كيف يساهم تحديث البرنامج لمحرك F-22 في إبقاء المقاتلة الشبح الأمريكية تحلق في ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين

الولايات المتحدة هي التسريع في تطوير الجيل القادم من مقاتلة القيادة الجوية Boeing F-47 ومن المتوقع أن يأخذ دور رأس الرمح من إف-22 رابتور. تريد القوات الجوية (بشكل متفائل) أن تدخل طائرة F-47 الخدمة بحلول عام 2030 تقريبًا. وحتى لو تم تحقيق هذا التاريخ، فسوف يستغرق الأمر بعض الوقت حتى تقوم بوينغ بتسليم طائرات F-47 بأعداد كبيرة وحتى تنضج المنصة وتصل إلى إمكاناتها.

في وقت ما في ثلاثينيات القرن الحالي، قد تكون طائرة F-47 جاهزة لتكملة دور الرابتور في دور التفوق الجوي. وهذا يعني أن القوات الجوية ستحتاج إلى الاستمرار في الاعتماد على أسطولها المكون من 143 طائرة من طراز F-22 ذات الرموز القتالية حتى ثلاثينيات القرن الحالي. تطرح القوات الجوية حاليًا ترقية ضخمة لمنتصف العمر من شأنها أن تبقي الطائرة F-22 في قمة لعبتها خلال ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين وحتى أربعينيات القرن الحادي والعشرين. جزء من تجديد منتصف العمر هذا هو تحديث محركات Pratt & Whitney F119.

ترقية محرك رابتور الجارية من قبل شركة برات آند ويتني

في فبراير 2025، أعلنت شركة RTX (الشركة الأم لشركة Pratt & Whitney) أنها حصلت على عقد مدته ثلاث سنوات بقيمة تصل إلى 1.5 مليار دولار لدعم محركات F-22 F119. وقالت آر تي إكس: “سيؤدي العقد إلى تحسين الاستعداد وتقليل تكاليف أسطول F119 الذي يضم أكثر من 400 محرك طار أكثر من 900000 ساعة طيران للمحرك“.

وجاء في الإعلان أيضًا أن شركة برات آند ويتني خفضت تكاليف محركاتها من طراز F119 من خلال برنامجها المستمر للحياة القائمة على الاستخدام، والذي “ويستفيد من البيانات في الوقت الحقيقي لتعزيز كفاءة الصيانة وإطالة عمر المحرك؛ مع تحسين الأداء الحركي للمحرك من خلال تحديث جدول التحكم في المحرك.” تنتج محركات F119 ما يزيد عن 35000 رطل من القوة وتسمح للرابتور بالتحليق على ارتفاعات تتجاوز 65000 قدم، على الرغم من أن الحد الأقصى للارتفاع مصنف.

يتم تشغيل رابتور بواسطة زوج من محركات F119، بينما يتم تشغيل F-35 بواسطة محرك برات آند ويتني F135 واحد مشتق من F119. تمكن طائرات Raptor’s F119 الطائرة من تحقيق ذلك ما يُعتقد أنه أفضل قدرة على الطيران الفائق لأي طائرة مقاتلة في الخدمة. تعمل المحركات على تشغيل الطائرة بسرعات فائقة (تصل إلى 1.5 ماخ) دون تشغيل الحارق اللاحق، مما يزيد بشكل كبير من نطاقها الأسرع من الصوت مقارنة بالجيل السابق من عائلة F-15.

إضافة المرونة لتوسيع رابتور

الائتمان: كتالوج الأرشيف الوطني

تعتبر هذه الترقيات مهمة وتمثل “تحديثًا تدريجيًا” لمحركات رابتور. وللتذكير بأن المحركات الحديثة أكثر تطورًا وتعتمد على الكمبيوتر من سابقاتها خلال الحرب الباردة، ستقوم شركة برات بزيادة قوة دفع المحرك من خلال تحديث البرنامج. قالت مجلة القوات الجوية والفضاء في عام 2025 إن التحديث قد يكون مفيدًا إذا احتاجت القوات الجوية إلى إطالة عمر خدمة رابتور أو كانت هناك تأخيرات في طائرة F-47.

في ذلك الوقت، أعلنت القوات الجوية أنها جمدت مؤقتًا برنامج الطائرات المقاتلة من الجيل السادس حتى تقرر إدارة ترامب الجديدة في الولاية الثانية ما إذا كانت ستعطي الضوء الأخضر للبرنامج الباهظ الثمن. وفي الشهر التالي (مارس 2026)، أعلنت إدارة ترامب تأييدها للبرنامج، وسمت شركة بوينغ الفائزة، وسمته طائرة إف-47. لقد أصبحت أولوية.

