به گزارش حلقه وصل، صبح امروز در جریان رژه بزرگ نیروهای مسلح که به مناسبت 31 شهریور (آغاز هفته دفاع مقدس) در جوار حرم امام خمینی(ره) برگزار شد، موشک بالستیک خرمشهر با یک سرجنگی جدید به نمایش درآمد. این سومین سرجنگی است که تاکنون بر روی این موشک دیده شده است.
موشک خرمشهر آخرین محصول معرفی شده کشور در رده بالستیک های برد بلند است و رونمایی آن بازتاب های زیادی در بین تحلیلگران حوزه موشکی در دنیا داشت. موشک جدید ایران، قطر بیشتر و طول کمتری نسبت به سایر موشک های ایرانی با برد مشابه داشت.
موشک خرمشهر در رژه شهریور 1396
لازمه این کار، طراحی مجدد، شبیه سازی و آزمایش تمام اجزاء سازه و بدنه موشک است. به علاوه اینکه در موشک خرمشهر، طول کلی نسبت به سایر نمونه های قبلی، به میزان محسوسی کاهش داشته زیرا موشک های قبلی طولی درحدود 15.5 متر و بالاتر دارند. به گفته فرمانده نیروی هوافضای سپاه این کاهش طول سبب بهبود قابلیت های تاکتیکی برای خرمشهر شده است.
کاهش طول و در کنار آن افزایش قطر موشک، در مجموع سبب کاهش نسبت طول به قطر موشک می‌شود که به آن نسبت لاغری یا Slenderness ratio نیز می‌گویند.
کاهش این نسبت مزیت هایی برای صلبیت بیشتر سازه موشک و کاستن از کمانش های موضعی به همراه داشته و در نتیجه می توان برای رسیدن به قابلیت های سازه ای مشخص، تا حدودی وزن سازه را نیز کاهش داد.
نکته مهم دیگری که با نگاهی به منابع علمی می توان دریافت، این است که موشکی با نسبت طول به قطر کمتر، برای پرواز در سرعت های بالا مناسب تر است. البته قطر بیشتر سبب افزایش نیروی پسا نیز می‌شود که با پیشران قوی تر قابل جبران است. پیشرانی که بدنه بزرگتر موشک خرمشهر جای کافی برای قرار گرفتن آن را دارد.
مقایسه شکل ظاهری موشک خرمشهر و موشک عماد که در واقع نوع توسعه یافته قدر است
پس از موشک قیام-1، خرمشهر دومین موشک بالستیک بدون بالک ایرانی است. تفاوت اصلی ظاهری قیام و خرمشهر با سایر موشک های بالستیک بومی در حذف بالک های ثابت پایدارساز از انتهای بدنه است. این بالک ها که به شکل ذوزنقه قائم الزاویه در تمام موشک های بالستیک خانواده شهاب، قدر، سجیل دیده می شوند نقش مهمی در ایجاد پایداری موشک دارند اما در دو موشک مذکور با عدم اتکا به بالک های فوق، تمام وظیفه ایجاد پایداری به عهده سامانه های کنترلی با همان عملگرهای نصب شده در خروجی پیشران سوخت مایع (در موشک قیام) گذاشته شده است.
موشک خرمشهر در نمایشگاه اقتدار 40 در بهمن 1397
حذف بالک‌های پایدارساز، مزیت‌هایی از جمله کاهش وزن و بازتاب راداری را به همراه داشته، ذخیره و انبارداری، حمل و نقل و بارگذاری موشک را در پرتابگر ساده تر می‌کند. این ویژگی به واسطه دستیابی به سطح بالاتری از دانش و فناوری تأمین پایداری و کنترل موشک، تنها به واسطه سامانه کنترل بردار رانش در خروجی موتور حاصل شده است.
به این منظور کاهش قابل توجه عوامل بروز خطا در این موشک ها از جمله استقرار دقیق موشک روی پرتابگر، بهبود سامانه های هدفگیری و هدایت، کاهش تلاطم سوخت مایع در مخزن و... نیز مورد توجه قرار گرفته است. همچنین با توجه به جدید بودن این موشک احتمالاً از فناوری های پیشرفته و سامانه های تمام دیجیتال در بخش های الکترونیکی آنها استفاده شده است.
