محركات الصواريخ تمثل تكنولوجيا محورية لتحقيق تحليق مستمر فوق الصوت وفوق الصوت، قدرة تزداد أهمية في الجيل القادم من الطائرات العسكرية، خلافاً للطيور الدوارة التقليدية أو التربوفينات، لا توجد بها أي أجهزة ضغط أو توربينية متحركة، وهي تعتمد كلياً على سرعة الطائرة إلى ضغط الهواء الوافد،

وتعود الحاجة إلى تشغيل نظم دفاعية متكاملة حديثة إلى تصاعد الاهتمام بالهرامات، وتخفض السرعة العالية من نوافذ الاشتباك للقذائف الدفاعية، وتضغط على دورات اتخاذ القرارات لقادة العدو، وتزيد الطاقة الحركية لكل من الأسلحة الهجومية والدفاعية، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تغطي النظم ذات القدرة الهرمية المسافات الواسعة النطاق بسرعة، مما يتيح سرعة الاستجابة عبر الصواريخ الأساسية.

ما هو رامجيت؟

إن الهرم هو نوع من محرك الطائرات المتحركة التي تولد الدفع من خلال ضغط الهواء الوافد الذي لا يسببه سوى الحركة الأمامية للسيارة، ويتألف المحرك من ثلاثة أقسام رئيسية هي: مضخة )أو مطلية(، وغرفة احتراق، ونوزر للعادم، حيث ترتفع سرعة الطائرة بسرعة عالية، وتباطؤ سرعة الهواء الوافد في الضبابات.

والخصائص المحددة للهرم هو عدم وجود آلية تناوب، حيث يستخدم التربوجات والتربوفان مراحل الضغط التي تدفعها توربينات لضغط التدفق الجوي؛ ويوفر التهاب وزن هذه الأجزاء وتعقيدها، مما يجعل محرك الهرم أكثر خفة، ويحتمل أن يكون أكثر موثوقية في السرعة القصوى، ولكنه يعني أيضاً أن المحرك لا يمكن أن يولد زخماً ثابتاً().

وكلاهما من الفئات الفرعية الرئيسية من الهرم: فالهرم تحت الضغط و الهجائي السطحي - الحرق الصوتي - الصوتي - الهجائي المستخدم في التهكم التقليدي، و الحرق يحدث في سرعة تحتية داخل المحرقة، وتدفق الهواء ينهار إلى أسفل في المهبل

وقد درست الرماجيت منذ أوائل القرن العشرين، حيث قام علماء مثل رينيه لورين في فرنسا، ثم قامت بها البحرية الأمريكية خلال الأربعينات، وكانت أول صاروخ مركب من طراز " بومارك " ، وصاروخ من سطح إلى جو، تليه صاروخ من طراز تالوسرام البحري في الخمسينات، وقد أظهرت هذه النظم المبكرة إمكانية انتشار الوقود في إطار نظم الترامب، وأجهزة التبني المكثف المستمر، ولكن مواد التوليد.

ملحقات رمجيتس في الطائرات العسكرية

وتعتمد مفاهيم العمليات العسكرية الحديثة بشكل متزايد على السرعة كعامل من عوامل البقاء. وتوفر تكنولوجيا رامجيت عدة مزايا متميزة تتمشى مع هذه المتطلبات:

  • High-Speed Performance:] Ramjets are optimized for speeds above Mach 2 and can sustain efficient operation up to about Mach 5. This enables aircraft and missiles to outpace slower air-breathing threats, shorten time-to-target for time-critical missions, and reduce exposure to enemy defenses.
  • Simple Design and High Reliability: With no compressor, turbine blades, or rotating shafts, ramjets have fewer parts that can fail under high thermal andميكانيكي stress.() This simplicity can reduce maintenance burdens and improve mission availability, particularly in austere forward operating bases.
  • Light weight Construction:] The elimination of heavy turbomachinery allows for a lighter motor, which translates into greater payload capacity or increased fuel volume. For example, a ramjet-powered missile can carry a larger warhead or fly a longer range compared to a turbojet of similar size.
  • Favorable Specific Impulse at Supersonic Speeds:] While ramjets are less efficient than turbojets at low Mach numbers, they offer better fuel efficiency than turbojets in the supersonic regime (above Mach 2). This is because ramjets avoid the losses inherent in compressing high air through a turb
  • High Thrust-to-Weight Ratio:] The simplicity of the ramjet yields a high driven-to- weight ratio, which benefits acceleration and jump performance. This is particularly valuable for air-launched missiles that must quickly reach Mach 2+ to engage maneuvering targets.
  • Reduced Radar and Infrared signatures:] because ramjets have no turbine stages, their internal geometry can be designed to minimize radio reflections. Additionally, some ramjet formations can use cold fuel as a heat sink for the exhaust, reducing infrared signature compared to afterburning turbojets.

