افسانه والکایری

[mohamad.s]

افسانه والکایری
اغلب بازدید کنندگان موزه نیرو هوایی امریکا در " دیتون " اوهایو می دانند که یکی از شاهکارهای صنعت هواپیمایی امریکا هواپیمای xb-70 والکایری است .

بازدید کنندگان وارد اشیانه ای می شوند که بمب افکن های بزرگ را در خود جای داده است . انان از زیر این هواپیمای غول پیکر عبور می کنند بی خبر از انکه در بالای سرشان بدنه نمونه اولین سریعترین بمب افکنی قرار دارد که نیرو هوایی تاکنون ساخته است . بمب افکنی که می توانست با سرعت 3 ماخ در هوا پرواز نماید . این بمب افکن انقدر بزرگ است که بررسی ان از فاصله نزدیک تقریبا غیر ممکن است . پیکر باریک و دراز ان احساسی به تماشاچی می دهد که انگار رو در روی ماری غول پیکر قرار گرفته است . این هواپیما دارای بالی غول پیکر و مثلثی است که لبه حمله ان دارای تابی ملایم می باشد و پیش بالی چهار گوش که کمر باریک بودن بدنه انرا در چشمان بیننده تشدید می کند. هیچ هواپیمایی تاکنون ساخته نشده که دارای پیچ و خمهای ایرودینامیکی یک هواپیمای زبر صوت و یک وسیله تسلیحاتی مخوف چون این هواپیما باشد .

گرچه این هواپیما یکی از 200 فروند هواپیمای موجود در این موزه می باشد اما شکل عجیب و فرا طبیعی ان چون تصویری حکاکی شده در یک سینی تزیینی خاطره ای ماندگار در ذهن انسان بر جای می گذارد . هواپیمایی باشکوه که تنها دو فروند از ان به عنوان نمونه ساخته شد و هیچ گاه وارد خدمت نگردید .

ریشه تفکر ساخت هواپیمای والکایری به سال 1948 و مقابله با خطرات اتحاد جماهیر شوروی بر می گردد . در سال 1954 پس از ازمایش اولین بمب هیدروژنی بوسیله شوروی فرماندهی استراتژیک هوایی امریکا بحثی تحت عنوان جایگزین کردن هواپیمای بمب افکن b-52 با بمب افکنی بهتر را اغاز کرد . هواپیمایی که بتواند همانند هواپیمای بویینگ بار مفید عظیمی ر احمل کند و برد پروازی بالایی را داشته باشد و نیز بتواند با سرعت هواپیمای زبر صوت پرواز کند . انها حتی در سال 1946 برنامه ای را در این رهگذر اغاز کردند ولی به زودی دریافتند که با فناوری موجود در ان زمان قادر به ساختن چنین هواپیمایی نخواهند بود . اما فناوری به سرعت در حال پیشرفت بود و امید دستیابی به چنین هواچیمایی را افزایش می داد .

علاوه بر ان نیرو هوایی می دانست که رییس جمهور ایزنهاور منابع نامحدود را برای ساخت و ساز نظامی اختصاص نخواهد داد . دوران خوش بودجه های کلان برای نیرو هوایی به پایان رسیده بود .

مثلا اگر موتوری طراحی و تولید می شد باید برای دو یا چند هواپیما مورد استفاده قرار می گرفت نه فقط برای یک هواپیما . نیرو هوایی همچنان نیاز خود را برای دستیابی به هواپیمایی با چند برابر سرعت صوت پیگیری می کرد . سرانجام در سال 1957 نیاز خود را برای دستیابی به هواپیمایی با چند برابر سرعت سرعت 3 تا 3.2 ماخ مطرح کرد . هواپیمایی که دارای سقف پروازی 75000 پا و وزن بیشینه 490000 پاوند و بردی در حدود 6100 تا 10500 مایل باشد . در این سال طرح به کار گیری سوخت بور که پیشتر مطرح شده بود لغو گردید . قرار شد هواپیمای والکایری xb-70 با سوختی به نام jp-6 ( سوخت موتور جت ) پرواز کند . به دنبال ان طرح ساخت هواپیمای f-108 راپیر که قرار بود همان موتور والکایری را استفاده کند لغو گردید و تمام هزینه ها و طراحی و ساخت موتور بر دوش طراحان والکایری افتاد که البته شامل سامانه های سوخت رسانی و فرار نیز می گردید .

