جنگنده اف-۳۵ لایتنینگ ۲ پیشرفته‌ترین کامپیوتر پرنده جهان

به گزارش اول فارس، شرکت لاک‌هید مارتین (Lockheed Martin)، به‌عنوان بزرگترین پیمانکار صنایع دفاعی جهان، نماد قدرت مهندسی و نوآوری در عرصه هوافضا و امنیت بین‌الملل شناخته می‌شود. این غول آمریکایی که حاصل ادغام استراتژیک دو شرکت بزرگ در سال ۱۹۹۵ است، فراتر از تولید جنگنده‌های پیشرو مانند F-35 و F-22، در حوزه‌های فوق‌پیشرفته‌ای همچون اکتشافات فضایی، سامانه‌های موشکی هوشمند و امنیت سایبری فعالیت می‌کند.

لاک‌هید مارتین با تمرکز بر شعار «حل دشوارترین چالش‌ها»، نه تنها ابزارهای نبرد مدرن را طراحی می‌کند، بلکه به عنوان یکی از شرکای اصلی ناسا و دولت‌ها در زیرساخت‌های استراتژیک، نقش بی‌بدیلی در شکل‌دهی به آینده فناوری‌های نظامی و غیرنظامی ایفا می‌نماید.

تولد یک افسانه جنجالی

پروژه جنگنده مشترک (Joint Strike Fighter – JSF) بزرگترین و گران‌ترین برنامه نظامی در تاریخ بشر است. هدف از ساخت F-35 Lightning II، طراحی جنگنده‌ای بود که بتواند جایگزین چندین هواپیمای مختلف از جمله F-16 ،A-10 ،F/A-18 و Harrier در نیروهای مسلح آمریکا و متحدانش شود. شرکت لاک هید مارتین با ارائه طرحی انقلابی، نه تنها یک جنگنده، بلکه یک «گره شبکه» (Network Node) در میدان نبرد مدرن خلق کرد.

 انواع مدل‌های F-35: یک پلتفرم، سه ماموریت

اف-۳۵ در سه نسخه اصلی طراحی شده است که هر کدام برای نیازهای خاص یک نیرو بهینه شده‌اند:

الف) F-35A (برخاست و فرود عادی – CTOL)

این مدل مخصوص نیروی هوایی (USAF) است.

• ویژگی بارز: تنها مدلی است که دارای توپ داخلی ۲۵ میلی‌متری GAU-22/A است.

• عملکرد: بیشترین چابکی و تحمل فشار (تا 9G) را دارد.

• هدف: جایگزینی F-16 و A-10.

ب) F-35B (برخاست کوتاه و نشست عمودی – STOVL)

پیچیده‌ترین نسخه که برای تفنگداران دریایی (USMC) ساخته شده است.

• ویژگی بارز: مجهز به یک «فن بالابر» (Lift Fan) در پشت کابین خلبان است که امکان نشستن عمودی مانند هلیکوپتر را فراهم می‌کند.

• چالش: به دلیل وجود این فن، مخزن سوخت کوچک‌تری دارد و توپ آن به صورت خارجی (Pod) حمل می‌شود.

ج) F-35C (نسخه ناو‌نشین – CV)

مخصوص نیروی دریایی آمریکا (USN) برای عملیات روی ناوهای هواپیمابر.

• ویژگی بارز: بال‌های بزرگتر و تاشو برای کنترل بهتر در سرعت‌های پایین هنگام فرود روی ناو و ارابه فرود بسیار مستحکم.

• سوخت: بیشترین ظرفیت سوخت داخلی را در میان هر سه مدل دارد تا شعاع عملیاتی بالایی داشته باشد.

 تکنولوژی پنهان‌کاری (Stealth) و طراحی بدنه

اف-۳۵ از قابلیت پنهانکاری بالایی برخوردار است. طراحان این جنگنده از آخرین و پیشرفته‌ترین روش‌ها برای کاهش بازتاب راداری و کاهش تشعشعات فروسرخ در طراحی اِف ۳۵ استفاده کرده‌اند. توانایی پنهانکاری در کنار آگاهی وضعیتی بالا توانایی دید اول و شلیک اول را برای اف ۳۵ فراهم می‌آورد و به بقاپذیری این جنگنده در میدان نبرد کمک شایانی می‌کند.

