grafitudstødningsvinger på en v-2 raketmotors dyse

nominelt er handlingslinjen for trykvektor af en raketdyse passerer gennem køretøjets massecenter og genererer nul netto øjeblik omkring massecentret. Det er muligt at generere tonehøjde-og gabmomenter ved at afbøje hovedraketstødvektoren, så den ikke passerer gennem massecentret. Fordi handlingslinjen generelt er orienteret næsten parallelt med rulleaksen, kræver rullekontrol normalt brug af to eller flere separat hængslede dyser eller et separat system helt, såsom finner eller vinger i raketmotorens udstødningsrør, der afbøjer hovedstødet. Thrust vector control (TVC) er kun mulig, når fremdrivningssystemet skaber fremdrift; der kræves separate mekanismer til holdning og flyvevejskontrol i andre faser af flyvningen.

Trykvektorering kan opnås med fire grundlæggende midler:

• Kardanmotor(er) eller dyse(er)
• reaktiv væskeinjektion
• ekstra “Vernier” – thrustere
• Udstødningsvinger, også kendt som jetvinger

kardan thrustEdit

Trykvektorering for mange flydende raketter opnås ved kardanpropler hele motoren. Dette indebærer at flytte hele forbrændingskammeret og den ydre motorklokke som på Titan II ‘ s to første-trins motorer eller endda hele motorenheden inklusive de relaterede brændstof-og iltningspumper. Saturn V og rumfærgen brugte kardanmotorer.

en senere metode udviklet til ballistiske missiler med fast drivmiddel opnår trykvektorering ved kun at afbøje raketens dyse ved hjælp af elektriske aktuatorer eller hydrauliske cylindre. Dysen er fastgjort til missilet via et kugleled med et hul i midten eller en fleksibel tætning lavet af et termisk resistent materiale, hvor sidstnævnte generelt kræver mere drejningsmoment og et aktiveringssystem med højere effekt. Trident C4-og D5-systemerne styres via hydraulisk aktiveret dyse. STS SRB ‘ erne brugte kardanedyser.

drivmiddelinjektionredit

en anden metode til trykvektorering, der anvendes på ballistiske missiler med fast drivmiddel, er flydende injektion, hvor raketdysen er fastgjort, men en væske indføres i udstødningsstrømmen fra injektorer monteret omkring den bageste ende af missilet. Hvis væsken kun injiceres på den ene side af missilet, ændrer den den side af udstødningsrøret, hvilket resulterer i forskelligt tryk på den side og en asymmetrisk nettokraft på missilet. Dette var det kontrolsystem, der blev brugt på Minuteman II og de tidlige SLBM ‘ er fra den amerikanske flåde.

Vernier thrustersEdit

en effekt svarende til trykvektorering kan produceres med flere vernier thrustere, små hjælpeforbrændingskamre, der mangler deres egne turbopumper og kan gimbal på en akse. Disse blev brugt på Atlas og R-7 missiler og bruges stadig på Soyus raket, der stammer fra R-7, men bruges sjældent på nye designs på grund af deres kompleksitet og vægt. Disse adskiller sig fra Reaktionsstyringssystempropeller, som er faste og uafhængige raketmotorer, der bruges til manøvrering i rummet.

udstødning vanesEdit

en af de tidligste metoder til trykvektorering i raketmotorer var at placere vinger i motorens udstødningsstrøm. Disse udstødningsvinger eller jetvinger tillader, at trykket afbøjes uden at bevæge nogen dele af motoren, men reducerer raketens effektivitet. De har fordelen ved at tillade rullekontrol med kun en enkelt motor, hvilket dyse gimbaling ikke gør. V – 2 brugte grafitudstødningsvinger og aerodynamiske vinger, ligesom Redstone, afledt af V-2. Safir-og Næstraketterne fra amatørgruppen Copenhagen Suborbitals er et moderne eksempel på jetvinger. Jetvinger skal være fremstillet af et ildfast materiale eller aktivt afkølet for at forhindre dem i at smelte. Safir brugte massive kobbervinger til kobbers høje varmekapacitet og varmeledningsevne, og Nekso brugte grafit til dets høje smeltepunkt, men medmindre de aktivt afkøles, vil jetvinger gennemgå betydelig erosion. Dette kombineret med jetvinger ‘ ineffektivitet udelukker for det meste deres anvendelse i nye raketter.

taktiske missiler og små projektilerrediger

nogle mindre atmosfæriske taktiske missiler, såsom AIM-9 Sidevinder, undgår flyvekontrolflader og bruger i stedet mekaniske vinger til at afbøje motorudstødning til den ene side.Thrust vectoring er en måde at reducere et missils minimumsområde, inden det ikke kan nå en hastighed, der er høj nok til, at dets små aerodynamiske overflader kan producere effektiv manøvrering. For eksempel bruger anti-tank missiler som ERYKS og PARS 3 LR trykvektorering af denne grund.

