เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่โครงการและแนวคิดต่างๆ ของเครื่องบินใต้น้ำได้ปรากฏขึ้นเป็นประจำ - อุปกรณ์ที่สามารถทำการบินตามหลักอากาศพลศาสตร์และการดำน้ำแบบสลับกันได้ เนื่องจากข้อจำกัดและความยากลำบากตามวัตถุประสงค์ จึงไม่มีโครงการประเภทนี้เพียงโครงการเดียวที่สามารถนำไปใช้ได้จริง อย่างไรก็ตาม การวิจัยในด้านนี้ยังคงดำเนินต่อไป และบทบาทนำในเรื่องนี้ยังคงอยู่ที่สหรัฐอเมริกา กองทัพเรือของพวกเขาแสดงความสนใจอย่างมากในยุทโธปกรณ์ของชนชั้นที่ไม่ธรรมดา
ปัญหาวัตถุประสงค์
โครงการเครื่องบินที่จมอยู่ใต้น้ำประสบปัญหาหลายประการ การรวมกันของสองฟังก์ชันที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานมักจะทำให้การออกแบบซับซ้อนอยู่เสมอ จนถึงการสูญเสียความสามารถของหนึ่งในฟังก์ชันเหล่านี้ ภาวะแทรกซ้อนที่คล้ายคลึงกันนั้นพบได้ในบริบทของเครื่องร่อน ระบบขับเคลื่อน ที่เก็บสัมภาระ ฯลฯ
ในช่วงปลายยุค 2000 กองคาร์เดอร็อกศูนย์สงครามพื้นผิวนาวีจากกองทัพเรือสหรัฐฯ ได้ทำการวิจัยอีกเรื่องในหัวข้อเครื่องบินดำน้ำ มันสร้างช่วงที่แน่นอนของงานและปัญหาตามแบบฉบับของโครงการดังกล่าว และยังเสนอทางเลือกสำหรับการแก้ปัญหาตามเทคโนโลยีปัจจุบัน เป็นสิ่งสำคัญที่ในขั้นตอนสุดท้ายของการวิจัยและพัฒนา ข้อเสนอดังกล่าวได้รับการยืนยันโดยการทดสอบแบบจำลองมาตราส่วน
เครื่องบินใต้น้ำต้องการเครื่องร่อนน้ำหนักเบาและทนทานที่สามารถบินในอากาศและทนต่อแรงดันน้ำที่ระดับความลึกในการใช้งาน นอกจากนี้ยังต้องจัดเตรียมอุปกรณ์และช่องที่จำเป็นทั้งหมด ดังนั้น เครื่องบินจึงต้องการถังเชื้อเพลิงขนาดใหญ่ และเรือดำน้ำก็ต้องการถังบัลลาสต์
การออกแบบโรงไฟฟ้าเป็นความท้าทายที่สำคัญ การดำน้ำแอบแฝงและการบินในอากาศเป็นกระบวนการที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานสำหรับระบบขับเคลื่อนที่แตกต่างกัน เป็นผลให้อุปกรณ์ต้องมีมอเตอร์สองตัวแยกกันหรือระบบรวมกันบางประเภท
คาดว่าจะเกิดปัญหาที่ทราบเกี่ยวกับการก่อตัวของอุปกรณ์ออนบอร์ดที่ซับซ้อน เครื่องบินดำน้ำต้องการวิธีการพิเศษในการนำทางและการสื่อสาร ซึ่งสามารถสลับปฏิบัติการได้ในสภาวะที่ต่างกัน ปัจจัยนี้จะต้องนำมาพิจารณาด้วยเมื่อสร้างอาวุธที่ซับซ้อนห้องเก็บสัมภาระ ฯลฯ
ไฮโดรฟอยล์
