Raptor إف 22 رابتور

هذه الدراسة استندت على مقالات في الكثير من المجلات والمواقع المتخصصة في
الطيران, مثل flight journal ,air power , وكتب عن الطائرة نفسها ,
بالاضافة الى معلومات جبتها من مكتبة لاهاي


في البداية حابب اتكلم عن تاريخ هذه الطائرة, تقريبا في بداية الثمانينات
سلاح الجو الامريكي اراد طائرة خفيفة و رخيصة (بحدود 70 مليون دولار لكل
طائرة) اطلق عليها اسم (ATF) او Advanced Tactical Fighter حتى تتمكن من
استبدال الطائرات مثل ال F-15 و F-16 وطائرات
اخرى , وقد حددت شروط وقدرات لهذه الطائرة الجديدة من ضمنها قدرات على
التخفي وايضا رادار متطور ومناورة جيدة حتى تكون طائرة من الجيل الخامس.
وقد حدد عدد لهذه الطائرة بمايساوي تقريبا 1000 طائرة(المصادر تختلف في
هذا العدد). وفي منتصف الثمانينات تم البدء في المشروع, وبدائت الشركات
المشتركة في مشروع ال ATF بتقديم عروضها وخططها لبناء طائرتين تشكلان
القاعدة لطائرة واحدة ويتم تطويرها من بعد اختيار طائرة واحدة.
قصة البداية جدا طويلا و في اعتقادي الان غير مهمة , وسوف ابداء فقط بقصة ال F-22 A ونترك قصة ال F-23A

في البداية اطلق على ال F-22
A اسم YF-22A , محركات ال YF-22A كانت من تصنيع شركتان وهما Pratt and
Whitney من طراز F-119 , و Ganeral Electric من طراز YF-120-GE-100 وكانت
تصنع في عدة اماكن من بينها مدن مثل Middeltown و Newhavemarine .

مشروع المحركات بدء في سنة 1983 , وبعد التجارب الكثيرة تم اختيار محركات
F-119 لشركة Pratt and Whitney , لعدد من الاسباب منها قوة محرك ال F-119 .

صورة المحرك F-119

http://www.upload2.net/download2/Hb6UjuAmmCKnTuq/f119-pw-100b.jpg.html


ولكن بالرغم من قوة المحرك ,فقد كانت هناك مشاكل كبيرة في هذا المحرك منها
اولا انو وزن الطائرة ازداد بشكل كبير و هذا اثر على المحركات بانها لم
تعد تقتصد بالوقود بشكل كافي بالرغم من وجود نظام الكتروني يتحكم بكمية
الوقود الي يتم ضغها الى المحرك من قبل عدد من مضخات البنزين الموجودة في
خزانات الوقود. ايضا سرعة الطائرة لم تصل الى السرعة المطلوبة وهي تقريبا
2 Mach , لانو داخل المحرك كانت بعض القطع الي تخرب او تتعطل بسبب السرعات
العالية. ولكن بعد التعديلات الكثيرة والمصاريف الكبيرة تم تعديل المحركات
واطلق عليها اسم F-119-PW-100
هذه المحركات كانت تتحمل السرعات الكبيرة وخصوصا ما يتعلق بميزة ال
supercruise .وهذه الميزة هي انو الطائرة تبلغ سرعات كبيرة من دون استعمال
ال Afterburner .

وايضا تم تزويد هذه المحركات ب thrust vectoring control او ما يعرف
بختصار ب TVC , بعد التجارب الي استنتج منها انو مناورة ال YF-22A لم تكن
جيد ولم تصل الى الحد المطلوب. المحركات ايضا جيدة بما يخص الصيانة و مدة
استعمال المحرك, فقط يصل عمر المحرك ال ما يقارب 12 سنة او ما يساوي (8650
cycle) قبل ان يتم تبديله بمحرك اخر . سعر المحرك يصل الى ما يقارب 10
مليون دولار للمحرك الواحد, هذا بسبب نوعية المعادن المستعملة والاجهزة
الالكترونية.