برخلاف اف-۲۲ که یک جنگنده برتری هوایی مطلق است، اف-۳۵ برای «پنهان‌کاری چندمنظوره» طراحی شده.

• مواد جذب‌کننده رادار (RAM): بدنه اف-۳۵ با مواد پیشرفته‌ای پوشانده شده که امواج رادار را جذب یا منحرف می‌کنند. برخلاف نسل‌های قبلی، نگهداری از این لایه در اف-۳۵ بسیار ساده‌تر شده است.

• دهلیزهای داخلی سلاح: برای حفظ سطح مقطع راداری (RCS) بسیار پایین، تمام تسلیحات در داخل بدن هواپیما حمل می‌شوند.

• تراش راداری: شکل لبه‌های بال و دم به گونه‌ای است که بازگشت امواج راداری را به حداقل می‌رساند. سطح مقطع راداری اف-۳۵ در برخی زوایا به اندازه یک «گوی فلزی کوچک» یا یک «پرنده» است.

بهره‌گیری از فناوری‌های نوین صنعت هوافضا

در اف-۳۵ به جای محرک‌های هیدرولیکی از فناوری نوین محرک‌های الکتروهیدرواستاتیکی استفاده شده که باعث افزایش امنیت پرواز، کاهش نقص فنی کنترلرهای جنگنده و همچنین نیاز کمتر به تعمیرات می‌شود. اف ۳۵ از سامانه پرواز با فیبر نوری استفاده می‌کند، این سامانه در واقع همان سامانه پرواز با سیم است که در آن به جای کانل‌های سیمی از کانال‌های فیبر نوری و استاندارد انتقال داده شبکه IEEE 1394b استفاده شده که سرعت و امنیت داده بهتری برای سامانه کنترل پرواز اف-۳۵ فراهم کرده است.

همچنین ۴۲ درصد از وزن اف-۳۵ را مواد مرکب (کامپوزیت) به کار رفته در این جنگنده تشکیل می‌دهند که این بیشترین میزان استفاده از مواد مرکب در یک جنگنده آمریکایی است برای مثال ۲۲ درصد از وزن اف ۲۲ و فقط ۲ درصد از وزن اف ۱۶ از مواد مرکب ساخته شده‌اند.

استفاده از مواد مرکب باعث کاهش وزن اف-۳۵ و کاهش مصرف سوخت شده است. همچنین نسل جدید مواد مرکب به کار رفته در ساخت سطح بدنهٔ اف-۳۵ (فیبر حصیری) علاوه بر جذب خوب امواج رادار، در عین ارزان‌تر بودن، مناسب برای انواع شرایط آب و هوایی است، آسیب‌پذیری کمتر دارد و در نهایت تعمیرات آن سریع‌تر است.

رادارگریزی اف-۳۵

یک از هدف‌های اصلی طرحی اف-۳۵ رسیدن به پنهان‌کاری بالا برای افزایش بقاپذیری این جنگنده بوده است. مهندسین در طراحی اف-۳۵ فاکتورهای بسیاری را به کار گرفته‌اند که از جمله آن‌ها می‌شود به موارد زیر اشاره کرد:

طراحی
طراحی ظاهری اف-۳۵ به گونه شکل گرفته که تا بخش اعظمی از امواج راداری برخوردکننده با آن پراکنده شده و به سمت منبع اصلی امواج بازنگردد. طراحی ورودی‌ها هم از فناوری DSI شده است. از طرح‌های دندانه‌ای شکل در جاهای مختلف جنگنده از جمله روی خروجی موتور استفاده شده است. یکپارچگی در ساخت اف-۳۵ نیز به کار رفته به‌طوری‌که ساختار بال و بدنه این جنگنده یکپارچه است. اف-۳۵ جایگاه داخلی جنگ‌افزار نیز دارد که می‌تواند بخشی از سلاح‌های خود را در آن حمل کند. تمامی این موارد در طراحی باعث کاهش سطح مقطع راداری این جنگنده شده است.

