پهپاد نورثروپ گرومن X-47B که در سال ۲۰۱۱ میلادی برای اولین بار پرواز کرد، یک هواپیمای بدون سرنشین جنگی نمایشی (Unmanned Combat Aerial Vehicle یا UCAV) است که توسط شرکت آمریکایی نورثروپ گرومن برای نیروی دریایی ایالات متحده توسعه یافت. پهپاد X-47B به عنوان بخشی از برنامه Unmanned Combat Air System Demonstration (UCAS-D) طراحی شد و هدف آن اثبات امکان عملیات هواپیماهای بدون سرنشین از روی ناوهای هواپیمابر بود. X-47B با طراحی tailless flying wing، قابلیتهای رادارگریزی و عملیات نیمهخودکار، یکی از پیشرفتهترین فناوریهای هوانوردی بدون سرنشین در دهه ۲۰۱۰ به شمار میرود.
این پهپاد دو فروند ساخته شد و آزمایشهای گستردهای از جمله پرتاب کاتاپولتی، فرود با قلاب توقف و سوختگیری هوایی خودکار را با موفقیت پشت سر گذاشت. پهپاد X-47B با طول ۱۱.۶۳ متر، فاصله نوک بال ۱۸.۹۲ متر (قابل تا شدن تا ۹.۴ متر برای ذخیره در ناو) و وزن حداکثری حدود ۲۰۲۰۰ کیلوگرم، اندازهای مشابه جنگندههای سرنشیندار دارد و دو محفظه تسلیحات داخلی با ظرفیت ۲۰۴۱ کیلوگرم را در خود جای داده است. این پهپاد نمادی از گذار نیروی دریایی آمریکا به سمت ادغام سیستمهای بدون سرنشین در بال هوایی ناوها است و فناوریهای آن پایهای برای برنامههای بعدی مانند MQ-25 Stingray شد.
پهپاد نورثروپ گرومن X-47B چیست؟
پهپاد نورثروپ گرومن X-47B یک هواپیمای بدون سرنشین جنگی با قابلیت عملیات از روی ناو هواپیمابر است که به طور کامل خودکار عمل میکند و ویژگیهای رادارگریزی دارد. این پهپاد بر پایه طراحی blended-wing-body ساخته شده و فاقد دم عمودی است، که این ویژگی آن را به یک بال پرنده واقعی تبدیل کرده است. X-47B مجهز به یک موتور توربوفن Pratt & Whitney F100-PW-220U است که سرعت زیرصوتی بالا (تا ماخ ۰.۹) و برد بیش از ۳۹۰۰ کیلومتر را فراهم میکند.
این پهپاد برای مأموریتهای شناسایی، نظارت، ضربه دقیق و پشتیبانی الکترونیکی طراحی شده و محفظههای تسلیحات داخلی آن امکان حمل بمبهای هدایتشونده را میدهد. عملیات آن نیمهخودکار است، به این معنا که مسیر پرواز از پیش برنامهریزی میشود، اما اپراتور مأموریت میتواند نظارت و مداخله کند. X-47B اولین پهپادی بود که به طور خودکار از ناو پرتاب شد، روی عرشه فرود آمد و سوختگیری هوایی انجام داد، که این دستاوردها تاریخ هوانوردی دریایی را تغییر داد.