แนวคิดที่น่าสนใจที่สุดและมีการพัฒนาอย่างดีในหมู่โครงการสมัยใหม่คือแนวคิด ซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 2010 โดยศูนย์ NSWC ของอเมริกาภายใต้กรอบของการวิจัยและพัฒนาที่กล่าวถึง จุดประสงค์ของงานนี้เพื่อกำหนดความเป็นไปได้ในการสร้างเครื่องบินใต้น้ำที่สามารถออกจากแท่นนอกชายฝั่ง บิน 400 ไมล์ในอากาศและผ่าน 12 ไมล์ทะเลใต้น้ำแล้วลงจากเรือนักว่ายน้ำต่อสู้ จากนั้นจึงจำเป็นต้องหาทางกลับไปที่ชานชาลา ระยะเวลาการอยู่ใต้น้ำถูกกำหนดไว้ที่ระดับ 3 วัน
เลย์เอาต์ "ปีกบิน" ที่มีลำตัวที่ยื่นออกมาขนาดใหญ่ กวาดขอบนำหน้าและเครื่องยนต์บนพื้นผิวด้านบนและด้านล่างถือว่าเหมาะสมที่สุด ปีกสำหรับถังและถังเก็บน้ำเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ระบบขับเคลื่อนประกอบด้วยเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนคู่หนึ่งสำหรับการบินและหางเสือพร้อมมอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับการแล่นเรือ ภายในลำตัวและปีก เป็นไปได้ที่จะวางห้องนักบินสำหรับลูกเรือสองคนและช่องแยกสำหรับพลร่มหกคน มีการเสนอแชสซีสกีแบบพิเศษสำหรับการขึ้นและลงจอด
NSWC Carderock ได้ทำงานกับเครื่องบินดำน้ำสองรุ่น ตัวที่ใหญ่กว่ามีปีกกว้างประมาณ33 ม. ยาวประมาณ. 10 ม. มวลที่คำนวณได้สูงถึง 17, 7 ตัน ความเร็วในการล่องเรือถูกกำหนดที่ 200 ไมล์ต่อชั่วโมงในอากาศและ 6 นอตใต้น้ำ พารามิเตอร์อื่น ๆ ควรสอดคล้องกับการกำหนดเดิม
ต้นแบบหลายตัวถูกสร้างขึ้นตามแนวคิดเหล่านี้ ด้วยความช่วยเหลือ พวกเขาจึงทำการบินในอากาศและโหมดบินขึ้นและลงจอด นอกจากนี้ยังมีการตรวจสอบลักษณะเฉพาะของการดำน้ำและการทำงานที่ระดับความลึกตื้น ปัญหาที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ด้วยเหตุผลที่ชัดเจน เกิดจากปัญหาการเปลี่ยนผ่านจากสภาพแวดล้อมหนึ่งไปสู่อีกสภาพแวดล้อมหนึ่ง อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ที่จะพบตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับส่วนประกอบและชุดประกอบ รวมทั้งสร้างวิธีที่สะดวกที่สุดสำหรับการดำเนินการตามกระบวนการต่างๆ
จากผลการวิจัยนี้ NSWC Carderock ระบุถึงความเป็นไปได้ขั้นพื้นฐานในการสร้างเครื่องบินใต้น้ำสำหรับบรรทุกสินค้าและผู้โดยสารโดยใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ อย่างไรก็ตาม เท่าที่ทราบ งานวิจัยนี้ยังไม่ได้รับการพัฒนา และรูปลักษณ์ที่เสนอนั้นไม่ได้ใช้ในโครงการจริง อย่างไรก็ตาม มีข่าวลือแพร่สะพัดไปต่างประเทศเกี่ยวกับการเปิดตัวงานออกแบบทดลองซึ่งจนถึงขณะนี้ยังคงเป็นความลับ