پوسته
پوسته جاذب رادار اف-۳۵ از فیبر حصیری ساخته شده که این پوسته توانایی جذب امواج را در باندهای ایکس و اس را به خوبی داراست. این پوسته مقاومت بالاتر و نیاز تعمیراتی کمتری نسبت به نسل قبلی را داراست.

تشعشعات فروسرخ
طراحان اف-۳۵ برای کاهش این علائم که می‌تواند باعث کشف جنگنده توسط دوربین‌های فروسرخ شود نیز تمهیداتی اندیشده‌اند. اف-۳۵ از یک موتور توربوفن نسل جدید استفاده می‌کند که حرارت کمتری نسبت به موتورهای قبلی تولید می‌کند. خروجی موتور نیز از سرامیک‌های ضد حرارت ساخته شده و همچنین از فناوری هیت‌سینک نیز بهره برده شده. طراحی خود جنگنده نیز به گونه‌ای ست که خروجی موتور بین سکان‌های افقی و عمودی قرار دارد و دید به آن بسیار کم است.

سیگنال‌های انتشاری
سیگنال‌های انتشاری از رادار و سامانه‌های ارتباطی جنگنده‌ها می‌تواند باعث شناسایی آن‌ها شوند. طراحان جنگنده اف-۳۵ با اضافه کردن قابلیت LPI و LPD به رادار و سامانه‌های ارتباطی اف-۳۵، از شناسایی شدن اف-۳۵ به هنگام انتشار سیگنال جلوگیری کرده‌اند.

جنگنده اف-۳۵ از روبرو سطح مقطع راداری ۰٫۰۰۱۴۳ مترمربع دارد که به اندازه یک توپ گلف است این سطح از رادارگریزی کشف اف-۳۵ بر روی باندهای فرکانسی ایکس و اس که مورد استفاده رادارهای کنترل آتش جنگنده‌ها و سامانه‌های پدافندی دوربرد و میان برد می‌باشند را بسیار مشکل کرده است. اف-۳۵ بر روی باندهای فرکانسی دیگر سطح مقطع بیشتری دارد و امکان کشف آن بر روی باندهای فرکانسی دیگر بیشتر است.

 آویونیک و حسگرها: مغز متفکر پرنده

آنچه اف-۳۵ را از رقبایی مثل سوخو-۵۷ یا جی-۲۰ متمایز می‌کند، سخت‌افزار آن نیست، بلکه نرم‌افزار و همجوشی حسگرها (Sensor Fusion) است.

رادار AN/APG-81

یک رادار آرایه فازی فعال (AESA) که نه تنها برای شناسایی اهداف هوایی و زمینی، بلکه برای جنگ الکترونیک و نقشه‌برداری با وضوح بالا استفاده می‌شود.

سیستم هدف‌گیری الکترواپتیکال (EOTS)

یک سنسور الماس‌گون زیر دماغه هواپیما که به خلبان اجازه می‌دهد بدون روشن کردن رادار (و لو رفتن موقعیت خود)، اهداف را به صورت حرارتی و تصویری در فواصل بسیار دور شناسایی و روی آن‌ها قفل کند.

سیستم روزنه توزیع شده (AN/AAQ-37 DAS)

شش دوربین مادون قرمز در اطراف بدنه نصب شده‌اند که یک پوشش ۳۶۰ درجه ایجاد می‌کنند.

• قابلیت عجیب: خلبان با استفاده از کلاه مخصوص خود می‌تواند «از میان کف هواپیما» زمین را ببیند. اگر خلبان به پایین نگاه کند، سیستم DAS تصویر زیر پای او را به کلاه منتقل می‌کند، گویی بدنه هواپیما نامرئی است.

