לקראת יציאתו המתוכננת של סרט ההמשך ל''אהבה בשחקים'' (Top Gun) חזרנו לסצֵנות מפתח בסרט המקורי משנת 1986. בין משחקי כדורעף חופים ורכיבה על אופנוע היו גם כמה קרבות אוויר. עד כמה הם מציאותיים ואיך הטילים עובדים בכלל?

*מומלץ לקרוא את הפוסט בליווי השיר [1] Take My Breath Away*

כמו בסרטי אקשן אחרים הכוללים מטוסי קרב, גם בסרט ''אהבה בשחקים'' [2] ישנן סצנות רבות שבהן לחיצה על כפתור אדום משגרת טיל לעבר מטוס אחר עד לפיצוצו. הדבר מעורר בנו תחושה קשה של חוסר אמינות: הרי הטייס אינו מכוון את הטיל למטוס השני, אז איך די בלחיצה על כפתור אחד והטיל משוגר לעבר המטוס השני, ממשיך לעקוב אחריו למרות תמרוני התחמקות, ולבסוף פוגע בו במדויק?

הסצנה שתוארה מכונה בעגה הצבאית "קרב אוויר-אוויר" (ובאנגלית יש לה שם מגניב יותר: Dogfight). באופן מאוד מפתיע, בקרבות האלו משתמשים בחימוש של טילי אוויר-אוויר. בכל פעם שמווריק או אייסמן צועקים בקשר, FOX 2 הכוונה לשיגור של טיל מונחה חום, כלומר בעל מערכת הנחיה מבוססת קרינה תת-אדומה (infrared). בעת הפעלתם, מחפשים הטילים הללו מקור חום ונמשכים אליו. אותו מקור חום פולט למעשה קרינה בתדר התת-אדום מכיוון שישנו קשר בין טמפרטורת הגוף לאורך גל הקרינה הנפלט ממנו (חוק פלאנק [3]). ככל שהטמפרטורה עולה, אורך הגל המרכזי של הפליטה יורד. גלים אלה בלתי נראים לעין אנושית ונפלטים מגופים המאופיינים בחום גבוה.         

החיפוש אחר מקור החום נעשה בחלק הטיל שנקרא ״ראש ההנחיה״. בראש ההנחיה ממוקם גלאי חום אחד או יותר. על מנת לזהות מקור חום בסביבה החיצונית מקורר גלאי החום לטמפרטורות נמוכות מאוד על ידי מערכת קירור המכילה גז, לרוב חנקן או ארגון. למה חשוב לקרר? בעת מעופו הטיל מתחמם כתוצאה מהחיכוך באוויר. כמו כן, כשחפץ כמו טיל או מטוס נע במהירות גבוהה, הדבר גורם לעלייה בצפיפות של מולקולות האוויר מסביבו. מכיוון שבגזים יש קשר ישיר בין הצפיפות לבין הטמפרטורה, הדבר יוביל לעליית הטמפרטורה בסביבת המטוס והטיל. תופעה זו נקראת "גל הלם", שעליו הרחבנו בפוסט [4]. אם לא נבצע פעולות קירור אזי הגלאי שבראש הטיל החם לא יזהה עצם חם אחר במרחב משום שהפרש הטמפרטורות בין העצם לבין הסביבה המקיפה את הגלאי לא יהיה משמעותי. 

מלבד מערכת הקירור ישנה ברוב הטילים מערכת ייצוב לראש ההנחיה (Gimbal). המערכת מאפשרת לראש ההנחיה להתביית על המטרה ללא קשר לכיוון שאליו מצביע הטיל עצמו - כמו אדם שנמצא על ספינה בים סוער אבל ממשיך כל הזמן להסתכל על נקודה מול הספינה. כלומר, הטיל פוגע כי הוא כל הזמן מסתכל על המטרה, שיטה המכונה ניווט יחסי (PN - Proportional Navigation). בדרך זו מנווט הטיל בהתאם לשינוי במיקום המטרה ולא בהתאם למיקום של המטרה ברגע השיגור [5].  לכן, גם אם הטייס מתמרן ומנסה לחמוק מהטיל, הנעילה תישמר. יתרון נוסף הוא שהדבר מאפשר לטיל להמשיך עד לפגיעה במטרה מבלי שהטייס ינחה אותו, תכונה המכונה ''שגר ושכח''.

