سرنشین منجنیق: نقشه‌ی ایجاد شده بر روی ناو هوابران و رازهای عملکرد منحصر به فرد آن!

ناوهای هواپیمابر ماشین های نظامی حیرت انگیزی هستند که توانایی به پرواز درآوردن هواپیما از روی یک باند فوق العاده کوتاه را دارا هستند. این کار صرفاً با استفاده از سرعت جت جنگنده انجام نمی شود. درعوض، این امر توسط چیزی انجام می‌شود که احتمالاً اکثر مردم هنگام فکر کردن به نحوه عملکرد یک ناو هواپیمابر به آن توجه نمی‌کنند. ناوها از سیستم منجنیق برای پرتاب هواپیما از روی عرشه و به سمت آسمان استفاده می کنند، اما فناوری پشت آن چیزی نیست که ممکن است انتظارش را داشته باشید.

هیچ سیستم تعادل وزنه‌ای وجود ندارد که جنگنده‌ها را مانند تخته سنگی در میدان جنگ های قرون وسطایی به آسمان پرتاب کند. سیستم منجنیق مدرنی که در یک ناو هواپیمابر استفاده می شود، بسیار متفاوت از همنام قدیمی اش است و شاهکارهای مهندسی قابل توجهی هستند. از آنجایی که اولین کشتی‌ها قبل از شروع جنگ جهانی اول شروع به پرتاب هواپیماها به آسمان کردند، از منجنیق استفاده می‌شد و با پیشرفت فناوری هواپیما، نیاز به منجنیق‌های قوی‌تر و پیشرفته تر نیز به وجود آمد.

این روزها، یک ناو هواپیمابر مدرن می‌تواند از انواع منجنیق‌ها برای پرتاب کردن هواپیما از روی عرشه خود استفاده کند و این فناوری با گذشت زمان همچنان در حال تغییر است. هرچه سیستم منجنیق پیشرفته تر باشد، هواپیماهای بیشتری را می توان از روی یک ناو به آسمان پرتاب کرد، بنابراین مهم است که سیستم های پرتاب منجنیقی را بروز و عملیاتی نگه دارید، زیرا این منجنیق ها هستند که می توانند کارایی رزمی کل ناو هواپیمابر را ایجاد کرده یا از بین ببرند.

نحوه توسعه سیستم های پرتاب منجنیق هواپیما

اولین سیستم پرتاب منجنیقی بر روی یک شناور ایستای مخصوص حمل زغال سنگ نصب شد که در ۱۲ نوامبر ۱۹۱۲ یک هواپیمای دوباله را از روی عرشه خود به آسمان فرستاد، اما این آزمایش با سقوطی که خوشبختانه خلبان در آن آسیبی ندید به پایان رسید. در ۵ نوامبر ۱۹۱۵، یک سیستم منجنیق جدید روی ناو USS North Carolina نصب شد. این سیستم کارآمدی مفهوم منجنیق روی کشتی در حال حرکت با سرعت دادن به یک هواپیما تا سرعت ۸۰ کیلومتر در ساعت قبل از خروج از روی عرشه را اثبات کرد که به آن سرعت کافی برای بدست آوردن ارتفاع مورد نیاز را داد. این فناوری به پیشرفت خود ادامه داد و تلاش های مختلفی برای افزایش ایمن سرعت پرتاب هواپیما انجام شد.

پس از جنگ جهانی دوم، بریتانیایی‌ها منجنیق‌های بخار را اختراع کردند و در نهایت آنها را به اوج کمال رساندند. این سیستم ها از بخار دیگ های بخار کشتی برای پرتاب جت های جنگنده قدرتمندتر و بسیار پیشرفته تر به هوا استفاده می کردند. این فناوری امروزه هنوز توسط نیروهای دریایی متعددی مورد استفاده قرار می گیرد، اگرچه ایالات متحده و سایر کشورها در حال عبور از منجنیق های بخار در کشتی های جدیدتر به سمت تکنولوژی های جدیدتر و کارآمدتر هستند. ناو هواپیمابر USS Gerald R. Ford که اولین ناو هواپیمابر کلاس جدید است از سیستم منجنیق الکترومغناطیسی استفاده می کند که نیاز به دیگ بخار را مرتفع می سازد.

سیستم‌های پرتاب هواپیمای الکترومغناطیسی یا EMALS، استرس کمتری به خود هواپیما وارد می‌کنند و نسبت به سیستم‌های قدیمی‌تر به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارند، که آنها را برای نسل بعدی ناوهای هواپیمابر هسته‌ای در داخل و خارج از نیروی دریایی ایالات متحده ایده‌آل می‌سازد.

