دستیابی ایران به فناوری پیشرفته آمریکا و اسرائیل / توربوپراپ در دستان سپاه افتاد

اگر پیشرانه توربوپراپ TPE331 متعلق به MQ-9 Reaper نیز به دست ایران رسیده باشد، ماجرا وارد مرحله‌ای تازه می‌شود.

کد خبر: ۲۱۵۸۱۲۳

۲۹ مرداد ۱۴۰۵

در جریان جنگ تحمیلی ۴۰ روزه، سپاه پاسداران انقلاب اسلامی با به‌کارگیری سامانه نوین پدافند هوایی، موفق به شکار حدود ۱۷۰ هواگرد آمریکایی و رژیم صهیونیستی شد؛ شکارهایی که اهمیت آنها تنها به تعداد پرنده‌های سرنگون‌شده محدود نمی‌شود و بخشی از بقایای این هواگردها می‌تواند اطلاعات ارزشمندی از فناوری‌های به‌کاررفته در آنها در اختیار ایران قرار دهد.

در میان این بقایا، اگر پیشرانه توربوپراپ TPE331 متعلق به MQ-9 Reaper نیز به دست ایران رسیده باشد، ماجرا وارد مرحله‌ای تازه می‌شود؛ چراکه این بار صحبت از یک قطعه معمولی نیست، بلکه از قلب پیشرانه پهپادی است که برای ساعت‌ها ماندن در آسمان، شناسایی، مراقبت و اجرای حمله طراحی شده است. موتوری که در پیکربندی MQ-9 توان حدود ۹۰۰ اسب‌بخار شفتی تولید می‌کند و بخش مهمی از قابلیت مداومت پروازی این پرنده را تأمین می‌کند.

در جنگ مدرن، انهدام یک هواگرد پایان ماجرا نیست. آنچه از یک پرنده پیشرفته باقی می‌ماند، می‌تواند برای طرف مقابل به یک پرونده فنی تبدیل شود؛ از مواد و سازه گرفته تا حسگرها، سامانه‌های ارتباطی و پیشرانه.

در این میان، موتور یکی از مهم‌ترین بخش‌هاست؛ چراکه موتور فقط هواگرد را به حرکت درنمی‌آورد، بلکه بخشی از فلسفه طراحی آن را نیز در خود جای داده است.

قلب ریپر؛ موتوری برای ماندن در آسمان

پهپاد MQ-9 Reaper قرار نیست یک جنگنده باشد. سرعت بالا و مانور شدید، اولویت اصلی این پرنده نیست؛ مأموریت آن شناسایی، مراقبت، جمع‌آوری اطلاعات و در صورت نیاز اجرای حمله است.

به همین دلیل، ارزش ریپر تا حد زیادی به مدت زمانی وابسته است که می‌تواند در منطقه مأموریت باقی بماند. General Atomics برای MQ-9A مداومت پروازی بیش از ۲۷ ساعت را اعلام کرده است.

پیشرانه مورد استفاده در MQ-9، Honeywell TPE331-10GD است و نیروی هوایی آمریکا حداکثر توان آن را ۹۰۰ اسب‌بخار شفتی اعلام می‌کند. این موتور وظیفه دارد انرژی لازم برای پرواز پرنده‌ای با طول حدود ۱۱ متر، دهانه بال ۲۰.۱ متر و حداکثر وزن برخاست حدود ۴۷۶۰ کیلوگرم را فراهم کند.

بنابراین موتور ریپر بیش از آنکه برای «سریع رفتن» طراحی شده باشد، برای طولانی ماندن اهمیت دارد.

در یک موتور توربوپراپ، انرژی حاصل از احتراق عمدتاً به توان مکانیکی روی محور تبدیل می‌شود و این توان از طریق مجموعه انتقال قدرت و گیربکس به ملخ می‌رسد.

ملخ با جابه‌جا کردن حجم زیادی از هوا، نیروی پیشران تولید می‌کند. این معماری برای هواگردی مانند MQ-9 منطقی است؛ زیرا ریپر قرار نیست با سرعت جنگنده‌ها پرواز کند. بال بسیار بزرگ و کشیده آن نیز برای پرواز مداومت‌پرواز طراحی شده است.