ولكن بشكل مختصر المحركات لحد الان فيها بعض المشاكل الفينة والي تتعلق
بالسرعة القصوة ومداخل الهواء الي هيا ثابتة الي راح نتكلم عنها بعدين.
ايضا يذكر هنا انو حالية عدد المحركات الي يتم تصنيعها في الشهر الواحد هو
فقط 3 (ثلاث) محركات, وفي سنة 2008 يصل العدد الى 8 محركات في الشهر
الواحد وفي سنة 2010 الى تقريبا 70 محرك في الشهر الواحد. وايضا في سنة
2009 سوف يتم اضافة TVC جديد لان ال TVC الحالي فيه مشاكل كبيرة وعيوب
بالاضافة الى انو يزيد وزن الطائرة وينقص من وزن حمولة الاسلحة. ولا يساعد
الطائرة في مسالة التخفي لانو المحرك الحالي يستعمل بخ الماء على الفوهات
لتقليل درجة الحرارة.



http://www.upload2.net/download2/dIBeSwMFxGmu5IF/f119-pw-100a.jpg.html


صورة لفوهات الطائرة ,TVC

http://www.upload2.net/download2/m6NPuFkmKjGfv2A/0024.jpg.html

الان راح اتحدث عن تصميم ال F-22 بمايخص المناورة والتصميم الداخل الخ.

اولا اريد اوضح انو الشركة المصنعة تعد هذه الطائرة احسن طائرة في العالم
وافضلها مناورة و قدرات قتالية, بالاضافة الى انها تستطيع اداء مهامها
باقل عدد ممكن واختراق دفاعات العدو من دون معرفته بذلك وضرب اي مكان ما.

الشركة المصنعة بينت انو سرعة الطائرة تصل الى Mach 2 او اكثر وبامكانها
ايضا عمل supercruise الى ان تصل الى سرعة ما يقارب mach 1,9 .ولكن هناك
الكثير من المعلومات الي تقول عكس ذلك . هذه المعلومات بعضها من خبراء في
الطيران و ايضا بعضها من طيارين قاموا هم نفسهم بطلعات تجريبية في ال F-22 a بالاضافة الى انو الكثير من المعلومات تاتي من داخل البنتاغون وسلاح الجو الامريكي. والصراع ما بين الكونغرس والبنتاغون على ال F-22 معروف
وهناك بعض النقاشات الي تمت في العلن.هذا كله بسبب كلفة الطائرة العالية
جدا الي تصل حسب مصادر موثوقة الى 200 مليون دولار لطائرة F-22
a واحدة.ناهيك عن تكاليف الصيانة والحوادث ,مثل الحادث الي تم الحديث عنه
في هذا المنتدى عن كابينة الطائرة الي كلفت 180,000 دولار, وايضا قبل مدة
حصل حادث اخر كلف تصليحه 20 مليون دولار

اما عن المعلومات الي تثبت انو ال F-22
a لم تصل الى مستواها المطلوب وتحتاج الى سنين قادمة لبلوغ المستوى
المطلوب, فهي بما يخص هذا الموضوع كالتالي (المناورة,السرعة, الحمولة,)

اولا سرعة ال F-22
a في ال supercruise لا تصل الى السرعة المطلوبة و الي هي 1,9 , بل تصل في
احسن احوالها الى 1,6 . ذلك بسبب المشاكل في المحركات الي الى حد هذه
اللحظة لم تحل, المشكلة هنا ليست في الموارد بل فقط مشاكل فنية لم تحل
لسبب غير معروف. بالاضافة الى انو صرف الوقود لاينقص بل يزيد بمقدار معين
مع تزايد السرعة . في الارتفاعات العالية يمكن ان تزود الارقام ولكن ليس
بالكثير بس في هذه الارتفاعات (50,000 قدم) تحتاج الطائرة الى afterburner بسبب قلة الاوكسجين الى المحرك.ولكن وزارة الدفاع تصر انو ال f-22
a تستطيع الوصول الى سرعات عالية اثناء ال supercruise , ولكن لانعرف مااذ
تعني "بالعالية", ولا حتى المسافة الي قطعتها الطائرة اثناء ال
supercruise , ولا على اي ارتفاع . سرعة 1,6 mach من دون استخدام
afterburner ممتازة وجيدة ولكن لاتساعد في بلوغ ال supersonic .
بالاضافة الى انو الوزن الكلي للوقود في ال F-22 غير كافي ولايساعد ال F-22 a
اثناء ال supercruise , ويصل الى 29% من وزن الطائرة لان لايوجد في ال
F-22 خزانات وقود محمولة على الاجنحة وتساوي هذه الحمولة حمولة ال Mig-21 , F-15 و F-4. لذا لو استعملت ال F-22
ال supercruise ما راح يبقى شيئ من ال 29% يكفي مثلا للمناورة او الافلات
من صاروخ او الرجوع الى القاعدة.ال supercruise يتطلب حمولة وقود بحدود ال
45 % بالمية, وهذا غير موجود في ال F-22 A . وحمولة ال 29% بالمية هي اقرب الى ال subcruise اكثر من ال supercruise . المصادر الرسمية تعطي مدى ال F-22 A بمايقارب 400NM
(nutrical miles) ما يقارب 900 كيلو, وهذا هو ال combat radius , ولكن هذا
الرقم نقص بسبب حمولة الوقود وايضا الزيادة في الوزن والمصاريف.

