HL-20 السابقة. أما مركبة بروميثيوس، التي اقترحتها شركة أوربيتال ساينسز في عام 2011 تقريبًا ، فكانت مركبة فضائية ذات جسم رافع مدمج تتبع التصميم الخارجي لمركبة أوربيتال سبيس بلين التي طُرحت في عام 2003 تقريبًا، وهي بدورها مشتقة من HL-20؛ إلا أن بروميثيوس لم تحصل على أي عقود من وكالة ناسا، وأعلنت شركة أوربيتال أنها لن تتابع تطويرها. ^{[ 14 ]}

أجرى المركز الألماني لأبحاث الفضاء دراساتٍ حول معززات الإطلاق السائل القابلة لإعادة الاستخدام بتقنية VTHL منذ عام 1999. وكان الهدف من التصميم استبدال معززات صاروخ أريان 5 التي تعمل بالوقود الصلب . ^{[ 15 ]} وقد حدد برنامج نظام المعززات القابلة لإعادة الاستخدام ، الممول من الحكومة الأمريكية بمبلغ 250 مليون دولار أمريكي ، والذي أطلقته القوات الجوية الأمريكية في عام 2010، ^{[ 16 ]} شرطًا أساسيًا يتمثل في أن يكون التصميم بتقنية VTHL، ^{[ 17 ]} إلا أن التمويل توقف بعد عام 2012. ^{[ 18 ]}

في عام 2017 اختارت داربا تصميم VTHL لـ XS-1 .

الطائرات ذات الإقلاع والهبوط العمودي و/أو القصير (V/STOL) هي طائرات قادرة على الإقلاع والهبوط عموديًا أو على مدارج قصيرة. يشمل الإقلاع والهبوط العمودي ( VTOL ) الطائرات التي لا تحتاج إلى مدارج على الإطلاق. عمومًا، يجب أن تكون طائرات V/STOL قادرة على التحليق في مكانها؛ ولا تُصنف المروحيات عادةً ضمن فئة V/STOL.

يُقلل الإقلاع المتدحرج، الذي يُستخدم أحيانًا مع منحدر ( منصة قفز تزلجية )، من قوة الدفع اللازمة لرفع الطائرة عن الأرض (مقارنةً بالإقلاع العمودي)، وبالتالي يزيد من الحمولة والمدى الذي يمكن تحقيقه بقوة دفع معينة. على سبيل المثال، لا تستطيع طائرة هارير الإقلاع عموديًا بحمولة كاملة من الأسلحة والوقود. لذا، تستخدم طائرات الإقلاع والهبوط العمودي القصير (V/STOL) عادةً مدرجًا إذا كان متاحًا. أي أن عمليات الإقلاع والهبوط القصير والهبوط العمودي ( STOVL ) أو عمليات الإقلاع والهبوط التقليدي ( CTOL ) تُفضل على عمليات الإقلاع والهبوط العمودي ( VTOL ) .

تم تطوير تقنية V/STOL للسماح بتشغيل الطائرات النفاثة السريعة من المساحات المفتوحة في الغابات، ومن مدارج قصيرة جدًا، ومن حاملات الطائرات الصغيرة التي كانت قادرة في السابق على حمل المروحيات فقط .

تتمثل الميزة الرئيسية للطائرات ذات الإقلاع والهبوط العمودي/القصير في إمكانية التمركز بالقرب من العدو، مما يقلل من زمن الاستجابة ومتطلبات دعم طائرات التزود بالوقود. وفي حالة حرب الفوكلاند ، فقد أتاحت هذه الطائرات أيضًا غطاءً جويًا عالي الأداء للمقاتلات وهجومًا أرضيًا دون الحاجة إلى حاملة طائرات كبيرة مزودة بمنجنيق.

أحدث طائرة V/STOL هي F-35B ، والتي دخلت الخدمة في عام 2015. ^{[ 20 ]}