ومع ذلك، لا تزال هناك شكوك. ربما تكون القوات الجوية الآن واثقة من أنها ستتلقى التمويل الذي تحتاجه لتطوير طائرة F-47، لكن تطوير طائرة مقاتلة جديدة تمامًا ومتطورة أمر صعب وعرضة للتأخير (مثلما حدث مع طائرة F-35). ومن الشائع أن تتأخر الطائرات المقاتلة لعدة سنوات. وفي محاولة لتجنب المزيد من التأخير، شهدت الطائرة F-35 التزامنمما يعني أنه كان قيد الإنتاج بينما كانت بعض التصاميم لا تزال قيد الانتهاء وبعض الأنظمة لم تكن جاهزة. وهي تتلقى الآن فقط بعض القدرات التي وعدت بها شركة لوكهيد.

نظام تتبع بيانات الحياة القائم على الاستخدام

الائتمان: القوات الجوية الأمريكية

يهدف نظام تتبع بيانات الحياة المعتمد على الاستخدام (UBL) إلى الاستفادة من البيانات في الوقت الفعلي لتعزيز كفاءة الصيانة وإطالة عمر المحرك. وهو مصمم أيضًا لتحسين الأداء الحركي للمحرك من خلال تحديث جدول التحكم في المحرك. وذكرت مجلة القوات الجوية والفضاء: “أصبحت قاعدة البيانات الآن “المصدر الوحيد للحقيقة” حول صحة وأداء F119“.

يتيح UBL لشركة Pratt & Whitney الاستفادة من بيانات الرحلة في الوقت الفعلي والتآكل الفعلي لأجزاء المحرك. ستسمح البيانات لشركة Pratt & Whitney بتوفير الصيانة عندما تكون هناك حاجة إليها بالفعل، وليس فقط عندما يكون من المتوقع أن تكون هناك حاجة إليها. ومن المتوقع أن يحقق UBL ما يقرب من 800 مليون دولار من الوفورات على مدى دورة حياة البرنامج. تعتمد الطريقة الحالية لوضع ميزانية الاستدامة على البيانات التاريخية ومقاييس استخدام المهمة المتوسطة.

التحكم الرقمي الكامل في المحرك [FADEC] ومن المتوقع أن يؤدي تحديث البرنامج إلى تعزيز الأداء الحركي للمحرك وتغيير الحدود التلقائية، على الرغم من أنه من غير الواضح إلى أي مدى. تخطط برات آند ويتني لتمديد UBL إلى محرك F135 على الطائرة المقاتلة F-35 الأكثر عددًا. تستكشف الشركة طرقًا أخرى للمساعدة في الحفاظ على محركات F119، بما في ذلك التصنيع الإضافي (المعروف أيضًا باسم الطباعة ثلاثية الأبعاد).

ترقية منتصف العمر للطائرة F-22 Raptor

الائتمان: القوات الجوية الأمريكية

تحصل طائرة F-22 Raptor على مجموعة من الترقيات لإبقائها مناسبة في أربعينيات القرن الحادي والعشرين. سوف تحصل على كشف سلبي جديد (IRST) كحجرات بحث وتتبع تحت الجناح بالأشعة تحت الحمراء. ستوفر أجهزة استشعار IRST وعيًا ظرفيًا معززًا، خاصة ضد التهديدات الخفية. كونها سلبية تعني أن الطائرة يمكنها اكتشاف التهديدات دون إصدار إشارات رادارية.

ومن المقرر أن يكون لديها تحسينات رادارية على رادار AN/APG-77، بما في ذلك قدرات الرادار ذات الفتحة الاصطناعية الديناميكية. أحد القيود الرئيسية على Raptor هو هيكل الطائرة المصمم في التسعينيات والمواد الماصة للرادار (RAM). ومع ذلك، تتم ترقية ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) الخاصة بها بطبقات خفية محسنة هناك حدود لما هو ممكن مع التصميم الحالي. تشمل التحسينات الأخرى دبابات الإسقاط الخفية، وقمرة القيادة المحدثة، ومجموعة الحرب الإلكترونية المحسنة (EW)، والمزيد.

ومن الجدير بالذكر أن القوات الجوية تقوم أيضًا بشراء أجهزة لوحية لطائراتها الـ 143 ذات الكود القتالي للعمل الجماعي بدون طيار (MUM-T). من المتوقع أن تكون رابتور أول طائرة مقاتلة تابعة للقوات الجوية الأمريكية تحصل على طائرات بدون طيار مخلصة (تسمى الطائرات القتالية التعاونية) في عام 2029. وهناك أيضًا جدل حول ما إذا كان الأمر يستحق ترقية 32 نسخة تدريبية من طراز رابتورز بلوك 20 لدى القوات الجوية إلى قدرة مشفرة قتالية.

