در هفته‌های اخیر اخباری پیرامون موشک کروز فراصوت (سوپرسونیک) منتشر شده که نشان‌دهنده ورق خوردن برگ دیگری از کتاب توان موشکی کشور در حوزه کروزهاست. از آنجا که ایران سال‌هاست سازنده انواع موشک‌های کروز ضدکشتی بوده و در حدود یک دهه اخیر هم به جرگه سازندگان موشک‌های کروز زمینی پیوسته است، در این گزارش نگاهی به ویژگی‌های موشک‌های کروز فراصوت خواهیم داشت. برای آشنایی با آرایه متنوع موشک‌های کروز ضدکشتی ایرانی مطالعه صفحه دفاعی روزنامه جوان در شماره ۶۸۱۶ و برای آشنایی با موشک‌های کروز ضداهداف زمینی شماره ۶۷۱۰ پیشنهاد می‌شود.
پیدایش مفهوم موشک کروز به عنوان یک سلاح رزمی به دوران جنگ جهانی دوم و موشک آلمانی V- ۱ بازمی‌گردد. پس از پایان جنگ دو قطب شکل گرفته آن دوران یعنی شوروی سابق و امریکا طراحی و توسعه نمونه‌های مدنظر خود را از این نوع سلاح آغاز کردند. موشک‌های کروز با پیشرفت علوم مواد و سامانه‌های هدایت و کنترل و ناوبری جدید و موتور‌های کوچک و پرقدرت، رنگ و بوی امروزی خود را در اواخر دوران جنگ سرد پیدا کردند.
اما اغلب موشک‌های کروز چه انواع ضدکشتی و چه انواع حمله به اهداف زمینی سرعتی کمتر از سرعت صوت (یک ماخ) داشتند و باید گفت بیشتر نمونه‌های امروزی هم اینچنین هستند، اما پیدا بود که در صورت امکان رسیدن به سرعت‌های بالاتر از صوت مزیت‌های متعددی از نظر نظامی در عملکرد این سلاح‌ها ایجاد خواهد شد، در نتیجه سودای ساخت چنین موشک‌هایی یعنی کروز‌های فراصوت (سوپرسونیک) در همان دوران جنگ سرد شکل گرفت.
تعریف موشک کروز
موشک‌های کروز به علت اینکه بخش اعظم مسیر پروازی آن‌ها در فاز پیمایشی (کروز) طی می‌شود، به این نام مشهور شده‌اند. این موشک‌ها در نمونه‌های دوربرد عمدتاً ساختار و پیکربندی شبیه هواپیما‌ها دارند، در نتیجه قابلیت پرواز در مسیر‌های مختلف و غیرمستقیم در این دسته از موشک‌های کروز به راحتی ایجاد می‌شود. قابلیت پرواز در ارتفاع چند متری سطح آب برای نمونه‌های ضدکشتی و پرواز در فاصله کمتر از ۲۰ متری عوارض زمینی از ویژگی‌های موشک‌های کروز است که به پنهان ماندن آن‌ها از دید انواع حسگر‌های دشمن کمک می‌کند.
برای موشک‌های کروز زمینی که نیاز به شناسایی عوارض زمینی، تعیین ارتفاع و مسیریابی یا همان ناوبری دارند، سامانه‌های خاصی ساخته شده که شامل سامانه‌های تطبیق تصاویر اپتیکی یا راداری با تصاویر از‌پیش‌ذخیره‌شده در موشک و انواع روش‌های دیگر است. در موشک‌های کروز ضدکشتی حسگر ارتفاع‌یاب برای تنظیم دقیق ارتفاع از سطح آب در بخشی از بدنه و رادار فعال یا حسگر تصویری برای شناسایی و قفل روی هدف شناور در دماغه آن‌ها به کارگرفته می‌شود.
در زمینه سرعت پروازی موشک‌ها به عنوان نکته تکمیلی باید ذکر کرد که محدوده سرعت تا زیر یک‌ماخ فروصوت (ساب سونیک)، از‌ماخ یک تا ۵ فراصوت (سوپرسونیک) و از‌ماخ ۵ به بالا ابرصوت یا هایپرسونیک نامیده می‌شود که این مورد آخر این روز‌ها در ایران هم بسیار شناخته شده است. در برخی منابع در یک تقسیم‌بندی زیرشاخه‌ای از سرعت ۸/۰ تا ۲/۱ سرعت صوت را محدوده گذرصوتی یا ترنسونیک می‌نامند. به طور کلی به علت رژیم خاص جریان گذر صوت و پدیده‌های حاکم در آن تلاش می‌شود موشک‌ها برای این محدوده سرعتی طراحی نشوند که توضیح آن مجال دیگری طلب می‌کند.