| مشخصه | اطلاعات |
|---|---|
| نام | Northrop Grumman X-47B |
| نوع | پهپاد رزمی آزمایشی مبتنی بر ناو هواپیمابر |
| سازنده | Northrop Grumman |
| کشور سازنده | ایالات متحده آمریکا |
| اولین پرواز | 4 فوریه 2011 |
| نوع پیشرانه | یک موتور توربوفن Pratt & Whitney F100-PW-220U |
| حداکثر سرعت | زیرصوت (حدود 0.9 ماخ) |
| برد عملیاتی | بیش از 3,900 کیلومتر |
| ویژگی شاخص | طراحی پنهانکار (Stealth) |
| قابلیت ویژه | برخاست و فرود خودکار روی ناو هواپیمابر |
| وضعیت پروژه | پروژه تحقیقاتی و آزمایشی |
معرفی پروژه X-47B نیروی دریایی آمریکا
پروژه X-47B بخشی از برنامه Unmanned Combat Air System Carrier Demonstration (UCAS-D) نیروی دریایی ایالات متحده بود که در سال ۲۰۰۷ میلادی با قرارداد ۶۳۵.۸ میلیون دلاری به شرکت نورثروپ گرومن اعطا شد. این برنامه از پروژه مشترک J-UCAS (Joint Unmanned Combat Air Systems) که در سال ۲۰۰۶ پس از بررسی دفاع چهارساله متوقف شد، نشأت گرفت. نیروی دریایی پس از آن، برنامه مستقل خود را برای توسعه پهپادهای قابل عملیات از ناو پیگیری کرد.
دو فروند X-47B ساخته شد و آزمایشها از سال ۲۰۱۱ آغاز گردید. نقاط عطف شامل اولین پرواز در فوریه ۲۰۱۱، پرتاب کاتاپولتی از ناو USS George H.W. Bush در می ۲۰۱۳، فرود با قلاب توقف در جولای ۲۰۱۳ و اولین سوختگیری هوایی خودکار در آوریل ۲۰۱۵ بود. برنامه در می ۲۰۱۵ به پایان رسید و پهپادها برای نگهداری در وضعیت پروازی حفظ شدند.
اجزا و ساختار پهپاد نورثروپ گرومن X-47B
ساختار پهپاد X-47B همانند پهپاد پردیتور بر پایه مواد کامپوزیتی پیشرفته و طراحی یکپارچه بال-بدنه ساخته شده که استحکام بالا و وزن کم را فراهم میکند. بدنه اصلی شامل ورودی هوا در بالای دماغه، موتور مدفون در داخل بدنه و اگزوز ویژه برای کاهش امضای حرارتی است. بالها قابل تا شدن هستند تا در فضای محدود ناو جای گیرند و ارابه فرود تقویتشده با قلاب توقف برای عملیات ناو طراحی شده است.
اجزای کلیدی شامل سیستم کنترل پرواز خودکار با پردازشگرهای ناوبری، حسگرهای الکترواپتیکی/اینفرارد، رادار دهانه مصنوعی و سیستم سوختگیری هوایی است. دو محفظه تسلیحات داخلی، تجهیزات الکترونیکی و مخازن سوخت را در خود جای میدهند. ساختار مقاوم در برابر خوردگی آب شور و تداخل الکترومغناطیسی بالا، آن را برای محیط ناو مناسب کرده است.
هدف اصلی از توسعه X-47B
هدف اصلی توسعه X-47B اثبات امکان عملیات پهپادهای رادارگریز و خودکار از روی ناوهای هواپیمابر بود تا نیروی دریایی بتواند مأموریتهای پرخطر مانند نفوذ به فضای هوایی دشمن، شناسایی و ضربه را بدون ریسک جان خلبانان انجام دهد. این برنامه برای کاهش ریسک فنی ادغام پهپادها در بال هوایی ناو، توسعه فناوریهای پرتاب و فرود خودکار، سوختگیری هوایی و عملیات در محیطهای پرتداخل طراحی شد.
X-47B به عنوان یک پلتفرم نمایشی، پایهای برای سیستمهای عملیاتی آینده مانند (UCLASS) فراهم کرد و نشان داد که پهپادها میتوانند به طور یکپارچه با هواپیماهای سرنشیندار همکاری کنند.
