پروژه کوارترهورس؛ جانشین هواپیمای مافوق صوت لاکهید بلک برد در راه است

اس‌آر-۷۱ بلک‌برد یکی از سریع‌ترین هواپیماهای سرنشین‌دار ساخته‌شده در تاریخ است. این هواپیما هنوز هم رکورد رسمی سرعت برای جتی با توانایی «تنفس هوایی» را در اختیار دارد؛ یعنی هواپیمایی که سوخت خود را با استفاده از اکسیژن موجود در هوا می‌سوزاند، نه با حمل اکسیژن جداگانه مانند موشک‌ها. این رکورد در سال ۱۹۷۶ ثبت شد، زمانی که اس‌آر-۷۱ به سرعتی برابر با ماخ ۳٫۳۲، یعنی بیش از سه برابر سرعت صوت رسید.

شرکت هرمئوس برای رسیدن به این هدف، مجموعه‌ای از نمونه‌های اولیه را طراحی کرده است. هر نمونه وظیفه دارد بخشی از شرایط واقعی پرواز را آزمایش کند؛ از حرکت روی باند و برخاستن گرفته تا رسیدن به سرعت‌های مافوق‌صوت بالا. در حال حاضر، نمونه «کوارترهورس Mk 2.1» توانسته به سرعت ماخ ۱٫۲۱ برسد. با‌این‌حال، این عدد هنوز فاصله زیادی با سرعت‌های مورد نیاز برای رقابت با SR-71 دارد.

با وجود مراحل ابتدایی، ارتش و نیروی دریایی ایالات متحده علاقه زیادی به کاربردهای نظامی پروژه نشان داده‌اند. به همین دلیل، ۱۵۹ میلیون دلار دیگر به قرارداد توسعه موجود اضافه شده و مجموع سرمایه‌گذاری به ۲۱۹ میلیون دلار رسیده است. این بودجه فقط برای توسعه یک هواپیمای سریع‌تر نیست، بلکه برای بررسی کاربردهای نظامی آن نیز استفاده می‌شود؛ از جمله امکان حمل و پرتاب موشک‌ها و سایر محموله‌های نظامی در سرعت‌های بالا.

نوشته نیواطلس، یکی از چالش‌های اصلی هواپیمای جدید، پرتاب سلاح در سرعت‌های مافوق‌صوت است. در سرعت‌های پایین‌تر از صوت، جریان هوا نسبتاً آرام و قابل پیش‌بینی است، اما زمانی که هواپیما از دیوار صوتی می‌گذرد، شرایط کاملاً تغییر می‌کند. جریان هوا به ساختاری بسیار پیچیده و ناپایدار تبدیل می‌شود که شامل موج‌های ضربه‌ای شدید است. این وضعیت باعث می‌شود هر جسمی که از هواپیما جدا می‌شود، تحت نیروهای بسیار غیرقابل پیش‌بینی قرار بگیرد.

ارتش ایالات متحده به کاربردهای نظامی هواپیمای کوارترهورس علاقه دارد

در چنین شرایطی، موشکی که زیر بدنه یا داخل محفظه داخلی هواپیما قرار دارد، هنگام جداشدن باید از میان جریان‌های آشفته هوا عبور کند. این فرآیند می‌تواند باعث انحراف شدید مسیر موشک شود و حتی در مواردی خطر برخورد آن با خود هواپیما را ایجاد کند.

از سوی دیگر، در طراحی هواپیماهای نظامی مدرن، برای کاهش شناسایی توسط رادار، معمولاً از محفظه‌های داخلی حمل سلاح استفاده می‌شود. اما بازشدن این محفظه‌ها در سرعت‌های بالا فضای آیرودینامیکی بسیار ناپایداری ایجاد می‌کند که می‌تواند باعث ایجاد فشار صوتی شدید، لرزش‌های خطرناک و حتی آسیب ساختاری شود و در برخی موارد از خروج صحیح موشک ممانعت کند.

به همین دلیل، طراحی این نوع هواپیماها باید چند هدف هم‌زمان را دنبال کند: کاهش اثرات آیرودینامیکی، کنترل تنش‌های حرارتی ناشی از پرواز مافوق‌صوت و همچنین طراحی سامانه‌هایی که بتوانند با استفاده از مکانیزم‌های مکانیکی مانند فنر، پنوماتیک یا هیدرولیک، موشک را با قدرت از هواپیما جدا کنند. همچنین لازم است موتور موشک تنها پس از خروج کامل از جریان هوای پرسرعت روشن شود تا از چرخش یا ناپایداری آن جلوگیری شود.

قرارداد جدید میان وزارت دفاع آمریکا و شرکت هرمئوس، بر کاهش ریسک‌های فنی پروژه کوارترهورس تمرکز دارد. این ریسک‌ها شامل بخش‌هایی مانند سامانه پیشرانش، مدیریت حرارت و تولید انرژی می‌شود. همچنین هدف این برنامه، توسعه توانایی رهاسازی محموله‌ها در سرعت‌هایی تا ماخ ۳ است.

در ادامه، پروژه بررسی خواهد کرد که چگونه می‌توان کوارترهورس را برای تولید انبوه آماده کرد. در این صورت، این هواپیما می‌تواند به‌عنوان پهپاد همراه در کنار جنگنده‌های سرنشین‌دار عمل کند یا به‌عنوان پلتفرمی مستقل برای حمله یا جنگ الکترونیک مورد استفاده قرار گیرد.

علاوه‌بر‌این، مطالعاتی برای بررسی تغییرات ساختاری نیز درحال انجام است. از جمله این موارد می‌توان به جایگزینی سازه‌های آلومینیومی با فولاد برای افزایش دوام، و همچنین استفاده از ورودی‌های هوایی خاص و سایر اصلاحات آیرودینامیکی اشاره کرد که برای حفظ پایداری پرواز و امکان رهاسازی محموله در سرعت‌های نزدیک یا بالاتر از ماخ ۳ ضروری هستند.

آی.جی. پایپلیکا، مدیرعامل و از بنیان‌گذاران شرکت هرمئوس، در توضیح این برنامه گفته است: «هدف این پروژه انتقال توانایی پرواز با سرعت‌های بسیار بالا از محیط آزمایشگاهی به شرایط عملیاتی واقعی است. با ارائه هواپیماهای آماده پرواز و نمایش قابلیت رهاسازی محموله در سرعت بالا، نشان خواهیم داد که این فناوری می‌تواند در زمان مناسب برتری نظامی تعیین‌کننده‌ای ایجاد کند. هدف ما ارائه داده‌های معتبر به نیروی هوایی و نیروی دریایی آمریکا است تا بتوانند این فناوری را در ساختار آینده نیروهای خود به کار بگیرند.»