ساخت موتور در حال پیشرفت بود . قسمت ورودی هوای موتور خود منشا بالقوه ای برای ایجاد پسار به حساب می امد . بنابراین طراحی این موتور برای موفقیت این هواپیمای فوق العاده امری حیاتی به نظر می رسید . پژوهشها در زمینه چگونگی امواج ضربه ای و سایر پیچیدگی های طراحی در مرکز تحقیقات پروازی درایدنوابسته به سازمان ناسا صورت می گرفت .

موتوری که برای این هواپیما در نظر گرفته شد موتور سری yj93 ساخت شرکت موتورسازی جنرال الکتریک با پیشرانه 30000 پاوند بود . بخش کمپرسور های جریان محوری موتورهای جت دارای پره های ثابت و دوار بود . ترکیب ایستانه ها از نوع ایستانه های پیشرفته متغیر بود که زاویه حمله ان تغییر می کرد و به موتور اجازه می داد در ارتفاعات و فشار ها و سرعتهای گوناگون میزان هوا را متناسب با نیاز تنظیم نماید .

طراحی اغلب بخشهای این هواپیما از طراحی و توسعه یک موشک کروز موسوم به ناواهو گرفته شد . ورودیهای موتور سکانهای عمودی دوگانه ( برای پایداری سمتی در سرعت زیاد ) و پیش بالهای جلوی هواپیما ( برای پایداری تاب هواپیما ) بر پایه دانش معمولی ایرودینامیک استوار بود . در ان روزها رایانه های پیشرفته امروزی و تونلهای باد برای انجام ازمایشهای طراحی هنوز ساخته نشده بود تا هواپیما را در تمام شرایط پروازی تحت ازمایش قرار دهند . در ان دوران تونل باد برای هواپیمای زبر صوت طراحی شده بود که می توانست مدلهای کوچک را در خود جای دهد .
با تمامی این مسایل در طراحی والکایری نواوری های منحصر به فردی صورت گرفته بود که پاره ای از انها به شرح زیر است :

بخش بیرونی بال ان لولایی بود که با زیاد شدن سرعت به طرف داخل تا می شد . تا شدن بخش بیرونی بال ابتدا تا 25 درجه و سپس تا 60 درجه افزایش می یافت . این ویژگی برای این هواپیما حداقل دارای 3 فایده بود که به این شرح است : با کاهش مساحت بخش بیرونی بال نحوه انتقال مرکز نیروی برار به عقب در سرعتهای بالا یک ماخ به حالت تعادل در می امد . با کم شدن مساحت بال میزان نیروی برا نیز کاهش می یافت . دیگر اینکه بالهای تا شده به منزله سکانهای عمودی مورد استفاده قرار گرفته سبب افزایش پایداری سمتی و کاهش نیاز برای استفاده از باله های عمودی سنگین وزن می گردید . و اخر این که جریانهای گردابی ایجاد شده در نوک به طرف پایین انتقال می یافت و سبب به تله افتادن انها می گردید . والکایری از لحاظ تحمل امواج ضربه ای "موج سوار " می خواندند و می گفتند که این هواپیما بر روی امواج ضربه ای حاصل از فرود سوار می شد و موج سواری می کند . انچه که در والکایری انجام شد بهبود مفهوم طراحی گفته شده بود . در هواپیماهای دیگر فشار باد تمایل دارد که در اطراف بال رخنه نماید اما وقتی شما بخش نوک بال را به طرف پایین بال ( در پرواز ) کج می کنید و انرا طوری طراحی می کنید که سطح پایینی ان دارای فشار می باشد از این طریق نیروی برار خیلی زیادی را به دست خواهید اورد .

