توجيه الدفع

فوهة محرك توجيه الدفع متعدد المحاور أثناء الحركة

توجيه الدفع ، المعروف أيضاً باسم التحكم في اتجاه الدفع ( TVC )، هو قدرة الطائرة أو الصاروخ أو أي مركبة أخرى على التحكم في اتجاه الدفع الصادر من محركها (محركاتها) للتحكم في وضعية المركبة أو سرعتها الزاوية . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

في الصواريخ والقذائف الباليستية التي تحلق خارج الغلاف الجوي، تكون أسطح التحكم الديناميكية الهوائية غير فعالة، لذا فإن توجيه الدفع هو الوسيلة الأساسية للتحكم في الوضع . وقد استخدم روبرت جودارد ريش العادم والمحركات ذات المحور الدوار في ثلاثينيات القرن العشرين .

بالنسبة للطائرات، صُممت هذه الطريقة في الأصل لتوفير قوة دفع عمودية صاعدة كوسيلة لمنح الطائرات القدرة على الإقلاع والهبوط العمودي ( VTOL ) أو القصير ( STOL ). لاحقًا، تبيّن أن استخدام الدفع الموجّه في المواقف القتالية يمكّن الطائرات من أداء مناورات متنوعة غير متاحة للطائرات ذات المحركات التقليدية. ولتنفيذ الانعطافات، تعتمد الطائرات التي لا تستخدم توجيه الدفع على أسطح التحكم الديناميكية الهوائية فقط، مثل الجنيحات أو المصعد ؛ بينما لا تزال الطائرات المزودة بتقنية توجيه الدفع تستخدم أسطح التحكم، ولكن بدرجة أقل.

في أدبيات الصواريخ التي نشأت من مصادر روسية، يُشار إلى توجيه الدفع باسم التوجيه الديناميكي الغازي أو التحكم الديناميكي الغازي . [ 4 ]

طُرق

الصواريخ والقذائف الباليستية

العزوم الناتجة عن زوايا جيمبال الدفع المختلفة
رسم متحرك لحركة صاروخ أثناء توجيه قوة الدفع عن طريق تحريك الفوهة

نظريًا، يمر خط عمل متجه الدفع لفوهة الصاروخ عبر مركز كتلة المركبة ، مما يُولّد عزم دوران صافٍ معدومًا حول مركز الكتلة. من الممكن توليد عزم دوران حول محوري الميل والانعراج عن طريق تحويل اتجاه متجه الدفع الرئيسي للصاروخ بحيث لا يمر عبر مركز الكتلة. ولأن خط العمل يكون عادةً موازيًا تقريبًا لمحور الدوران ، فإن التحكم في الدوران يتطلب عادةً استخدام فوهتين أو أكثر بمفصلات منفصلة، ​​أو نظامًا منفصلاً تمامًا، مثل الزعانف أو الريش في عمود عادم محرك الصاروخ، لتحويل اتجاه الدفع الرئيسي. لا يُمكن التحكم في متجه الدفع (TVC) إلا عندما يُولّد نظام الدفع قوة دفع؛ أما التحكم في وضعية المركبة ومسار الطيران خلال المراحل الأخرى من الطيران فيتطلب آليات منفصلة .

يمكن تحقيق توجيه الدفع بأربع وسائل أساسية: [ 5 ] [ 6 ]

  • محرك (محركات) أو فوهة (فوهات) قابلة للتحريك
  • حقن السوائل التفاعلية
  • محركات دفع "فيرنييه" المساعدة
  • ريش العادم، والمعروفة أيضاً باسم ريش النفث

الدفع المحوري

يتم تحقيق توجيه الدفع للعديد من الصواريخ التي تعمل بالوقود السائل عن طريق تحريك المحرك بأكمله . يتضمن ذلك تحريك غرفة الاحتراق بأكملها وغطاء المحرك الخارجي كما هو الحال في محركي المرحلة الأولى التوأم لصاروخ تيتان 2 ، أو حتى مجموعة المحرك بأكملها بما في ذلك مضخات الوقود والمؤكسد ذات الصلة . استخدم صاروخ ساتورن 5 ومكوك الفضاء محركات ذات محاور دوارة. [ 5 ]

تُحقق طريقة لاحقة طُوّرت للصواريخ الباليستية ذات الوقود الصلب توجيه الدفع عن طريق تغيير اتجاه فوهة الصاروخ فقط باستخدام مشغلات كهربائية أو أسطوانات هيدروليكية . تُثبّت الفوهة بالصاروخ عبر وصلة كروية بها ثقب في المنتصف، أو مانع تسرب مرن مصنوع من مادة مقاومة للحرارة، ويتطلب الأخير عمومًا عزم دوران أكبر ونظام تشغيل ذي قدرة أعلى. تُتحكم أنظمة ترايدنت C4 و D5 عبر فوهة تعمل هيدروليكيًا. أما صواريخ STS SRB فقد استخدمت فوهات دوارة. [ 7 ]

