grafit elszívó lapátok egy v-2 rakétamotor fúvókáján

névlegesen a tolóerő vektor egy rakéta fúvóka áthalad a jármű tömegközéppontján, nulla nettó pillanatot generálva a tömegközéppont körül. Lehetséges pitch és yaw momentumokat generálni a fő rakéta tolóerő vektorának eltérítésével, hogy az ne haladjon át a tömegközépponton. Mivel a cselekvési vonal általában közel párhuzamos a tekercs tengelyével, a tekercsvezérléshez általában két vagy több külön csuklós fúvóka vagy egy külön rendszer használata szükséges, például uszonyok vagy lapátok a rakétamotor kipufogócsövében, eltérítve a fő tolóerőt. A tolóerő-vektor-szabályozás (TVC) csak akkor lehetséges, ha a meghajtórendszer tolóerőt hoz létre; a repülés más szakaszaiban külön mechanizmusokra van szükség a hozzáállás és a repülési útvonal irányításához.

a tolóerő vektorozása négy alapvető eszközzel érhető el:

• Gimbaled motor(ok) vagy fúvóka(ok)
• reaktív folyadékbefecskendezés
• kiegészítő “Vernier” tolóerő
• Kipufogólapátok, más néven sugárlapátok

Gimbaled thrustEdit

a tolóerő vektorozása sok folyékony rakéta esetében az egész motor gimbalingjával érhető el. Ez magában foglalja a teljes égéstér és a külső motorcsengő mozgatását, mint a Titan II két első fokozatú motorjain, vagy akár a teljes motorszerelvényt, beleértve a kapcsolódó üzemanyag-és oxidálószer-szivattyúkat. A Saturn V és az űrsikló kardánhajtóműveket használt.

a szilárd hajtóanyagú ballisztikus rakétákhoz kifejlesztett későbbi módszer a tolóerő vektorizálását úgy éri el, hogy csak a rakéta fúvókáját tereli el elektromos működtetők vagy hidraulikus hengerek segítségével. A fúvóka a rakétához egy gömbcsuklón keresztül van rögzítve, amelynek közepén lyuk van, vagy egy hőálló anyagból készült rugalmas tömítés, ez utóbbi általában nagyobb nyomatékot és nagyobb teljesítményű működtető rendszert igényel. A Trident C4 és D5 rendszereket hidraulikusan működtetett fúvóka vezérli. Az STS SRB-k kardánfúvókákat használtak.

hajtóanyag-befecskendezés

a szilárd hajtóanyag-ballisztikus rakétákon alkalmazott tolóerő-vektorozás másik módszere a folyadék befecskendezése, amelyben a rakétafúvóka rögzítve van, de a rakéta hátsó vége köré szerelt injektorokból folyadékot vezetnek be a kipufogóáramba. Ha a folyadékot csak a rakéta egyik oldalára fecskendezik be, az módosítja a kipufogócső ezen oldalát, ami eltérő tolóerőt eredményez azon az oldalon, és aszimmetrikus nettó erőt eredményez a rakétán. Ezt a rendszert használták a Minuteman II-n és az Egyesült Államok Haditengerészetének korai Slbm-jein.

Vernier thrustersEdit

a tolóerő vektorozásához hasonló hatás érhető el több vernier tolóerővel, kis kiegészítő égéskamrákkal, amelyek nem rendelkeznek saját turbopumpákkal, és egy tengelyen kardánozhatók. Ezeket használták az Atlas és az R-7 rakétákon, és még mindig használják a Szojuz rakétán, amely az R-7-ből származik, de összetettségük és súlyuk miatt ritkán használják új terveken. Ezek különböznek a Reakcióvezérlő rendszer hajtóműveitől, amelyek rögzített és független rakétamotorok, amelyeket az űrben történő manőverezéshez használnak.

kipufogó vanesEdit

a rakétamotorokban a tolóerő vektorizálásának egyik legkorábbi módszere a lapátok elhelyezése volt a motor kipufogóáramában. Ezek a kipufogólapátok vagy sugárhajtású lapátok lehetővé teszik a tolóerő elhajlását a motor bármely részének mozgatása nélkül, de csökkentik a rakéta hatékonyságát. Előnyük, hogy csak egyetlen motorral teszik lehetővé a tekercsvezérlést, amelyet a fúvóka nem. A V-2 grafit kipufogólapátokat és aerodinamikai lapátokat használt, csakúgy, mint a Redstone, amely a V-2-ből származik. A Copenhagen suborbitals Amatőr Csoport Sapphire és Nexo rakétái modern példát mutatnak a sugárhajtású lapátokra. A sugárhajtású lapátokat tűzálló anyagból kell készíteni, vagy aktívan le kell hűteni, hogy megakadályozzák az olvadást. A Sapphire szilárd rézlapátokat használt a réz nagy hőteljesítményéhez és hővezető képességéhez, a Nexo pedig grafitot használt magas olvadáspontjához, de hacsak nem aktívan lehűtik, a sugárhajtású lapátok jelentős erózión mennek keresztül. Ez a sugárhajtású lapátok hatékonyságával kombinálva többnyire kizárja azok használatát Új rakétákban.

taktikai rakéták és kis lövedékek

néhány kisebb méretű légköri taktikai rakéta, mint például az AIM-9X Sidewinder, elkerüli a repülésirányító felületeket, és ehelyett mechanikus lapátokat használ a motor kipufogógázának az egyik oldalra terelésére.

