سوخت گیری هوایی

در دنیای هوانوردی مدرن به ویژه در حوزه نظامی چالش افزایش برد عملیاتی و استقامت پروازی هواگردها همواره یکی از دغدغه های اصلی بوده است. محدودیت ظرفیت سوخت و مصرف بالای آن در مراحل مختلف پرواز به خصوص هنگام برخاستن شعاع عملکرد هواپیماها را محدود می سازد. اینجاست که مفهوم سوخت گیری هوایی یا به عبارت دیگر تغذیه سوخت در حین پرواز به عنوان یک راه حل استراتژیک و حیاتی مطرح می شود. این فرآیند پیچیده امکان انتقال سوخت از یک هواپیمای تخصصی (سوخت رسان) به هواپیمای دیگر (سوخت گیرنده) را در آسمان فراهم می آورد. سوخت رسانی هوایی صرفاً یک تکنیک فنی نیست بلکه یک عامل توانمندساز کلیدی است که قابلیت های عملیاتی نیروهای هوایی و دریایی را به طور چشمگیری گسترش می دهد. با مطالعه این مطلب با ابعاد مختلف این فناوری پیشرفته شامل اهمیت روش ها تجهیزات و تحولات آینده آن آشنا خواهید شد و درک عمیق تری از نقش محوری آن در عملیات های هوایی معاصر پیدا خواهید کرد.

یک مرور کلی

سوخت گیری هوایی که با عناوینی همچون سوخت رسانی در پرواز نیز شناخته می شود فرآیندی است که طی آن یک هواپیما در حال پرواز از هواپیمای دیگری سوخت دریافت می کند. این عملیات معمولاً بین یک هواپیمای تانکر (سوخت رسان) و یک یا چند هواپیمای پذیرنده (سوخت گیرنده) انجام می شود. هدف اصلی از این کار افزایش برد پروازی استقامت در آسمان و انعطاف پذیری عملیاتی هواگردها است. ریشه این ایده به اوایل قرن بیستم بازمی گردد و اولین آزمایش های جدی در دهه های ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ میلادی صورت پذیرفت. در ابتدا این فرآیند بیشتر شبیه به بدلکاری های خطرناک بود و شامل انتقال دستی بشکه های سوخت یا شلنگ های ساده می شد. با این حال نیازهای نظامی به ویژه در دوران جنگ سرد و لزوم افزایش برد بمب افکن های استراتژیک توسعه سیستم های ایمن تر و کارآمدتر را تسریع بخشید. اولین موفقیت های قابل توجه در دهه ۱۹۳۰ در بریتانیا و ایالات متحده حاصل شد و پس از جنگ جهانی دوم سوخت گیری هوایی به یک قابلیت استاندارد و حیاتی برای نیروهای هوایی مدرن تبدیل گردید. عملیات های نظامی گسترده در دهه های بعدی مانند جنگ ویتنام جنگ های خاورمیانه و جنگ خلیج فارس نقش بی بدیل هواپیماهای سوخت رسان را بیش از پیش برجسته ساخت و نشان داد که بدون این قابلیت بسیاری از عملیات های دوربرد و طولانی مدت ناممکن خواهند بود.

اهمیت سوخت گیری هوایی

سوخت رسانی در پرواز فراتر از یک عملیات فنی ساده است؛ این قابلیت یک عامل ضرب کننده قدرت برای نیروهای هوایی محسوب می شود و مزایای تاکتیکی و عملیاتی فراوانی را به ارمغان می آورد. دارا بودن ناوگان کافی از هواپیماهای سوخت رسان توان تهاجمی و پدافندی یک کشور را به طور چشمگیری ارتقا می دهد. اهمیت این موضوع به حدی است که تعداد تانکرهای سوخت رسان یکی از معیارهای سنجش توان هوایی یک ابرقدرت در مقایسه با سایر کشورها به شمار می رود.

افزایش برد پروازی

یکی از مهم ترین مزایای سوخت گیری هوایی افزایش چشمگیر شعاع عملیاتی هواپیماها است. هواپیماهای جنگی بمب افکن ها هواپیماهای شناسایی و گشتی می توانند با دریافت سوخت در آسمان مسافت های بسیار طولانی تری را طی کنند و به اهدافی در عمق خاک دشمن دست یابند که در غیر این صورت دور از دسترس خواهند بود. این قابلیت نیاز به پایگاه های هوایی پیشرو در نزدیکی منطقه عملیات را کاهش می دهد و به نیروها اجازه می دهد از پایگاه های دورتر و امن تر عمل کنند. به عنوان مثال در عملیات هایی مانند حمله به پایگاه الولید در جنگ ایران و عراق یا عملیات پای چوبی اسرائیل سوخت گیری هوایی امکان حمله به اهداف در فاصله ۲۰۰۰ کیلومتری را فراهم آورد.