البته دست اندرکاران می گویند ویژگی خاص پروازی این هواپیما نه فقط به خاطر مساله بالها که به شکل کلی بدنه این هواپیما نیز مربوط می گردد .

سر طراح این هواپیما مهندسی به نام وارن سوانسون بود که تیم طراحی و ساخت این هواپیما را رهبری می کرد . وی و همکارانش هنوز هم بر روی بهبود طراحی این هواپیما کار می کنند . وی می گوید " ما فکر نمی کنیم این هواپیما چنان پیشرفته است که نیازی به بهبود ندارد . انچه که موجب غرور گروه طراحی این هواپیما می شود ان است که انان مفاهیمی از طراحی را مطرح کرده اند که می توان انها ر ابه جز والکایری در هواپیمای بعدی و جدیدتر نیز مورد بهره برداری قرار دارد.

یکی از نواوری هایی که روی ان کار شده خنک نگاه داشتن این هواپیمای ابر بمب افکن می باشد . پرواز باسرعت بیش از 3 ماخ مقدار زیادی گرما در پوسته هواپیما ایجاد می کند . وقتی هواپیما با سرعت 3 ماخ در هوا پرواز می کند اصطکاک ذرات هوا با پوسته بیرونی بدنه درجه حرارت لبه های ورودی را تا 630 درجه فارنهایت بالا می برد . بدیهی است که الیژهای الومینیوم معمولی نمی تواند تا این حد درجه حرارت را تحمل کند و نرم خواهد شد . استفاده از الیاژ تیتانیوم ایده ال خواهد بود ولی استفاده از این الیاژ برای ساخت کل ناوگان این بمب افکن استراتژیک امری غیر ممکن می نمود . در ان روزها در امریکا این مقدار تیتانیوم وجود نداشت . طراحان از سازه های لانه زنبوری از جنس ورقه های فولاد ضد زنگ استفاده می کردند . شرکت کانویر قبلا از این مواد گران قیمت برای ساخت بدنه هواپیمای b-58 هاستلر خود استفاده کرده و ثابت شده بود که برای ساخت سه چهارم بدنه بمب افکن والکایری از جمله بالها و جعبه استقرار موتور و بخشهای میانی بدنه و سکانهای عمودی می توان از سازه لانه زنبوری فولادی استفاده کرد . مساله دیگر اینکه ساخت و شکل دهی این الیاژ نیز مشکل بود . بدنه و بخشهای مختلف صاف و چهار گوش نیست قوسها و منحنی های زیادی باید در ان ایجاد گردد . بنابراین فرایند کاری به کارگیری این الیاژ با انچه که پیشتر مرسوم بود تفاوت داشت . بخش لانه زنبوری باید با بدنه لحیم و نیز خود ساندویچ هم باید در درجه حرارت زیاد لحیم کاری می گردید . ساخت ساندویچ به این شکل است که بین دو لایه ورق نازک فولادی خانه های لانه زنبوری متصل می گردد و همبستگی این اتصال بعد از ساخت باید با ازمایش اشعه ایکس مورد بازرسی قرار گیرد .

از انجا که قیمت تیتانیوم بالا بود . از ان تنها در جاهای خیلی ضروری بیشتر در بخش جلویی بدنه استفاده می شد . برای ساخت پوسته بدنه هواپیما از تیتانیوم همانند استفاده از ورقه های فولادی نیاز به طراحی و توسعه فرایندهای تولید داشت . دست اندرکاران در گذشته از الیاژ تیتانیوم استفاده کرده بودند . این استفاده خیلی محدود بود مثلا بخشهای عقب جنگنده f-100 را از این الیاژ ساخته بودند و قبل از ان نیز کار را بر روی جنگنده f-86d انجام داده بودند .