کروز فراصوت به چه معناست؟
طی دهه ۱۹۹۰ و بازتعریف مفاهیم دفاعی در دنیای پس از جنگ سرد تا به امروز، کشور‌های پیشرو در عرصه موشکی بخشی از فعالیت‌های توسعه‌ای خود را معطوف به عملیاتی کردن موشک‌های کروز فراصوت (مافوق صوت) کرده‌اند و باشگاه کوچک دارندگان فناوری تولید این نوع موشک کمتر از ۱۰ کشور شامل فرانسه، روسیه (شوروی)، امریکا، چین، هند، تایوان، ژاپن و با ارفاق، کره‌جنوبی است. در این فهرست محصولات روسیه دارای بیشترین تنوع است که هم در انواع ضدکشتی و هم ضداهداف زمینی بوده و باید گفت برخی موشک‌های فراصوت چین و هند هم مستقیماً به نمونه‌های روسی مربوط هستند.
ارزش عملیاتی این موشک‌ها یعنی کروز‌های فراصوت آنجا آشکار می‌شود که بدانیم در زمینه مقابله با موشک‌های کروز به واسطه قابلیت‌های پنهان‌کاری آن‌ها زمان، عاملی حیاتی است. در موشک‌های کروز فروصوت که به طور معمول سرعتی حدود ۶/۰ تا ۹/۰ماخ یعنی معادل ۲۰۸ تا ۳۱۱ متر بر ثانیه در دمای هوای ۲۵ درجه سلسیوس دارند، طی مسافتی معادل ۳۰کیلومتر حدود ۱۴۴ تا ۹۶ ثانیه طول می‌کشد که این زمان بر اساس مسافت قابل رؤیت بودن یک موشک کروز ضدکشتی برای هدف شناور بر اساس میزان کروی بودن سطح زمین محاسبه شده است. حال در نظر بگیرید که موشک کروزی با سرعت فراصوت به اندازه مثلاً دو برابر صوت در اختیار باشد، در این صورت زمان پرواز در فاز ۳۰کیلومتری نهایی در شرایط جوی مشابه ۴۳ ثانیه و برای موشکی با سرعت ۵/۳ماخ به ۲۵ ثانیه کاهش می‌یابد! از این رو می‌توان درک کرد که چرا نیروی دریایی امریکا در سالهای دهه ۱۹۹۰ تا اوایل هزاره جدید تهدید شماره یک خود را در حوزه موشکی، محصولات روسی فراصوت با سرعت ۳ماخ معرفی می‌کرد.
امروزه و با توسعه موشک‌های کروز ضدکشتی فراصوت در صورت گسترش فروش این موشک‌ها به کشور‌هایی که خود توسعه‌دهنده آن نیستند، دیگر در نبرد‌های رو‌درروی شناور‌های رزمی با یکدیگر، دارندگان موشک کروز فراصوت یا سوپرسونیک دست بالا را در نبرد خواهند داشت و می‌توانند فرصت شلیک کافی به شناور دشمن برای بیش از یک بار ندهند.
پیشرانش موتور‌های کروز فراصوت چیست؟
موشک‌های کروز ایرانی غیر از آن‌هایی که از موتور سوخت جامد به عنوان موتور اصلی استفاده می‌کنند، طی چند دهه گذشته از یک موتور راکتی سوخت جامد جداشونده برای تأمین شتاب اولیه و در ادامه مسیر از انواع موتور‌های توربوجت ساخت داخل شامل خانواده طلوع و ... برای فاز پیمایشی حرکت خود استفاده می‌کردند. این موتور‌های جت در نمونه‌های اولیه دارای رانش ثابت و در نمونه‌های پیشرفته‌تر دارای قابلیت کنترل میزان نیروی رانش بودند.