طراحی آیرودینامیک بال (Flying Wing)
طراحی آیرودینامیک پهپاد X-47B بر پایه مفهوم بال پرنده (flying wing) با شکل cranked kite است که ترکیبی از کارایی آیرودینامیکی و ادغام پیشرانه را ارائه میدهد. عدم وجود دم عمودی و سطوح کنترل سنتی، مقاومت هوا را کاهش میدهد و پایداری در سرعتهای پایین را با بالهای خارجی بهبود میبخشد. این طراحی برد طولانی، استقامت بالا و کیفیت پروازی مناسب برای فرود دقیق روی ناو را فراهم میکند. ورودی هوا و اگزوز بهینهشده، جریان هوا را پایدار نگه میدارند و بالهای تا شونده، عملیات ناو را آسان میکنند.
فناوریهای رادارگریزی در X-47B
فناوریهای رادارگریزی X-47B شامل مواد جاذب رادار (RAM)، شکل صاف بدون لبههای تیز، محفظههای تسلیحات داخلی و اگزوز پنهان برای کاهش امضای حرارتی است. طراحی blended-wing-body و عدم سطوح عمودی، بازتاب رادار را به حداقل میرساند. این ویژگیها پهپاد را برای نفوذ به مناطق دفاعشده مناسب میکنند و امضای راداری آن را بسیار پایین نگه میدارند. ترکیب مواد کامپوزیتی و پوششهای ویژه، قابلیت بقا در محیطهای پرتهدید را افزایش میدهد.
سیستم کنترل پرواز کاملاً خودکار
سیستم کنترل پرواز پهپاد نورثروپ گرومن X-47B یکی از پیشرفتهترین سیستمهای خودکار در تاریخ هوانوردی بدون سرنشین است که امکان عملیات نیمهخودکار را فراهم میکند. این سیستم بر پایه الگوریتمهای پیچیده کنترل پرواز طراحی شده و پهپاد را قادر میسازد تا مسیر پرواز از پیش برنامهریزیشده را دنبال کند، بدون نیاز به کنترل مستقیم خلبان. اپراتور زمینی تنها نظارت میکند و در موارد ضروری مداخله مینماید، اما پرواز اصلی به طور کامل توسط کامپیوترهای داخلی مدیریت میشود.
این سیستم شامل پردازشگرهای ناوبری پیشرفته، حسگرهای چندگانه و نرمافزارهای هوشمند است که پایداری پرواز را در شرایط مختلف تضمین میکنند. طراحی بدون دم پهپاد نیازمند کنترل سطوح دقیق برای مانورپذیری است و سیستم کنترل پرواز با استفاده از سطوح کنترل چندمنظوره، تعادل و جهتگیری را حفظ مینماید. در آزمایشهای گسترده، این سیستم قابلیت اجرای مانورهای پیچیده مانند نزدیکشدن دقیق به ناو و سوختگیری هوایی را نشان داد و تاریخ هوانوردی را با اولین عملیات خودکار از ناو تغییر داد.
فرود و برخاست خودران از ناو هواپیمابر
فرود و برخاست خودران از ناو هواپیمابر یکی از برجستهترین دستاوردهای پهپاد X-47B است که در سالهای ۲۰۱۳ و ۲۰۱۴ میلادی به طور موفقیتآمیز آزمایش شد. این پهپاد اولین هواپیمای بدون سرنشین بود که با استفاده از کاتاپولت بخار ناو، پرتاب شد و با قلاب توقف (arrested landing) روی عرشه فرود آمد.
در می ۲۰۱۳، X-47B از ناو USS George H.W. Bush پرتاب کاتاپولتی انجام داد و در جولای همان سال، اولین فرود با قلاب توقف را ثبت کرد. این عملیات شامل نزدیکشدن دقیق به عرشه متحرک ناو، گرفتن سیمهای توقف و توقف کامل در کمتر از ۳۵۰ فوت بود. آزمایشها شامل چندین پرتاب، فرود و touch-and-go بودند و پهپاد حتی در کنار هواپیماهای سرنشیندار مانند F/A-18 عمل کرد. این قابلیتها ادغام پهپادهای بدون سرنشین در بال هوایی ناو را اثبات کرد و ایمنی عملیات در محیط پرتداخل ناو را نشان داد.