 کلاه خلبان (HMDS): نمایشگر ۵۰۰ هزار دلاری

در اف-۳۵ چیزی به اسم Head-Up Display (نمایشگر شیشه‌ای جلوی خلبان) وجود ندارد. تمام اطلاعات حیاتی پرواز، وضعیت موتور، رادار و نشانه‌گیری مستقیماً روی شیشه کلاه خلبان نمایش داده می‌شود. این کلاه به خلبان اجازه می‌دهد فقط با نگاه کردن به یک هدف، روی آن قفل کند.

کلاه خلبانی جنگنده اف-۳۵ به عنوان نخستین جنگنده ایست از یک نمایشگر بهره می‌برد این نمایشگر اطلاعاتی که قبلاً در نمایشگر سربالا یا سامانه هاد (Head Up Display) وجود داشت را در جلوی دید خلبان نمایش می‌دهد. همچنین تصاویر دید در شب توسط حسگرهای الکترواپتیکی به کلاه خلبان ارسال شده و بر روی آن نمایش داده می‌شود.

اتاقک خلبان اف-۳۵ شامل یک صفحه نمایش ِ عریضِ تمام‌لمسی سراسرنما به اندازه ۲۰*۸ اینچ با تفکیک‌پذیری ۱۰۲۴ * ۲۵۶۰ پیکسل است. سامانه شناسایی گفتار موجود در اتاقک خلبان توسط کمپانی استرالیایی Adacel ساخته شده و طوری برنامه‌ریزی شده که به خلبان امکان کار کردن با هواپیما را به صورت ویژه‌ای می‌دهد. اف-۳۵ نخستین هواپیمای عملیاتی آمریکا است که از این سامانه استفاده می‌کند، گرچه این سامانه در هارییر ۲ نیز مورد استفاده قرار گرفته بود و در دیگر جنگنده‌ها به صورت آزمایشی استفاده شده بود که می‌توان اف ۱۶ ویستا را در این میان نام برد.

یک سامانه نمایشگر نیز در کلاه خلبان گذاشته شده است. اف-۳۵ نخستین جنگنده‌ای است که سامانه هاد ندارد و تنها از این سامانه بهره می‌جوید. اهرمک کنترل جنگنده نیز در سمت راست اتاقک خلبان قرار دارد.

سامانه نمایشگر جدید نصب شده بر روی کلاه خلبان در هواپیمای اف-۳۵ محدودهٔ دید گسترده‌تری را برای خلبان این هواپیما فراهم می‌آورد، علاوه بر این توانایی دید در شب را نیز در خود جای داده است که درنگاه اول می‌تواند برای خلبان حریف ترسناک باشد. این سامانه باعث بی‌نیازی خلبان از نمایشگرهای درون اتاقک به مدت طولانی شد و از سویی دیگر خلبان را به شکل یک روح ترسناک درآورد. سامانه نمایشگر نصب شده درون کلاه خلبان،HDMS(کوتاه‌شده Helmet-Mounted Display System)، هواپیمای اف-۳۵ دربرگیرندهٔ انواعی از جذابیت‌های فراوان و شگفت‌انگیز است که از بین آن‌ها می‌توان به هدف‌گیری خارج از محور و جستجوگر بالای کلاه اشاره کرد که سطح هوشیاری بی‌سابقه و قابلیت‌های تاکتیکی فوق‌العاده‌ای را در اختیار خلبان قرار می‌دهد.

صندلی پران مدل US16E ساخت کمپانی مارتین بیکر آمریکا در اف-۳۵ مورد استفاده قرار گرفته است. این صندلی براساس معیارهای بسیار دقیقی طراحی شده که امکان پرش خلبان در ارتفاع پست، فشار گرانشی کنترل‌شده در هنگام پرتاب خلبان و اندازه بدن خلبان را دربر میگرد. یواس۱۶ئی از دو پرتاب‌کننده که به صورت ریلی قرار گرفته‌اند استفاده می‌کند.

 پیشرانه: قدرتمندترین موتور جنگنده جهان

موتور Pratt & Whitney F135 قلب تپنده این جنگنده است.

• رانش: این موتور بیش از ۴۳ هزار پوند رانش تولید می‌کند که آن را به قدرتمندترین موتور نصب شده روی یک جنگنده تک‌موتوره تبدیل کرده است.