حقن الوقود الدافع

تُعدّ حقن السوائل إحدى طرق توجيه الدفع المستخدمة في الصواريخ الباليستية التي تعمل بالوقود الصلب ، حيث تكون فوهة الصاروخ ثابتة، ولكن يُضخّ سائل في تيار العادم من خلال حاقنات مثبتة حول الطرف الخلفي للصاروخ. إذا حُقن السائل في جانب واحد فقط من الصاروخ، فإنه يُعدّل ذلك الجانب من عمود العادم، مما ينتج عنه قوة دفع مختلفة على ذلك الجانب، وبالتالي قوة صافية غير متناظرة على الصاروخ. كان هذا هو نظام التحكم المستخدم في صاروخ مينيوتمان 2 والصواريخ الباليستية الأولى التي تُطلق من الغواصات التابعة للبحرية الأمريكية .

محركات الدفع الدقيقة

يمكن توليد تأثير مشابه لتوجيه الدفع باستخدام عدة محركات دفع دقيقة ، وهي عبارة عن غرف احتراق مساعدة صغيرة تفتقر إلى مضخات توربينية خاصة بها، ويمكنها الدوران حول محور واحد. استُخدمت هذه المحركات في صواريخ أطلس و R-7 ، ولا تزال تُستخدم في صاروخ سويوز ، المُشتق من R-7، ولكن نادرًا ما تُستخدم في التصاميم الجديدة نظرًا لتعقيدها ووزنها. وتختلف هذه المحركات عن محركات نظام التحكم في رد الفعل ، وهي محركات صاروخية ثابتة ومستقلة تُستخدم للمناورة في الفضاء.

ريش العادم

ريش عادم من الجرافيت على فوهة محرك صاروخ V-2

كانت إحدى أقدم طرق توجيه الدفع في محركات الصواريخ هي وضع ريش في مسار عادم المحرك. تسمح هذه الريش، أو ريش الدفع النفاث، بتوجيه الدفع دون تحريك أي جزء من المحرك، لكنها تقلل من كفاءة الصاروخ. ومن مزاياها إمكانية التحكم في الدوران باستخدام محرك واحد فقط، وهو ما لا يوفره نظام التوجيه المحوري للفوهة. استخدم صاروخ V-2 ريش عادم من الجرافيت وريشًا ديناميكية هوائية، وكذلك فعل صاروخ ريدستون المشتق من V-2. ويُعد صاروخا سافاير ونيكسو التابعان لمجموعة كوبنهاغن سابوربيتالز للهواة مثالًا حديثًا على ريش الدفع النفاث. يجب أن تُصنع ريش الدفع النفاث من مادة مقاومة للحرارة أو أن تُبرد بشكل فعال لمنعها من الانصهار. استخدم صاروخ سافاير ريشًا من النحاس الصلب نظرًا لسعته الحرارية العالية وموصليته الحرارية، بينما استخدم صاروخ نيكسو الجرافيت لارتفاع درجة انصهاره، ولكن ما لم تُبرد ريش الدفع النفاث بشكل فعال، فإنها ستتعرض لتآكل كبير. هذا، بالإضافة إلى عدم كفاءة زعانف الدفع النفاث، يمنع استخدامها في الغالب في الصواريخ الجديدة.

الصواريخ التكتيكية والقذائف الصغيرة

تتجنب بعض الصواريخ التكتيكية الجوية الأصغر حجماً ، مثل صاروخ AIM-9X Sidewinder ، أسطح التحكم في الطيران وتستخدم بدلاً من ذلك ريشاً ميكانيكية لتحويل عادم محرك الصاروخ إلى جانب واحد.

باستخدام ريش ميكانيكية لتوجيه عادم محرك الصاروخ، يستطيع الصاروخ توجيه نفسه حتى بعد إطلاقه بفترة وجيزة (عندما يتحرك ببطء، قبل أن يصل إلى سرعة عالية). وذلك لأنه على الرغم من أن الصاروخ يتحرك بسرعة منخفضة، إلا أن عادم محركه يتمتع بسرعة كافية لتوفير قوى كافية على الريش الميكانيكية. وبالتالي، يمكن لتوجيه الدفع أن يقلل من المدى الأدنى للصاروخ. فعلى سبيل المثال، تستخدم صواريخ مضادة للدبابات مثل إريكس وبارس 3 إل آر تقنية توجيه الدفع لهذا السبب. [ 8 ]

بعض المقذوفات الأخرى التي تستخدم توجيه الدفع:

الطائرات

رسم تخطيطي لطائرة ذات دوارات مرتبة بشكل تقليدي، ورأسي، ودوارات مرتبة أفقياً كما هو الحال في طائرات الهليكوبتر.
محرك ذو دوار قابل للإمالة لطائرة V-22 Osprey. تدور المحركات بزاوية 90 درجة بعد الإقلاع.