صرفه جویی در زمان

بدون قابلیت سوخت گیری هوایی هواپیماهایی که نیاز به پرواز طولانی مدت دارند باید برای سوخت گیری به پایگاه های زمینی بازگردند. این رفت و برگشت ها نه تنها زمان زیادی را تلف می کند و هواپیما را از منطقه عملیات دور می سازد بلکه باعث افزایش استهلاک هواپیما و خستگی خدمه می شود. سوخت رسانی در آسمان این نیاز را برطرف کرده و به هواپیماها اجازه می دهد ساعت ها یا حتی روزها (مانند رکورد سسنا ۱۷۲) در منطقه عملیات یا گشت زنی باقی بمانند و مأموریت خود را بدون وقفه ادامه دهند.

انعطاف پذیری عملیاتی

سوخت گیری هوایی انعطاف پذیری عملیاتی نیروهای هوایی را به شدت افزایش می دهد. هواپیماهای رزمی می توانند با حداقل میزان سوخت و حداکثر میزان تسلیحات یا بار از باندهای کوتاه برخاسته و بلافاصله پس از اوج گیری سوخت مورد نیاز خود را در آسمان دریافت کنند. این امر محدودیت های برخاستن با وزن بالا به ویژه از باندهای کوتاه یا ناوهای هواپیمابر را از بین می برد. همچنین در شرایط اضطراری یا آسیب دیدگی هواپیما که منجر به نشت سوخت می شود تانکرهای سوخت رسان می توانند با تغذیه مداوم سوخت به هواپیمای آسیب دیده کمک کنند تا خود را به پایگاه امن برساند و از سقوط در مناطق خطرناک جلوگیری کنند. این قابلیت در جنگ ویتنام و همچنین جنگ ایران و عراق جان بسیاری از هواپیماها و خلبانان را نجات داد.

پشتیبانی از عملیات های نظامی و تحقیقاتی

قابلیت تغذیه سوخت در پرواز برای پشتیبانی از طیف وسیعی از عملیات های نظامی ضروری است. این شامل گشت زنی های طولانی مدت عملیات های شناسایی استراتژیک (مانند پروازهای SR-71 Blackbird) عملیات های جستجو و نجات دوربرد و استقرار سریع نیروها و تجهیزات به مناطق دوردست می شود. همچنین این تکنیک در برخی مأموریت های تحقیقاتی و ثبت رکوردهای پروازی استقامت نیز کاربرد داشته است.

کاهش هزینه ها

اگرچه تجهیزات و عملیات سوخت گیری هوایی پرهزینه هستند اما این قابلیت در بلندمدت می تواند منجر به کاهش هزینه ها شود. با افزایش برد و استقامت هواپیماها تعداد هواپیماهای مورد نیاز برای انجام یک مأموریت مشخص کاهش می یابد. همچنین با امکان برخاستن با بار کامل تسلیحات و سوخت گیری در آسمان نیاز به پروازهای متعدد برای حمل بار و مهمات کمتر می شود. تخمین زده می شود که در پروازهای بسیار طولانی استفاده از سوخت گیری هوایی می تواند تا ۳۵-۴۰٪ در مصرف سوخت کلی صرفه جویی ایجاد کند زیرا نیاز به تغییر مسیر برای فرود و برخاست مجدد از بین می رود.

انواع روش های سوخت گیری هوایی

در طول تاریخ هوانوردی روش های مختلفی برای انتقال سوخت در آسمان توسعه یافته اند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. امروزه دو روش اصلی به طور گسترده در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرند: روش بوم و روش پروب و دراگ. روش بال به بال نیز یک روش منسوخ شده است که تنها در گذشته و به صورت محدود به کار گرفته می شد.

