تاریخچه پیشرانش توربینی و وضعیت آن در ایران

محمدرضا حسنی فر کارشناس ارشد هوافضا:  در مطلب حاضر صحبت های مهمی درباره سیر تحولی ساخت و توسعه موتورهای توربین گازی هوایی شده است. اگر علاقه مندید که در مورد وضعیت موتورهای توربین گازی و عقب ماندگی کشور در این حوزه مطالب بیشتری بدانید، حتما مطالب زیر را مطالعه کنید. دانشجویان علاقه مند به حوزه موتور و گرایش پیشرانش قبل از هر کاری باید به طور واقع بینانه جایگاه این تکنولوژی در کشور را بشناسند و به عنوان مهندسان و مدیران آینده این صنعت (البته اگر مدیران خدوم فعلی بگذارند!)، برای پیشرفت و توسعه آن راهکاری پیدا کنند.

از پیشگامان فناوری موتور توربوجت، آلمان نازی بود. دانشمندان آلمانی که در برهه ­ای از تاریخ اثبات کرده اند وزنه سنگینی در پیشرفت­ های صنعتی جهان هستند، ثبت رکورد اختراع اولین هواپیمای توربوجت، اولین جت جنگنده عملیاتی، اولین موشک کروز و همچنین اولین موشک بالستیک را نیز که در مقیاس صنعتی ساخته شده و به تولید انبوه رسید، از آن خود کردند.

Heinkel He-178: اولین هواپیما که با فناوری توربوجت به پرواز درآمد!

در سال 1937 هانس فون اوهاین (Hans von Ohain) در آلمان به ایده موتور توربوجت رسید. که حاصل تلاشش بر روی هواپیمای هینکل اچ ای-178 به پرواز درآمد. فرانک ویتل (Frank Whittle) نیز در انگلستان مشغول تحقیقات روی موتورهای توربینی بود که دستاوردهای او با فون اوهاین رقابت می­کرد. در اواسط دهه 1930، طرح فون اوهاین عبارت بود از یک کمپرسور گریز از مرکز و توربینی که پشت به پشت آن بود. ساختا موتور بسیار ساده و از ورق­های فلزی ساخته شده بود. ساخت آن در تابستان 1936 آغاز گردید و در مارس 1937 کامل شد. دو هفته بعد، موتور را با سوخت هیدروژن روشن کرد که به دلیل دمای بالای گازهای احتراق، فلز به کار­رفته در موتور ذوب شد. با پیش بردن تحقیقات و ادامه کار بر روی آن، نهایتاً در ماه سپتامبر، محفظه احتراق را جایگزین نمود و توانست موتور را برای اولین بار با سوخت گازوئیل روشن کند. اگرچه حاصل زحمات او تا آن زمان عملاً به خدمت نیروی هوایی آلمان درنیامد، اما ثابت کرد ایده­اش کارآیی دارد و به واقعیت پیوسته است[5].

هانس فون اوهاین، فیزیکدان آلمانی و طراح اولین موتور جت عملیاتی جهان

هواپیمای هینکل اچ ای-178 اولین هواپیمایی که با پیشرانش توربوجت در سال 1939 در آلمان به پرواز درآمد

ویژگی­های موتور ابداعی فون اوهاین

• اولین استارت موتور در سال 1938 (1317 ه.ش)
• استفاده از کمپرسور گریز از مرکز
• وزن: 360 کیلوگرم
• توربین با 12 پره
• سوخت: گازوئیل یا سوخت دیزل
• حداکثر نیروی رانش: 4.9 کیلونیوتن در 11600 دور در دقیقه
• نسبت فشار کلی: 1 به 2.8
• دبی هوا: 12.6 کیلوگرم بر ثانیه

موتور برش خورده فون اوهاین

مستر اشمیت-262 (Messerschmitt Me-262): اولین جنگنده توربوجت عملیاتی جهان

• دارای دو عدد موتور توربوجت Junkers Jumo 004
• اولین استارت موتور در سال 1940 (1319 ه.ش)
• اولین پرواز با موتور توربوجت در سال 1942
• استفاده از کمپرسور محوری با 8 طبقه
• وزن: 719 کیلوگرم
• سوخت: گازوئیل یا سوخت دیزل
• حداکثر نیروی رانش: 8/8 کیلونیوتن در 8700 دور در دقیقه
• نسبت فشار کلی: 1 به 3.14
• دبی هوا: 8.8 کیلوگرم بر ثانیه
• بیشترین سرعت پرواز هواپیما: 900 کیلومتر بر ساعت

موتور برش خورده Junkers Jumo 004

هواپیمای مستراشمیت-262 اولین جنگنده عملیاتی جهان با موتور توربوجت که رسما وارد نیروی هوایی آلمان نازی شد.

