پهپادهای نظامی چگونه بیش از ۲۴ ساعت پرواز میکنند؟
پهپادهای نظامی بسته به اندازه، نوع موتور و ماموریت از انواع مختلف سوخت استفاده می کنند. این سوخت ها به طور کلی در چند دسته اصلی قرار می گیرند.
در بسیاری از ماموریتهای نظامی، پهپاد باید بتواند ساعتهای طولانی در آسمان باقی بماند. برای مثال برخی پهپادهای شناسایی قادرند بیش از ۲۴ ساعت بدون توقف پرواز کنند. دستیابی به چنین عملکردی نیازمند طراحی دقیق سیستم سوخت، انتخاب نوع سوخت مناسب و توزیع صحیح مخازن در ساختار آن است.
به گزارش عصر ایران، پهپادهای نظامی بسته به اندازه، نوع موتور و ماموریت از انواع مختلف سوخت استفاده میکنند. این سوختها به طور کلی در چند دسته اصلی قرار میگیرند.
سوخت جت
رایجترین سوخت در پهپادهای متوسط و بزرگ سوخت جت است. مهمترین انواع آن عبارتند از:
JP-8
JP-5
Jet A
Jet A-1
این سوختها در واقع نوعی نفت سفید تصفیه شده هستند که برای موتورهای توربینی طراحی شده اند. سوخت JP-8 سوخت استاندارد نیروهای ناتو محسوب میشود و در بسیاری از هواپیماها و تجهیزات نظامی استفاده میشود.
دلایل استفاده از این نوع سوخت عبارتند از:
چگالی انرژی بالا / پایداری حرارتی مناسب / ایمنی بیشتر نسبت به بنزین / استاندارد بودن در لجستیک نظامی
به همین دلیل بسیاری از پهپادهای بزرگ از موتور توربوپراپ استفاده میکنند که با سوخت جت کار میکند.
بنزین هواپیمایی
برخی پهپادهای کوچکتر که از موتور پیستونی استفاده میکنند با بنزین هواپیمایی یا Avgas کار میکنند. این نوع سوخت مشابه بنزین خودرو است اما کیفیت و عدد اکتان بالاتری دارد.
پهپادهای تاکتیکی کوچک و میان برد معمولا از این نوع سوخت استفاده میکنند زیرا موتورهای پیستونی سادهتر و ارزانتر هستند.
سوخت دیزل
در برخی طراحیهای جدید از موتورهای دیزل سبک استفاده میشود. مزیت این موتورها مصرف کمتر و بازده بالاتر است. همچنین سوخت دیزل در برخی عملیاتهای نظامی راحتتر تامین میشود.
سیستمهای الکتریکی
پهپادهای بسیار کوچک یا تاکتیکی کوتاه برد ممکن است از باتریهای لیتیومی استفاده کنند. با این حال به دلیل محدودیت انرژی باتری، این سیستمها معمولا زمان پرواز کوتاهتری دارند.
ظرفیت سوخت در پهپادهای نظامی
ظرفیت سوخت در پهپادها بسته به اندازه و ماموریت بسیار متفاوت است. پهپادهای کوچک ممکن است تنها چند لیتر سوخت حمل کنند، در حالی که پهپادهای بزرگ میتوانند هزاران لیتر سوخت داشته باشند.
به طور کلی پهپادهای نظامی در سه دسته اصلی قرار میگیرند:
پهپادهای کوچک تاکتیکی
این نوع پهپادها معمولا برای شناسایی کوتاه برد استفاده میشوند.
ویژگی ها:
ظرفیت سوخت: ۵ تا ۲۰ لیتر
زمان پرواز: ۱ تا ۵ ساعت
موتور: پیستونی یا الکتریکی
پهپادهای متوسط
این دسته شامل پهپادهایی با ارتفاع پرواز متوسط و مداومت طولانی است.
ویژگی ها:
ظرفیت سوخت: حدود ۲۰۰ تا ۱۰۰۰ لیتر
زمان پرواز: ۲۰ تا ۳۰ ساعت
موتور: توربوپراپ یا پیستونی
پهپادهای بزرگ رزمی
بزرگترین پهپادهای نظامی در این دسته قرار میگیرند. این پهپادها قادرند سلاح حمل کنند و ماموریتهای طولانی انجام دهند.
ویژگی ها:
ظرفیت سوخت: ۱۵۰۰ تا ۳۰۰۰ لیتر یا بیشتر
زمان پرواز: بیش از ۳۰ ساعت
نمونه واقعی: پهپاد MQ-9 Reaper
یکی از شناخته شدهترین پهپادهای نظامی جهان MQ-9 Reaper است که توسط شرکت جنرال اتمیکس ساخته شده است.
