سرویس سیاسی جوان آنلاین: به گزارش فارس، در یک تعریف ساده موتورهای توربوفن نوعی از موتورهای جت هستند که به دلیل قرار گرفتن یک فن در قسمت ورودی موتور، جریان بزرگی از هوایی را که درون موتور وارد میشود بدون آنکه به قسمت هسته موتور و محفظه احتراق بفرستد، از فاصله بین پوسته موتور به سمت خروجی موتور هدایت میکند و در قسمت انتهایی موتور این هوای سرد با گازهای داغ خروجی موتور ترکیب میشود و باعث افزایش قابل توجه نیروی پیشرانه تولید شده توسط موتور میشود. در واقع توربوفن از دو بخش تشکیل شده که در آن هسته وظیفه تولید انرژی مکانیکی را دارد و فن هم که به شفت متصل است و بخش زیادی از نیروی تراست را تولید میکند.
مزایایی، چون صدای کم، مصرف سوخت پایینتر، تراست زیاد و همچنین پایین بودن دمای گازهای خروجی نسبت به موتورهای جت که باعث میشود در کاربردهای نظامی برای رادارگریزی بیشتر استفاده شود، باعث شده تا امروزه موتورهای توربوفن به یکی از فناوریهای حساس و حیاتی صنعت هوایی در دنیا تبدیل شوند.
پرههای تک کریستال چیست؟
یکی از مهمترین دستاوردهایی که وزارت دفاع در طرح اخیر خود به آن دست یافته استفاده از آلیاژهای ویژه تک کریستال در این موتور بوده که توجه بسیاری را در رسانههای داخلی و خارجی به خود جلب کرده است. در موتورهای توربین گازی افزایش دمای ورودی به توربین موتور باعث افزایش راندمان موتور میشود چراکه پایه کارکرد این موتورها سیکل برایتون است که شامل چهار مرحله فشرده شدن هوا، احتراق هوا، انبساط هوا و انتقال حرارت بوده است، اما یکی از عواملی که باعث محدودیت در دمای گازهای ورودی به توربین میشود، نوع مواد به کار رفته در ساخت اجزای توربین مانند پرههای آن است که عموماً افزایش دمای ورودی به توربین را محدود میکند.
یکی از فناوریهایی که باعث افزایش دمای هوای ورودی به توربین و در نتیجه افزایش دمای عملیات در این قسمت از موتور میشود، ریختهگری و ساخت تیغههای توربین به صورت تک کریستال است که باعث افزایش عمر خستگی تیغههای توربین میشود. در ساخت این تیغهها کلید اصلی، دانش متالوژی بالا و توان ریختهگری دقیق است که از فناوری بسیار بالایی برخوردار است، به طوری که در ساخت تیغههای کمپرسور موتور جهش که با همین روش انجام شده است، به گفته مدیرعامل سازمان صنایع هوایی وزارت دفاع، رسیدن به این فناوری در سالهای گذشته برای آنها آرزو بوده است!
همانگونه که گفته شد، موضوع مهم در ساخت این تیغهها داشتن سطح بالایی از دانش و فناوری ریختهگری است. در ریختهگری تک کریستال، کنترل دقیق دمای مذاب بعد از ریختهگری درون قالب و فرآیند خنککاری از اهمیت بالایی برخوردار است. این فرآیند با توجه به ابعاد قطعه میتواند چندین روز زمان ببرد و روشی سخت و پرهزینه است. از سوی دیگر در صورت دقیق نبودن روش تولید، احتمال ساخت قطعه به صورت چند کریستال نیز در این فرآیند وجود دارد و به همین دلیل شرکتهای مطرح دنیا روشهای دقیق ساخت تیغههای توربین تککریستال را محرمانه نگهداری میکنند تا قادر به حفظ توان رقابتی خود در دنیا باشند، از سوی دیگر استفاده از این فناوری باعث افزایش عمر توربین موتور میشود که در نتیجه زمان بین دو تعمیر اساسی موتور افزایش خواهد یافت.