به خاطر گران بودن این الیاژ مهمندسان سازمان ناچار بودند از روش کنده کاری ( حکاکی ) شیمیایی استفاده کنند در این روش قسمتهایی از الیاز را که می خواهند بردارند بدون پوشش محافظ در داخل وان حاوی محلول خورنده می گذارند و فلز بدون پوشش خورده شده جدا می گردد . این روش پیش از ان برای قطعات الومینیومی استفاده می شد . فایده این روش ان است که ساخت قطعات با ضایعه کمتری از لحاظ مواد همراه خواهد بود . شما می توانید این روش را روی قطعات روی قطعات قوس دار یا قطعات مسطح ( تخت ) به کار گیرید . می توانید با فرو بردن قطعه به طور مکرر داخل تانک محتوی محلول ضخامت انرا کاهش دهید . روشهای براده برداری شیمیایی برای اولین بار در ساخت هواپیمای والکایری مورد استفاده قرار گرفت . بعدا انها را برای هواپیمای b-1b لانسر نیز مورد بهره برداری قرار دادند .

علاوه بر پوسته های ساندویچی که منزله عامل عایق کاری بخشهای داخلی هواپیما عمل می کرد سوخت این هواپیما نیز کار جذب و مستهلک کردن حرارت را انجام می داد . کابین خدمه پروازی محیط معروف به استین پیراهن ر ابرای خدمه ( خلبان و خدمه پروازی ) فراهم می کرد که می توانستند از لباس پرواز معمولی بهره گیری نمایند . برای پرش با چتر در مواقع اضطراری و یا در حالتهای خرابی سیستم " کابین تحت فشار " کپسولهایی شبیه پوسته صدف اطراف هریک از خدمه را احاطه کرده همان محیط تحت فشار را برای انان فراهم می کرد .

با تمامی این اوصاف رویای ناوگان بزرگی از هواپیمای سفید والکایری که بتواند سر تا سر خاک شوروی را پوشش دهد حتی پیش از اولین پرواز از ان که در 21 سپتامبر سال 1964 انجام گرفت پایان یافت . در خلال مبارزات انتخاباتی سال 1960 جان . اف . کندی دولت ایزنهاور را به خاطر قصورش در مسایل دفاعی امریکا تحت سرزنش قرار می داد ولی همینکه خود به مسند قدرت نشست و رییس جمهور شد برنامه والکایری را تحت بررسیهای موشکافانه خود قرار داد . وی در ماه مارس سال 1961 اعلام کرد که این هواپیما تنها برای تحقیق در مورد هواپیماهای زبر صوت مورد بهره برداری قرار خواهد گرفت . بعدها نیز برنامه تولید این هواپیما لغو گردید .

وزیر دفاع وقت امریکا سرانجام اجازه داد برای انجام امور پژوهشی 3 فروند از این هواپیما ساخته شود . سپس تعداد انرا به 2 فروند کاهش داد . این 2 فروند هواپیما کاندیدای تمام عیار و پشتیبان هواپیمایی گردید که در اواسط دهه 1960 برای ساخت یک نوع هواپیمای زبر صوت با سرعت 3 ماخ مورد بهره برداری قرار گرفت .

ازمایش پروازی والکایری نیز با بدبیاری همراه بود . در سال 1967 هنگامی که دومین نمونه ازمایشی ان در حال پرواز بود و پرواز ارایش – نمایشی انجام می داد با یک فروند جنگنده f-104 در اسمان برخورد کرد و فاجعه افرید . در دومین فروند این هواپیما بهینه سازی هایی بسیاری انجام گرفته بود که مب توانست تجهیزات به مراتب سنگینتر برای جمع اوری اطلاعات ر ابا خود حمل کند . بعد از انجام پژوهشها در مورد علل بروز سقوط هواپیمای شماره 2 به والکایری شماره 1 اجازه داده شد به پروازهای ازمایشی خود ادامه دهد . پروازهایی که به مدت یکسال و نیم ادامه یافت .