ویژگیهای اصلی این پهپاد عبارتند از:
طول: حدود ۱۱ متر
فاصله دو سر بال: حدود ۲۰ متر
موتور: Honeywell TPE331 توربوپراپ
ظرفیت سوخت داخلی این پهپاد حدود ۲۲۸۰ لیتر است. چنین ظرفیت سوختی به پهپاد اجازه میدهد تا بیش از ۲۷ ساعت در هوا باقی بماند. در برخی نسخهها امکان نصب مخازن سوخت خارجی نیز وجود دارد که برد پرواز را افزایش میدهد.
محل قرارگیری مخازن سوخت در پهپاد
نوعی مخزن سوخت پهپاد کیسهای
مخزن سوخت پهپاد
مخزن سوخت پهپاد
تصویر گرافیکی با جانمایی مخزن سوخت پهپاد
یکی از مهمترین بخشهای طراحی پهپاد تعیین محل مناسب برای مخازن سوخت است. این تصمیم بر اساس چند عامل گرفته میشود:
تعادل
ایمنی در صورت اصابت
فضای داخلی بدنه
ساختار سازهای
دو محل اصلی برای نصب مخازن سوخت در پهپادها وجود دارد:
مخازن سوخت در بدنه اصلی
در بسیاری از پهپادها مخازن اصلی سوخت در بدنه مرکزی یا Fuselage قرار دارند. یکی از دلایل این انتخاب قرار دادن مخزن نزدیک به مرکز ثقل پهپاد است. با کاهش سوخت در طول پرواز، تغییرات وزن تاثیر کمتری بر تعادل پرنده خواهد داشت. همچنین قرار دادن مخزن در بدنه میتواند از آن در برابر اصابت مستقیم محافظت کند زیرا سازه اطراف بدنه مانند یک لایه محافظ عمل میکند.
در برخی طراحیها از مخازن انعطافپذیر موسوم به bladder tank استفاده میشود که شبیه یک کیسه تقویت شده لاستیکی هستند. این مخازن در داخل بدنه نصب میشوند و با سازه فلزی نگه داشته میشوند.
مخازن سوخت در بالها
در این روش فضای داخلی بال به صورت مخزن سوخت طراحی میشود که به آن integral fuel tank (مخزن سوخت یکپارچه یا سازهای) گفته میشود. با این حال در برخی پهپادهای کوچک ضخامت بالها کم است و امکان قرار دادن سوخت در آنها وجود ندارد. در این حالت مخزن در بدنه قرار میگیرد.
مخازن سوخت خارجی
در برخی ماموریتها از مخازن سوخت خارجی استفاده میشود که زیر بال نصب میشوند. این مخازن به صورت جداشدنی طراحی شده اند.
مزایای آنها عبارتند از:
افزایش برد پرواز
امکان انجام ماموریتهای طولانیتر
اما این مخازن آسیب پذیرتر هستند و معمولا در ماموریتهای رزمی سنگین استفاده نمیشوند.
مخزن سوخت پهپاد با عایقبندی
مخزن سوخت پهپاد
برش مقطعی و جزئیات داخل نوعی مخزن سوخت پهپاد
روشهای افزایش ایمنی مخازن سوخت
مخازن خود آب بند
در این نوع مخازن چند لایه لاستیکی وجود دارد. اگر گلوله یا ترکش به مخزن برخورد کند، لایهها متورم شده و سوراخ را میبندند.
این فناوری در بسیاری از هواپیماهای نظامی استفاده میشود.
استفاده از گاز بیاثر
در برخی سیستمها فضای خالی بالای سوخت با گاز نیتروژن پر میشود تا اکسیژن کاهش یابد. این کار احتمال اشتعال بخار سوخت را کم میکند.
تقسیم سوخت در چند مخزن
به جای یک مخزن بزرگ، سوخت در چند مخزن کوچکتر ذخیره میشود. در صورت آسیب دیدن یکی از مخازن، بقیه سوخت حفظ میشود و هواپیما میتواند به پرواز ادامه دهد.
تاثیر طراحی مخازن سوخت بر بقای پهپاد
یکی از اهداف اصلی طراحی نظامی قابلیت بقا است. طراحی محل مخازن سوخت نقش مهمی در این موضوع دارد.
چند اصل مهم در این زمینه عبارتند از:
قرار دادن مخازن نزدیک مرکز ثقل
محافظت سازهای توسط بدنه
استفاده از چند مخزن مجزا
کاهش سطح مقطع آسیبپذیر
در بسیاری از پهپادهای مدرن تلاش میشود مخازن سوخت در بخشهایی از بدنه قرار بگیرند که احتمال اصابت مستقیم کمتر باشد.