تستخدم معظم الطائرات العاملة حاليًا بنظام الدفع الموجه محركات توربينية مروحية مزودة بفوهات أو ريش دوارة لتوجيه تيار العادم. تتيح هذه الطريقة تصميم محركات قادرة على توجيه الدفع بزاوية تصل إلى 90 درجة بالنسبة لمحور الطائرة. إذا كانت الطائرة تستخدم نظام الدفع الموجه للإقلاع والهبوط العمودي، فيجب تصميم المحرك لرفع الهواء عموديًا، بدلًا من الطيران العادي، مما يؤدي إلى زيادة في الوزن. يُعدّ استخدام الاحتراق اللاحق (أو احتراق غرفة الضغط، PCB، في تيار التجاوز) أمرًا صعبًا وغير عملي لتوجيه الدفع أثناء الإقلاع والهبوط، لأن العادم شديد الحرارة قد يُلحق الضرر بأسطح المدرج. وبدون الاحتراق اللاحق، يصعب الوصول إلى سرعات طيران تفوق سرعة الصوت. وقد أُلغي مشروع محرك PCB، وهو محرك بريستول سيدلي BS100 ، في عام 1965.

تعتمد الطائرات ذات المراوح القابلة للإمالة على توجيه الدفع عبر حاضنات محركات التوربينات الدوارة . وتُعدّ التعقيدات الميكانيكية لهذا التصميم مُشكلة، بما في ذلك المكونات الداخلية المرنة القابلة للالتواء ونقل الطاقة عبر عمود الدوران بين المحركات. تتميز معظم تصاميم الطائرات ذات المراوح القابلة للإمالة الحالية بوجود دوارين متجاورين. إذا طارت هذه الطائرة بطريقة تجعلها تدخل في حالة حلقة دوامية ، فسيدخل أحد الدوارين دائمًا قبل الآخر بقليل، مما يتسبب في دوران حاد وغير مُخطط له للطائرة.

المنطاد دلتا التابع للجيش البريطاني قبل الحرب العالمية الأولى ، والمجهز بمراوح دوارة

يُستخدم توجيه الدفع أيضًا كآلية تحكم في المناطيد . ومن أوائل تطبيقاته منطاد الجيش البريطاني " دلتا "، الذي حلّق لأول مرة عام 1912. [ 16 ] ثم استُخدم لاحقًا في منطاد جلالة الملك رقم 9r ، وهو منطاد بريطاني صلب حلّق لأول مرة عام 1916 [ 17 ] ، وفي منطادي البحرية الأمريكية الصلبين التوأمين "يو إس إس أكرون" و "يو إس إس ماكون" في ثلاثينيات القرن العشرين، واللذين استُخدما كحاملات طائرات محمولة جوًا . ويُعدّ شكل مشابه من توجيه الدفع ذا قيمة كبيرة اليوم للتحكم في المناطيد الحديثة غير الصلبة . في هذا الاستخدام، يُعتمد في الغالب على قوة الطفو لدعم معظم الحمولة ، ويُستخدم الدفع الموجّه للتحكم في حركة المنطاد. وكان أول منطاد يستخدم نظام تحكم يعتمد على الهواء المضغوط هو " أومنيا دير" الذي صممه إنريكو فورلانيني في ثلاثينيات القرن العشرين.

قدّم بيرسي والوين تصميمًا لطائرة نفاثة تتضمن تقنية توجيه الدفع إلى وزارة الطيران البريطانية عام 1949؛ وتُحفظ رسومات والوين في المكتبة الوطنية للفضاء الجوي في فارنبورو. [ 18 ] وقد تراجع الاهتمام الرسمي بالمشروع عندما تبيّن أن المصمم كان مريضًا في مستشفى للأمراض العقلية.

يجري حاليًا البحث في تقنية توجيه الدفع السائل (FTV)، التي تُحوّل الدفع عبر حقن سائل ثانوي . [ 19 ] تُظهر الاختبارات أن الهواء المُضخّ في تيار عادم المحرك النفاث يُمكنه تغيير اتجاه الدفع حتى 15 درجة. تُعتبر هذه الفوهات مرغوبة لانخفاض كتلتها وتكلفتها (بنسبة تصل إلى 50%)، وقصورها الذاتي (لاستجابة تحكم أسرع وأقوى)، وبساطتها (أبسط ميكانيكيًا، وعدد أقل من الأجزاء أو الأسطح المتحركة أو انعدامها، وصيانة أقل)، ومقطعها الراداري للتخفي . من المُرجّح أن تُستخدم هذه التقنية في العديد من الطائرات المسيّرة (UAVs) وطائرات الجيل السادس المقاتلة .

فوهات التوجيه

رسم توضيحي لفوهة مفصلية في وضعين. الأول مستقيم، والثاني منحني بزاوية 90 درجة.
فوهة توجيه دفع المحرك النفاث
طائرة سوخوي Su-35S مزودة بفوهات توجيه الدفع لتحقيق قدرة فائقة على المناورة .

