🔸سنگین‌ترین پهپاد بال‌پرنده در ایران شاهد-۱۷۱ سیمرغ است، پهپادی که حاصل مهندسی معکوس یک‌به‌یک RQ-170 در ایران بوده و علاوه بر نمونه‌ی یک‌به‌یک، نمونه‌های کوچک‌تر و سبک‌تری نیز اعم از جت و پیستونی مانند شاهد-۱۹۱ و شاهد-۱۸۱ از روی آن توسعه پیدا کرده و امروزه به‌عنوان پیشرفته‌ترین محصولات خانواده پهپادهای شاهد شناخته می‌شوند.

🔸شاهد-۱۷۱ دارای برد رزمی ۲۲۰۰ کیلومتر، مداومت پروازی ۱۰ ساعته و به‌شکل احتمالی بین ۳۰۰ تا ۴۰۰ کیلوگرم محموله را در محفظه ی سلاح خود حمل می‌کند که میتواند شامل رادار یا مجموعه‌ی سنسورهای الکترواپتیکال، محموله‌ی جنگ الکترونیک و یا تسلیحات هدایت‌شونده باشد. در قیاس پهپاد آنکا-۳ ترکیه دارای برد رزمی حدودا ۲۰۰۰ کیلومتر، مداومت ۱۰ساعته و وزن محموله ۱۳۰۰ کیلوگرمی است. پهپاد سوخو S70 هم دارای برد ۲۵۰۰ الی ۳۰۰۰ کیلومتر و توان حمل محموله‌ی  ۲۸۰۰ کیلوگرمی است.

🔸باقیاس ویژگی پرنده‌های ذکرشده برای مخاطب این سوال ایجاد می‌شود که چرا ایران به‌سراغ ساخت نمونه‌های سنگین‌تری از شاهد-۱۷۱ نمی‌رود؟ قطعا اولین حدس مخاطب عدم‌توان فنی و کمبود زیرساخت‌ها در داخل است اما مسائلی وجود دارد که افراد غیرنظامی به آن‌ها توجه نمی‌کنند.

🔸در ابتدا خوب است به وضعیت این نوع پهپادها در دیگر کشورها نگاه کنیم. تاکنون کشور‌های زیادی دست به توسعه‌ی این قبیل پهپادها زده‌اند، میگ skat روسیه، داسو neuron فرانسه (اولین پرواز در ۲۰۱۲)، BAR taranis انگلستان (اولین پرواز در ۲۰۱۳)، gatak هند (پرواز یک‌مدل شبیه‌سازی‌شده کوچک در ۲۰۲۲)، X-47 و Phantom ray امریکا (اولین پرواز دو مدل در ۲۰۱۱ انجام شد)، GJ-11 و CH-7 چین (اولین پرواز پهپاد اول در ۲۰۱۳) همگی پروژه‌هایی بودند که توسط تعدادی از غول‌های هوافضا با بودجه‌های سنگین توسعه پیدا کردند.

🔸کلیه‌ی این پروژه‌ها یک‌ویژگی مشترک دارند، هیچ کدام عملیاتی نیستند. برنامه توسعه بیشتر آن‌ها پس از گذشت سال‌ها و ساخت یک یا دو فروند لغوشده و تعدادی نیز همچنان به حیات نیمه‌جانشان ادامه می‌دهند و حتی به عملیاتی‌شدن نزدیک هم نشده‌اند. دلیل اصلی لغو این پروژه‌ها غالباً هزینه بسیار بالای توسعه و تولید یا عدم‌کارایی عملیاتی بوده. شایان ذکر است این مشکلات گریبان‌گیر کشورهایی شده که همگی دارای فناوری بسیار بالا و بودجه‌های هنگفت و نیازهای دفاعی گوناگون هستند.

🔸امروزه تنها دو کشور ایران و آمریکا دارای پهپادهای بال‌پرنده‌ی عملیاتی هستند، در آمریکا RQ-170 و RQ-180 تنها در نقش شناسایی که هردو پهپاد نیز بسیار سبک‌تر از پروژه های دیگر کشور ها هستند (البته طبق برخی شایعات اسراییل نیز نمونه‌ی بومی RQ-170 را با لاکهیدمارتین توسعه داده و در اختیار دارد). ایران قبل از به غنیمت گرفتن RQ-170 نیز تحقیقاتی را در زمینه بال‌پرنده‌ها انجام داده بود ولی با شکار سنتینل، این تحقیقات سرعت گرفت و مهندسین ایرانی توانستند به مشکلات پایداری پرواز این پهپادها غلبه کنند.

🔸اما علت عدم‌موفقیت این پروژه‌ها و هزینه‌های سنگین چیست؟!