• مدیریت حرارت: خنک نگه داشتن چنین موتور قدرتمندی برای حفظ پنهان‌کاری حرارتی، یکی از شاهکارهای مهندسی در اف-۳۵ است.

اف-۳۵ از یک موتور توربوفن به نام پرت اند ویتنی اف۱۳۵ ساخته شرکت پرت اند ویتنی بهره می‌برد. این موتور توربوفن توسعه یافته موتور قدرتمند اف ۱۱۹ جنگنده اف ۲۲ است[۴۲] و در واقع پیشرفته‌ترین و قدرتمندترین موتور توربوفن ساخته شده برای یک هواپیمای جنگنده است که توان تولید ۱۲۵ کیلونیوتن رانش خشک و ۱۹۱ کیلو نیوتون رانش به همراه پس سوز را دارد.

موتور اف ۱۳۵ دارای سه نمونه است. F135-PW-100 که مورد استفاده مدل ای اف-۳۵ است. F135-PW-600 که دارای سامانه تغییر بردار رانش بوده و برای مدلی بی اف-۳۵ استفاده می‌شود و در آخر هم F135-PW-400 که مورد استفاده مدل سی جنگنده اف-۳۵ است.

توانایی ابرکروز از اهداف طراحی جنگنده اف-۳۵ نبوده ولی این موتور قدرتمند توانایی ابر کروز را برای اف-۳۵ با سرعت ۱٫۲ ماخ برای طی مسافت ۱۵۰ مایل فراهم کرده است.

یکی از مهم‌ترین هدف‌های موتورهای اف ۱۳۵ در افزایش قابلیت اطمینان و همچنین تعمیر آسان است. همانگونه که گفته شد این موتور نسبت به سایر نمونه‌های هم رده خود، دارای بخش‌های کمتری است که نیازمند بهسازی و افزایش اطمینان بیشتر نسبت به کارایی آن است. تمام بخش‌های موتورهای اف ۱۳۵ تنها با استفاده از ۶ ابزار دستی، قابل تعویض و ترمیم می‌باشند. علاوه بر این موارد، سامانه مدیریت سلامت موتور(Health Management System) به گونه‌ای طراحی شده است تا تکنسین‌های تعمیر و نگهداری زمینی بتوانند از تاریخ دقیق سرویس‌ها و تعمیرهای دوره‌ای و همچنین بازیابی اشکال‌های موتور آگاه گردند. با این حال کمپانی پرت اند ویتنی بر این باور است که با استفاده از این گونه داده‌ها می‌توان زمان مورد نیاز و صرف شده جهت عیب‌یابی را تا ۹۴٪ نسبت به سایر نمونه‌های قدیمی کاهش داد.

فن بالابرنده (Liftfan)

این سامانه پیشرانه مخصوص مدلی بی اف-۳۵ است و بخشی از سامانه مورد نیاز برای برخاست کوتاه و نشست عمودی اف-۳۵ بی است. فن بالابرنده پشت کابین خلبان قرار گرفته هنگام عملیات برخاست کوتاه یا نشست عمودی هوا را از بالا مکیده و با قدرت از خروجی پایین به بیرون می‌فرستد.

این فن ساخته کمپانی بریتانیایی رولز-رویس لیمیتد است. فن بالابرنده نیروی لازم برای چرخش را از میله محرک متصل به موتور اصلی تأمین می‌کند و خود به تنهایی سامانه تولید نیرو ندارد. نیروی خروجی از فن بالابرنده بالغ بر ۸۹ کیلو نیوتن است.

لوله‌های ارسال (Roll Posts)
این لوله‌ها بخشی از سامانه پیشرانه مورد نیاز برخاست کوتاه و نشست عمودی اف-۳۵ بی هستند. هر کدام از این دو لوله به بخش کمپرسور موتور اصلی اف-۳۵ متصل بوده و بخشی از هوای فشرده موتور را به زیر بال‌ها منتقل می‌کنند. نیروی خروجی مجموع دو لوله ۱۷ کیلونیوتن است.