یونکرس جی یو-287 (Junkers Ju-287): هواپیمای جت بمب­افکن آلمانی

• دارای 4 عدد موتور توربوجت Junkers Jumo 004
• بیشینهء سرعت: 780 کیلومتر بر ساعت = 487.5 مایل بر ساعت
• برد رزمی: 1570 کیلومتر = 980 مایل
• سقف پرواز خدمتی: 9400 متر = 30000 فوت
• نرخ اوج گیری: 580 متر در دقیقه = 1890 فوت در دقیقه

یونکرس جی یو-287 هواپیمای جت بمب افکن آلمان نازی

شروع رقابت بین کشورها در طراحی و تولید موتورهای توربوجت

اولین توربوجت عملیاتی آمریکا

• اولین استارت در سال 1943
• دمای ورودی به توربین: 816 سانتی گراد
• وزن: 376.5 کیلوگرم
• نسبت فشار کلی: 1:3
• دبی هوا: 12.02 کیلوگرم بر ثانیه

اولین توربوجت تولیدانبوه شوروی

• اولین استارت در سال 1947
• وزن: 872 کیلوگرم

اولین توربوجت ژاپن

• اولین استارت در سال 1945
• وزن: 470 کیلوگرم

اولین توربوجت انگلستان

• اولین استارت در سال 1943
• دمای ورودی به توربین: 750 سانتی گراد
• وزن: 680.4 کیلوگرم
• نسبت فشار کلی: 1 به 3.5
• دبی هوا: 22.78 کیلوگرم بر ثانیه

با شکست آلمان در جنگ جهانی دوم، میراث غنی علمی تمدن آلمان توسط قوای پیروز جنگ، خصوصاً ایالات متحده آمریکا با انجام عملیات­های متعددی از جمله عملیات موسوم به پیپر کلیپ (Paper Cilp) به تاراج برده شد. در این واقعه، بسیاری از دانشمندان آلمانی از جمله هانس فون اوهاین، ورنر فون براون (Wernher von Braun) دانشمند موشکی، الکساندر لیپیش(Alexander Lippisch) متخصص آیرودینامیک و از پیشروهای طرح بال­های مثلثی در هواپیما و پرفسور هبرتوس استروگلد (Hubertus Strughold) متخصص پزشکی فضایی (Space Medicine) و فیزیولوژیست به خاک آمریکا برده شدند

جمعی از دانشمندان کشور آلمان که در عملیات آمریکایی پیپرکلیپ، به خاک آمریکا برده شدند

سخن گفتن از تاریخ علم معاصر و برهم کنش آن با مقوله سیاست­های جهانی ابرقدرت­ها مبحثی شنیدنی و البته طولانی است، اما جهت آشنایی مخاطبین اجمالا به آن پرداخته خواهد شد.