سامانه ناوبری و هدایت پهپاد نورثروپ گرومن X-47B
سامانه ناوبری و هدایت X-47B ترکیبی از فناوریهای پیشرفته GPS، حسگرهای الکترواپتیکی/اینفرارد و ناوبری مبتنی بر بینایی (vision-based) است که دقت بالایی در موقعیتیابی فراهم میکند. این سیستم هیبریدی حتی در شرایط اختلال GPS، با استفاده از حسگرهای تصویری، موقعیت دقیق را حفظ مینماید.
سه زیرسیستم ناوبری پشتیبان یکدیگر هستند و در صورت نقص یکی، دیگران آن را تشخیص داده و عملیات را ایمن ادامه میدهند. این سامانه برای عملیات در محیطهای پرتهدید طراحی شده و امکان نزدیکشدن دقیق به ناو، سوختگیری هوایی و مانورهای مستقل را میدهد. در آزمایشها، این سیستم قابلیت پرواز طولانی و بازگشت دقیق به پایگاه را نشان داد.
توان پروازی و برد عملیاتی پهپاد X-47B
توان پروازی پهپاد X-47B توسط یک موتور توربوفن Pratt & Whitney F100-PW-220U تأمین میشود که نیروی رانش حدود ۱۴۵۹۰ پوند تولید میکند. این موتور، برد عملیاتی بیش از ۲۱۰۰ مایل دریایی (حدود ۳۹۰۰ کیلومتر) و استقامت طولانی را فراهم مینماید. پهپاد قابلیت حمل سوخت داخلی بالا و سوختگیری هوایی خودکار دارد که برد را نامحدود میکند. در آوریل ۲۰۱۵، X-47B اولین سوختگیری هوایی کاملاً خودکار را با تانکر KC-707 انجام داد و پتانسیل مأموریتهای طولانی بدون بازگشت به پایگاه را نشان داد. این ویژگی برای عملیات شناسایی و ضربه در عمق خاک دشمن ایدهآل است.
پهپاد نورثروپ گرومن X-47B سرعت زیرصوتی بالا تا ماخ ۰.۹ (حدود ۱۱۰۰ کیلومتر در ساعت) دارد و سقف پروازی آن تا ۴۰۰۰۰ فوت (حدود ۱۲۲۰۰ متر) است. وزن حداکثری برخاست حدود ۲۰۲۰۰ کیلوگرم و ظرفیت حمل تسلیحات داخلی تا ۲۰۴۱ کیلوگرم است. عملکرد آن شامل مانورپذیری بالا در سرعتهای پایین برای فرود روی ناو و استقامت طولانی در سرعت کروز است. این مشخصات پهپاد را به اندازه جنگندههای سرنشیندار مانند F/A-18 نزدیک میکند و امکان ادغام در عملیات مشترک را فراهم مینماید.
دلایل عدم ورود پهپاد X-47B به خدمت عملیاتی
پهپاد نورثروپ گرومن X-47B علیرغم موفقیتهای چشمگیر در آزمایشها، به خدمت عملیاتی وارد نشد زیرا برنامه UCAS-D صرفاً نمایشی بود و هدف آن اثبات فناوریها برای سیستمهای آینده بود. هزینه بالا، نگرانی از عدم رادارگریزی کافی برای مأموریتهای ضربهای و تغییر اولویت نیروی دریایی به پهپادهای سوخترسان مانند MQ-25 Stingray از دلایل اصلی بودند.
در سال ۲۰۱۵، برنامه اصلی تکمیل شد و بودجه برای تولید عملیاتی تخصیص نیافت. فناوریهای X-47B به برنامههای بعدی منتقل شد، اما خود پهپاد به عنوان پلتفرم نمایشی باقی ماند و دو فروند آن برای نمایش در موزهها حفظ شدند.