 تسلیحات و حالت «وحشی» (Beast Mode)

جنگنده اف-۳۵ توان حمل انواع سلاح‌های هوا به هوا (هدایت راداری و فروسرخ)، هوا به زمین (موشک‌های کروز، هدایت لیزری، هدایت ماهواره‌ای، ضد زره، هدایت موج میلی‌متری، هدایت چند حالته و …)، ضد کشتی و سلاح هسته‌ای را دارا خواهد بود. این جنگنده همچنین قابلیت استفاده از تسلیحات کشورهای خریدار را نیز برخودار خواهد بود، که در مجموع تنوع تسلیحاتی بالایی برای اف-۳۵ محسوب می‌شود. این جنگنده را در زمره منعطف‌ترین جنگنده‌های ساخته شد تاکنون قرار خواهد داشت.

در روزهای اول جنگ که پنهان‌کاری حیاتی است، اف-۳۵ فقط از دهلیزهای داخلی استفاده می‌کند (معمولاً ۴ موشک هوابه‌هوا یا ترکیبی از بمب‌های هدایت‌شونده). اما پس از نابودی پدافند دشمن، اف-۳۵ وارد Beast Mode می‌شود:

• استفاده از پایلون‌های خارجی روی بال‌ها.

• توانایی حمل تا ۲۲ هزار پوند (۱۰ تن) تسلیحات شامل موشک‌های AIM-120 AMRAAM، بمب‌های JDAM و موشک‌های کروز پنهان‌کار.

 چالش‌ها، انتقادات و هزینه‌ها

هیچ پروژه‌ای در این سطح بدون مشکل نبوده است. اف-۳۵ با انتقادات شدیدی روبرو شده است:

1. هزینه: قیمت هر فروند بین ۸۰ تا ۱۰۰ میلیون دلار است، اما هزینه کل پروژه در طول عمر خود به ۱.۷ تریلیون دلار می‌رسد.

2. نرم‌افزار: این هواپیما بیش از ۸ میلیون خط کد نویسی دارد. باگ‌های نرم‌افزاری در سال‌های اولیه باعث تاخیرهای طولانی شد.

3. لجستیک (ALIS/ODIN): سیستم مدیریت اطلاعات خودکار که قرار بود نگهداری هواپیما را هوشمند کند، خود به یک کابوس امنیت سایبری و فنی تبدیل شد که در حال جایگزینی است.

 نقش استراتژیک در دیپلماسی جهانی

اف-۳۵ فقط یک اسلحه نیست، بلکه یک ابزار سیاسی است. کشورهای دارنده این جنگنده (مثل بریتانیا، اسرائیل، ژاپن، استرالیا و…) وارد یک شبکه امنیتی مشترک با آمریکا می‌شوند. داده‌های جمع‌آوری شده توسط یک اف-۳۵ استرالیایی می‌تواند به صورت آنی با یک ناوشکن آمریکایی به اشتراک گذاشته شود.

آینده اف-۳۵

نسخه‌های جدید اف-۳۵ (Block 4) دارای پردازنده‌های بسیار سریع‌تر و توانایی کنترل پهپادهای هم‌رزم (Loyal Wingman) خواهند بود. اف-۳۵ قرار است تا سال ۲۰۷۰ در خدمت باقی بماند، یعنی این پلتفرم برای دهه‌ها ستون فقرات قدرت هوایی غرب خواهد بود.

نتیجه‌گیری

اف-۳۵ لایتنینگ ۲، نماد تغییر پارادایم در نبردهای هوایی است. در دنیای امروز، پیروزی در هوا دیگر فقط به معنای سریع‌تر چرخیدن یا سریع‌تر رفتن نیست (جایی که شاید اف-۳۵ از اف-۲۲ ضعیف‌تر باشد)، بلکه به معنای «اول دیدن، اول شلیک کردن و مدیریت اطلاعات» است. اف-۳۵ با وجود تمام حواشی، اکنون به عنوان مرگبارترین و هوشمندترین جنگنده چندمنظوره جهان، به بلوغ عملیاتی رسیده است.