אז על מה בעצם גלאי החום נדרש להתביית? אחד העצמים החמים שעליהם מתביית ראש ההנחיה של הטיל הוא צינור הפליטה של המטוס הנרדף. במנועי  סילון מתרחשת בעירה, ולכן מה שיראה הטיל בעצם הוא כדור אש ענק בטמפרטורה של כ-600 מעלות צלזיוס. מלבד צינור הפליטה גם מעטפת המטוס חמה במיוחד כתוצאה מהחיכוך עם האוויר, אם כי הטמפרטורה הזאת נמוכה משמעותית מזו של צינור הפליטה. אחרי שהגלאי מקורר לטמפרטורה של מינוס 60 מעלות צלסיוס, ההפרש בין הטמפרטורה הנמוכה הזאת לטמפטורה האדירה של צינור הפליטה, או אפילו של המטוס עצמו, מספק. 

לפיכך, לאחר שהטיל זיהה את המטרה הוא מנווט את דרכו אליה באמצעות מערכת ההגאים. הכוח המניע הוא מנוע רקטי, שעליו הורחב בסדרת הטילים [6]. עכשיו החלק החשוב ביותר - מתי ואיך הטיל שלנו אומר "תמות נפשי עם פלישתים" ומתפוצץ? יש שתי דרכים: הראשונה היא הברורה מאליה - פגיעה ישירה במטוס שמובילה לפיצוץ, בום! 

השנייה קצת יותר מתוחכמת. הטיל מודד את הטמפרטורה, שעולה ככל שהוא מתקרב ליעדו, במהלך מעופו לכיוון המטוס. אם היא עולה - יש לו עדיין לאן להתקדם, אבל אם היא מתחילה לרדת - כנראה יותר קרוב מזה לא יהיה, וזה המיקום שבו כנראה יפגע הכי קרוב. הטיל שולח את המסר למרעום, החלק הפציץ בטיל, ו… בום! (כאן מווריק מפוצץ מיג:)

נשמע מושלם, נכון? הדבר יכול לענות על השאלה איך בקרב האווירי הסופי מצליח מווריק להפיל שלושה מטוסי מיג. ואכן, יעילותם של הטילים הללו עומדת על כ-90 אחוזים, ממש בלתי ניתנים לעצירה. למרות זאת יש ''אבל''. אותו ''אבל'' בא לידי ביטוי בעיקר כשהרעים יורים לעבר מטוס של הטובים. אי אפשר לעצור את הטיל אבל אפשר לעשות לו קובי פרץ, כלומר לבלבל אותו [8]. ישנן מערכות רבות ומתקדמות שמטרתן לבלבל טילים מונחי חום על ידי ירי נורים, מעין "כדורי אש" קטנים. הטיל חש שהם חמים יותר מהמנוע, עוקב אחריהם למרחק רב יחסית מהמטוס, וזה נותן לטייס זמן להתחמק. אבל בסרט שלנו יש חלק לא הגיוני בנוגע להתחמקות מטילים מונחי חום: המטוס מבצע תמרון של 360 מעלות וכך בורח מהטיל (Aileron roll), דבר שבמציאות אינו אפשרי [9].

לסיכום, הטכנולוגיה של טילי אוויר-אוויר מונחי חום התפתחה מאוד במהלך השנים, וכיום יש בטילים המודרניים חיישן נוסף מבוסס מכ"מ או ראייה ממוחשבת, אבל עקרון הפעולה הבסיסי נשאר דומה. אתן מוזמנות לקרוא בהרחבה על הטכנולוגיה של מטוסי קרב והטילים בפוסט [10]. מתברר שבסרט המתאר את סיפורם של מווריק ואייסמן, החלק של קרבות האוויר מדויק יחסית, ונשאר רק לחכות ולראות אם סרט ההמשך מדייק אף הוא.

בתמונת הנושא: F-14 Tomcat

הערות והרחבות:

[1] השיר Take My Breath Away

[2]סצנת קרב אוויר אוויר בסרט

 [3]קרינת גוף שחור – ויקיפדיה (wikipedia.org) 

[4] פוסט גלי הלם 

[5] ניווט בטילים

[6] כיצד פועלים טילים

[7] טום קרוז מפוצץ מיג

[8] בלבלי אותו - קובי פרץ

[9] תמרון 360 להתחמקות מטיל

[10]  עידן הסילון