یک موتور توربوپراپ در چنین شرایطی می‌تواند انرژی تولیدشده را به شکلی مناسب برای پرواز در سرعت‌های پایین‌تر و متوسط به نیروی پیشران تبدیل کند. به بیان ساده، جنگنده از موتور خود سرعت می‌خواهد، اما ریپر از موتور خود زمان می‌خواهد. این تفاوت، کلید فهم فلسفه پیشرانه MQ-9 است.

درون TPE331 چه می‌گذرد؟

مسیر تبدیل سوخت به حرکت در موتور TPE331 از کمپرسور آغاز می‌شود؛ جایی که هوای ورودی فشرده شده و سپس وارد محفظه احتراق می‌شود. در این بخش، سوخت با هوای فشرده ترکیب و محترق می‌شود و گازهای داغ و پرانرژی به وجود می‌آورد.

این گازها با عبور از روی توربین، انرژی خود را به حرکت دورانی تبدیل می‌کنند؛ بخشی از این توان برای ادامه کار مجموعه موتور مصرف می‌شود و بخش مهم دیگری از طریق شفت و گیربکس به ملخ منتقل می‌شود تا نیروی پیشران مورد نیاز پهپاد تأمین شود.

به زبان ساده، در این فرآیند، انرژی شیمیایی سوخت ابتدا به انرژی حرارتی، سپس به انرژی مکانیکی و در نهایت به نیروی پیشران تبدیل می‌شود.

با این حال، ارزش فنی TPE331 تنها به این زنجیره محدود نیست؛ کیفیت آلیاژها، هندسه پره‌ها، تحمل حرارتی، سامانه روغن‌کاری، ساختار گیربکس و نحوه کنترل توان نیز از عوامل مهمی هستند که عملکرد نهایی موتور را تعیین می‌کنند.

۹۰۰ اسب‌بخار در برابر یک پرنده ۴.۷ تنی

مشخصات رسمی MQ-9 عدد ۹۰۰ اسب‌بخار را برای TPE331-10GD اعلام می‌کند. در مقابل، دیتاشیت عمومی Honeywell برای خانواده TPE331-10 در یک پیکربندی، توان ۹۴۰ اسب‌بخار، وزن حدود ۱۷۵ کیلوگرم، نسبت فشار ۱۰.۵۵، دبی هوای ۷.۷ پوند بر ثانیه و دور خروجی ۲۰۰۰ دور در دقیقه را ذکر می‌کند.

این دو عدد نباید با یکدیگر اشتباه گرفته شوند؛ ۹۰۰ اسب‌بخار، عدد مربوط به پیشرانه معرفی‌شده برای MQ-9 است و ۹۴۰ اسب‌بخار مربوط به مشخصات یک پیکربندی از خانواده TPE331-10 است. اما همین اعداد یک ویژگی جالب را نشان می‌دهند: با یک موتور نسبتاً فشرده روبه‌رو هستیم که باید توان لازم برای حرکت یک هواگرد چندتنی را تأمین کند.

پاسخ این مسئله در ترکیب موتور با طراحی هواگرد است. دهانه بال حدود ۲۰ متر و فلسفه آیرودینامیکی MQ-9 باعث می‌شود پرنده برای ماندن در هوا به پیشرانه‌ای مشابه جنگنده نیاز نداشته باشد. این همان جایی است که طراحی موتور و طراحی بدنه به یکدیگر متصل می‌شوند.

راز قدرت ریپر در آسمان

اگر بخواهیم تنها یک ویژگی را به‌عنوان مزیت اصلی MQ-9 انتخاب کنیم، آن ویژگی «زمان» است؛ ریپر می‌تواند برای مدت طولانی در منطقه باقی بماند و حسگرهای خود را به کار گیرد و همین مداومت، امکان مشاهده مستمر، دنبال کردن اهداف و جمع‌آوری اطلاعات را فراهم می‌کند.

بنابراین، موتور TPE331 فقط نیروی حرکت تولید نمی‌کند، بلکه در واقع زمان عملیاتی تولید می‌کند؛ یعنی هر ساعت پرواز بیشتر، یک ساعت فرصت بیشتر برای دیدن، شناسایی و تصمیم‌گیری است.