استفاده از موتور جهش چه قابلیتهایی برای ما خواهد داشت؟
همانگونه که گفته شد، مزیت اصلی موتور توربوفن جهش استفاده از آن در پهپادها خواهد بود، اما به دلیل قابلیت اطمینان بالای تولید آن، میتواند در هواپیماهای سبک، جتهای کوچک و ایرتاکسیها نیز مورد استفاده قرار بگیرد، اما از آنجا که این محصول یک دستاورد فناورانه در حوزه دفاعی محسوب میشود، باید به کارکردهای آن در حوزه نظامی توجه بیشتری شود.
نخستین کارکردی که این موتور در حوزه نظامی برای نیروهای مسلح کشورمان خواهد داشت، جهش پهپادهای ایرانی به یک کلاس خاص و بالاتر در جهان خواهد بود. در حال حاضر پهپادهای موجود در نیروهای مسلح به طور معمول به دلیل استفاده از موتورهای دورانی (وانکل) از حداکثر وزن برخاست زیر یک تن و در حد چند صد کیلوگرم برخوردار هستند، به عنوان مثال در پهپاد مهاجر- ۶ به عنوان یکی از پهپادهای رزمی نیروهای مسلح، حداکثر وزن برخاست آن ۶۰۰ کیلوگرم است. تنها در پهپاد فطرس به دلیل استفاده از یک موتور توبوشارژ چهارسیلندر با توان ۱۱۵اسب بخار، حداکثر وزن برخاست آن به ۱۲۰۰کیلوگرم رسیده است.
پرواضح است که محدودیت وزن برخاست، موجب محدودیت در حمل سلاح نیز برای پهپادها خواهد شد که این محدودیت هم در زمینه تعداد بمب یا موشک قابل حمل توسط پهپاد خواهد بود و هم محدودیت در زمینه توسعه تسلیحات هواپایه چراکه در مسیر توسعه این تسلیحات همواره باید محدودیتهای حمل آن مدنظر توسعهدهندگان باشد.
محدودیت دیگری که در استفاده از موتورهای وانکل یا دیگر موتورهای موجود وجود دارد، سقف ارتفاع پروازی آنهاست چراکه در موتورهای مینیجت یا پیستونی با افزایش ارتفاع پرنده، به دلیل رقیق شدن اتمسفر و کاهش سطح اکسیژن، فرآیند احتراق در موتور به درستی انجام نمیشود و همین موضوع باعث به وجود آمدن محدودیت در سقف پروازی پهپادها خواهد شد. این چالش خصوصاً در پهپادهای شناسایی که نیاز به سقف ارتفاع پروازی بالاتری برای پوشش منطقهای وسیع دارند، بیشتر به چشم میآید.
آنچه گفته شد، چالشهایی است که در زمینه استفاده از موتورهای غیرتوربوفن در حوزه پهپادی وجود دارد. به گفته مسئولان موتور توربوفن جهش با ایجاد ۷۰۰کیلوگرم نیروی تراست قابلیت به پرواز درآوردن پرندههایی تا محدوده وزنی ۴تن را خواهد داشت که این موضوع به معنای جهشی چهار برابری در حداکثر وزن پهپادهای رزمی ایران خواهد بود که بدین ترتیب میتوان منتظر انقلاب و تغییر نسل در حوزه پهپادی نیروهای مسلح با ورود پهپادهای بزرگتر و با قابلیت حمل تسلیحات بیشتر بود.
از سوی دیگر در حوزه سقف ارتفاع پروازی نیز به گفته وزیر دفاع، این موتور تا سقف ۶۰هزار پا پرنده را به پرواز درآورد که این رقم نیز در مقایسه با سقف ارتفاع پرواز ۲۵هزار پایی پهپاد فطرس، رشد بیش از دو برابری داشته که در توسعه پهپادهایی بزرگتر و با مأموریت شناسایی برای پرواز در ارتفاعات بالاتر میتواند مؤثر باشد.