پژوهشها در زمینه تاثیر گذاری مشکلات بالقوه مربوط به یک سازه زبر صوت ادامه یافت . دو تن از خلبانهایی که به طور ازمایشی با والکایری پرواز می کردند گزارشهایی از صدای بلند یک هواپیمای زبر صوت هنگام شکستن دیوار صوتی دادند که فراتر از یک نگرانی ساده بود . وقتی صدای امواج صوتی بعضی از هواپیماهای زبر صوت به زمین می رسد سبب وارد شدن خسارت به بعضی از منازل مسکونی می گردد . مطالعات نشان داد میزان شدت امواج نه تنها بر اثر سرعت بلکه با افزایش وزن کلی هواپیمای والکایری هم تغییر می کرد . در بعضی از حالتهای پروازی هنگامی که والکایری دور می زد گاهی امواج صوتی در همدیگر ادغام شده شدت اثار ان هنگام برخورد امواج با زمین 2 برابر می شد . این مساله کاملا روشن گردید که هواپیمای مسافربری زبر ضوت باید به گونه ای طراحی گردد که میزان صدای ان کم باشد . بعد از نصب تعدادی از الات دقیق جدید و ادامه ازمایشهای زبر صوتی موضوع پژوهشها به سمت مساله پایداری هواپیما و عملکرد ورودی هوا و مسایل بالقوه و موجود در سازه هواپیما تغییر جهت داد . این هواپیما غول پیکرترین هواپیمایی بود که با سرعت 3 ماخ در هوا پرواز می کرد . برای جمع اوری اطلاعات مربوط به دینامیکهای سازه ای مجموعه ای موسوم به ilaf بر روی والکایری نصب گردید . سامانه تقویت پایداری والکایری سیگنالها را از شتابدهنده ها دریافت و سپس به طور خودکار به تغییر وضعیت سطوح کنترل پرداخته تداوم پرواز رزمی را برای این هواپیما تامین می کرد . بعضی از خدمه پروازی والکایری از حالتهای ضربه ای و تغییر تریم حاصل از تلاطم و تغییر دمای بیرون هواپیما شکایت می کردند . چنین اشکالاتی ممکن است تنها کمی سبب نگرانی خلبانهای ازمایش پرواز گردد . ولی برای خلبانهایی که قرار است از نیویورک به پاریس پرواز کنند ممکن است چنین حالتهایی قابل تحمل نباشد .

میزان کار خدمه پروازی هنگام پرواز با این هواپیما بسیار زیاد بود مخصوصا وقتی که سرعت والکایری از 2 ماخ فراتر می رفت بار کاری کمک خلبان فوق العاده زیاد می شد . یکی از خلبانهای ازمایش پروازی اظهار می کرد : " پرواز با والکایری زیاد سخت نیست ولی احتیاج به دقت و نظارت زیاد دارد . " بنابراین در ساخت دومین والکایری طراحان دریافتند که نه تنها باید مساله راحتی مسافران و ساکنان روی زمین بلکه باید موضوع راحتی کار خلبانهای این هواپیما را نیز مد نظر قرار دهند . پروازهای بعدی به این منظور انجام پذیرفت تا دریابند ایا والکایری می توانند پرواز با سرعت 3 ماخ را تحمل کنند یا نه . خلبان این هواپیما چنین تعریف می کند : " وقتی سرعت ما به 2 ماخ می رسید در حدود 10 پا از پوسته لبه حمله بالهای ان بر اثر بالا رفتن درجه حرارت کنده شد از همه جای هواپیما سر و صدا به گوش می رسد . بر اثر کنده شدن این تکه ها و برخورد با سایر قسمتهای هواپیما مقدار زیادی خط و خش در سر تا سر ان ایجاد گردید . " اگر به نمونه ای که در موزه نیرو هوایی نگهداری می شود توجه کنید می بینید که مقدار زیادی وصله کاری روی بدنه ان انجام گرفته است . والکایری توانست با سرعت 3 پرواز کند ولی پروازش چندان نرم و عاری از دردسر نبود .

