سیستم پرتاب منجنیق پروازی System) Launch Catapult (Aircraft یکی از فناوریهای حیاتی در صنعت هوانوردی نظامی است که وظیفه آن، فراهمسازی شرایط لازم برای برخاست هواپیما از باند با طول محدود، به ویژه بر روی عرشه ناوهای هواپیمابر، میباشد. بررسی عملکرد، تاریخچه توسعه، انواع سیستم، کاربردها و محدودیتهای این فناوری از دیدگاه فنی، هدف این مقاله است.
سیستم منجنیق پروازی، مجموعهای مکانیکی، هیدرولیکی یا الکترومغناطیسی است که با ایجاد شتاب کنترلشده و بسیار سریع بر هواپیما، امکان برخاست آن در مسافت بسیار کوتاه را فراهم میکند. این سیستم، همانند یک شتابدهنده قوی عمل کرده و مهمترین نقش خود را در ناوهای هواپیمابر ایفا مینماید؛ جایی که فضای کافی برای برخاست معمول وجود ندارد.
اجزای اصلی سیستم عبارتاند از:
• مسیر پرتاب Track) :(Launch سطحی ویژه که شاتل بر روی آن حرکت میکند.
• شاتل :(Shuttle) واسطهٔ فیزیکی که نیروی محرک را به هواپیما منتقل میکند.
• سیستم محرک :(Propulsion) تأمینکننده انرژی شتابدهنده )بخار، هیدرولیک یا الکترومغناطیسی.(
• مکانیزم قفل و آزادی: نگهدارنده و آزادکننده امن هواپیما تا لحظه پرتاب.
نحوه عملکرد فیزیکی
در فضای محدود عرشه ناو یا باند آزمایش زمینی، منجنیق با اعمال نیروی شتابدهنده قابل توجه، هواپیما را طی چند متر به سرعت و ارتفاع کافی جهت برخاست میرساند.
پیشینه این فناوری به اوایل قرن بیستم بازمیگردد و همراه با رشد هوانوردی نظامی گسترش یافته است.
• ساموئل لنگلی :(۱۹۰۳) نخستین تلاشها برای پرتاب مدلهای پروازی سبکوزن با منجنیق.
• برادران رایت 1904 استفاده از ترولی و وزنه متحرک جهت کمک به برخاست نخستین هواپیماها از باندهای نامناسب.
با افزایش نیاز به پرتاب هواپیما از عرشه کشتیهای جنگی، نخستین منجنیقهای باروتی و سیمکش پیادهسازی شدند.
• تئودور گوردون الیسون :(۱۹۱۲) نخستین آزمایش موفق پرتاب از روی شناور.
• هنری سی ماستین :(۱۹۱۵) نخستین منجنیق باروتی بر روی کشتی جنگی.
در جنگ جهانی دوم، ورود هواپیماهای جت نیاز به محرکهای قدرتمندتر و مطمئنتری را ایجاد نمود.
سیستمهای بخار با فشار بالا، توانستند هواپیماهای سنگین و مجهز را از عرشه ناو هواپیمابر پرتاب کنند.
• مزیت: توان کافی برای پرتاب هواپیماهای سنگین.
• نقصان: مصرف انرژی بالا و نیاز به زمان آمادهسازی مجدد پس از هر پرتاب.
تلاشهایی برای افزایش کنترل و کاهش فشار شتاب، اما به علت پیچیدگی فنی و زمان بازیابی طولانی، منجنیقهای بخار همچنان رایج باقی ماندند.
از بهرهگیری با Electromagnetic Aircraft Launch System (EMALS) سیستم اخیر، دهه در
موتور القایی خطی و ذخیره انرژی الکتریکی در خازن یا فلایویل، امکان پرتاب پیوسته، قابل کنترل و اقتصادیتری را فراهم نموده است. این فناوری اکنون در ناوهای مدرن مانند کلاس
.میرود کار به Gerald R. Ford
مقایسه ویژگیهای اصلی دو فناوری رایج:
• راندمان:
◦ منجنیق بخار: راندمان پایین )در محدوده ۴ تا ۶ درصد(
◦ :EMALS راندمان بالا )حدود ۹۰ درصد(
• هزینه نگهداری:
◦ منجنیق بخار: زیاد
◦ :EMALS پایینتر به نسبت
• فشار وارد بر سازه هواپیما:
◦ منجنیق بخار: بالا )بارهای ضربهای و تنشی قابل توجه(
◦ :EMALS پایینتر و قابل تنظیم
• ظرفیت پرتاب )تنوع وزن و تیپ هواپیما:(
◦ منجنیق بخار: محدود
گسترده :EMALS ◦
ایمنی و یکنواختی شتاب:
•
منجنیق بخار: متوسط
◦
:EMALS بسیار بالا
پیچیدگی عملیاتی و نیاز به خدمه:
منجنیق بخار: تعداد خدمه و پیچیدگی زیاد
:EMALS به مراتب کمتر
جزئیات فنی سیستم EMALS
در این سیستم، انرژی الکتریکی تولیدشده توسط ژنراتور کشتی در واحدهای ذخیرهسازی )خازن/ فلایویل( تجمع مییابد، و در لحظه پرتاب، انرژی طی فرایند کنترلشده به سیمپیچهای مسیر پرتاب تزریق و شاتل حامل هواپیما با نیروی مغناطیسی شتاب میگیرد. شتاب دقیقا مطابق با وزن و مدل هواپیما قابل تنظیم است.
