إدماج رمجيتس في نظم تكنولوجيا القذائف والدفاع

The Rise of Supersonic Anti-Ship Missiles

By the 1970s and 1980s, ramjets became the propulsion of choice for supersonic anti-ship missiles. The French Exocet initially used a turbojet, but subsequent systems like the ANF[F (Air-Sol-8éaire design)

Advantages of Ramjets Over Rocket and Turbojet Propulsion

وعندما يقارن نظام الدفع بالقذائف التكتيكية، كثيرا ما يتوقف الاختيار على مدى السرعة وكفاءة الوقود والتعقيد، وينتج الروكيتس زخما عاليا على أي ارتفاع، ولكنه يستهلك الأوكسيديزر ويحد من النطاقات والحمولة، ويوفر التربوج كفاءة منخفضة السرعة ويمكن أن يعمل من ظروف ثابتة، ولكنه يعاني من تدهور الأداء فوق الآلة الثالثة ويحتاج إلى آلية معقدة.

• Sustained High Speed:] Ramjets excel in the Mach 2.5-5 range, where turbojet compressors would fail and rocket specific impulse drops dramatically.
• Atmospheric Oxygen Utilization:] By breathe air, a ramjet-powered missile can carry more fuel and less oxidizer, extending range up to 2-3 times that of a similarly sized rocket.
• Mechanical Simplicity:] With no moving parts, the ramjet is inherently more reliable in high-vibration and high-temperature environments. There are no bearings to lubricate, no blades to crack, and no complex turbine cooling issues.
• Low Radar signature:] Ramjets produce a smooth, continuous orientation without the oscillatory combustion found in some solid rockets, making them less detectable by infrared seekers in some scenarios.

أمثلة عملية: إدماج بوسترز ورامجيت سوستينر

ومعظم صواريخ الهرم هي منظومات من مرحلتين، حيث يعجل معزز الصواريخ الصلبة بالصاروخ من إطلاق متوقف أو منخفض السرعة إلى ماتش 2+، حيث يمكن للهرمجيت أن يحافظ على التشغيل، وبعد حرق المزدحم، عادة ما يُطلق عليه الصاروخ الذي يُطلق تحت طاقة الهرم إلى الهدف، ويُشاهد هذا التصميم:

• MBDA Meteor (Beyond Visual Range Air-to-Air Missile):] Uses a changing-flow ducted rocket (a type of ramjet) with a throttable solid fuel for sustained Mach 4+ capacity in long-range intercepts.
• Chinese YJ-12 (Anti-Ship): Reports indicate a Mach 3 - 4 cruise with a liquid-fuel ramjet, launched from bombers or surface ships.
• European FC/ASW (Future Cruise/Anti-Ship weapon): ] A dual-mode ramjet design expected to replace both Storm Shadow and Exocet, operating at high subsonic and supersonic speeds.

التحديات والقيود في تصميم قذائف رامجيت

وفي حين أن الأهرامات تقدم أداءً ملحوظاً، يجب على المهندسين التغلب على عدة عقبات تقنية:

"المرحلة الأولى"

ولا يمكن أن تنتج الرماجيت دفعة ثابتة، إذ يجب الإسراع بصاروخ إلى " سرعة التقاط " الهرميت - عادة ما تتراوح بين ١,٥ و ٢,٥ - بواسطة معزز خارجي، وهذا المعزز يزيد من الوزن والطول والتعقيد، ويجب أن يحدث الانتقال من المعزز إلى المحافظ بشكل سلس لتجنب انفصال الزهرة أو الشعلة، وإذا انخفضت سرعة الهواء إلى أدنى من المستوى التشغيلي الأدنى )مثل، أثناء ارتفاع مستوى المحركات(.

الاستقرار والثبات الرئوي

وقد يكون تدفق الهواء إلى المحرقة، عند ارتفاع أعداد الماك، فوق سطح البحر مقارنة بمنطقة الاحتراق )في محرقة( أو شبه صيني في هرم تقليدي، ويصبح استقرار العلم تحديا لأن وقت الإقامة للخلط بين الوقود والجو قصير للغاية، ويستخدم المهندسون حاملي اللهب - أي أجسام أو مواهب أو مثبتات للهب - مما يخلق مناطق للضغط على الارتداد.

الإدارة الحرارية

وفي ماش 4+، يمكن أن تتجاوز درجة الحرارة الركودية في الهواء الوافد 1000 درجة مئوية.() أما جدران المضخات، والحلق المائل، والحواف الرئيسية من الكرنب، فيجب أن تكون تحمل حمولات حرارية شديدة.() أما التبريد التجددي، الذي يعمم فيه الوقود عبر الممرات في الجدران قبل الحقن، فهو حل مشترك، غير أنه يضيف وزناً وتعقيداً في المواد المركبة.

الأداء العالي

ومع ارتفاع الارتفاعات، تهبط الكثافة الجوية، وتخفض الأكسجين المتاح للاحتراق، وتتدهور أداء الرجات فوق مسافة 30 كيلومترا تقريبا، وبالنسبة لاعتراضات الغلاف الجوي الخارجي أو ذات الارتفاع العالي جدا (مثل الدفاع عن القذائف التسيارية)، لا تزال هناك محرك صاروخي، وبعض التصميمات تجمع بين هرم للرحلة الجوية مع ركلة صاروخية للدفعة النهائية.

البرامج الحديثة للإفطار والهيوانية

وقد حقنت دفعة الأسلحة الفائقة الصوت - القذائف القادرة على الطيران المستمر فوق ماتش - الاستثمار المتجدد في تكنولوجيا الهرم والخرافة - وتستخدم مركبات الصخور الهجينية معززا مستقلا للصواريخ لتحقيق السرعة ثم الصمود، ولكن قذائف الرحلات الجوية ذات الصوتية الثقيلة تعتمد على محركات التهوية من أجل المدى الأطول وأقل من قابلية الاحتراق.