تمامی انواع موتور‌های جت که به آن‌ها موتور‌های توربین گاز هم گفته می‌شود، موتور‌های راکتی شامل سوخت مایع و جامد و نیز موتور‌های رم‌جت و اسکرم‌جت پیشرانه‌هایی هستند که بر اساس قانون عمل و عکس‌العمل کار می‌کنند و از جت خروجی سیال، نیروی رانش را ایجاد می‌کنند. در این بین، موتور‌های توربین گاز به عنوان موتور‌های هواتنفسی و موتور‌های راکتی به عنوان پیشرانه‌هایی که سوخت و اکسیژن لازم را برای احتراق با خود حمل می‌کنند، بسیار پرکاربرد هستند. هر دو دسته این موتورها قابلیت کار در گستره بسیار وسیعی از سرعت شامل لحظه سکون وسیله تا سرعت‌های بالاتر از سرعت صوت را دارند، اما بین این پیشرانه‌ها به جز راکت سوخت جامد، باقی مدل‌ها دارای اجزای متعدد مکانیکی هستند که هم هزینه تمام‌شده توسعه، ساخت و آزمایش را بالا می‌برند و هم برای کسب قابلیت اطمینان کافی در تولید انبوه باز هم به صرف هزینه‌های بالاتر احتیاج است.
اما موتور رم‌جت که ایده اولیه آن توسط یک مهندس فرانسوی در ۱۹۱۳ داده شد، به‌طور کلی یک محفظه تقریباً خالی است که تعدادی نازل سوخت‌پاش داخل آن قرار گرفته است و به‌طور عمومی به هیچ جزء مکانیکی متحرک دیگری شامل کمپرسور، توربین، شفت یا فن (در موتور‌های توربوفن) احتیاج ندارد، در نتیجه این نوع موتور فرایند ساخت و تولید ساده‌تری دارد، سبک‌تر و کم‌حجم‌تر است و در دوره عمر نیز هزینه‌های پایینی دارد، به علاوه با توجه به اینکه پس از محترق‌شدن ترکیب هوا و سوخت بر‌خلاف موتور‌های توربین گاز که گاز داغ به توربین برخورد می‌کند و برای چرخاندن آن، بخشی از انرژی جنبشی خود را از دست می‌دهد، در موتور‌های رم‌جت، هیچ بخشی از انرژی جنبشی گاز حاصل از احتراق توسط هیچ جزئی گرفته نمی‌شود، زیرا قطعه متحرکی وجود ندارد که به واسطه توربین نیاز به چرخاندن آن وجود داشته باشد.
این نوع موتورها دارای یک مشکل بزرگ هستند و آن اینکه برای شروع کار خود، نیاز به دریافت انرژی از منبع بیرونی دارند، به بیان ساده‌تر، این موتورها باید توسط موتور دیگری به حرکت درآیند و پس از رسیدن به سرعت مشخصی، قابلیت کار خواهند داشت. مشکل دیگر این موتورها، پیچیدگی‌های خاص دانشی در مرحله توسعه است تا موتوری با عملکرد بهینه حاصل شود، البته راه دیگر، استفاده از سطوح متحرک در ورودی و خروجی این موتورها برای ایجاد کنترل بهتر روی فرایند تولید نیروی پیشران است.
یکی دیگر از چالش‌های توسعه موتور‌های رم‌جت، دشواری کنترل فرایند احتراق در آن‌ها نسبت به موتور‌های توربینی است که از چندین محفظه احتراق بهره می‌برند، در واقع رم‌جت‌ها تنها از یک محفظه احتراق استفاده می‌کنند که آن هم خود بدنه داخلی موتور است. مشکل دیگر همین‌جا بروز می‌کند و آن هم مسائل مربوط به انتقال حرارت داخل موتور و مواد مقاوم به حرارت است. بدیهی است غلبه بر این مشکلات و گلوگاه‌های علمی و فنی لازمه رسیدن به توانایی طراحی و ساخت و آزمایش و سپس تولید انبوه این نوع موتورهاست.