ثانيا السرعة الفعلية لل F-22

المصادر المصنعة تعطي سرعة mach 2 او اكثر , ولكن ال F-22
تستعمل ال afterburner لبلوغ سرعات اسرع من الي ذكرتها في شرحي عن ال
supercruise والي تبلغ 1,6 الى ان تصل سرعة 1,8 الى 1,9 مو اكثر. كل
المصادر تذكر انو هناك صعوبة في بلوغ سرعات mach 2 , وذلك لااسباب التالية

اولا اجنحة ال f-22 a لاتساعدها في السرعات الكبيرة ,لاسباب تتعلق بشكل وتصميم الاجنحة والي هي اصلا مصممة لسرعات ما دون سرعة الصوت.

ثانيا مداخل الهواء المجهز فيها هيكل ال F-22
A , هي غير متحركة عند بلوغ سرعات اسرع من الصوت . يعني ما يسمى بال Air
flow لاتستطيع مداخل الهواء التحكم به, لان لو قامت بالتحكم بدخول الهواء
الى المحرك ,راح يطلب ذلك تصميم مداحل متحركة, يعني تبدل زاويتها مع بلوغ
سرعات كبيرة ولكن هذا لايساعد الطائرة في مسالة الستلث او التخفي. لذا ما
بعد mach 1,8 المحرك لايستطيع سحب هواء كافي الى الداخل لبلوغ mach 2,0 ,

ثانيا السرعة الفعلية لل F-22

المصادر المصنعة تعطي سرعة mach 2 او اكثر , ولكن ال F-22 تستعمل
ال afterburner لبلوغ سرعات اسرع من الي ذكرتها في شرحي عن ال supercruise
والي تبلغ 1,6 الى ان تصل سرعة 1,8 الى 1,9 مو اكثر. كل المصادر تذكر انو
هناك صعوبة في بلوغ سرعات mach 2 , وذلك لااسباب التالية

اولا اجنحة ال f-22 a لاتساعدها في السرعات الكبيرة ,لاسباب تتعلق بشكل وتصميم الاجنحة والي هي اصلا مصممة لسرعات ما دون سرعة الصوت.

ثانيا مداخل الهواء المجهز فيها هيكل ال F-22A
, هي غير متحركة عند بلوغ سرعات اسرع من الصوت . يعني ما يسمى بال Air
flow لاتستطيع مداخل الهواء التحكم به, لان لو قامت بالتحكم بدخول الهواء
الى المحرك ,راح يطلب ذلك تصميم مداخل متحركة, يعني تبدل زاويتها مع بلوغ
سرعات كبيرة ولكن هذا لايساعد الطائرة في مسالة الستلث او التخفي. لذا ما
بعد mach 1,8 المحرك لايستطيع سحب هواء كافي الى الداخل لبلوغ سرعة mach
2, ولهذا محركات ال F-22 A مزودة ب afterburner , والي يذكر هذا اكثر من مصدر . ولكن سلاح الجو الامريكي والشركات المصنعة تصر على انو ال f-22 تستطيع وصول سرعات عالية من دون استعمال ال afterburner .


اما عن قدراتها الاخرى مثل سرعة التسلق الى الاعلى , والتسارع والمناورة فهي تشبه الى حد كبير ال F-15C .
ال T/W ratio يساوي ذلك لل F-15C , بالاضافة الى ال fuel fraction وال
wingloading الي هم اقرب الى ال F-15C .السلبية الكبيرة تكمن في كمية
الوقود. فبعض المقالات والتقارير الي شفتها تقول انو ال F-22 ما
تستطيع القيام بمهام او عمليات بعيدة المدة من دون التزود بالوقود اكثر من
مرة خلال الرحلة, بالاضافة الى انو الطائرة ماتستطيع حمل خزانات وقود على
الاجنحة.ايضا تقول هذه المقالات انو لو قامت هذه الطائرة مثلا بعمليات قصف
مواقع ارضية (سوف اتحدث عن هذه العمليات لاحقا وخصوصا عدم قرة الرادار في
هذا المجال) فانها لا تستطيع مجارات الطائرات المرافقة لها مثل ال F-15
and F-16
بمايخص السرعة والارتفاع وقدرة المناورة, ذلك لانو ومثل ما ذكرنا من قبل
,حمولة الوقود تصل فقط الى مايقارب 29% من الوزن الكلي وهذا الرقم غير
كافي, بل قليل اذا تم مقارنته بطائرات اخرى. مثلا ال MIG-31 عندها حمولة تصل الى 45% .