tolóerő Vektorozás egy módja annak, hogy csökkentse a rakéta minimális hatótávolságát, amely előtt nem tudja elérni a sebességet elég nagy ahhoz, hogy kis aerodinamikai felületei hatékony manőverezést eredményezzenek. Például az olyan páncéltörő rakéták, mint az ERYX és a PARS 3 LR, tolóerő-vektorozást használnak.

néhány más lövedék, amely tolóerő-vektort használ:

• 9M330
• Strix habarcs kerek használ tizenkét középszakasz oldalsó tolóerő rakéták, hogy terminál pálya korrekciók
• AAD használ jet lapátok
• QRSAM használ jet lapátok
• MPATGM használ jet lapátok
• Barak 8 használ jet lapátok
• A-Darter használ jet lapátok
• ASRAAM használ jet lapátok
• R-73 (rakéta) sugárhajtású lapátokat használ
• HQ-9 sugárhajtású lapátokat használ
• pl-10 (ASR) sugárhajtású lapátokat használ
• Mica (rakéta) sugárhajtású lapátokat használ
• pars 3 LR sugárhajtású lapátokat használ
• Aster rakétacsalád ötvözi az aerodinamikai vezérlést és a közvetlen tolóerő vektort a “PIF-PAF”nevű vezérlés
• az AIM-9X négy sugárhajtású lapátot használ a kipufogógáz belsejében, amelyek az uszonyok mozgásakor mozognak.
• a 9M96E gázdinamikai vezérlőrendszert használ, amely lehetővé teszi a manőverezést akár 35 km magasságban, 20 g feletti erőknél, amely lehetővé teszi a nem stratégiai ballisztikus rakéták bekapcsolását.
• a 9K720 Iskander vezérlése a teljes repülés során gázdinamikai és aerodinamikai vezérlőfelületekkel történik.

AircraftEdit

a legtöbb jelenleg működő vektoros tolóerő Repülőgép forgó fúvókákkal vagy lapátokkal ellátott turbóventilátorokat használ a kipufogógáz áramának eltérítésére. Ez a módszer sikeresen eltérítheti a tolóerőt akár 90 fok, a repülőgép középvonalához képest. A motort azonban függőleges emelésre kell méretezni, nem pedig normál repülésre, ami súlybüntetést eredményez. Az utóégetést (vagy a Plenum kamra égését, a PCB-t az elkerülő áramban) nehéz beépíteni, és nem praktikus a felszállási és leszállási tolóerő vektorozásához, mert a nagyon forró kipufogógáz károsíthatja a kifutópálya felületeit. Utánégetés nélkül nehéz elérni a szuperszonikus repülési sebességet. A PCB motor, a Bristol Siddeley BS100, 1965-ben törölték.

Tiltrotor Repülőgép vektor tolóerő keresztül forgó turbopropelleres motor gondolák. Ennek a kialakításnak a mechanikai bonyolultsága meglehetősen zavaró, beleértve a rugalmas belső alkatrészek csavarását és a hajtótengely teljesítményátvitelt a motorok között. A legtöbb jelenlegi tiltrotor kialakítás két rotort tartalmaz egymás melletti konfigurációban. Ha egy ilyen vízi jármű úgy repül, hogy örvénygyűrű állapotba kerül, az egyik rotor mindig kissé a másik előtt lép be, ami drasztikus és nem tervezett gurulást okoz a repülőgépnek.

az 1.világháború előtti, a brit hadsereg Delta léghajója, forgatható légcsavarokkal felszerelve

a tolóerő-vektorozást a léghajók vezérlő mechanizmusaként is használják. Korai alkalmazás volt a brit hadsereg Delta léghajója, amely először 1912-ben repült. Később a HMA (His Majesty ‘ s Airship) no. 9r-en használták, egy brit merev léghajón, amely először 1916-ban repült, valamint az 1930-as évek ikerhajóján. Haditengerészeti merev léghajók USS Akron és USS Macon, amelyeket légi repülőgép-hordozóként használtak, és a tolóerő-vektorozás hasonló formája ma is különösen értékes a modern nem merev léghajók irányításához. Ebben a használatban a terhelés nagy részét általában felhajtóerő támasztja alá, a vektoros tolóerőt pedig a repülőgép mozgásának szabályozására használják. Az első léghajó, amely nyomás alatt álló levegőn alapuló vezérlőrendszert használt, az volt Enrico Forlanini ‘ s Omnia Dir az 1930-as években.

a tolóerő-vektorozást tartalmazó sugárhajtómű tervét 1949-ben nyújtotta be a brit Légügyi Minisztérium által Percy Walwyn; Walwyn rajzait a Farnborough-i National Aerospace Library őrzi. A hivatalos érdeklődés csökkent, amikor rájöttek, hogy a tervező elmegyógyintézetben beteg.

jelenleg kutatják, a fluid tolóerő-Vektorozás (FTV) másodlagos fluid injekciókkal tereli el a tolóerőt. A tesztek azt mutatják, hogy a sugárhajtómű kipufogógázába kényszerített levegő akár 15 fokos tolóerőt is eltéríthet. Az ilyen fúvókák kívánatosak kisebb tömegük és költségük (akár 50% – kal kevesebb), tehetetlenségük (a gyorsabb, erősebb vezérlési reakció érdekében), összetettségük (mechanikailag egyszerűbb, kevesebb mozgó alkatrész vagy felület, kevesebb karbantartás) és radarkeresztmetszetük miatt a lopakodás érdekében. Ezt valószínűleg sok pilóta nélküli légi járműben (UAV) és a 6.generációs vadászgépekben fogják használni.