نوع خاصی از موتور‌های رم‌جت با نام اسکرم‌جت هم در دنیا در دست توسعه است. تفاوت موتور‌های اسکرم‌جت با رم‌جت در رخ دادن فرایند احتراق در سرعت فراصوت (سوپرسونیک) در این موتورهاست، در حالی که در موتور رم‌جت، سرعت هوا به زیر سرعت صوت در داخل موتور کاهش یافته و احتراق در سرعت فروصوت ولی بالاتر از سرعت جریان در محفظه احتراق موتور‌های قبلی توربین گاز به انجام می‌رسد. همین لزوم کاهش سرعت در موتور رم‌جت، عامل کاسته‌شدن از کارایی آن است، به طوری که در سرعت‌های بالای ۵ ماخ، موتور‌های رم‌جت، بازدهی بسیار پایینی دارند، زیرا باید سرعت هوا در داخل آن به یک‌پنجم کاهش یابد. برای بهبود عملکرد در این شرایط، موتور‌های اسکرم‌جت در دست توسعه قرار دارند. لازم به ذکر است توسعه موتور‌های اسکرم‌جت همچنان یکی از موضوعات مورد بررسی در زمینه‌های تحقیقاتی روز دنیا از جمله در نیروی هوایی امریکاست و هنوز تا رسیدن به مرحله گسترش عملیاتی این نوع موتورها زمان نیاز است.
با توجه به مطالب فوق و اینکه موتور‌های رم‌جت در صورت طراحی صحیح، بازدهی بالاتری نسبت به موتور‌های توربین گاز دارند، علاقه‌مندی بالایی برای به‌کارگیری آن‌ها در موشک‌ها و برخی پهپاد‌ها وجود دارد که در ادامه به انواعی از آن‌ها اشاره می‌شود.
محصولات هوافضایی با موتور رمجتچندین نوع موشک پدافند هوایی ساخت انگلیس، امریکا و شوروی سابق، چند نوع موشک هوا‌به‌سطح ضدکشتی و ضدرادار و نیز موشک هوابه‌هوا با این نوع موتور در دنیا ساخته شده است. در مجموع کشور‌های امریکا، انگلیس، فرانسه، روسیه، چین، تایوان و ژاپن از جمله کشور‌هایی هستند که موشک‌هایی را با موتور رم‌جت توسعه داده‌اند.
پهپاد‌هایی که از موتور‌های راکتی برای تأمین انرژی اولیه استفاده می‌کنند نیز کاندیدای به‌کارگیری موتور‌های رم‌جت هستند، البته با توجه به اینکه برتری و کارایی موتور‌های رم‌جت در سرعت‌های بالا بیشتر است، در پهپاد‌هایی که برای سرعت‌های فراصوت طراحی می‌شوند، مانند پهپاد‌های هدف این نوع موتور عملکرد بهتری نسبت به انواع توربوجت دارد.
دو نمونه از هواپیما‌های سرنشین‌دار و بدون‌سرنشین برخوردار از موتور رم‌جت، SR- ۷۱ و D- ۲۱ هستند که هر دو ساخت شرکت لاکهید و با مأموریت شناسایی بودند. این هواپیما‌ها به سرعت پروازی بالای سه‌ماخ دست می‌یافتند. هواپیمای SR- ۷۱ از موتور ترکیبی توربوجت و رم‌جت استفاده کرده و پهپاد D- ۲۱ نیز توسط یک هواپیما یا بوستر راکتی، مأموریت خود را شروع می‌کرد.
خانواده موشک‌های ۳M۹ مورد استفاده در سامانه مشهور پدافند هوایی سام، روسی که ساخت آن به دهه ۱۹۶۰ میلادی بازمی‌گردد، یکی از پرتولیدترین محصولات موشکی با موتور رم‌جت است، البته یک موتور راکتی سوخت جامد، انرژی اولیه برای حرکت این موشک از سرعت و ارتفاع صفر را تأمین می‌کند. همچنین بین محصولات جدید موشکی می‌توان به موشک هوابه‌هوای میان‌برد اروپایی متئور اشاره کرد که از موتور رم‌جت استفاده می‌کند و به برد اعلام‌شده ۱۵۰کیلومتر دست می‌یابد. این موشک ۱۹۰کیلوگرمی از سال ۲۰۱۶ وارد خدمت شده است.