وقد جعلت هذه المزايا نظام الدفعات الذي اختاره عدة تطبيقات عسكرية رئيسية، خاصة في القذائف المضادة للسفن والجو - الجو حيث السرعة والمدى هما الراجحان، فعلى سبيل المثال، تتضمن آخر صواريخ حربية تابعة للبحرية الأمريكية محركات هرمية لتحقيق السرعة فوق المتش ٣، مما يضاعف من ردود الفعل الدفاعية للعدو.

التحديات والحدود

وعلى الرغم من فوائدها، فإن الترامج تطرح تحديات تقنية هامة يجب التغلب عليها من أجل الاستخدام الواسع النطاق في الجيل القادم من الطائرات العسكرية، وهذه القيود تشكل المظروف العملياتي وخيارات التصميم للنظم التي تعمل بالهرمجيت:

  • (أ) لا يمكن أن ينتج هرمية من الدافع الاصطناعي، وكل مركبة تعمل بالهرام تتطلب دفعة أولية للوصول إلى السرعة التي يمكن للمحرك أن يبدأ بها الضغط الجوي، ويتحقق ذلك عادة باستخدام محرك الصواريخ، أو محرك التسلق الطائر، أو إطلاق الطائرات المزودة بالزجاجات.
  • (ب) إن أداء الرجم يتوقف على كثافة ودرجات الحرارة في الهواء الوافد، وعلى ارتفاع عال، فإن كثافة الهواء المنخفضة تقلل من التدفق والتوجه الجماعيين، وفي سرعة عالية جداً، يمكن أن تزيد ضغط الهواء في الدهون درجات الحرارة خارج حدود المواد التقليدية، مما يتطلب تقنيات التبريد المتقدمة أو التصميم المتأصل.
  • Thermal Management:] The intense heat generated by shock waves and combustion in a ramjet motor creates extreme thermal loads on the structure, especially the combustor and nozzle. Without internal cooling, materials like steel and aluminum cannot survive prolonged operation at Mach 3+. next-generations relying fuel addgening wall
  • Fuel Efficiency at Low Speeds:] Ramjets are grossly inefficient at subsonic speeds; if a ramjet-powered aircraft were forced to loiter, it would consume fuel at a much higher rate than a turbofan. This limits the practical flight profiles to operations that involve high thanspeed dashes.
  • Noise and Emissions:] Ramjet combustion systems often produce significant acoustic emissions, which can affect stealingth. The high exhaust velocity also contributes to a large infrared signature unless mitigated by advanced nozzle designs or mixing devices.

ويتطلب تجاوز هذه القيود دمجا دقيقا للمحركات والإطار الجوي ونظم الإدارة الحرارية، وبرامج بحث مثل اختبارات محركات مختبر البحوث التابع للقوة العالية السرعة ] تقوم باستكشاف مواد متقدمة وأجهزة ذات حركة مزدوجة يمكن أن تتحول بين الاحتراق تحت الصمامات والتصويب فوق الصوتي، مما يوفر مرونة أكبر عبر مظروف الطيران.

الطلبات المقدمة في الطائرة العسكرية التابعة للجينات التالية

ويجري استغلال القدرات الفريدة من نوعها في مجال الدفع الهرمي في عدة فئات من المركبات الجوية العسكرية، وفي حين أن النظم التشغيلية الحالية هي أساسا صواريخ، فإن البحوث الجارية تهدف إلى توسيع نطاق تكنولوجيا الهراميت لتشمل الطائرات المأهولة وغير المأهولة، وتورد الفروع التالية تفاصيل أهم التطبيقات.

القذائف الهيدروجينية

وتمثل القذائف الهيوميكية، التي تعرف بأنها القذائف القادرة على الطيران المستمر فوق ماش 5، أبرز تطبيقات تكنولوجيا الهرامج والخرمجيت، بخلاف القذائف التسيارية التي تلي القوس التي يمكن التنبؤ بها، تستخدم صواريخ الرحلات الجوية الفائقة السقف محركات الهراميت لتطير داخل الغلاف الجوي على ارتفاعات منخفضة، مما يتيح لها المناورة والتهرب من الدفاعات، وتجعلها المسار السريع وغير المتوقع صعبة للغاية في اعتراضها.

العديد من الدول، بما فيها الولايات المتحدة وروسيا والصين، لديها برامج نشطة للقذائف الفوق الصوتية، و [الضربة الاستفزازية التقليدية] ، برنامج تطوير سلاح قاذف خافت تصاعدي مفرط، بينما قذائف هجومية من طراز AGM-183A-Launched Rapid

وتتطلب القذائف ذات القدرة الفائقة على الصمغ نظما متقدمة للحماية الحرارية، تستخدم في كثير من الأحيان مركبات مصفوفة السيراميك والتبريد النشط، وقد يكون الوقود نفسه المبرد، مع الوقود الحراري النهائي مثل ج ب-7 أو التركيبات المتخصصة التي تستوعب الحرارة قبل الحقن، وقد أظهرت اختبارات الطيران استمرارا للرحلة البحرية 5+، ولكن التحديات لا تزال قائمة في ضمان الإشعال الموثوق به وحرق تحت ظروف بالغة الشدة.