يُحقق التحكم في الطيران الموجه بالدفع (TVFC) من خلال توجيه محركات الطائرة في بعض أو كل اتجاهات الميل والانعراج والدوران. في الحالات القصوى، يُولّد توجيه المحركات في هذه الاتجاهات قوى وعزومًا مُحددة، مما يُتيح تحكمًا كاملًا في مسار طيران الطائرة دون الحاجة إلى استخدام أنظمة التحكم الديناميكية الهوائية التقليدية (CAFC). يُمكن أيضًا استخدام TVFC لتثبيت الطائرة في وضعية الطيران الثابتة في مناطق من مجال الطيران حيث تكون الأسطح الديناميكية الهوائية الرئيسية غير فعالة. [ 20 ] يشمل TVFC التحكم في طائرات الإقلاع والهبوط العمودي القصير (STOVL) أثناء التحليق، وأثناء الانتقال بين التحليق والسرعات الأمامية التي تقل عن 50 عقدة، حيث تكون الأسطح الديناميكية الهوائية غير فعالة. [ 21 ]

عندما يستخدم نظام التحكم في الدفع الموجه محركًا نفاثًا واحدًا، كما هو الحال في الطائرات أحادية المحرك، قد لا يكون توليد عزم الدوران ممكنًا. ومن الأمثلة على ذلك فوهة الاحتراق اللاحق الأسرع من الصوت، حيث تتمثل وظائفها في مساحة الحلق، ومساحة المخرج، وتوجيه الميل، وتوجيه الانعراج. ويتم التحكم في هذه الوظائف بواسطة أربعة مشغلات منفصلة. [ 20 ] أما النسخة الأبسط التي تستخدم ثلاثة مشغلات فقط، فلن يكون لها تحكم مستقل في مساحة المخرج. [ 20 ]

عند تطبيق نظام التحكم في الطيران عبر النفق (TVFC) كنظام مكمل لنظام التحكم في الطيران بمساعدة الحاسوب (CAFC)، يتم تحقيق أقصى قدر من خفة الحركة والسلامة للطائرة. وقد تزداد السلامة في حالة تعطل نظام التحكم في الطيران بمساعدة الحاسوب (CAFC) نتيجة لأضرار المعركة. [ 20 ]

لتطبيق تقنية التحكم في تدفق الهواء عبر الموجه (TVFC)، يمكن استخدام مجموعة متنوعة من الفوهات، الميكانيكية منها والسائلة. يشمل ذلك الفوهات المتقاربة والفوهات المتقاربة المتباعدة، والتي قد تكون ثابتة أو متغيرة هندسيًا. كما يشمل آليات متغيرة داخل الفوهات الثابتة، مثل الشلالات الدوارة [ 22 ] وريش الخروج الدوارة [ 23 ] . ضمن هذه الفوهات، قد يختلف الشكل الهندسي من ثنائي الأبعاد (2D) إلى متناظر محوريًا أو بيضاويًا. يتراوح عدد الفوهات اللازمة لتحقيق تقنية TVFC في طائرة معينة من فوهة واحدة في طائرات الإقلاع والهبوط التقليدي (CTOL) إلى أربع فوهات كحد أدنى في طائرات الإقلاع والهبوط العمودي القصير (STOVL) [ 21 ] .