همچنین موشک‌های کروز خصوصاً انواع ضدکشتی نیز از جمله مشتریان استفاده از موتور‌های رم‌جت هستند. موشک ضدکشتی فراصوت مشهور روسی P- ۸۰۰ اونیکس که به نام یاخونت نیز معروف است، از موتور رم‌جت برای مراحل پروازی پس از سرعت گرفتن توسط یک شتاب‌دهنده سوخت جامد راکتی استفاده می‌کند. این موشک توانایی رسیدن به سرعت ۲/۱ تا ۵/۲ ماخ (۵/۲ برابر سرعت صوت) را دارد. نمونه مشترک هند و روسیه از این موشک به نام براهموس نیز با سرعت ۸/۲ ماخ توسعه یافته است. برای مقایسه باید گفت سرعت موشک‌های ضدکشتی کروز فعلی معرفی‌شده ایران در محدوده زیر یک‌ماخ است.
یکی دیگر از موشک‌های مشهور ضدکشتی که هم به صورت سطح‌به‌سطح و هم هوا‌به‌سطح استفاده می‌شود و از پیشرانه رم‌جت استفاده می‌کند، موشک P- ۲۷۰ موسکیت است که به نام سانبرن نیز شناخته می‌شود. این موشک با سرعت سه برابر سرعت صوت حرکت می‌کند و به برد بیشینه ۲۵۰کیلومتر دست می‌یابد. این موشک چهار ورودی هوا در اطراف بدنه خود دارد که هوای لازم برای موتور‌های رم‌جت را تأمین می‌کنند.
خیز ایران برای فتح قله موشکی دیگر
برای اولین بار وزیر وقت دفاع و پشتیبانی نیرو‌های مسلح در روز صنعت دفاعی در ۳۱ مرداد ۱۳۹۵ از دردست توسعه بودن موشک کروز فراصوت در ایران خبر داد. وی کاربرد این موشک را دریایی اعلام کرد که نشان می‌دهد ایران در ادامه روند افزایش برد کروز‌های دریایی خود به فکر افزایش سرعت آن‌ها هم بوده است. اینکه محصول مورد نظر برای رسیدن به چه سرعتی تعریف شده بوده و اینکه از ابتدای پرواز امکان رسیدن به سرعت فراصوت را داشته یا مانند برخی نمونه‌های کروز ضدکشتی ساخت چین برای فاز نهایی نزدیک هدف به سرعت فراصوت می‌رسیده تا امروز نامشخص مانده است.
در تیرماه ۱۳۹۴ دریابان شمخانی که در بازه سالهای ۱۳۷۶ تا ۱۳۸۴ وزیر دفاع و در تاریخ مورد ذکر دبیر شورای عالی امنیت ملی بود، در گفت‌وگویی از بومی‌سازی موشک روسی سان برن در ایران خبر داد. در زمان تعاملات نظامی ایران و روسیه در زمان وزارت دریابان شمخانی یکی از موضوعاتی که توسط رسانه‌های غربی در سالهای ۱۳۸۲ به بعد به آن پرداخته شد، معامله‌ای بین ایران و روسیه برای دریافت تعدادی از موشک مذکور برای ساخت داخلی آن بود. خبرهای پیرامون موشک سان برن توسط مسئولان دیگر نه تأیید و نه تکذیب نشده است. موشک معروف به سان برن، همان پی-۲۷۰ موسکیت است (که نمونه هواپرتاب آن خا- ۴۱ نامیده شده) که برد آن بین ۱۲۰ تا ۲۵۰کیلومتر، جرم سرجنگی آن ۳۲۰کیلوگرم و سرعت بیشینه آن سه ماخ است.
اوایل اسفند ۱۴۰۱ سرلشکر سلامی، فرمانده کل سپاه هم از توسعه موشک‌های کروز برای سرعت‌های فراصوت (مافوق صوت) خبر داد. وی به نوع کاربرد این موشک‌ها یعنی ضدکشتی یا ضداهداف زمینی بودن آن‌ها اشاره نکرد.
پس از مراسم تحویل عملیاتی موشک‌های کروز ابومهدی به نیرو‌های دریایی ارتش و سپاه، در اوایل مرداد سال جاری سردار طلائی‌نیک، معاون وزیر دفاع و پشتیبانی نیرو‌های مسلح اعلام کرد افزایش سرعت این موشک در آینده یکی از محور‌های توسعه آن خواهد بود، البته در گفته ایشان مشخصاً در مورد رسیدن به سرعت فراصوت مطلبی بیان نشده، اما به طور کلی نشان می‌دهد افزایش سرعت محصولات کروز به دلایل پیش‌گفته مدنظر صنعت دفاعی است.