اروپا پس از جنگ جهانی دوم، اروپایی جنگ­زده و فرسوده بود. بسیاری از کشورها مستقیم یا غیرمستقیم درگیر خرابی­ها و ویرانی­های حاصل از جنگ بودند. از جمله ایران  که علیرغم اعلام بی­طرفی، توسط قوای متفقین اشغال گردید و بر اساس آمارهایی که ارائه می­شود، طی قحطی ناشی از حضور نظامیان خارجی، میلیون­ها ایرانی جان خود را از دست دادند( یک هولوکاست واقعی). در فضایی که جنگ جهانی دوم، رمق بسیاری از کشورها حتی کشورهای توسعه یافته را گرفته بود، آمریکا به دور از جغرافیای نبرد و صرف کمترین هزینه و تحمل خسارت ناچیز نسبت به دیگر کشورهای درگیر، با اقتصادی تازه ­نفس و فکری استعمارگرانه- به ارث برده از دولت بریتانیا – دوران طلایی ابرقدرتی خود را آغاز کرد. تحمیل شروط و معاهدات سنگین شبه­ترکمانچای علیه آلمان و ژاپن و عقیم شدن دولت­های مستقل در این دو اقلیم، خیال دیگر قدرت­های جهانی را از احتمال خیزش دوباره آن­ها و ظهور قدرت­های جدید که می­توانست موجب تحت­الشعاع قرار دادن منافع آنان در سراسر جهان شود، راحت کرد و عملا این دو ملت پویا و فعال را به ایالتی از ایالت­های آمریکا تبدیل نمود (مصادیقی همچون از بین رفتن فرهنگ و سنن اصیل ژاپنی با هجوم سبک زندگی غربی در شرقی ترین کشور جهان و همچنین نفوذ و تسلط لابی های صهیونیستی در آلمان و ممانعت از به قدرت رسیدن جریانی مخالف با منافع آمریکا در این دو کشور). چراکه آدولف هیتلر، رهبر آلمان نازی معتقد بود در دنیایی که قدرت­هایی همچون انگلستان، شوروی، فرانسه و آمریکا دارای قلمروهای بزرگ و مستعمرات متعدد به­دست­ آمده از جنگ و تجاوز و خون­ریزی در آسیا، آفریقا، آمریکای شمالی و جنوبی، استرالیا و اقیانوسیه بودند، چرا آلمان نباید بر سر چنین سفره ­­ای بنشیند. این مسئله قرین شده بود با تحقیر آلمان پس از جنگ جهانی اول که هیتلر توانست با مانور بر روی مفاهیمی از جمله عزت، غرور و نژاد آلمانی، ملت خود را تحت نظام ناسیونال سوسیالیسم و حزب نازی گرد آورد.

با پایان جنگ جهانی دوم و محاکمه و اعدام سران باقی­مانده حزب نازی، دانشمندان آلمانی به دلیل اندوخته گرانبهایشان که ظاهرا تعداد قابل توجهی از آنان عضو حزب نازی و البته شریک جرم جنگ و خونریزی­ها بودند، نه تنها با عفو آمریکایی و عدم محاکمه مواجه شدند، بلکه با تکریم و احترام به عمق خاک آمریکا برده شده و امکانات وسیعی در اختیار آنان گذاشته شد تا سیطره و سلطه علمی آمریکا از دیگر رقبایش بیش از پیش، جلو بیفتد و این نکته از دید بسیاری پنهان ماند که جنگ و خونریزی توسط ابرقدرتی دیگر و با بهره­ گیری نامشروع از علم و دانش که سابقا با دو بار استفاده از بمب اتمی در دو شهر هیروشیما و ناگازاکی تکرار شده بود، ادامه یافت.

با اتمام جنگ جهانی دوم، ساخت هواپیماهای با موتور توربوجت و شرکت دادن آن­ها در جنگ­هایی همچون جنگ دو کره با هواپیماهای اف-86 و میگ-15 جنگ ویتنام با هواپیماهای اف-5[1] و همچنین ورود آن به عرصه مسافربری و حمل و نقل هوایی، موتور توربوجت را رسماً وارد صنایع هوایی کرد که تا به امروز خود یا دیگر مشتقات آن، اصلی­ترین نقش را در صنعت هوایی دنیا ایفا می­کنند.

هواپیمای اف-86 متعلق به آمریکا

هواپیمای اف-5 متعلق به آمریکا

ساخت موتور توربینی در ایران

در ایران فعالیت هایی در زمینه ساخت موتور توربینی انجام گرفته است. بارزترین محصول این فعالیت ها موتور مینی جت طلوع چهار ساخت صنایع هواپیمایی ایران می­باشد که از یک موتور فرانسوی و با مهندسی معکوس طراحی و تولید گردیده است. اساس مهندسی معکوس در فناوری هایی که سابقا به صورت بومی در کشور وجود نداشته، نه تنها چیز بدی نیست بلکه آغازی بر پیشرفت های بزرگ خواهد بود. اما ضعف در این است که رویه یک کشور بنا بر مهندسی معکوس و کپی کاری باقی بماند.