قذائف خردة خارقة

وبالنسبة للسلاسل التشغيلية والقيود المفروضة على التكاليف، فإن القذائف السياحية الخارقة (Mach 2-3) التي تستخدم الأهرامات التقليدية تحت الصوتية هي تكنولوجيا ناضجة ومثبتة، وتستخدم القذائف التسيارية من طراز MBDA Meteor من طراز قاذفة سائلة للحفاظ على الطاقة العالية أثناء السعي، مما يوفر منطقة خالية من الكبسولات الروسية أكبر بكثير من منطقة القذائف المضادة للصواريخ.

وتظهر هذه القذائف المزايا العملية للخراطيش: المدى الممتد، السرعة العالية للمحطات، والقدرة على الحفاظ على الطاقة في مسارات، ومن المرجح أن تتضمن الجيل القادم قذائف الرحلات الجوية فوق الصوتية الجيل القادم باحثين متقدمين، ووصلات شبكية، وخصائص مسلّقة، مع توفير وسائل الدفع الهرمية التي تتيح الطيران على ارتفاعات وسرعة تعقّد التدابير المضادة.

طائرة استطلاع استراتيجي مأهولة

البحث عن طائرة مأهولة قادرة على مواصلة الطيران فوق الصوتي كان هدفاً منذ الطائر الـ (إس-71) الذي استخدم تربوي فريداً (البرات ويتني J58)

وتشمل جهود الجيل التالي مفهوم " الجيل الثاني من الجيل الثاني من الجيل الثاني من القرن العشرين " ، الذي يُدعى أنه يشمل طائرة استطلاع/تأثيرية ذات قدرة على الارتداد، ويُستخدم فيها نظام TBCC جهازاً من طراز " توربوكيت " أو توربوفان " ، ويُستخدم فيه مباشرة في إطار برنامج " جو من طراز " تربوت " ، ويُستخدم في إطاره " .

الطائرات المأهولة تجلب عوامل بشرية إضافية، يجب حماية الطيار من الحرارة القصوى وحمولات الـ G، ويجب أن تعمل نظم دعم حياة المركبة على ارتفاعات وسرعات لم يسبق لها أن تحملها منصة مكتظة، ومع ذلك فإن القيمة الاستراتيجية للأصول ذات السرعة العالية لا تزال تدفع الأبحاث.

مركبات قتالية غير مأهولة وطائرات بدون طيار

يمكن للنظم غير المأهولة استغلال الدفع الهرمي دون قيود فيزيولوجيا الإنسان، ويمكن للطائرة ذات الدفع العالي أن تؤدي مهام الإضراب ذات السرعة العالية، ثم ترتفع بسرعة دون الصوت باستخدام محرك ثانوي، أو مجرد تعزيز السرعة الخارقة وتنفيذ هجوم ذي اتجاه واحد.

وقد أثبت المتظاهرون المقاتلون من طراز X-43A و X-51A جدوى الرحلة غير المأهولة التي تعمل بالطائرات بدون طيار، وتحقيق ماتش 9.6 وماش 5.1 على التوالي، وقد تم إطلاق هذه المركبات من مفجرات من طراز B-52، وعُجّلها مدافع الصواريخ، ثم عرضها على عمليات الخراطط المطوبة المستمرة، وتطبق الدروس المستفادة من هذه البرامج على الأسلحة الجاهزة العاملة والمستقبلية.

Ramjet Boosters for Space Access

على الرغم من أنّه ليس بالطائرة العسكرية البحتة، فإنّ تكنولوجيا الهراميت تُعتبر أيضاً في المراحل الأولى من مركبات الإطلاق المستهلكة أو القابلة لإعادة الاستخدام، فإنّ مفهوم طائرة فضائية تُقلّ من المدرج، وتتسارع إلى ماتش 5+ باستخدام التراميتس، ثمّ تُستكشف محركات الصواريخ الناييتية للتوسع المداري، قد يُقلّل من تكاليف الإطلاق ويزيد من الاستجابة.

التوقعات المستقبلية

ومستقبل تطبيقات الهرم في الجيل القادم من الطائرات العسكرية يرتبط ارتباطا وثيقا بالاختراقات في علوم المواد وفيزياء الاحتراق وتكامل المركبات، وستشكل عدة اتجاهات رئيسية هذا التطور:

وفي الختام، فإن محركات الهرم تتحول من تطبيقات الصواريخ الكيمائية إلى تكنولوجيا أساسية للجيل القادم من الطائرات العسكرية، وإن الجمع بين السرعة والسرعة والكثافة العالية التي تتوافق مع المتطلبات العسكرية لتجاوز عمليات الدفاع، وضرب الأهداف الزمنية الحرجة، وتحقيق التنقل العالمي السريع، في حين أن التحديات في العمليات المنخفضة السرعة، وإدارة الإنسان، والاختبارات المحتملة للطيران، تتغلب باستمرار على الظواهر المعقدة.