سوخت گیری هوایی به روش بوم

روش بوم (Boom and Receptacle) یک سیستم سوخت رسانی با ظرفیت انتقال سوخت بسیار بالا است که عمدتاً توسط نیروی هوایی ایالات متحده (USAF) و کشورهایی که از هواپیماهای سازگار با این سیستم استفاده می کنند به کار می رود. در این روش هواپیمای سوخت رسان مجهز به یک لوله تلسکوپی سخت و قابل کنترل به نام «بوم» است که معمولاً در قسمت عقب و زیر بدنه هواپیما قرار دارد. این بوم دارای بالچه های کوچک کنترل کننده است که به یک اپراتور در داخل هواپیمای تانکر اجازه می دهد تا آن را هدایت کرده و به دریچه سوخت گیری مخصوصی (Receptacle) که روی بدنه هواپیمای گیرنده نصب شده است متصل کند. این سیستم برای اولین بار توسط بوئینگ در اواخر دهه ۱۹۴۰ توسعه یافت و در هواپیماهایی مانند KC-97 و سپس KC-135 Stratotanker به کار گرفته شد. سرعت بالای انتقال سوخت (تا حدود ۴۵۰۰ لیتر در دقیقه در برخی مدل ها) مهم ترین مزیت این روش است که آن را برای سوخت رسانی به هواپیماهای بزرگ مانند بمب افکن ها (B-52) و هواپیماهای ترابری (C-5) بسیار کارآمد می سازد. با این حال این روش نیازمند یک اپراتور متخصص در هواپیمای تانکر است و تنها می تواند همزمان به یک هواپیما سوخت رسانی کند. همچنین این سیستم برای سوخت رسانی به هواگردهای بالگردان (هلیکوپترها) مناسب نیست. ایمنی بالاتر در شرایط آب و هوایی نامساعد نسبت به روش دیگر نیز یکی دیگر از مزایای روش بوم محسوب می شود.

روش پروب و دراگ

روش پروب و دراگ (Probe-and-Drogue) که به روش شلنگی یا سبدی نیز معروف است از یک شلنگ انعطاف پذیر استفاده می کند که از هواپیمای سوخت رسان خارج می شود. در انتهای این شلنگ یک مخزن آیرودینامیک قیف شکل به نام «دراگ» یا «سبد» قرار دارد. هواپیمای گیرنده مجهز به یک میله (Probe) است که معمولاً در دماغه یا کنار بدنه نصب می شود و در هنگام عدم استفاده جمع می شود. خلبان هواپیمای گیرنده باید با مهارت میله خود را وارد سبد شناور در هوا کند تا اتصال مکانیکی و جریان سوخت برقرار شود. این روش توسط سر آلن کوبام در بریتانیا توسعه یافت و استاندارد ناتو برای سوخت گیری هوایی است. مزیت اصلی این روش سادگی نسبی تجهیزات در هواپیمای گیرنده و امکان سوخت رسانی همزمان به چند هواپیما در صورت تجهیز تانکر به چندین شلنگ است. همچنین این روش برای سوخت رسانی به هواگردهای بالگردان نیز قابل استفاده است. هواپیماهای نیروی دریایی و سپاه تفنگداران دریایی ایالات متحده و همچنین اکثر نیروهای هوایی اروپایی و روسیه (با استفاده از سیستم UPAZ) از این روش استفاده می کنند. با این حال سرعت انتقال سوخت در این روش کمتر از روش بوم است و اتصال در شرایط آب و هوایی نامساعد می تواند چالش برانگیزتر باشد. برخی تانکرهای مدرن (مانند KC-10) هر دو سیستم بوم و پادهای شلنگی را برای افزایش انعطاف پذیری عملیاتی خود دارند.

سوخت گیری بال به بال

روش سوخت گیری بال به بال (Wing-to-Wing Refueling) یک روش اولیه و منسوخ شده است که در آن دو هواپیما به صورت هم سطح و در کنار یکدیگر پرواز می کردند و یک شلنگ انعطاف پذیر از نوک بال یک هواپیما (تانکر) به نوک بال هواپیمای دیگر (گیرنده) متصل می شد. این روش بسیار پیچیده و خطرناک بود و نیازمند مهارت پروازی بسیار بالایی از سوی هر دو خلبان بود. به دلیل دشواری و مخاطرات بالا این روش هرگز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفت و تنها در تعداد محدودی از هواپیماهای شوروی مانند Tu-4 و Tu-16Z آزمایش و به کار گرفته شد. توسعه روش های بوم و پروب و دراگ که ایمنی و کارایی به مراتب بیشتری داشتند باعث کنار گذاشته شدن کامل روش بال به بال شد و امروزه این روش صرفاً یک نکته تاریخی در تکامل سوخت گیری هوایی محسوب می شود و هیچ کاربرد عملیاتی ندارد.