المناورة

ال F-22 A مو شيئ جديد بمايخص المناورة. فلو اردنا ان نصنفها لو ضعناها مابين ال MIG-29 وال Su-27 .فهي مناورتها احسن من ال MIG-29 من الفئات الاولى يعني 9.12 و 9.13 .ولكن لاتصل الى مناورة ال SU-27 , ذلك لان الطائرتين MIG-29 وSU-27 تقومان بكل المناورات من دون استعمال نظام ال TVC. فال MIG-29 تصل ال مايقارب 35 درجة AOA (النسخ المعدلة, الميغ-29
تستطيع فعل مناورة الكوبرا ولكن بشروط اذكرها في موضوع اخر) بينما ال
SU-27 تصل الى 120 درجة AOA في مناورة الكوبرا.بخصوصا درجة ال AOa الخاصة
بال F-22
فالمصادر تختلف في هذا الشان, فهناك مصادر تقول انو الدرجة لاتصل الا لحد
ال45 درجة ومن بعدها تواجه الطائرة مخاطر ال stall او الوقوع في spin ,
نفس المصادر تذكر انو السبب هو المحرك الذي لا يمكن الطائرة من بلوغ درجات
اعلى بسبب قلة تيار الهواء الداخل الى المحرك. مصادر اخرى تذكر انو الدرجة
قد تصل الى 60 AOA , في بعض الاحوال, وهذا ما تذكره المصادر المصنعة
للطائرة.ولكن المصادر المصنعة لاتذكر على اي ارتفاع او خلال اي سرعة وباقي
لمعلومات المتصلة بقيمة ال AOA .

في بداية التجارب في نهاية الثمانينات وبداية التسعينات , تبين للمهندسين انو مناورة ال F-22 لم تصل الى الحد المطلوب. السبب كان في ال Flaps وال airolons وال slats . لهذا تم اضافة نظام ال TVC .
نظام ال TVC لا يحسن فقط المناورة بل ايضا يساعد اجهزة الطائرة الي تتحكم باتجاه وارتفاع الطائرة.
تبين من بعض المقالات انو ال control surfaces لل F-22 لا تعطي القوة الكافية حتى تمكن الطائرة من عمل بعض الحركات مثل ال roll , او pitch .لهذا الغرض ايضا وجد ال TVC .

ال TVC يستطيع الحركة الى الاعلى والاسفل بمقدار 20 درجة (عشر درجات الى
الاعلى وعشر الى الاسفل) , هذا النوع من الفوهات يسمى ثنائي الابعاد اي
انه يتحرك فقط في اتجاهين بعكس الفوهات ذات الابعاد الثلاثة الي تتحرك بكل
اتجاه.
ال TVC المركب على ال F-22 تبلغ
فعاليته عندما يدرو المحرك بدورات كبيرة او بقوة اكبر وخلال سرعات بطيثة
(مادون سرعة الصوت).ايضا ال TVC يساعد الطائرة في turns حيث انو اجهزة
الطائرة لاتساعد في ال turns . شغلة اخرى هي ال roll rate يعني دوران
الائرة حول نفسها.هنا ايضا اجهزة الطائرة او ال control surfaces لا تمكن
الطائرة من بلوغ دوران اسرعة و اكبر, هنا ايضا ال TVC يساعد الطائرة في
هذا المجال وخصوصا في السرعات المنخفضة.

قيمة ال G تصل الى G6 وهذا الرقم خلال سرعة 1,8 mach , وهو كان مطلب في
مشروع ال ATF . ربما الرقم راح يكون اكبر خلال سرعات اقل بس هناك شي اسمو
peacetime limits و wartime limits .
كل طائرة ملزمة بهالمصطلحين والطيار لازم يحترس من عدم تجاوز الحد المسموح, وخصوصا في طائرة مثل ال F-22 .
هيكل ال F-22 يضم مايقارب %30 من ال composites , هذا المعدن يساعد ال F-22 في
مسالة التخفي ويضا يقلل من وزن الطائرة. لكن السلبية الي فيه هي هشاشته
وعدم تحمله الضغوط الكبيرة,لذا الطائرات الي يتكون هيكلها من كمية كبيرة
من هذا المعدن راح تكون مرتبطة بحدود في مناورتها او قدرة التسارع. وهذا
كان احد الاسباب الي حالت دون تمكن الطائرة اليابانية F-2 من اكمال تجاربها لان الهيكي ضم كمية كبيرة من ال composites .