اما در هفته‌های اخیر که نزدیک به سالروز گرامیداشت صنعت دفاعی بوده است، ابتدا رسانه‌های رسمی داخلی و سپس مسئولان وزارت دفاع اعلام کردند متخصصان کشور فناوری موشک‌های کروز فراصوت را بومی‌سازی کرده‌اند و محصول این فناوری هم اکنون در حال گذراندن آزمایش‌های خود است. بر اساس اخبار ارائه‌شده از گذشته به نظر می‌رسد اولین موشک ایران در این حوزه از نوع ضدکشتی باشد، اما اینکه ساختار موشک مذکور بر اساس نمونه‌های خارجی مورد اشاره یا یک طراحی جدید بومی باشد، مشخص نیست.
خبر وزیر دفاع از رم‌جت ایرانی
وزیر دفاع و پشتیبانی نیرو‌های مسلح در سخنرانی پیش از خطبه‌های نماز جمعه در تهران با اشاره به برخی دستاورد‌های جدید حوزه دفاعی از موتور رم‌جت موشک‌های فراصوت نام برد. این گفته وزیر نشان می‌دهد موشک فراصوت ایرانی یا در صورت وجود بیش از یک نوع از این موشک‌ها در حیطه موشک‌های کروز دست‌کم یکی از این موشک‌ها از موتور رم‌جت استفاده خواهد کرد که متخصصان کشور موفق به توسعه و ساخت آن شده‌اند.
قبلاً در پاییز سال ۱۳۹۸ در بازدید مقام معظم رهبری و فرماندهی کل قوا از دستاورد‌های شرکت‌های دانش‌بنیان، بخشی از یک موتور رم‌جت در دست توسعه توسط متخصصان داخلی مشاهده شده بود. این امر نشان می‌دهد تلاش چندین سالهای برای بومی‌سازی چنین پیشرانی در کشور در جریان بوده که حال با خبر وزیر دفاع صحه‌ای بر اتمام کار توسعه این نوع مهم و کارآمد از پیشرانه‌ای هوایی گذاشته شده است.
از آنجا که برخورداری از این فناوری، میزان پایدار سرعت را به شکل بسیار پررنگی در انواع وسایل پرنده و سلاح‌های پروازی مانند انواع موشک، پهپاد و گلوله‌های توپخانه افزایش می‌دهد، در توسعه تسلیحات نظامی این موتورها به طور ویژه‌ای مورد توجه قرار گرفته‌اند، بنابراین دستیابی متخصصان کشورمان به فناوری طراحی و ساخت موتور‌های رم‌جت، امکان دستیابی به موشک‌های ضدکشتی فراصوت بدون استفاده از موتور‌های توربین گاز را ممکن می‌کند و صرفه‌جویی وزنی حاصل از حذف موتور‌های توربین گاز، صرف حمل سوخت بیشتر برای دستیابی به سرعت و برد بیشتر می‌شود. این افزایش سرعت به منزله افت شدید توان مقابله سامانه‌های پدافندی شناور‌های دشمن هم خواهد بود که همانطور که اشاره شد مقامات نیروی دریایی امریکا قبلاً بر آن صحه گذارده‌اند.
بهره‌برداری از موتور‌های رم‌جت در موشک‌های کروز دریایی و دستیابی به موشک‌های کروز فراصوت (سوپرسونیک) از آنجا مهم و قابل توجه است که در صورت بروز هرگونه درگیری نظامی در عرصه دریا، قدرت واکنش جمهوری اسلامی ایران را بسیار سریع‌تر خواهد کرد و در مواردی حتی فرصت واکنش را نیز از نیرو‌های مهاجم خواهد گرفت.
به نظر می‌رسد در آینده‌ای نه چندان دور و شاید حتی نزدیک و با رونمایی از این موشک، ایران اسلامی به باشگاه کوچک و اختصاصی دارندگان فناوری تولید موشک‌های کروز فراصوت خواهد پیوست تا در نبرد‌های آتی همچنان دستی قدرتمند را در میدان داشته باشد.