مراحل سوخت گیری هوایی

فرآیند سوخت گیری هوایی صرف نظر از روش مورد استفاده (بوم یا پروب و دراگ) شامل مراحل متعددی است که نیازمند هماهنگی دقیق و مهارت بالا از سوی خدمه هر دو هواپیما است. این مراحل با برنامه ریزی قبلی و تعیین یک نقطه و زمان ملاقات در آسمان آغاز می شود. پس از برخاستن هواپیماهای سوخت رسان و گیرنده آن ها به سمت نقطه ملاقات پرواز می کنند. مرحله اول «راندوو» (Rendezvous) است که در آن دو هواپیما با استفاده از سیستم های ناوبری و ارتباطی یکدیگر را پیدا کرده و در فاصله مناسبی از هم قرار می گیرند. سپس هواپیمای گیرنده به آرامی به سمت هواپیمای سوخت رسان نزدیک می شود. در روش بوم هواپیمای گیرنده در موقعیت مشخصی در پشت و کمی پایین تر از تانکر قرار می گیرد و اپراتور بوم لوله را به سمت دریچه سوخت گیری هدایت می کند. در روش پروب و دراگ هواپیمای گیرنده از پشت به شلنگ و سبد نزدیک می شود و خلبان با دقت پروب خود را وارد سبد می کند. پس از برقراری اتصال موفقیت آمیز و قفل شدن سیستم مرحله انتقال سوخت آغاز می شود. در این مرحله پمپ های قدرتمند در هواپیمای تانکر سوخت را از طریق بوم یا شلنگ به مخازن هواپیمای گیرنده منتقل می کنند. خدمه هر دو هواپیما به ویژه اپراتور بوم یا خلبان گیرنده در روش پروب و دراگ باید به طور مداوم موقعیت نسبی دو هواپیما را تنظیم کنند تا اتصال حفظ شده و از برخورد جلوگیری شود. چراغ های راهنما روی تانکر و ارتباط رادیویی بین خدمه در این مرحله حیاتی است. پس از انتقال میزان سوخت مورد نیاز اتصال قطع می شود. در روش بوم اپراتور بوم را جمع می کند و در روش پروب و دراگ خلبان گیرنده پروب خود را از سبد خارج می کند. در نهایت هواپیمای گیرنده از هواپیمای سوخت رسان فاصله گرفته و هر دو هواپیما به سمت ادامه مأموریت خود پرواز می کنند. این فرآیند اگرچه به نظر ساده می آید اما در عمل نیازمند آموزش های فشرده و تجربه بالا است و هرگونه خطا می تواند منجر به حوادث جدی شود.

تجهیزات مورد استفاده در سوخت گیری هوایی

انجام موفقیت آمیز عملیات سوخت گیری هوایی نیازمند تجهیزات تخصصی هم در هواپیمای سوخت رسان و هم در هواپیمای سوخت گیرنده است. این تجهیزات باید با دقت طراحی و ساخته شده باشند تا امکان انتقال ایمن و کارآمد سوخت در حین پرواز را فراهم آورند.

تجهیزات هواپیمای سوخت رسان

هواپیماهای سوخت رسان که اغلب هواپیماهای ترابری یا مسافربری اصلاح شده هستند مجهز به مخازن سوخت اضافی و سیستم های پمپاژ قدرتمند هستند. بسته به روش سوخت رسانی این هواپیماها دارای تجهیزات متفاوتی هستند: در روش بوم تجهیز اصلی یک بوم تلسکوپی سخت است که در قسمت عقب هواپیما نصب شده و توسط یک اپراتور با استفاده از کنترل های هیدرولیکی و بالچه های کنترلی هدایت می شود. این سیستم شامل نازل سوخت با اتصال توپی و سیستم های قفل کننده است. در روش پروب و دراگ هواپیمای سوخت رسان مجهز به یک یا چند پاد سوخت رسانی (HDU – Hose Drum Unit) است که زیر بال ها یا بدنه نصب می شوند. این پادها شامل قرقره ای برای جمع و باز کردن شلنگ انعطاف پذیر و یک سبد (Drogue) در انتهای شلنگ هستند. برخی تانکرهای مدرن مانند KC-10 یا A330 MRTT مجهز به هر دو سیستم بوم و پادهای شلنگی هستند تا بتوانند به انواع مختلف هواپیماها سوخت رسانی کنند. علاوه بر این تانکرهای سوخت رسان دارای سیستم های ارتباطی و ناوبری پیشرفته و همچنین چراغ های راهنما برای کمک به هواپیمای گیرنده در حفظ موقعیت مناسب هستند.