از تصاویر منتشر شده در نمایشگاه اقتدار 40 مشخص شد که موشک خرمشهر از پیشران سوخت مایعی متفاوت با نمونه های به کارگرفته شده در موشک های نسل شهاب-3 برخوردار است. تفاوت مشهود در بخش خروجی موشک خرمشهر با آنها شامل تفاوت قطر نازل (خروجی پیشران) و نیز برخورداری پیشران موشک خرمشهر از دو نازل کوچکتر جانبی در کنار خود است.
خروجی های پیشران موشک خرمشهر در نمایشگاه اقتدار 40
در عکس زیر، تصویر گازهای خروجی از پیشران موشک خرمشهر و یک نمونه موشک خارجی با موتور سوخت مایع دارای ساختار مشابه یعنی نازل های جانبی نمایش داده شده است.
موشک خرمشهر (سمت راست) و یک موشک خارجی با موتور دارای ساختار مشابه
تفاوت دیگری که با نمایش عمومی موشک خرمشهر دیده شد، عدم استفاده از بالک ها یا فین های کنترلی نصب شده در انتهای پیشران است. در موشک های نسل شهاب کار کنترل موشک با روش کنترل بردار رانش با استفاده از این بالک ها صورت می پذیرفت. اما در موشک خرمشهر این نوع سامانه بردار رانش مشاهده نمی شود. این در حالی است که نسل اول خرمشهر نیز قابلیت هدایت و کنترل تا زمان روشن بودن موتور را دارد.
بنا بر این باید هم نازل اصلی موتور و هم دو نازل جانبی یا دستکم نازل های جانبی باید قابلیت حرکت به صورت یک گیمبال یعنی با اتصالی شبیه به مفصل کروی را داشته باشند. در این صورت شاهد به کار گیری نوع پیشرفته تری از سامانه های کنترل بردار رانش در موشک های نظامی ایران هستیم؛ فناوری‌ای که بیش از یک دهه است در مراحل بالای موشک های ماهواره بر ایرانی به کار گرفته شده است
وجود بالک های کنترلی در خروجی نازل، سبب کاهش ناخواسته مقداری از نیروی پیشران می شود ضمن اینکه این بالک ها باید با استفاده از مواد بسیار مقاومی ساخته می شدند. عملگرهای کنترلی جداگانه هر یک از این بالک ها نیز به وزن موشک می افزاید. البته قابلیت اطمینان از عملکرد این بالک ها بسیار بالا بوده و محاسبات مربوط به کنترل آنها نیز نسبتاً ساده است. در مقابل، استفاده از نازل متحرک برای کنترل موشک، ضمن حفظ تمام نیروی پیشران تولیدی، وزن کمتری نیز دارد.
میزان جرم سرجنگی موشک خرمشهر برابر 1500 تا 1800 کیلوگرم بیان شده است. مقایسه با تمام موشک های بالستیک ایران از جمله قدر-اف و اچ و نیز سجیل، نشان می دهد که خرمشهر بیش از 2 تا 3 برابر میزان اعلام شده برای انواع موشک های بالستیک قبلی قابلیت حمل محموله جنگی دارد. شکل بیرونی سرجنگی این موشک خصوصاً در ناحیه دماغه که از مواد فناشونده در آن استفاده شده نشان دهنده سرعت بسیار بالای آن در مرحله ورود به جو است.
سرجنگی مخروطی ساده موشک خرمشهر
این میزان، امکان به کارگیری سرجنگی مجتمع (تعدادی سرجنگی کوچک چند صد کیلوگرمی) را برای موشک خرمشهر فراهم می کند. قطر بیشتر بدنه در موشک خرمشهر، به حمل سرجنگی از نوع مجتمع نیز کمک می کند زیرا فضای بیشتری برای جایدهی این نوع سرجنگی در اختیار طراحان قرار دارد.
یک نمونه سرجنگی مجتمع و نحوه عملکرد آن
وجود موشک خرمشهر-2 که سرجنگی آن قابلیت هدایت تا لحظه برخورد را دارد نیز در نمایشگاه اقتدار 40 برای اولین اعلام شد. در نگاه اول، این سرجنگی شباهت بسیاری به نمونه مورد استفاده در موشک عماد دارد.