متاسفانه یکی از آفت های فکری که در میان بعضی از مسئولین نهادهای تصمیم گیر کشور وجود دارد، هدفگذاری های بلندپروازانه و غیرقابل دسترس است. آرزوی ساخت یک هواپیمای 150 نفره ملی از صفر تا صد در ایران حداقل برای اکنون، آرزویی دست نیافتنی است و چون این هدف برای صنعت ما بسیار بزرگ است، نرسیدن به آن موجب سرخوردگی روحی می شود. قلب تپنده یک هواپیما، موتور آن است. کشوری که توانایی تولید موتور هواپیما ندارد و عموم دارندگان فناوری موتور با این کشور اهل مخاصمه و نزاع هستند، یا باید تامین موتور خود از یک شریک جهانی را قطعی کند یا اساسا به فکر ساخت هواپیما نباشد. چون غول ترین هواپیماها بدون داشتن موتور، پیکان هم نیستند! چنانچه تامین موتور هم قطعی شد، همیشه این کشور ماست که برای تامین موتور هواپیمایش باید برای آن شریک اقتصادی فرش قرمز پهن کند و خواسته هایش را اجابت نماید. وگرنه یک روز موتور می دهند و یک روز نه! یک روز پره توربین می دهند و یک روز نه! دقیقا همان بلایی که سر ایران ایر و ایران خودرو آمد. بنده دوره کارآموزی مقطع کارشناسی خود را در هواپیمایی هما گذرانده ام و از چیزهایی که بیشتر از همه توجهم را به خود جلب کرد، قسمتی به نام گورستان موتور بود! موتورهایی که به دلیل عدم ارسال قطعه از سوی شرکت های سازنده آنها، آنقدر روی هواپیما کار می کردند تا به طور کلی از رده خارج شوند! موتورهایی که شاید با تعویض به موقع مثلا پره های توربین آن، بازهم امکان روشن شدن و پرواز داشت. اما سرنوشتشان جایی جز گورستان موتورها نبود… یا سوء مدیریت هایی که گریبان ایران خودرو را گرفت و تا مدت ها شریک تجاری ایران خودرو یعنی فرانسه به دلایل سیاسی از دادن قطعات خودرو به ایران خودداری میکرد. اما یک تجربه خوب، سوخت اورانیوم 20 درصد بود. ایران تا چند سال پیش امکان تولید سوخت با غنای 20 درصد نداشت. وقتی برای رآکتور تهران نیاز به این سوخت پیدا کرد و آن را از کشورهای تولید کننده سوخت هسته ای مطالبه نمود، این کشورها شروط سنگین و خفت باری گذاشتند که البته مسئولین وقت زیر بار نرفته و پس از آن با عزم تنی چند از دانشمندان هسته ای ما به ویژه دکتر مجید شهریاری( که چندی بعد توسط سرویس های جاسوسی ترور شد و به شهادت رسید)، امکان تولید سوخت 20 درصد در کشور فراهم شد و ایران برای تامین سوخت از زیر یوغ آن شروط رهایی یافت. هیچ می دانستید اکنون که ایران از نظر موشکی به جایگاه نسبی خوبی رسیده و توانایی های خود را در این عرصه به جهان ثابت کرده، در بازار فروش تسلیحات موشکی، راحت تر می تواند نیازهای خود را برآورده کند؟ چون فروشنده متوجه توانایی اش شده است و اگر قیمت را بالا ببرد یا ناز کند، این احتمال را می دهد که شاید ایران بتواند ولو به قیمت تمام شده بیشتر، آن را تولید کند. نگاه به این اعراب خلیج فارس نشین نکنید که پیشرفته ترین هواپیماها را می خرند و استفاده می کنند. اینان در برابر امپراطوری امریکا نه تنها حرفی برای گفتن ندارند بلکه خود از کنیزان و غلامان آنانند. نگاهی به قراردادهای کلان اقتصادی عربستان با آمریکا بیندازید تا عمق مسئله را متوجه شوید.