کاربردهای نظامی و مزایای عملیاتی سیستم منجنیق
پروازی
سیستم پرتاب منجنیق در حوزه نظامی و مراکز تست زمینی اهمیت ویژه دارد و مزایای زیر را فراهم میکند:
افزایش ظرفیت حمل و عملکرد هواپیما در عملیات نظامی
.1
امکان برخاست هواپیماهای رزمی با سوخت و بار کامل از فضای محدود عرشه
افزایش نرخ مأموریتهای پروازی
.2
امکان انجام عملیات هوایی پیوسته و با سرعت بالا )قابلیت پرتاب هواپیما در فواصل زمانی کوتاه در فناوری (EMALS
انعطاف عملیاتی
.3
فراهمسازی شرایط پرتاب برای انواع هواپیماهای سبک و سنگین در شرایط محیطی مختلف
کاربردهای غیرنظامی و تست زمینی
.4
استفاده در پایگاههای آزمایشی مانند Lakehurst جهت تست ایمنی، استهلاک و عملکرد سازهای هواپیما
دلایل عدم استفاده از منجنیق پروازی در هوانوردی
غیرنظامی
سیستم منجنیق پروازی گرچه در حوزه نظامی کارآمد است، اما برای پروازهای مسافری و هواپیماهای غیرنظامی قابل استفاده نیست. مهمترین این دلایل عبارتند از:
زیرساخت و هزینه اقتصادی
فرودگاههای غیرنظامی به باندهای بلند مجهز هستند، و تغییر زیرساخت جهت نصب منجنیق هزینه و مشکلات اجرایی فراوان ایجاد میکند.
محدودیتهای ایمنی و رفاه مسافر
میزان شتاب وارده توسط منجنیق به مسافران عادی، مخصوصا کودکان و افراد مسن، قابل تحمل نیست و خطرات جسمانی جدی به همراه دارد.
آسیب سازهای و افزایش استهلاک تجهیزات
ساختار هواپیماهای غیرنظامی برای تحمل شتاب پایین طراحی شده و منجنیق باعث افزایش شدید استهلاک سازه و ارابه فرود میشود.
مسائل قانونی و بیمهای
اعمال فناوری پرتاب در ناوگان مسافری مستلزم انطباق با مقررات سختگیرانه و چالشهای جدی در حوزه بیمه است.
جمع بندی و چشم انداز آینده
سیستم پرتاب منجنیق پروازی، از گذشته تا امروز، نقشی کلیدی در پیشرفت ناوهای هواپیمابر و تست سازهای هواپیما ایفا نموده است. ورود فناوری EMALS با ارتقای راندمان، ایمنی و کنترل پذیری، آینده روشنتری را برای عملیاتهای نظامی رقم زده است، در حالی که به علت محدودیتهای فنی، اقتصادی و ایمنی، کاربرد این فناوری در صنعت هوانوردی غیرنظامی همچنان غیرقابل توصیه باقی مانده است.
نام و نام خانوادگی :
پست الکترونیک :
نظرات:
برای ارتباط با تحریریه سایت به آدرس تلگرامی mohammad_shafikhani@ مراجعه نمایید. به منظور تبلیغات در سایت با آدرس تلگرامی mohammad_shafikhani @ مکاتبه نمایید . برای اعلام مشکل در سایت و نظرات و پیشنهادات خود با آدرس support@aviationarticles.ir مکاتبه فرمایید.
ایده راه اندازی پایگاه خبری aviationarticlesبه بهمن ۱۳۹7 برمی گردد. پایگاه خبری aviationarticlesبا هدف آگاه و حساس سازی شهروندان وعلاقه مندان و در دسترس بودن تمامی تحلیل ها ومطالب روز هوانوردی ایران و جهان در حوزه تخصصی هوانوردی آغاز به کار کرد.
پایگاهی که سعی دارد با بهره گیری از متخصصان با تجربه و مجرب صنعت هوانوردی ، مقالاتی نو ،جامع و مفید را دراختیارمخاطبان خود قراردهد.
تمامی حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به مهندس محمد شفیع خانی می باشد
© طراحی سایت و بهینه سازی : گروه طراحی سیرن