في محرك Ramjet نفاث ، يتم تشغيل الضغط الأولي مباشرة عند مدخل الهواء .. والذي عن طريق إبطاءالتدفق ، يرفع الضغط بدون أي ضاغط ميكانيكي ، متجنبًا كل أنواع الآلات التوربينية والقيود المرتبطة بها، و جاعلا النظام اكثر بساطة.. مع ذلك،تصبح هذه العملية فعالة حقًا فقط عندما يكون الضغط الطبيعي الذي يوفره المدخل عاليا بما فيه الكفاية ، أي ما يقرب من 1،5 / 2 ماخ. لذلك ، يحتاج كل نظام قائم على محرك Ramjet / Scramjet إلى بعض الدفع الإضافي للتسارع الأولي.. بمجرد الوصول إلى نقطة البداية ، يكون المحرك النفاث قادرا على توفير أداءقياسي في سرعات تناهز رقم Mach 3.5 / 4 ، بسبب ارتفاع درجة الحرارة والضغط الذي تم الحصول عليه في غرفة الاحتراق ، مما يوفر ظروف احتراق أفضل.
في المحركات Ramjet الإعتيادية ، يتباطؤ تدفق الهواء من سرعة تفوق سرعة الصوت إلى سرعة تحت صوتية(Mach~ 0،3) من خلال نظام الصدمات الذي تم إنشاؤه بواسطة الحواف الأمامية ومنحدرات الضغط لمدخل الهواء Inlet ،ما يؤدي الى رفع درجة حرارة الهواء في نفس الوقت. توفر السرعة المنخفضة ودرجة الحرارة العالية ظروفا مواتية للغاية لحقن الوقود وخلطه وحرقه.
ومع ذلك ، فإن نظام الصدمة هو أيضًا مصدر لخسائر في الـ Entropy ، هذه الخسائر التي تزداد مع قوةالصدمات ، في علاقة مباشرة مع زيادة عدد ماخ الداخل (Minf). نقص الـ Entropy المتولد يساهم في تقليل كفاءة الضغط و يصبح مستوى درجة الحرارة مرتفعًا جدًا عند مدخل غرفة الاحتراق ، مما تسبب في مشكلتين مرتبطتين:
• الهياكل الداخلية تتعرض لأحمال حرارية عالية ، حتى قبل الاحتراق ،
• تصبح إضافة الحرارة إلى تيار الهواء الساخن أصلا أقل كفاءة.
يبدأ انخفاض كفاءة أداء محرك ramjet حول ظروف Mach 5 ، بحيث تكون إمكاناتهاالعملية محدودة للغاية فوق 6 أو 7 ماخ ..
كل هــذا الكلام يفترض حصول احتراق كامل للوقود و دفقا هوئيا خاليا من الشوائب ، مشكلة الأحمال الحرارية داخل غرفة الاحتراق تزداد سوءا عند استنشاق هواء محمل بالشوائب ..
هبــاء البحر Maritime Aerosole وسط سيء للغاية للصواريخ فرط الصوتية ، الحرارة العالية لغرفة الاحتراق تؤدي الى تبلور الجزيئات الملحية العالقة في الهواء ، مشكلة بذلك عاملا خطيرا على اسطح الاحتراق و فعاليته ..
و كلما كانت سرعة الطيران اعلى كلما ساءت الامور ، لتصور افضل حول حساسية هاته الأنظمة فـمثلا : خلل في قدرات Nozzle بـ 5 % في محرك على 8 ماخ يؤدي الى خفض كفاءة النظام بـ % 35 .. نفس الخلل على سرعة ماخ 12 يعطيك نقص كـفاءة بـ% 60 !!!!
نمط الـsea skimming هو تقنية تستخدمها العديد من الصواريخ المضادة للسفن وبعض الطائرات المقاتلة لتجنب الكشف الراداري و الكشف بـالأشعة تحت الحمراء. كما أنها تستخدم أيضًا للحفاظ على احتمالية أقل لإسقاطها أثناء اقترابها من الهدف.
في الأساس ، فإن Sea skimming missiles تـطير بالقرب من سطح البحر قدر الإمكان .. تراهن الصواريخ عادة على النزول لمستوى 5-3 متر في المرحلة النهائية ( صاروخ Exocet نموذجا) إضافة الـى RCS المنخفض في الاقتراب ما أمكن و خداع رادارات السفينة .