تجهیزات هواپیمای سوخت گیرنده

هواپیماهای سوخت گیرنده نیز باید برای دریافت سوخت در آسمان مجهز باشند. در روش بوم هواپیمای گیرنده دارای یک دریچه سوخت گیری (Receptacle) است که معمولاً در قسمت بالای بدنه و پشت کابین خلبان نصب می شود. این دریچه شامل سیستم قفل کننده است که با نازل بوم جفت می شود. هواپیماهای بزرگتر مانند بمب افکن ها و هواپیماهای ترابری معمولاً از این سیستم استفاده می کنند. در روش پروب و دراگ هواپیمای گیرنده مجهز به یک میله (Probe) است که می تواند ثابت یا جمع شونده باشد و معمولاً در دماغه یا کنار بدنه نصب می شود. این میله شامل یک نازل در انتها است که وارد سبد هواپیمای سوخت رسان می شود و سیستم های قفل کننده در میله و سبد اتصال را برقرار می سازند. هواپیماهای جنگنده هواپیماهای تهاجمی و برخی هواپیماهای ترابری و بالگردها از این سیستم استفاده می کنند. تجهیزات داخلی هواپیمای گیرنده نیز شامل مسیرهای لوله کشی سوخت از نقطه اتصال به مخازن هواپیما و سیستم های کنترل جریان سوخت است.

آینده سوخت گیری هوایی

با پیشرفت فناوری آینده سوخت گیری هوایی به سمت اتوماسیون بیشتر و افزایش کارایی و ایمنی در حرکت است. یکی از مهم ترین تحولات در این زمینه توسعه سیستم های سوخت گیری کاملاً خودکار است که نیاز به دخالت مستقیم اپراتور انسانی را به حداقل می رساند. شرکت هایی مانند ایرباس و بوئینگ در حال توسعه و آزمایش این سیستم ها هستند. به عنوان مثال ایرباس سیستم A3R را برای هواپیمای A330 MRTT توسعه داده است که امکان سوخت رسانی کاملاً خودکار به هواپیماهای گیرنده را فراهم می آورد. در این سیستم هواپیمای سوخت رسان با استفاده از سنسورها و سیستم های دید ماشینی موقعیت هواپیمای گیرنده را تشخیص داده بوم یا شلنگ را به صورت خودکار هدایت کرده و اتصال را برقرار می سازد. اپراتور انسانی صرفاً نقش ناظر را ایفا می کند و در صورت لزوم می تواند کنترل را در دست بگیرد. بوئینگ نیز در حال توسعه قابلیت های مشابه برای تانکر KC-46 Pegasus است. این اتوماسیون نه تنها دقت و ایمنی عملیات را افزایش می دهد بلکه می تواند کارایی را در شرایط مختلف پروازی بهبود بخشد و بار کاری خدمه را کاهش دهد. استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین (پهپادها) به عنوان سوخت رسان به ویژه در عملیات های خطرناک یا از روی ناوهای هواپیمابر (مانند پروژه MQ-25 Stingray نیروی دریایی ایالات متحده) یکی دیگر از تحولات مهم در این حوزه است که می تواند انعطاف پذیری عملیاتی را بیش از پیش افزایش دهد. این پیشرفت ها نشان دهنده تعهد به بهبود مستمر قابلیت های سوخت گیری هوایی برای پاسخگویی به نیازهای عملیاتی آینده است.

چه هواپیماهایی به عنوان سوخت رسان استفاده می شوند؟

هواپیماهای سوخت رسان معمولاً هواپیماهای ترابری یا مسافربری بزرگی هستند که برای حمل مقادیر زیادی سوخت و تجهیزات سوخت رسانی اصلاح شده اند. نمونه های رایج شامل بوئینگ KC-135 KC-10 KC-46 ایرباس A330 MRTT و ایلیوشین Il-78 هستند.

چقدر زمان می برد تا یک هواپیما سوخت گیری شود؟

مدت زمان سوخت گیری به عواملی مانند نوع هواپیمای گیرنده میزان سوخت مورد نیاز و روش سوخت گیری (بوم یا پروب و دراگ) بستگی دارد. برای یک جنگنده ممکن است چند دقیقه طول بکشد در حالی که برای هواپیماهای بزرگتر مانند بمب افکن ها یا ترابری ها ممکن است ۱۰ تا ۲۰ دقیقه یا بیشتر زمان ببرد.

آیا همه هواپیماها می توانند سوخت گیری هوایی انجام دهند؟

خیر فقط هواپیماهایی که به طور خاص برای این منظور طراحی و مجهز شده اند می توانند سوخت گیری هوایی انجام دهند. این شامل هواپیماهای نظامی با دریچه سوخت گیری یا میله پروب می شود. هواپیماهای مسافربری غیرنظامی معمولاً فاقد تجهیزات لازم هستند و نیازی به این قابلیت ندارند.