เครื่องร่อนทะเล
ในช่วงกลางทศวรรษที่ 10 สำนักงานวิจัยกองทัพเรือ (ONR) และห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพเรือ (NRL) ได้สาธิตเครื่องบินดำน้ำรุ่นใหม่ที่ปรับให้เข้ากับงานเฉพาะ มีการเสนอให้ใช้ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวเพื่อเสริมการป้องกันการต่อต้านเรือดำน้ำ
อันดับแรกคือ Flimmer (จาก Flyer และ Swimmer) จาก NLR มันเป็นอุปกรณ์ที่ไม่มีหางซึ่งมีลำตัวที่มีรูปร่างเป็นแกนหมุนที่พัฒนาแล้ว และมีปีกที่กวาดอย่างแข็งแรงพร้อมกระดูกงูที่ส่วนปลาย ที่หางมีใบพัดดัน ต่อมา เครื่องบิน Flying Sea Glider ปรากฏขึ้นพร้อมกับการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ทั่วไป โดยมีปีกตรงและหางเต็ม อุปกรณ์นี้มีไว้สำหรับร่อนเครื่องบินและไม่มีเครื่องยนต์
แนวคิด Flimmer / Flying Sea Glider เกี่ยวข้องกับการใช้โดรนใต้น้ำเป็นอาวุธต่อต้านเรือดำน้ำ ผู้ให้บริการควรทิ้งผลิตภัณฑ์ดังกล่าวและบินข้ามทะเลเพื่อค้นหาเป้าหมายใต้น้ำ เมื่อพบแล้ว UAV ควรกระเด็นลงไปใต้น้ำ จากนั้นเขาก็เล็งไปที่เรือดำน้ำของศัตรูและโจมตีด้วยหัวรบของเขา Flimmer ของรุ่นแรกสามารถบินและแล่นได้ด้วยตัวเอง Flying Sea Glider ควรจะทำงานบนหลักการของเครื่องร่อนใต้น้ำและเคลื่อนที่ใต้น้ำเพียงเพราะพลังงานสะสมเท่านั้น
ในปี 2558-2561 โดรนใต้น้ำสองรุ่นได้รับการทดสอบและยืนยันความสามารถในการแก้ไขภารกิจที่ได้รับมอบหมาย ควรสังเกตว่าแนวคิดที่เสนอของ UAV ต่อต้านเรือดำน้ำทำให้การพัฒนาโครงการง่ายขึ้นอย่างมาก ผลิตภัณฑ์สองรายการจาก ONR และ NRL จะต้องบิน "เที่ยวเดียว" ไม่มีบริการขึ้นจากน้ำและขึ้นเครื่อง
หลักสูตรการทำให้เข้าใจง่าย
ในปี 2018 ผู้เชี่ยวชาญจากมหาวิทยาลัยนอร์ธแคโรไลนาได้เผยแพร่ข้อมูลเกี่ยวกับงานวิจัยและพัฒนาของพวกเขาในหัวข้อของเรือดำน้ำไร้คนขับ ซึ่งได้รับมอบหมายจาก DARPA อุปกรณ์ของการออกแบบเครื่องบิน "ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากนกทะเล" ผ่านการทดสอบที่จำเป็นและประสบความสำเร็จในการแสดงความสามารถในการทำงานในสองสภาพแวดล้อมและการเปลี่ยนแปลงระหว่างกัน
อุปกรณ์นี้สร้างขึ้นตามรูปแบบแอโรไดนามิกปกติโดยมีช่วงปีกตรง 1.42 ม. ความยาวของผลิตภัณฑ์คือ 1.32 ม. มอเตอร์ไฟฟ้าพร้อมใบพัดถูกวางไว้ที่จมูกของลำตัวเครื่องบินรูปทรงแกนหมุนสำหรับการบิน ให้ระดับเสียงกลางสำหรับแบตเตอรี่และตัวควบคุม ที่ส่วนท้ายของลำตัว หน้าคานท่อ มีมอเตอร์สำหรับเคลื่อนที่ใต้น้ำ เขาใช้เพลายาวหมุนใบพัดที่ติดตั้งอยู่ในส่วนท้าย