ما يجعل كشف و تعقب الصواريخ الكاشطة للسطح من مسافات بعيدة امرا صعبا هو اولا راجع للانحناء الارضي و الطيران المنخفض لتلك الصواريخ ، اضافة الى Radar clutter المنعكس من البحر ..
بالنسبة لرادار مدمرة امريكية ( AN-SPY 1D) مثلا منصوب على صاري بارتفاع 20 مترا فإنـه لن يتمكن من رؤية صاروخ Exocet على 5 امتار نظريا في الافق إلا على بعـد 25 كلم .. ما يعني زمن انذار لا يزيد عن 80 ثانية .. المدة في الواقع اقل من المدة النظرية فـبصمة الصاروخ الرادارية و عوامل أخرى تهبط بها لحوالي دقيقة ، قد تبدو المدة كبيرة بالنسبة للأوضاع العادية لكن في عمليات التصدي للأهداف الجوية في البحر ، الثواني تحترق سريعا ..
كما اننا نتحدث هنا عن الكشف و ليس التعقب و التوجيه .. فـهذا الأخير يستلزم دقة اكبر في الـ Returned Radar energy و هو ما سنراه بعد قليل بشكل أكثر تفصيلا ..
المشكل الـكبير التي تواجهه رادارات السفن هو التراكب الموجي بين الموجة 1 العائدة من جسم الصاروخ مباشرة و الموجة 2 المنعكسة على البحر ثم على سطح الصاروخ و العائدة مرة اخرى .. الموجة 2 تأتي باختلاف في الطور عن الموجة 1 و تتراكب معها لـيكون الـ Return عبارة عن تجميع موجي للاثنين W1 + W2.. رادارت الموجة المتصلـة تعتمد تضمين الطور حتى تعرف خصائص الهدف ، و تغيير بسيط في خصائص الـ Phase للموجة المتشكلة يعني ان رادار السفينة سيعطي للصاروخ مسافة و موقعا خاطئا ..
الرادارا ت الحديثة العاملة على نمط ICWI Interrupted Continuous Wave Illumination قادرة على تقليص درجة المشكل عبر ارسال دفقات متقطعة قصيرة و معادة التحيين بشكل سريع مع فلترات متقدمة ، تتيح لها رؤية افضل للعدائيات القادمة ، و تعقب / توجيه أعداد أكبر من الصواريخ دفعة واحدة ما يجعل فكرة الاغراق الصاروخي ضدها ضربا من الهبد ..
لكنها في المقابل ستواجه صعوبة دوما ضد هدف يهبط الى ما دون المترين على طول 20 كلم قبل الاصطدام ، و يرسل بدوره اشارات تحاكي دفقات الرادار أثناء اضاءته ، كما انه يستفيد من الانعكاس الراداري على طبقة الهباء البحري الرطب و الحامل للاملاح جيدة الانعكاسية ..
السؤال المطروح هنـا .. هـل الصواريخ الفرط صوتية هي بالفعل قادرة على تنفيذ الـ Sea Skimming بنجاح ؟
في الواقع هناك عدة مشاكل ينبغي مراعاتها لانجاح ضربة بصاروخ كاشط من بينها :
هناك مشكلتان في الكشط البحري:
1. ازدياد احتمال التأثر بحالة البحر
2. تقليل الهباء البحري من كفاءة الباحث
إذن ما هو ارتفاع الطيران الجيد؟ وكيف نتعامل مع ظروف البحر المتغيرة؟
هذا خو الحيز الذي يصبح فيه الأمر مثيرًا للاهتمام: يمكن للصاروخ تقييم حالة البحر بمفرده. فهو يقيس الطول الموجي للبحر والارتفاع ، ويقدر حالة البحر (عادةً من 1 إلى 9) ، ويستنتج ارتفاع الطيران بأفضل مقايضة بين التخفي واحتمال الفشل.
على سبيل المثال ، عادةً ما تطير الـ Sea skimmers على ارتفاع 5 أمتار فوق سطح البحر من أجل بحر هادئ (حالة البحر من 0 إلى 2) وحوالي 20 مترًا فوق سطح البحر في حالة بحر هائج (حالة البحر من 3 إلى 5).