التعريفات

ثلاث طائرات تجريبية لتوجيه الدفع أثناء الطيران؛ من اليسار إلى اليمين، F-18 HARV و X-31 و F-16 MATV
متناظر محوريًا
فوهات ذات مخارج دائرية.
التحكم الديناميكي الهوائي التقليدي في الطيران (CAFC)
الانحراف، أو الانحراف مع الميل، أو الانحراف مع الميل والدوران، أو أي مزيج آخر من التحكم في الطائرة من خلال الانحراف الديناميكي الهوائي باستخدام الدفات، والقلابات، والمصاعد، و/أو الجنيحات.
فوهة متقاربة-متباعدة (CD)
يُستخدم هذا النظام بشكل عام في الطائرات النفاثة الأسرع من الصوت حيث تكون نسبة ضغط الفوهة (npr) > 3. يتم توسيع عادم المحرك من خلال قسم متقارب للوصول إلى سرعة ماخ 1 ثم يتم توسيعه من خلال قسم متباعد للوصول إلى سرعة تفوق سرعة الصوت عند مستوى الخروج، أو أقل عند نسبة ضغط الفوهة المنخفضة. [ 24 ]
فوهة متقاربة
يستخدم بشكل عام في الطائرات النفاثة دون سرعة الصوت وفوق سرعة الصوت حيث يكون npr < 3. يتم توسيع عادم المحرك من خلال قسم متقارب لتحقيق سرعة ماخ 1 عند مستوى الخروج، أو أقل عند npr منخفض. [ 24 ]
زاوية التوجيه الفعالة
متوسط ​​زاوية انحراف خط مركز التيار النفاث في أي لحظة معينة من الزمن.
فوهة ثابتة
فوهة توجيه الدفع ذات هندسة ثابتة أو ذات هندسة متغيرة تحافظ على نسبة مساحة هندسية ثابتة أثناء التوجيه. يُشار إليها أيضًا بفوهة الطائرات المدنية، وهي تمثل نظام التحكم في توجيه الدفع للفوهة المطبق على طائرات الركاب والنقل والشحن وغيرها من الطائرات دون سرعة الصوت.
توجيه الدفع السائل
التلاعب أو التحكم في تدفق العادم باستخدام مصدر هواء ثانوي، وعادة ما يكون هواءً مسحوبًا من ضاغط المحرك أو المروحة. [ 25 ]
زاوية التوجيه الهندسي
الخط المركزي الهندسي للفوهة أثناء التوجيه. بالنسبة للفوهات التي يتم توجيهها عند الحلق الهندسي وما بعده، يمكن أن يختلف هذا بشكل كبير عن زاوية التوجيه الفعالة.
فوهة قناة دوارة ثلاثية المحامل (3BSD [ 21 ] )
تدور ثلاثة أجزاء مائلة من قناة عادم المحرك بالنسبة لبعضها البعض حول محور القناة لإنتاج ميل وانحراف محور دفع الفوهة. [ 26 ]
ثلاثي الأبعاد (3-D)
فوهات متعددة المحاور أو للتحكم في الميل والانحراف. [ 20 ]
توجيه الدفع (TV)
انحراف النفاث بعيدًا عن محور الجسم من خلال تطبيق فوهة مرنة، أو لوحات، أو مجاديف، أو ميكانيكا الموائع المساعدة، أو طرق مماثلة.
نظام التحكم في الطيران الموجه بالدفع (TVFC)
الميل، أو الميل مع الانحراف، أو الميل مع الانحراف والدوران، أو أي مزيج آخر من التحكم في الطائرة من خلال انحراف الدفع الصادر بشكل عام من محرك توربيني مروحي يتنفس الهواء.
ثنائي الأبعاد (2-D)
فوهات ذات مخارج مربعة أو مستطيلة. بالإضافة إلى الشكل الهندسي، يمكن أن يشير مصطلح ثنائي الأبعاد أيضًا إلى درجة الحرية (DOF) التي يتم التحكم فيها، والتي تكون أحادية المحور، أو متعلقة بالميل فقط، وفي هذه الحالة تُدرج الفوهات الدائرية. [ 20 ]
قرص متقارب-متباعد ثنائي الأبعاد (2-D CD)
فوهات أسرع من الصوت مربعة أو مستطيلة أو مستديرة على طائرات مقاتلة ذات تحكم في الميل فقط.
فوهة متغيرة
فوهة توجيه الدفع ذات هندسة متغيرة، تحافظ على نسبة مساحة فوهة فعالة ثابتة، أو تسمح بنسبة متغيرة، أثناء عملية التوجيه. يُشار إليها أيضًا بفوهة الطائرات العسكرية، لأنها تمثل نظام التحكم في توجيه دفع الفوهة المُطبق على الطائرات المقاتلة وغيرها من الطائرات الأسرع من الصوت المزودة بحارق لاحق. يمكن التحكم الكامل في الجزء المتقارب، بينما يتبع الجزء المتباعد علاقة محددة مسبقًا بمساحة عنق التقارب. [ 20 ] بدلاً من ذلك، يمكن التحكم في مساحة العنق ومساحة المخرج بشكل مستقل، للسماح للجزء المتباعد بمطابقة ظروف الطيران بدقة. [ 20 ]

طرق التحكم في الفوهات

نسب المساحة الهندسية
يتم الحفاظ على نسبة مساحة هندسية ثابتة من عنق الفوهة إلى مخرجها أثناء عملية التوجيه. ويضيق عنق الفوهة الفعال مع ازدياد زاوية التوجيه.
نسب المساحة الفعالة
يتم الحفاظ على نسبة مساحة فعالة ثابتة من عنق الفوهة إلى المخرج أثناء عملية التوجيه. يتم فتح عنق الفوهة الهندسي مع زيادة زاوية التوجيه.
نسب المساحة التفاضلية
زيادة كفاءة تمدد الفوهة بشكل عام من خلال التنبؤ بالمساحة الفعالة المثلى كدالة لمعدل تدفق الكتلة.