nogle andre projektiler, der bruger trykvektorering:

• 9M330
• Barak 8 bruger jetflader
• a-Darter bruger jetflader
• ASRAAM bruger jetflader
• Mpatgm bruger jetflader
• Barak 8 bruger jetflader
• a-Darter bruger jetflader
• ASRAAM bruger jetflader
• Barak 8 bruger jetflader
• a-Darter bruger jetflader
• ASRAAM bruger jetflader

vinger

• r-73 (missil) bruger jetvinger
• hovedkvarter-9 bruger jetvinger
• PL-10 (Asr) bruger jetvinger
• glimmer (missil) bruger jetvinger
• pars 3 LR bruger jetvinger
• Aster-missilfamilien kombinerer aerodynamisk kontrol og den direkte trykvektor kontrol kaldet”PIF-PAF”
• AIM-9H bruger fire jetvinger inde i udstødningen, der bevæger sig, når finnerne bevæger sig.
• 9M96E bruger et gasdynamisk styresystem muliggør manøvrering i højder på op til 35 km ved kræfter på over 20 g, hvilket tillader indgreb af ikke-strategiske ballistiske missiler.
• 9K720 Iskander styres under hele flyvningen med gasdynamiske og aerodynamiske kontrolflader.

AircraftEdit

mest aktuelt operationelle vectored thrust-fly bruger turbofaner med roterende dyser eller vinger til at afbøje udstødningsstrømmen. Denne metode kan med succes afbøje tryk gennem så meget som 90 grader i forhold til flyets midterlinie. Motoren skal dog være dimensioneret til lodret løft snarere end normal flyvning, hvilket resulterer i en vægtstraf. Efterbrænding (eller forbrænding af plenumkammer, PCB, i bypass-strømmen) er vanskelig at inkorporere og er upraktisk til start og landing af trykvektorering, fordi den meget varme udstødning kan beskadige landingsbaneoverflader. Uden efterbrænding er det svært at nå supersoniske flyhastigheder. En PCB-motor, Bristol Siddeley BS100, blev annulleret i 1965.

Tiltrotor fly vektor fremdrift via roterende turboprop motor naceller. De mekaniske kompleksiteter i dette design er ret besværlige, herunder vridning af fleksible interne komponenter og drivaksel kraftoverførsel mellem motorer. De fleste aktuelle tiltrotor designs har to rotorer i en side-by-side konfiguration. Hvis et sådant fartøj flyves på en måde, hvor det kommer ind i en hvirvelringstilstand, vil en af rotorerne altid komme ind lidt før den anden, hvilket får flyet til at udføre en drastisk og uplanlagt rulle.

Pre-Verdenskrig 1, British Army airship Delta, udstyret med drejelige propeller

Thrust vectoring bruges også som en kontrolmekanisme til luftskibe. En tidlig ansøgning var British Army airship Delta, som først fløj i 1912. Det blev senere brugt på HMA (His Majesty ‘s Airship) No. 9r, et britisk stift luftskib, der først fløj i 1916 og Tvillingen fra 1930’ erne USA. Navy stive luftskibe USS Akron og USS Macon der blev brugt som luftbårne hangarskibe, og en lignende form for trykvektorering er også særlig værdifuld i dag til kontrol af moderne ikke-stive luftskibe. I denne brug understøttes det meste af belastningen normalt af opdrift, og vektorkraft bruges til at kontrollere flyets bevægelse. Det første luftskib, der brugte et kontrolsystem baseret på trykluft, var Enrico Forlaninis Omnia Dir i 1930 ‘ erne.

et design til en jet, der inkorporerede trykvektorering, blev i 1949 forelagt Det Britiske Luftministerium af Percy; Hans tegninger er bevaret på National Aerospace Library i Farnborough. Den officielle interesse blev begrænset, da det blev indset, at designeren var en patient på et mentalt hospital.

nu undersøges Fluidic Thrust Vectoring (FTV) omdirigerer tryk via sekundære fluidiske injektioner. Test viser, at luft, der tvinges ind i en jetmotorudstødningsstrøm, kan afbøje tryk op til 15 grader. Sådanne dyser er ønskelige for deres lavere masse og omkostninger (op til 50% mindre), inerti (for hurtigere, stærkere kontrolrespons), kompleksitet (mekanisk enklere, færre eller ingen bevægelige dele eller overflader, mindre vedligeholdelse) og radartværsnit for stealth. Dette vil sandsynligvis blive brugt i mange ubemandede luftfartøjer (UAV ‘ er) og 6.generations kampfly.