الانتقال: من رمجيت إلى سوبسونيتش كومبوست

ويحافظ جهاز التشجير (إشعال الاحتراق الشخصي) على تدفق جوي سطحي في جميع أنحاء المحرك، ويتجنب الحاجة إلى تباطؤ الهواء لسرعات أقل من سرعة الاحتراق، مما يقلل من الجر والتدفئة ويتيح التشغيل فوق الحافة 6، غير أن استقرار الاحتراق في تدفق سطحي يشكل تحديا هائلا.

• U.S. Hypersonic Air-breathing weapon Concept (HAWC): ] Demonstrated by DARPA and the U.S. Air Force, using a scramjet to sustain Mach 5+ flight for hundreds of kilometers.
• Russian 3M22 Zircon:] Claimed to be a scramjet-powered anti-ship missile with Mach 8-9 capacity, though unverified operationally.
• Australiann-UK-U.S. SCIFiRE (Southern Cross Integrated Flight Research Experiment):] Developing a scramjet test vehicle for rapid prototyping.

Dual-Mode Ramjets (DMR)

ويمكن لبعض التصميمات الحديثة أن تعمل في كلا من أسلوبي الهرميت (الاحتراق دونسوني) والسكرمجيت (احتراق شخصي)، مما يتيح انتقالاً سلساً من المتش 3 إلى ماتش 8. وهذه المحركات ذات الحركة المزدوجة تستخدم في كثير من الأحيان في شكل مركب متغير وجهاز محمول واحد.

Solid-Fuel Ramjets (SFRJ)

وعلى عكس نظم الوقود السائل التي تتطلب مضخات ومضخات متطورة، تستخدم الأهرامات الوقودية الصلبة حبوب من الوقود المحتوي على المضخم، وتحرق الهواء الساخنة القادمة الحبوب الصلبة، وتنتج الدافع، وهذا يبسط نظام تسليم الوقود ويخفض قطع الغيار، وينتج الصاروخ الموصل بالتدفق المتغير للخليط MBDA جذاباً في هذا المفهوم.

For a deep look into the physics of ramjets and scramjets, the NASA Glenn Research Center’s educational page] provides an excellent overview. For recent military developments, the ]CSIS Missile Defense Project] tracks global hypersonic weapons programs.

مقارنة مع أساليب أخرى لإصدار شهادات المنشأ لنظم الدفاع

وبغية فهم دور الأهرامات، النظر في المبادلات النموذجية في الدفع بالقذائف:

ويوضح هذا الجدول أن الأهرامات تحتل أرضا متوسطة: فهي توفر كفاءة أكبر بكثير من الصواريخ بالسرعة الخارقة ولكنها تفتقر إلى المرونة المنخفضة السرعة في التربوجات، وفي العديد من النظم الحديثة، يستخدم نهج هجين - وهو معزز للصواريخ من أجل إطلاقها وتسريعها، ثم هرم للرحلات السياحية المستدامة، وينتج هذا الجمع عن وصول أطول من صاروخ نقي ووقت وصول أسرع من مركب.

إدماجها في نظم الدفاع الجوي والهجمات

ولا تقتصر نظم الرماجيت على أدوار مكافحة السفن أو الطائرات إلى الأرض، حيث تضم عدة نظم للقذائف السطحية إلى الهواء مدافعاً للخراطيم لاعتراض التهديدات السريعة المدى على المدى الطويل:

• S-300 and S-400 (Russian): ] Use a rocket booster + ramjet sustainer for missiles like the 48N6 and 40N6 series, intercepting targets at ranges exceeding 200 km and speeds up to Mach 6.
• US Marine Standard Missile-6 (SM-6): Despite being a dual-thrust solid rocket, the next-generation SM-4 concept explored ramjet technology for extended range.
• European Aster missile:] Uses a solid rocket booster and then a ramjet-like “pitch-over” maneuver, though the sustainer is actually a solid motor with a unique nozzle design. The next-generation Aster Block 1 NT may adopt a true ramjet.

كما أن إمكانات التهاب الطائرات في القتال الجوي آخذة في الازدياد، حيث إن MBDA Meteor] دخلت إلى الخدمة مع عدة قوات جوية أوروبية، مما يوفر قدرة " إطلاق ومغادرة " - فإن الهرم يسمح للصاروخ بالإبقاء على الطاقة في جميع مراحل المحطة، والتصدي للمناورات الفارغة، وأعطت صواريخ محروقة بسرعة (أفة بالتدفق متحركة)

الاتجاهات المستقبلية: رمجيتس في الدفاعات الشخصية وما بعدها

ومع تطور التهديدات - ولا سيما مركبات الزعانف الفوقية الصوتية والقذائف السياحية ذات الطاقة المغلقة - يجب أن تواكب نظم الدفاع سرعة التسارع، وأجهزة الاعتراض القائمة على الرجية مرشحة طبيعية لأنها يمكن أن تضاهي سرعة التهديدات القادمة دون التضحية بالدوام، وأجهزة الدفاع عن القذائف التابعة للولايات المتحدة ]، ومفهوم الدفاع الشخصي ، تشمل الدراسات المتعلقة بمنظومات القذائف المزدوجة.

وثمة ابتكار آخر هو محرك الدورة المركب ، حيث يمكن للمحرك الواحد أن يعمل كشعلة تربوية للرحلة المنخفضة السرعة، وهرم للرحلة البحرية السائبة، وهجوم للبطاقة الفوقية للطباعة المفرطة، ومشاريع مثل