أساليب توجيه الدفع

النوع الأول
فوهات يتم تدوير إطارها الأساسي ميكانيكياً قبل الحلق الهندسي.
النوع الثاني
فوهات يتم تدوير إطارها الأساسي ميكانيكياً عند الحلق الهندسي.
النوع الثالث
الفوهات التي لا يدور إطارها الأساسي. بدلاً من ذلك، فإن إضافة ريش أو مجاديف انحراف ميكانيكية بعد الخروج تُمكّن من انحراف النفث.
النوع الرابع
انحراف النفاثات من خلال تيارات نفاثة مساعدة متقابلة أو متزامنة التدفق (عن طريق التحكم في متجه الصدمة أو تغيير موضع الحلق) [ 25 ] . انحراف النفاثات باستخدام حقن سائل ثانوي. [ 25 ]
نوع إضافي
فوهات تتكون قناة العادم العلوية فيها من أجزاء على شكل إسفين تدور بالنسبة لبعضها البعض حول محور القناة. [ 21 ] [ 26 ] [ 27 ]

أمثلة عملية

الطائرات

فوهة الدفع الأمامية (الباردة) لمحرك Sea Harrier FA.2 ZA195

من الأمثلة على توجيه الدفع ثنائي الأبعاد محرك رولز رويس بيغاسوس المستخدم في طائرة هوكر سيدلي هارير ، وكذلك في طراز AV-8B هارير II . لم ينتشر استخدام توجيه الدفع على نطاق واسع لتحسين القدرة على المناورة في الطائرات المقاتلة الغربية المنتجة إلا مع إطلاق طائرة لوكهيد مارتن إف-22 رابتور المقاتلة من الجيل الخامس عام 2005، المزودة بمحرك برات آند ويتني إف119 التوربيني المروحي ثنائي الأبعاد المزود بحارق لاحق . [ 28 ]

طائرة إف-35 بي تابعة للبحرية الملكية تقلع بفوهة موجهة الدفع.

بينما تستخدم طائرة لوكهيد مارتن إف-35 لايتنينغ 2 محركًا توربينيًا مروحيًا تقليديًا مزودًا بحارق لاحق (برات آند ويتني إف 135) لتسهيل الطيران فوق الصوتي، فإن طرازها إف-35 بي، المُطور للاستخدام المشترك من قبل سلاح مشاة البحرية الأمريكية ، وسلاح الجو الملكي البريطاني ، والبحرية الملكية البريطانية ، والبحرية الإيطالية ، يشتمل أيضًا على مروحة خارجية مثبتة رأسيًا تعمل بعمود منخفض الضغط، وتُدار بواسطة قابض أثناء الهبوط من المحرك. ويتم توجيه كل من عادم هذه المروحة وعادم مروحة المحرك الرئيسي بواسطة فوهات توجيه الدفع، لتوفير المزيج المناسب من قوة الرفع وقوة الدفع. لم تُصمم هذه الطائرة لتعزيز القدرة على المناورة في القتال، وإنما فقط للإقلاع والهبوط العمودي ، ولا تستخدم طائرتا إف-35 إيه وإف-35 سي تقنية توجيه الدفع على الإطلاق.

طائرة سوخوي Su-30MKI ، التي تنتجها الهند بموجب ترخيص من شركة هندوستان للملاحة الجوية المحدودة ، في الخدمة الفعلية لدى القوات الجوية الهندية . يمنح نظام التحكم في توجيه الدفع (TVC) الطائرة قدرة عالية على المناورة، حيث يمكنها التحليق بسرعة جوية تقارب الصفر عند زوايا هجوم عالية دون توقف، والقيام بحركات بهلوانية ديناميكية عند السرعات المنخفضة. تعمل طائرة Su-30MKI بمحركين توربينيين مروحيين من طراز Al-31FP مزودين بحارق لاحق . تُركّب فوهات نظام التحكم في توجيه الدفع (TVC) في طائرة MKI بزاوية 32 درجة للخارج بالنسبة للمحور الطولي للمحرك (أي في المستوى الأفقي)، ويمكن توجيهها بزاوية ±15 درجة في المستوى الرأسي. ينتج عن ذلك تأثير لولبي ، مما يعزز بشكل كبير قدرة الطائرة على الدوران. [ 29 ]

أضافت بعض الدراسات المحوسبة تقنية توجيه الدفع إلى طائرات الركاب الحالية، مثل بوينغ 727 و747، لمنع الأعطال الكارثية، بينما قد يتم توجيه الطائرة التجريبية X-48C بواسطة نظام توجيه نفاث في المستقبل. [ 30 ]

آخر

تشمل أمثلة الصواريخ والقذائف [ 31 ] التي تستخدم توجيه الدفع كلاً من الأنظمة الكبيرة مثل معزز الصاروخ الصلب لمكوك الفضاء (SRB) وصاروخ أرض-جو S-300P (SA-10) وصاروخ UGM-27 بولاريس الباليستي النووي وصاروخ RT-23 (SS-24) الباليستي وأسلحة ساحة المعركة الأصغر مثل سوينغفاير .