منجنیق ناوهای هواپیمابر چگونه کار می کند؟

در حالی که انواع مختلفی از منجنیق های هواپیما بر روی ناوهای هواپیمابر نصب شده است، عملکرد آنها تقریباً یکسان است. این سیستم به گونه ای طراحی شده است که هواپیما را با سرعتی بالا از روی عرشه کشتی به سمت بیرون و بالا پرتاب می کند تا بتواند به طور مستقل پرواز کند. نسخه های اولیه می توانستند هواپیمای ملخی را با سرعتی در حدود ۸۰ کیلومتر در ساعت شلیک کنند، اما این سرعت برای هواپیماهای مدرن موثر نیست.

برای فرستادن چیزی مانند جنگنده F-35C به هوا از یک باند کوتاه، به سرعت های بیشتری نیاز است، بنابراین، در ناوهای مدرن از سیستم های پرتاب الکترومغناطیسی استفاده می شود. بدین منظور، هواپیما در مسیری قرار می گیرد که روی عرشه پرواز تعبیه شده است. در زیر این مسیر پرواز یک پیستون یا قسمت متحرک مانند شاتل قرار دارد که در پشت قسمت دماغه هواپیما تعبیه شده است. سپس سیستم منجنیق درگیر می شود و پیستون را با سرعت بالایی به حرکت در می آورد و این پیستون، هواپیما را همراه خود به سمت جلو می برد.

موتورهای جت به طور همزمان درگیر می شوند و هنگامی که پیستون به حداکثر سرعت خود رسید، هواپیما را از روی ناو پرتاب می کند. اگر همه چیز درست کار کند، هواپیما با سرعت به سمت آسمان می رود. این اصل یکسان با برخی تغییرات جزئی برای بیش از یک قرن مورد استفاده قرار گرفته است، اگرچه برخی از طرح های قدیمی تر از طناب های سیمی به نام افسار منجنیق استفاده می کردند که در اتصال با سیستم منجنیق ساخته شده روی عرشه پرواز کار می کرد.

سرعت سیستم های منجنیق ناوهای هواپیمابر چقدر است؟

سرعت سیستم منجنیق هواپیما روی ناوهای هواپیمابر توسط عوامل مختلفی از جمله اندازه ناو، نوع سیستم نصب شده برای پرتاب هواپیما و خود هواپیما تعیین می شود. اولین سیستم ها هواپیماها را با سرعت ۸۰ کیلومتر در ساعت شلیک می کردند که بسیار سریع است. تصور کنید که در ماشین خود نشسته اید و در کسری از ثانیه از سرعت صفر به ۸۰ کیلومتر در ساعت می رسید – این چیزی است که خلبانان هر بار که از روی یک ناو هواپیمابر بلند می شوند تحمل و تجربه می کنند، فقط سرعت آن افزایش یافته است.

سیستم EMALS از یک موتور القایی خطی برای ایجاد یک میدان مغناطیسی به منظور به حرکت درآوردن سیستم انتقال در مسیری برای پرتاب هواپیما استفاده می کند و به طور قابل توجهی سریعتر از مدل های قدیمی تر است. یک EMALS که روی یک باند ۱۰۰ متری کار می کند، می تواند هواپیمای با وزن ۵۰ تن را تا سرعت ۲۴۰ کیلومتر بر ساعت به حرکت درآورد. سرعت بالاتر به دلیل جرم هواپیما ضروری است، و بدترین چیزی که می خواهید این است که یک سیستم منجنیق نتواند هواپیمای پر از مهمات را به جلو پرتاب کند.

اگر فکر می کنید تحمل سرعت صفر تا ۸۰ کیلومتر در ساعت برای بدن سخت است، سرعت صفر تا ۲۴۰ کیلومتر در ساعت را تصور کنید! خلبانان برای این نوع شتاب بالا آموزش دیده اند، اما تعداد کمی از آنها می توانند بدون آموزش و لباس پرواز مناسب از عهده آن برآیند. سیستم EMALS می‌تواند هر جت ناونشین با قابلیت پرتاب موجود در فهرست دارایی های نیروی دریایی ایالات متحده را به آسمان پرتاب کند، بنابراین این سیستم دارای پیشرفت آشکاری نسبت به سیستم‌های قبلی است و تا دهه های آینده همچنان خلبانان را کارآمد نگه خواهد داشت.