از این منظر، پیشرانه بخشی از زنجیره رزمی ریپر است و مداومت پروازی را به حضور طولانی‌تر در منطقه، شناسایی، تصمیم‌گیری و در نهایت حمله پیوند می‌دهد.

به بیان دیگر، اگر موتور نتواند هواگرد را برای مدت کافی در آسمان نگه دارد، حتی پیشرفته‌ترین حسگرها و تسلیحات نیز امکان انجام مؤثر مأموریت خود را نخواهند داشت.

یک موتور قدیمی با فناوری هنوز زنده

موتور TPE331 از آن فناوری‌هایی است که قدمت آن ممکن است در نگاه اول عجیب به نظر برسد.

شرکت Honeywell ریشه طراحی این خانواده را به ۱۹۵۹ و دریافت گواهی آن را به ۱۹۶۵ نسبت می‌دهد. با این حال، موتور در طول دهه‌ها توسعه یافته و مدل‌ها و پیکربندی‌های مختلفی از آن تولید شده است. Honeywell همچنین از بیش از ۱۳ هزار موتور تحویل‌شده و بیش از ۱۲۲ میلیون ساعت پرواز برای این خانواده خبر داده است.

این سابقه نشان می‌دهد یک معماری پیشرانه می‌تواند دهه‌ها باقی بماند، مشروط بر آنکه متناسب با نیازهای جدید توسعه پیدا کند.

به همین دلیل، TPE331 را نمی‌توان صرفاً یک «موتور قدیمی» دانست؛ این خانواده نمونه‌ای از یک طراحی آزموده‌شده است که در طول زمان تکامل یافته و به پلتفرم‌هایی مانند MQ-9 راه پیدا کرده است.

اگر قلب ریپر روی میز مهندسان ایرانی باشد

اینجا است که روایت جنگ ۴۰ روزه به فناوری پیوند می‌خورد.

طبق اعلام نیروی هوافضای سپاه پاسداران انقلاب اسلامی، سامانه نوین پدافند پیشرفته این نیرو طی جنگ تحمیلی ۴۰ روزه توانسته بود شمار بسیار بالایی از پهپادهای دشمن را شکار کند و تعداد پهپادهای سرنگون‌شده با این سامانه به حدود ۱۷۰ فروند نزدیک شد. در گزارش‌های منتشرشده، از جمله به شکار MQ-9 نیز اشاره شده است.

اگر پیشرانه یکی از این پرنده‌ها نیز در اختیار ایران قرار گرفته و تعلق آن به MQ-9 با بررسی فنی و شماره قطعه احراز شده باشد، ارزش این غنیمت از یک قطعه جنگی فراتر می‌رود.

زیرا اکنون به جای آنکه مهندس فقط مشخصات منتشرشده در بروشور یا تصاویر موتور را ببیند، می‌تواند با یک نمونه واقعی مواجه شود.

نمونه واقعی امکان مطالعه مستقیم دارد؛ می‌توان قطعات را اندازه‌گیری کرد، جنس مواد را بررسی کرد، ساختار پره‌ها را تحلیل کرد، پوشش‌های سطحی را شناخت و معماری انتقال قدرت را مورد مطالعه قرار داد.

* نمونه‌ای از موتورهای ساخت ایران (موتور ملی اوج)

از آلیاژ توربین تا مغز الکترونیکی موتور

یکی از مهم‌ترین بخش‌های مطالعه چنین موتوری، متالورژی آن است.

توربین باید در دمای بالا و تحت بارهای مکانیکی شدید کار کند. بنابراین آلیاژ مورد استفاده، روش ساخت، عملیات حرارتی و پوشش سطحی قطعات می‌تواند بخشی از فناوری کلیدی موتور باشد.

کمپرسور نیز اطلاعات ارزشمندی درباره نحوه فشرده‌سازی هوا و طراحی پره‌ها ارائه می‌دهد و گیربکس، منطق انتقال توان موتور به ملخ را آشکار می‌کند. اما فناوری به قطعات مکانیکی ختم نمی‌شود.