محركات الدورة التكيفية لطائرة F-47

الائتمان: بوينغ

كل هذه التحسينات يجب أن تتوافق مع جوهرها، وهي طائرة مصممة في التسعينيات. يمكن أن تؤدي هذه التحسينات إلى تحسينات هائلة، ولكن هناك حدود. وبالنظر إلى المستقبل، فإن الطائرة F-47 تتمتع بحرية الاستفادة من ثلاثة عقود من التطور التكنولوجي من الألف إلى الياء. تتطلع القوات الجوية إلى محركات دورة تكيفية لتحقيق قفزة في الأجيال في النطاق وقدرة الإدارة الحرارية بما يتجاوز ما يمكن تحقيقه بشكل واقعي من خلال ترقيات محركات Raptor’s F119.

تضيف محركات الدورة التكيفية قناة تدفق هواء ثالثة تحيط بالقلب، بالإضافة إلى التدفق الالتفافي التقليدي. المحركات التقليدية لها تدفقان، التيار الأساسي والتيار الالتفافي. محركات الدورة التكيفية قادرة على إعادة توجيه الهواء ديناميكيًا بين المسارات الثلاثة اعتمادًا على المحرك واحتياجات المهمة. يتيح ذلك للطائرة المقاتلة أن تصبح أكثر كفاءة، مثلما يسمح تغيير التروس للسيارة بأن تكون أكثر كفاءة.

تعمل شركة GE Aerospace على تطوير محرك GE XA102، وتقوم شركة Pratt & Whitney بتطوير محركات PW XA103 كجزء من برنامج NGAP (الجيل القادم للدفع التكيفي). هذه هي المحركات المحتملة للطائرة F-47 القادمة. ومن المتوقع أن توفر هذه المحركات طاقة أكبر بكثير للمولدات الموجودة على متن الطائرة لدعم أنظمة الطائرة العديدة، بما في ذلك أسلحة الطاقة الموجهة (المعروفة أيضًا باسم الليزر). تنتج زيادة متطلبات الطاقة لأجهزة الاستشعار والمعالجات والأنظمة الأخرى المتقدمة كميات كبيرة من الحرارة المهدرة، مما يجعل الإدارة الحرارية أحد التحديات الهندسية الرئيسية التي تواجه مقاتلات الجيل السادس. على سبيل القياس الفضفاض، فهو يشبه ارتفاع درجة حرارة الهاتف الذكي.

الإدارة الحرارية المتقدمة لـ Raptor وF-47

الائتمان: القوات الجوية الأمريكية

واحد من التحديات الهندسية الرئيسية في تحديث F-22 رابتور ويعتقد أن تكون الإدارة الحرارية. حققت الطائرات المقاتلة من الجيل الخامس مثل F-22 وF-35 قفزات هائلة في تكنولوجيا الإدارة الحرارية، مما سمح لها بحمل أنظمة كثيفة الحرارة (مثل الرادارات القوية). ومع ذلك، فإن ترقية Block 4 المستمرة للطائرة F-35 توسع حدود ما هو ممكن مع التصميم الحالي.

ومن المتوقع أن تتبنى مقاتلات الجيل السادس نهجا أكثر تكاملا للإدارة الحرارية. ويمكن أن يشمل ذلك محركات الدورة التكيفية مع تيار هواء ثالث، والاستخدام المكثف للوقود كمشتت حراري، وتقنيات الوقود الماصة للحرارة المتقدمة، ومركبات المصفوفة الخزفية، وإدارة تدفق الهواء الأمثل، وغيرها من الأساليب المصممة لتبديد الكميات المتزايدة من الحرارة المهدرة. هناك أيضًا استخدام المواد المضافة للسماح للوقود بامتصاص المزيد من الحرارة (حتى حوالي 201 درجة مئوية / 425 درجة فهرنهايت).

لا يوجد دليل عام على أن التحديثات تدفع طائرة F-22 إلى الحد الأقصى المسموح به، ولكن من المحتمل أن تكون هذه مشكلة كبيرة بغض النظر. لا تزال سيارة رابتور مصنفة بشكل كبير. تم تطوير نظام الإدارة الحرارية للطائرة F-22 بشكل استثنائي في التسعينيات واستخدم حلقات التبريد السائلة والوقود كمشتت حراري. لكن أجهزة الحرب الإلكترونية الجديدة، AN/ALR-94، وأجهزة الاستشعار الجديدة، وأجهزة الكمبيوتر لا بد أن تضيف كمية هائلة من الحرارة. هناك تلميحات إلى وجود مشكلات في بعض أجهزة الاستشعار المضافة خارجيًا، ومع استبدال أنظمة IRDS الجديدة بأجهزة الاستشعار الحالية بدلاً من إضافة أجهزة جديدة.