تصویری از موشک خرمشهر مجهز به کلاهک هدایت شونده
عماد اولین موشک بالستیک برد بالای متوسط ساخت ایران بود که به سرجنگی هدایت شونده تا انتهای مسیر مجهز و در اوائل پائیز 1394 رونمایی شده بود. این موشک در آزمایش های خود، دقت بسیار زیادی را در برد حدود 1650 کیلومتر نشان داد.
کمی بعد و در بهار 1395، خبر آزمایش موفق موشک با سرجنگی هدایت شونده و خطای چند متر در برد 2000 کیلومتر اعلام شد.
مقایسه موشک خرمشهر-1 و 2 توسط یک تحلیلگر خارجی
سخنان رئیس ستاد کل نیروهای مسلح مبنی بر اصابت سرجنگی موشک خرمشهر با خطای 60 سانتیمتر به هدف در برد 1300 کیلومتر در آزمایش های نهایی خود، نشان داد که این موشک حرف های زیادی برای گفتن دارد. با این میزان خطا، عملاً سطح قابلیت نقطه زنی موشک های بالستیک ایران، بسیار بهبود یافته است.
تصاویری از اصابت دقیق سرجنگی خرمشهر-2 به هدف
اما در رژه 31 شهریور 1398 (امروز) موشک خرمشهر با یک سرجنگی جدید به نمایش در آمد. این سرجنگی برخلاف نمونه اولیه که مخروطی ساده است، دارای تغییر در سطح مقطع و زاویه سطوح بوده اما بر خلاف نمونه مشاهده شده در خرمشهر-2 فاقد بالک کنترلی است.
از طرفی به دلیل حجم کمتر این سرجنگی، احتمال اینکه این نمونه مربوط به کلاهک های چندگانه باشد، بسیار ضعیف است. نگاهی به رویه گذشته سرجنگی موشک های خانواده شهاب و قدر در این زمینه می تواند مفید باشد.
از نظر ظاهری، اولین انواع سرجنگی های شهاب، مخروطی ساده بودند که بعدها با دو نوع دیگر، تنوع یافتند. نوعی که در اینجا آن را "سه مخروطی" می نامیم با دو بخش مخروطی که اولی زاویه بیشتری دارد شروع شده و به واسطه یک حجم استوانه ای با طول قابل توجه به بخش مخروطی سوم می رسد.
بنا بر اطلاعات موجود، این نمونه برای اولین بار روی موشک های شهاب-3 بهبود یافته در رژه 31 شهریور 1383 مشاهده شد. این ترکیب به نظر می رسد امروزه معمول ترین ترکیب هندسه ظاهری کلاهک های جنگی موشک های بالستیک کشور است زیرا علاوه بر شهاب-3، در موشک های قیام و سجیل-1 و 2، قدر-1F و نمونه جدید قدر-1H نیز دیده می شود.
سرجنگی موشک های ایران از راست به چپ: قیام، قدر-اف، سجیل و شهاب-3 نسل اول
نوع دیگر که آن را "دو مخروطی" می نامیم، با یک حجم مخروطی از دماغه شروع شده و به واسطه یک حجم استوانه ای کوتاه به بخش مخروطی انتهایی می رسد.
انواع شکل ظاهری سرجنگی از سمت راست، دو مخروطی، سه مخروطی و مخروطی ساده
تحلیل های کارشناسان خارجی در باره این سه نوع طرح کلاهک بسیار جالب است. آنها با استفاده از نرم افزار های تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) و مکانیک پروازی، با فرض یک توزیع جرم همگن در داخل کلاهک که از نوک دماغه شروع شده و تا طول های مختلفی نزدیک به انتهای آن ادامه یابد شبیه سازی هایی را اجرا کرده و به این نتیجه رسیده اند که نوع سه مخروطی از دو نوع دیگر ضریب نیروی مقاوم (درگ) کمتری دارد؛ نوع دو مخروطی از دو نوع دیگر پایداری بیشتری دارد و بیشترین حجم محموله در شرایط ثابت در این نوع قابل انباشتن است. البته خواص دو نمونه جدیدتر به هم نزدیک تر است تا به نمونه قدیمی تر از سرهای جنگی موشک های شهاب.