یکی از گام های اولیه ساخت هواپیمای ملی، ساخت موتور توربینی ملی است که تا جایی که اطلاع دارم، احتمالا هدفگذاری در این پروژه هم بلندپروازانه است. یکی از گلوگاه های صنعت ساخت موتور، محدودیت دمای ورودی به توربین است که داشتن مهندسی مواد (متالوژی) خوب و تکنولوژی ساخت مناسب از ملزومات این صنعت است. اگر امکان ساخت موتوری قابل رقابت با موتورهای روز دنیا وجود ندارد، می توان چشم انداز را به واقعیت نزدیک تر کرد. چنانکه در تاریخچه توربوجت مشاهده کردیم اولین توربوجت ها دارای دمای ورودی به توربین در محدوده 750 درجه سانتی گراد (1023 کلوین) بودند! یا نسبت فشار کمپرسور بعضی از آن ها در حدود 1 به 3 بود! ما اگر نمی توانیم توربینی با قابلیت تحمل دمای 1650 کلوین بسازیم، توربینی درست کنیم که دمای 1200 کلوین را تحمل کند. اگر نمی توانیم مرسدس بنز تولید کنیم، حداقل می توانیم تیبا تولید کنیم که ما را به مقصدمان برساند و گلیممان را از آب بیرون بکشیم. اگر قرار بود یک ماه بعد از شروع تحقیقاتمان موتور بوئینگ 747 بسازیم که الان بسیاری از کشورها قبل از ما به این آرزو جامه عمل پوشانده بودند! هرچند که بنده حقیر معتقدم در صورت سیاست گذاری های درست و اصولی و حمایت های منطقی و جهادی از دانشمندان این کشور، تولید مرسدس بنز و موتورهایی پیشرفته تر از موتورهای نوین هم شدنی است! آنها که ساختند از مریخ نیامدند و آنانی همچون ما که نساختند، از ناتوانی ذاتی شان نیست زیرا تاریخشان نشان داده که در برهه ای سرآمد علوم و اندیشه و هنر بودند و حتی شنیده ام که صنعتگران آن زمان اروپا برای آن که جنسشان را در بازارها بهتر بفروشند، آرم “الله” را روی آن نقش می زدند تا بگویند این جنس به دست مسلمانان ساخته شده است!

سرعت رشد علمی ایران بر اساس منابع بین المللی قابل استناد نه تنها کم نیست بلکه به مراتب از میانگین رشد علمی جهان بالاتر است. علت عدم قبول چنین واقعیتی از سوی بعضی هموطنان حتی برخی از مسئولین تراز بالای جمهوری اسلامی، نداشتن آگاهی از مرزهای علم و صنعت در کشورمان است. در صورتیکه با مراجعه به آمارهای تخصصی نهادهای مسئول می توان به این سرعت رشد علمی مهر تایید زد. البته پس از روی کار آمدن دولت یازدهم و برخوردهای بعضا سیاسی و غیرعلمی با محیط علمی کشور از جمله شانتاژ ماجرای بورسیه ها و ایجاد جوی سنگین علیه دانشجویان بورسیه، این رشد علمی تا حدودی دچار لطمه و آسیب گردید که حتی رهبر انقلاب از برخورد ژورنالیستی و عوامفریبانه بعضی از مسئولین با این پرونده و بر هم زدن آرامش علمی کشور شدیدا ابراز ناراحتی کردند.

رشد یا سقوط این کشور از داخل است. اگر بخواهد رشد کند، باید از داخل کاری کرد. از ملزومات پیشرفت اقتصاد قوی است و این اقتصاد قوی جز به دست کارشناسان متعهد و متخصص در این کشور پیاده نمی شود. مدعیان و تکنوکرات ها ثابت کرده اند که علیرغم بیان شیک شان که میخواهیم مثل ژاپن ال و بل بشویم، کار چندانی برای رهایی اقتصاد کشور از خام فروشی و پول بی زحمت نفت نکرده اند.

در کل می توان گفت ایران یک قدرت نوظهور در غرب آسیاست که علیرغم کارشکنی های گسترده و جدی دشمنان قسم خورده آن، همچون تزریق ویروس مخرب و هوشمند استاکس نت به سایت های هسته ای و ترور فیزیکی دانشمندان این مرز و بوم، توانسته است راه پرزحمت خود را به سمت ایجاد یک کشور پیشرفته اسلامی باز کند که امید است این شتاب کاهش پیدا نکند و به زودی شاهد ظهور یک تمدن قدرتمند اسلامی در منطقه و جهان باشیم. پیشرفت این کشور در گام برداشتن در راهی جز مسیر استقلال نیست.