تم مؤخراً تكييف مبادئ توجيه الدفع الهوائي لتطبيقات بحرية عسكرية في شكل توجيه سريع بنفث الماء يوفر قدرة فائقة على المناورة. ومن الأمثلة على ذلك زورق الدورية السريع دفورا مارك 3 ، وزورق الصواريخ من فئة هامينا ، وسفن القتال الساحلية التابعة للبحرية الأمريكية . [ 30 ]

قائمة الطائرات ذات الدفع الموجه

يمكن لتوجيه الدفع أن يوفر فائدتين رئيسيتين: الإقلاع والهبوط العمودي/القصير، وزيادة القدرة على المناورة. عادةً ما تُصمم الطائرات لتحقيق أقصى استفادة من إحدى هاتين الفائدتين، مع أنها ستستفيد من الأخرى أيضاً.

للقدرة على الإقلاع والهبوط العمودي

لزيادة القدرة على المناورة

التحويل الشعاعي في بعدين

التحويل الشعاعي في ثلاثة أبعاد

فوهة عادم GE المحورية المتناظرة ، المستخدمة في طائرة F-16 MATV

بالنسبة لقدرة الإقلاع والهبوط القصيرين

طائرة غرومان YA2F-1 إنترودر مزودة بفوهات إقلاع وهبوط قصير قابلة للإمالة

المناطيد

طائرات الهليكوبتر

انظر أيضاً

مراجع

  1. "الدفع الموجه" . مركز جلين للأبحاث، ناسا . مؤرشف من الأصل في 5 أغسطس 2024. تم الاطلاع عليه في 7 أغسطس 2024 .
  2. "طائرة إقلاع وهبوط عمودي (VTOL) مزودة بنظام دفع موجه للتحكم ووضعية ميل متغيرة باستمرار أثناء التحليق" . technology.nasa.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أغسطس 2024 .
  3. "الدفع التفاعلي ذو المحور الدوار" . مركز جلين للأبحاث، ناسا . مؤرشف من الأصل في 22 يوليو 2024. تم الاطلاع عليه في 7 أغسطس 2024 .
  4. "AA-11 ARCHER R-73" . مؤرشف من الأصل في 2 سبتمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 27 مارس 2014 .
  5. 1 2 جورج ب. ساتون، أوسكار بيبلارز، عناصر الدفع الصاروخي ، الطبعة السابعة.
  6. مايكل د. غريفين وجيمس ر. فرينش، تصميم المركبات الفضائية ، الطبعة الثانية.
  7. "محرك صاروخي صلب قابل لإعادة الاستخدام - الإنجازات والدروس وثقافة النجاح" (ملف PDF) . ntrs.nasa.gov . 27 سبتمبر 2011. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 4 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 26 فبراير 2015 .
  8. 1 2 "تطورات الصواريخ الموجهة المضادة للدبابات" . مؤرشف من الأصل في 16 أكتوبر 2012. تم الاطلاع عليه في 27 مارس 2014 .
  9. "مركبة قتالية تور 9A330" . شركة "يوكروبورون سيرفيس" الحكومية. مؤرشفة من الأصل بتاريخ 31 مارس 2015. تم الاطلاع عليها بتاريخ 27 مارس 2014 .
  10. «من المرجح إجراء أول اختبار لصاروخ أسترا مارك 2 جو-جو في 18 فبراير» . مؤرشف من الأصل في 2 يونيو 2021. تم الاطلاع عليه في 30 مايو 2021 .
  11. "نظام صواريخ أرض-جو أكاش (SAM) - تكنولوجيا القوات الجوية" . مؤرشف من الأصل في 5 مارس 2021. تم الاطلاع عليه في 30 مايو 2021 .
  12. شرح: من بيناكا إلى أسترا، الأسلحة الجديدة التي وافقت عليها لجنة المساعدة الدفاعية "للدفاع عن الحدود"تمت أرشفة هذا النص من المصدر الأصلي في 2 يونيو 2021. تم الاطلاع عليه في 30 مايو 2021 .
  13. سينغ، مايانك (26 فبراير 2025). "البحرية الهندية تختبر بنجاح أول صاروخ من نوعه NASM-SR مزود بخاصية إعادة التوجيه أثناء الطيران" . صحيفة نيو إنديان إكسبريس . تاريخ الاسترجاع: 26 فبراير 2025 .
  14. "إس-400 إس إيه-20 تريومف" . اتحاد العلماء الأمريكيين. مؤرشف من الأصل في 5 ديسمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 27 مارس 2014 .
  15. "صناعة الصواريخ الباليستية في الصين" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 7 مارس 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 مارس 2022 .
  16. موثورب، سيس (1998). حقائب المعركة: المناطيد البريطانية في الحرب العالمية الأولى . رينز بارك. ص 11. ISBN  0-905778-13-8.