سه نوع کلاهک روی سه نسل از موشک شهاب
هر چند در این تحلیل ها از فرضیات ساده کننده هم استفاده شده است اما با توجه به یکسان گرفتن عوامل تأثیرگذار مختلف برای هر سه نوع، می توان به این نتایج توجه و اعتماد نسبی کرد.
سرجنگی موشک های دوربرد از جو خارج شده و پس از طی بخش قابل توجهی از مسیر خود در خارج از آن مجدداً به جو بازگشته و به سوی هدف سرازیر می شود. در این شرایط و با توجه به نبود هدایت، کلاهک پایدارتر مناسب تر است پس منطقی خواهد بود که در نسل های جدید شهاب، قیام و سجیل خبری از نوع مخروطی ساده نباشد.
با توجه به کم بودن ضریب نیروی مقاوم طرح کلاهک سه مخروطی، رسیدن موشک سجیل به سرعت تا 12 ماخ (بیش از 4000 متر بر ثانیه) در هنگام اصابت به هدف ممکن شده است. البته به گفته وزیر اسبق دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح، سردار احمد وحیدی سرجنگی برخی از موشک های بالستیک ایرانی به سرعت 14 تا 15 برابر سرعت صوت یا ماخ (در حدود 4600 تا 5000 متر بر ثانیه) رسیده و قابلیت اجرای عملیات ضد کشتی در برد بلند را دارد. این موشک و سرجنگی آن را میتوان سریعترین سلاح موشکی ایرانی دانست.
موشک دوربرد سجیل با کلاهک سه مخروطی
متخصصان کشورمان با بهرهگیری از طرحهای موجود و اجرای محاسباتی که دارای پیچیدگیهای علمی و فنی بالایی بوده و اجرای آنها با استفاده از اَبَررایانه ها نیز زمان زیادی در حد چند هفته به طول می انجامد اقدام به بهسازی طرح کلاهک موشکهای کشورمان نمودهاند.
علاوه بر محاسبات آیرودینامیکی و دینامیک پروازی، تولید موادی که درجه حرارت بسیار بالای ایجاد شده در چنین سرعتهایی را تحمل کرده و امکان اتمام مأموریت را به سرجنگی بدهد نیز از مسائل بسیار پیچیده در رسیدن به این موفقیت است.
یکی از راه حل های موجود در دنیا برای حل مشکل حرارت تولیدی در سرعت های بالا استفاده از موادی با نقش "از بین رونده" یا "فناشونده" است که با سوختن این ماده مطابق الگویی مشخص، بخش های زیر این پوشش سالم باقی مانده و موشک به پرواز ایمن خود ادامه می دهد. محاسبه نحوه سوختن این مواد که گرافیت یکی از انواع آنها است و طراحی و ساخت پوششی از جنس آنها که مطابق الگوی مدنظر بسوزد از فعالیت های علمی سنگین و پیچیده محسوب می شود. در تصویر سرجنگی موشک سجیل، بخش سیاه رنگ جلویی، همان بخش فناشونده است.
با توجه به شباهت سرجنگی جدید موشک خرمشهر با نمونه های دو مخروطی و سه مخروطی موشک های شهاب-3 و قدر، می توان گمانه زنی کرد که احتمالاً این سرجنگی جدید برای رسیدن به پایداری بیشتر برای افزایش دقت در سرجنگی فاقد هدایت تا لحظه آخر و همچنین بالاترین سرعت در فاز نهایی پرواز، بهینه شده است. به این ترتیب احتمال مورد اصابت قرار گرفتن آن توسط سامانه های پدافند ضد موشکی دشمن کمتر می شود.
آنچه مهم است، روند بهبود طرح ها و ادامه داشتن فعالیت های متخصصان صنعت موشکی کشور به سمت طرح های بهینه تر و توسعه قابلیت های عملیاتی محصولات این صنعت است که بهسازی های مختلف مشاهده شده روی انواع موشک ها خصوصاً تجهیز موشک های قدیمی به کلاهک هدایت شونده تا لحظه آخر از جمله این فعالیت های مهم است.