در پیکربندی‌های جدیدتر MQ-9، سامانه کنترل الکترونیکی موتور نیز بخشی از معماری پیشرانه است. در گزارش رسمی مربوط به MQ-9A Block 5 Extended Range، موتور TPE331-10YGD با سامانه DEEC معرفی شده که مدیریت پارامترهایی مانند جریان سوخت و زاویه پره‌های ملخ را برعهده دارد.

بنابراین؛ یک موتور مدرن را باید مجموعه‌ای از مکانیک، مواد، الکترونیک و کنترل دانست.

البته نباید تصور کرد در اختیار داشتن یک موتور به معنای امکان ساخت فوری نمونه مشابه است.

موتور توربینی حاصل زنجیره‌ای پیچیده از طراحی، مواد، ساخت دقیق، آزمون و کنترل کیفیت است و بازتولید آن نیازمند زیرساخت صنعتی و آزمایشگاهی پیشرفته است، اما، مهندسی معکوس الزاماً به معنی کپی‌کردن کامل نیست.

ارزش یک نمونه خارجی می‌تواند در شناخت منطق طراحی باشد؛ اینکه چرا سازنده چنین هندسه‌ای را برای پره انتخاب کرده، چرا چنین آلیاژی به کار برده، چگونه حرارت را مدیریت کرده و چطور توان را از توربین به ملخ منتقل کرده است.

این دانش می‌تواند بعدها در طراحی یک موتور بومی با معماری متفاوت به کار گرفته شود. در واقع، هدف اصلی می‌تواند تبدیل یک محصول خارجی به منبع دانش برای طراحی مستقل باشد.

قدرت یک شبکه پدافندی فقط در موشکی که به سمت هدف شلیک می‌کند خلاصه نمی‌شود.

وقتی یک سامانه پدافندی می‌تواند هواگردهای دشمن را کشف و درگیر کند و در نهایت بقایای برخی از آنها نیز قابل بازیابی باشد، میدان نبرد به محیطی برای جمع‌آوری اطلاعات تبدیل می‌شود.

این همان نقطه‌ای است که روایت قدرت پدافندی ایران با روایت فناوری پیشرانش گره می‌خورد.

در یک سوی میدان، سامانه نوین پدافند هوایی سپاه قرار دارد که طبق اعلام منابع ایرانی در جریان جنگ ۴۰ روزه به حدود ۱۷۰ شکار پهپاد رسیده است. در سوی دیگر، بخشی از فناوری هواگردهایی قرار گرفته که این سامانه‌ها با آنها درگیر شده‌اند.

بنابراین؛ «شکار» تنها به انهدام ختم نمی‌شود؛ آنچه پس از شکار به دست می‌آید نیز می‌تواند بخشی از دستاورد میدان باشد.

از شکار ریپر تا شکار فناوری

پهپاد MQ-9 برای آن ساخته شده که ساعت‌ها ببیند، رصد کند و در صورت نیاز ضربه بزند و TPE331 قلبی است که این مداومت را ممکن می‌کند.

اما اگر همین قلب از یک پرنده ساقط‌شده جدا شود و در اختیار مهندسان طرف مقابل قرار گیرد، مأموریت آن تغییر می‌کند: از پیشراندن یک پهپاد در آسمان، به آشکار کردن بخشی از فناوری سازنده روی زمین.

البته میان مطالعه یک موتور و ساخت نمونه‌ای هم‌سطح آن فاصله زیادی وجود دارد؛ اما هیچ برنامه مهندسی بدون شناخت دقیق آغاز نمی‌شود. از همین رو، اهمیت چنین غنیمتی را نباید فقط با قیمت یک موتور یا یک پهپاد سنجید.

در جنگ ۴۰ روزه، پدافند ایران مدعی شکار شمار بالایی از هواگردهای آمریکایی و صهیونیستی شد؛ اما اگر از دل این شکار، نمونه‌هایی از فناوری پیشرانش نیز به دست آمده باشد، میدان نبرد یک دستاورد دیگر هم تولید کرده است: تبدیل بخشی از فناوری دشمن به ماده خام برای شناخت و توسعه فناوری بومی.

ریپر برای شکار به آسمان رفت؛ اما اگر قلبش روی زمین به دست ایران رسیده باشد، این بار نوبت شکار فناوری است.