  17. أبوت، باتريك (1989). المنطاد البريطاني في الحرب . تيرينس دالتون. ص 84. ISBN  0-86138-073-8.
  18. "صورة توضيحية - تصميم نظام دفع نفاث موجه بالانحراف من عام 1949، من موقع www.DIOMEDIA.com" . ديوميديا . مؤرشفة من الأصل في 4 مارس 2016. تم الاطلاع عليها في 18 نوفمبر 2014 .
  19. بي جيه ياغل؛ دي إن ميلر؛ كي بي جين؛ جيه دبليو هامسترا (2001). "عرض توضيحي لانحراف عنق الفوهة السائل لتوجيه الدفع في الفوهات المثبتة هيكليًا" . مجلة هندسة التوربينات الغازية والطاقة . 123 (3): 502-508 . doi : 10.1115/1.1361109 . مؤرشف من الأصل في 26 يناير 2020. تم الاسترجاع في 18 مارس 2007 .
  20. 1 2 3 4 5 6 7 8 "فوهة توجيه الدفع للطائرات العسكرية الحديثة" دانيال إيكازا، ITP، تم تقديمه في ندوة منظمة البحث والتطوير التابعة لحلف الناتو، براونشفايغ، ألمانيا، 8-11 مايو 2000
  21. 1 2 3 4 "تطوير نظام التحكم المتكامل في دفع الطيران للطائرة إف-35 بي" ووكر، وورث، فولر، AIAA 2013-44243، AIAA للطيران، 12-14 أغسطس 2013، لوس أنجلوس، كاليفورنيا، المؤتمر الدولي للرفع المدعوم لعام 2013
  22. "طائرات إكس"، جاي ميلر، شركة إيروفاكس لصالح أوريون بوكس، رقم ISBN 0-517-56749-0الفصل 18، بيل إكس-14
  23. "نظام دفع لطائرة ذات إقلاع وهبوط عمودي وقصير" بيفيلاكوا وشومبيرت، براءة اختراع أمريكية رقم 5,209,428
  24. 1 2 "معايير اختيار وتصميم الفوهات" غامبل، تيريل، دي فرانشيسكو، AIAA 2004-3923
  25. 1 2 3 "دراسة تجريبية لفوهة توجيه دفع سائلة ثنائية الحلق متناظرة محوريًا لتطبيقات الطائرات الأسرع من الصوت" فلام، دير، ماسون، بيرير، جونسون، https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20070030933.pdf مؤرشف بتاريخ 15 أغسطس 2017 في أرشيف الإنترنت
  26. 1 2 "فوهة دوارة ثلاثية المحامل لطائرة إف-35 بي لايتنينج 2 - مجلة كود ون" . codeonemagazine.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 19 يوليو 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 فبراير 2015 .
  27. "فوهة توجيه متغيرة لمحركات الدفع النفاث" جونسون، براءة اختراع أمريكية رقم 3,260,049
  28. "صحيفة حقائق طائرة إف-22 رابتور". القوات الجوية الأمريكية ، مارس 2009. تاريخ الاسترجاع: 10 يوليو 2014.
  29. "الهجوم الجوي - المقاتلات وأكثر" . www.air-attack.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17 سبتمبر 2010.
  30. 1 2 غال-أور، بنيامين (2011). "تقنيات الطائرات النفاثة المستقبلية". المجلة الدولية للمحركات التوربينية والنفاثة . 28. إلكترونيًا: 1-29 . doi : 10.1515/tjj.2011.006 . ISSN 2191-0332 . S2CID 111321951 .  
  31. "US7509797B2 - صاروخ نفاث موجه الدفع - براءات اختراع جوجل" . patents.google.com . تاريخ الاطلاع: 14 أغسطس 2025 .
  32. 1 2 سويتمانو، بيل (1999). المقاتلة الضاربة المشتركة: بوينغ إكس-32 ضد لوكهيد مارتن إكس-35 . سلسلة ألوان المتحمسين. إم بي آي. رقم ISBN 0-7603-0628-1.
  33. بارام، روبرت (يونيو 1994). "المناورة بمساعدة توجيه الدفع لنموذج YF-22 المقاتل التكتيكي المتقدم" . وقائع مؤتمر AIAA لاختبار الطيران الذي يُعقد كل سنتين . هيلتون هيد، كارولاينا الجنوبية. doi : 10.2514/6.1994-2105 . AIAA-94-2105-CP. مؤرشف من الأصل في 26 يونيو 2020. تم الاطلاع عليه في 14 مايو 2020 .
  34. «مقاتلات الشبح الصينية J-20 تخضع لتحديث في المحرك، بحسب مصدر» . صحيفة ساوث تشاينا مورنينج بوست . ١٥ مارس ٢٠٢٢. مؤرشف من الأصل في ١٣ أبريل ٢٠٢٢. تم الاطلاع عليه في ١٦ مارس ٢٠٢٢ .
  35. "تأثيرات نفثات العادم المتناظرة وغير المتناظرة على تصميم مركبات الإقلاع والهبوط القصير" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 3 يونيو 2025.

8. ويلسون، إريك أ.، "مقدمة في فوهات الطائرات الموجهة بالدفع"، ISBN 978-3-659-41265-3