هنا و قد عرفنا بعض التحديات سيكون حريا بنا التساؤل ، هل يمكن الجمع بين صاروخ فرط صوتي و خاصية Sea skimming ؟
في الحقيقة لا .. كل الصواريخ فرط صوتية البحرية لا تستطيع النزول للمستوى الذي يخول لها الدخول في تصنيف sea skimmers بشكل تام .. نمط طيرانها في الـ Midcourse غالبا ما يكون على ارتفاع عالي .. ثم تنخفض عند Terminal phase الى عشرات من الأمتار لكن أبدا ليس بمستوى صواريخ Subsonic .. الشيء الذي يجعلها تفقد في حقيقة كشفها المبكر ما اعتقد مصمموها انها ستكسبه من سرعتها العالية ..
لعلكم من خلال ما سبق عرفتم لماذا ..
- محركات Ramjet حساسة لتراكم املاح البحر المتبلورة
- الاحمال الميكانيكية و الحرارية على البدن في السرعات المفرطة و على ذلك العلو المنخفض لن يتحملها الصاروخ لمسافة كافية خصوصا ان كان سيطلب منه المناورة لتجاوز الدفاعات ، لذلك فالصواريخ الفرط صوتية هي صواريخ كسيحة في المناورة لدرجة اللمعان ههههههه ..
- الصواريخ العاملة على محركات Ramjet/Scramjet ضخمة الهيكل و تحتاج لتدريع اضافي ، كما ان الحرارة المتولدة جراء احتكاكها بالهواء الكثيف تجعل من بصمتيها الحرارية و الرادارية تبدو كتنين دراكاريس على الرادارات و تجعل من كشفها لعبة اطفال للرادارات الحديثة ..
لكن السبب الأكبر و الاهم ، هو
- مشكل التوجيه المستحيل في حالة طيران شديد الانخفاض لصاروخ فرط صوتي
ستصبح الصواريخ شديدة الحرارة عند هذه السرعة والارتفاع. في حين أن الحرارة هي بالتأكيد مشكلة في تلك السرعات / الارتفاعات ، إلا أنها ليست بالضرورة العامل الأهم ، اغلب هذه الصواريخ لها درع حراري يقي بنيتها. ومع ذلك ، فإن الحرارة المتولدة تجعل استخدام رؤوس بواحث الأشعة تحت الحمراء مستحيلًا ، لذلك هناك جوانب سلبية. يجب أن تستخدم هذه الصواريخ بواحث نشطة راداريا ، ولن ينجح أي شيء آخر.
المشكلة الحقيقية في زيادة السرعة بعد Mach 3 من خلال كثافة الهواء هذه هي الغلاف الهوائي المتأين الذي تخلقه. هذا مشابه لإعادة الدخول عند الصواريخ البالستية Reentry ، إلا أنه يحدث بسرعة أقل بكثير لأن الهواء أكثر كثافة ... الغازات المؤينة ، وفي النهاية البلازما التي تتشكل تأين أملاح الهباء البحري غير شفافة بالنسبة للطيف الكهرومغناطيسي. بمعنى آخر ، سوف يحجب الغلاف الهوائي المؤين موجات الرادار ويؤدي إلى تعمية الصاروخ. حول Mach 3 لصاروخ Sea Skimming من المحتمل أن يكون حافة صعبة التجاوز ، والذي بعدها لن يكون الصاروخ قادرًا على "رؤية" أي شيء أو تلقي اتصالات datalink.
لنفهم جيدا ضئالة التهديد الذي تشكله صواريخ بهذا البروفايل ضد الدفاعات الحديثة ، لنلقي نظرة على نمط طيران صاروخ التداريب التجريبي الأمريكي GQM 163 Coyotte ..
الصاروخ يحاكي جيدا نمط هجوم من صاروخ فوق صوتي Supersonic ، ماخ 4 – ماخ 3 في ارتفاع ما بين 1-10 كلم .. ثم يهوي في آخر 18 كلم الى 5 أمتار بسرعة ماخ 2,6 .. و هو السيناريو االأكثر واقعية حيث يعد الكويوت الهدف التجريبي الأول لمنظومة الايجيس و المنظومات المشابهة .. النتيجة : نجاح باهر للمنظومات الدفاعية في التصدي له ، حتى في وضعية الاغراق بقطيع من الصواريخ بتلك السرعات ..
في المحصــلة تذكروا جيدا أن البروباغندا شيء و الفيزياء شيء آخر ...
تحيـــاتــي .. Ibn Zyad