🔸هواپیماهای بال‌پرنده ذاتا به‌خاطر نداشتن دُم، سطح مقطع راداری بسیار پایینی دارند، اما برای اینکه به پنهان‌کاری کامل برسند و بتوانند به آسمان کشورهای حفاظت‌شده نفوذ کنند، به اختفا در اِلِمان‌های مختلفی نیاز دارند، می‌توان گفت پنهان‌کاری تنها شامل پنهان‌کاری بدنه و مواد جاذب رادار نمی‌شود، پرنده‌ی پنهان‌کار باید از نظر اویونیک و پیشرانه نیز پنهان‌کار باشد، یعنی سامانه‌های اویونیکی تا حد ممکن نباید از خود اثر سیگنالی به‌جا بگذارند و به‌طور مثال پهپاد نباید با ایستگاه زمینی یا حتی ماهواره ارتباط رادیویی داشته باشد و باید بتواند مستقل با هوش مصنوعی اجرای عملیات کند.

🔸پنهان‌کاری پیشرانه نیز خود شامل دو مسئله می‌شود؛ اول پنهان‌کاری خروجی پیشرانه، دوم اختفای حرارتی. پیشرانه با خروجی مبتنی بر اصول پنهان‌کاری که بتواند امواج راداری را جذب کند، امروزه تنها فقط در امریکا برای F-22 و F-35 تولیدانبوه شده است. کشورهای چین و روسیه نیز در حال گسترش این نوع پیشرانه‌ها هستند (تصویر ۴ و ۵) این نوع پیشرانه‌ها یا مانند پیشرانه F-22 از طراحی دو بعدی استفاده می‌کنند (تصویر ۴ یک‌پیشرانه روسی با طراحی دو بعدی) یا مانند پیشرانه F-35 دارای اگزاست دندانه‌دار هستند (تصویر ۵ پیشرانه جدید J20)، در هر دو مورد نیز از مواد جاذب امواج رادار و مقاوم به حرارت ساخته شده‌اند که چالش برانگیزترین مرحله‌ی ساخت این قبیل پیشرانه‌هاست. هم‌چنین این مواد توانایی محدودی نیز در کاهش حرارت خروجی پیشرانه دارند. اما در مورد پهپادها یک گزینه‌ی دوم نیز وجود دارد: اگزاست‌های سه بعدی.

🔸در طراحی پنهان‌کارها، خروجی‌های سه بعدی نوعی طراحی شامل یک‌سطح مقطع ذوزنقه‌ای (تصویر ۲) یا بیضی شکل (تصویر ۳) یک‌دست با بدنه می‌شود که موتور در آن قرار می‌گیرد، این نوع اگزاست ضمن جلوگیری از برخورد امواج به خروجی اصلی پیشرانه و کاهش شدید سطح مقطع راداری، حرارت را نیز به‌مقدار بالایی کاهش می‌دهد، اما ایراد این نوع طراحی این است که اکثر نیروی جلوبرنده تولیدشده توسط پیشرانه در این نوع اگزاست هدر رفته و پهپاد حتی با یک پیشرانه قدرتمند نیز به‌سختی می‌تواند حتی تا ۸۰۰ کیلوگرم بار خارجی حمل کند. به همین دلیل این نوع طراحی برروی جنگنده‌ها دیده نمی‌شود و تنها بمب‌افکن F-117 از این نوع خروجی استفاده می‌کرد که توان حمل محموله این بمب‌افکن به‌همین دلیل مقدار پایینی بود.

🔸در اینجا طراحان به یک دوراهی میرسند، می‌توانند پرنده‌ای پنهان‌کار اما سبک با توانایی محدود را در اختیار بگیرند یا با قراردادن یک‌پیشرانه عادی، یک پهپاد گران‌قیمت بدون بقاپذیری و عملکرد نامناسب داشته باشند، زیرا نصب پیشرانه معمولی مانند Al-322 بر روی یک بال پرنده دو برابر یک جت جنگنده افزایش سطح مقطع راداری در پی دارد، به این علت که اگزاست بر خلاف یک جنگنده درپوشش اجزای دم قرار ندارد و از تمام طرفین و یا حتی از روبه‌رو نیز در معرض دید رادار قرار دارد و پرنده را تبدیل به طعمه می‌کند؛ بنابراین مسئله ایالات متحده نیز در آزمایشات خود به این نتیجه رسید که نصب پیشرانه‌ای با اگزاست پنهان‌کار مانند F-22 نیز افزایش سطح مقطع قابل‌توجهی دارد و پنهان‌کاری را از پرنده سلب می‌کند.

🔸در رابطه با اگزاست سه بعدی، آمریکا، انگلستان و فرانسه در طراحی‌های خود سعی کردند مسئله‌ی کاهش نیروی جلوبرنده در این نوع خروجی را برطرف کنند اما همگی شکست خوردند، تنها بمب‌افکن B-2 دارای اگزاست سه بعدی است که مشکل کاهش نیروی جلوبرنده‌ی پیشرانه را ندارد، دلیل آن نیز بزرگی خروجی‌های پیشرانه این بمب‌افکن است، اما امکان نصب اگزاستی به این بزرگی بر روی پهپادهای بال‌پرنده وجود ندارد.

▪️پی‌نوشت: در مهندسی سیالات و آئرودینامیک اگزاست سه بعدی به معنی بردار رانش یا تغییر جهت جریان خروجی در سه محور است، مانند خروجی F-35B که کامل به‌سمت پایین آمده و پرنده می‌تواند عمودی بلند شود. در این پست دید مهندسی مخابرات مطرح شده است.