مشکل دیگر نشتی سوخت این هواپیما بود و نیز خرابیهایی که در چرخها و سامانه های هیدرئلیکی ان ایجاد می گردید . قابل ملاحضه و دردسرزا بود . سامانه های جدید ( پیشرفته ) ان از قبیل سامانه های تاکننده بالها – ورودیهای هوا – سامانه های انالوگ و دیجیتالی محفظه بمب – به خوبی کارشان را انجام می دادند . در یکی از پروازها چرخ با اشکال مواجه شد که خدمه پروازی با یک راه حل فنی ساده مشکل را برطرف و هواپیما را سالم بر زمین فرود اورند . انها با استفاده از یک گیره کاغذ چرخها را باز کردند . البته این کار با انجام مشاوره دقیق با گروه مهندسی که در زمین مستقر بودند صورت گرفت . مساله دیگری که ممکن بود رخ دهد خراب شدن مکانیزم تاکننده بالها بود که بال را در حالت تاشدگی قفل و از با شدن ان جلوگیری می کرد . وضعیت خطرناکی که فرود هواپیما را به مخاطره می انداخت .

بعد از پروازهای پژهشی و بعد از اینکه سومین فروند نیم ساخته این هواپیما کنار گذاشته شد تنها والکایری باقی مانده اخرین پرواز خود را به سوی موزه هوایی نیرو هوایی واقع در پایگاه نیرو هوایی رایت پترسون در اوهایو در چهارم فوریه سال 1969 انجام داد .

در اینجا همین که موتور والکایری از غرش افتاد و خاموش شد در واقع اخرین ماموریت خود را تازه اغاز کرد ماموریت به صورت یک هواپیمای موزه ای برای بازدید تماشگران دست اندرکارانی که درباره سومین فروند ان می اندشیدند معتقدند که این هواپیما می توانست اسلحه ای واقعی و تمام عیار باشد . در نظر بود از ان به عنوان منهدم کننده ماهواره ها استفاده کنند .

بعضی از تاریخ نویسان قدرتهای هوایی نظری متفاوت درباره والکایری دارند. انان می گویند انچه والکایری به نمایش گذاشت سرعت بود . انچه امروز نیاز داریم پنهانکاری و پرواز در ارتفاع پایین است . سرعت زیاد حتی برای جنگنده ها هم امروزه کمال مطلوب به حساب نمی اید .

بمب افکن والکایری همانند بمب افکن b-52 دارای انبوهی از لبه های تیز و زاویه های تند بود که خود نقسضه ای جدی برای ان به حساب می امد . اصلی ترین دلیلی که این طرح را تعطیل کرد ان بود که ورودیهای هوای بزرگ و بالهایی با نوک تاشو سبب می شد که این بمب افکن به راحتی بوسیله رادار شناسایی و ردیابی گردد . علاوه بر ان حرارتی که از 6 موتور بزرگ ان متصاعد می شد خود هدف خوبی برای ردیابی به حساب می امد .

البته دست اندر کاران در این باره پاسخ می دادند با سرعت زیادی که والکایری دارد هیچ هواپیمایی نمی تواند به تعقیب ان بپردازد . در ان روزها تصور بر ان بود که استفاد هاز موشکهای قاره پیمای بدون سرنشین برای حمله به شوروی از بمب افکن های زبر صوت بهتر است چرا که بمب افکن ممکن است مورد هدف پدافندهای هوایی قرار گیرد و سقوط کند .