การลงจอดบนน้ำทำมุมสูงเพื่อลดแรงกระแทก หลังจากนั้น UAV สามารถจมลงใต้น้ำได้โดยใช้พื้นผิวพวงมาลัยมาตรฐาน ขั้นตอนการขึ้นเครื่องเริ่มต้นที่ระดับความลึกระดับหนึ่ง อุปกรณ์อยู่ในตำแหน่งแนวตั้งและเริ่มขึ้นเนื่องจากมอเตอร์ใบพัดเมื่อยกจมูกขึ้นเหนือผิวน้ำ โดรนก็เปิดเครื่องยนต์ของเครื่องบิน
ในโครงการของมหาวิทยาลัยนอร์ ธ แคโรไลน่าและ DARPA ได้มีการนำรูปแบบที่เรียบง่ายของเครื่องบินดำน้ำมาใช้ซึ่งแสดงความสามารถที่จำเป็น อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับการพัฒนาแนวคิดเหล่านี้ อาจเป็นไปได้ว่าสถาปัตยกรรมดังกล่าวสามารถแสดงประสิทธิภาพสูงในขนาดเล็กเท่านั้น การสร้างเครื่องบินขนาดเต็มประเภทนี้จะยากมากและไม่น่าจะให้ความสามารถตามที่ต้องการทั้งหมด
อนาคตที่ไม่ชัดเจน
ดังนั้นเพนตากอนและโครงสร้างต่าง ๆ จึงไม่สูญเสียความสนใจในเครื่องบินใต้น้ำและได้มีการเปิดตัวการพัฒนาตัวอย่างใหม่เป็นครั้งคราว อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ของโปรแกรมเหล่านี้ยังค่อนข้างเจียมเนื้อเจียมตัว แนวคิดหลายประการของเครื่องบินดังกล่าวที่มีคุณสมบัติและข้อดีบางประการได้รับการพัฒนาและทดสอบในทางปฏิบัติแล้ว แต่สิ่งต่างๆ จะไม่ดำเนินต่อไป ไม่มีโครงการวิจัยใดที่พัฒนาเป็นโครงการที่เต็มเปี่ยมพร้อมเงินสำรองสำหรับการใช้งานจริงในอนาคต
เหตุผลหลักในเรื่องนี้ถือได้ว่าเป็นอัตราส่วนเฉพาะของต้นทุนและผลประโยชน์ที่อาจเกิดขึ้น การพัฒนาเต็มรูปแบบของเครื่องบินใต้น้ำ แม้จะมีความเป็นไปได้ขั้นพื้นฐาน แต่ก็ยังถือว่าไม่สมควร ในเวลาเดียวกัน พวกเขาให้ความสนใจเพียงพอกับการวิจัยในด้านนี้และการค้นหาแนวทางแก้ไขที่มีแนวโน้มดี นอกจากนี้ สถานที่ที่เป็นไปได้ของการออกแบบที่ผิดปกติในกองทัพอากาศหรือกองทัพเรือยังคงไม่แน่นอน ข้อได้เปรียบของพวกเขาเหนือวิธีการอื่นและระบบของรูปลักษณ์ดั้งเดิมนั้นยังเป็นที่น่าสงสัยอีกด้วย
ดังนั้น ทั้งในอดีตและปัจจุบัน ผลลัพธ์หลักของโครงการใหม่ทั้งหมดในด้านเครื่องบินใต้น้ำคือประสบการณ์ทางวิทยาศาสตร์ การออกแบบ และการปฏิบัติ จะใช้ในโครงการจริงหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับผู้มีโอกาสเป็นลูกค้า ด้วยความสนใจในเทคโนโลยีที่มีแนวโน้ม กองทัพเรือสหรัฐฯ และกองทัพอากาศต้องการใช้โซลูชั่นแบบเดิม