Propulsie vectorizare
rachete și rachete balisticedit
nominal, linia de acțiune a vectorul de împingere al unei duze de rachetă trece prin Centrul de masă al vehiculului, generând un moment net zero în jurul centrului de masă. Este posibil să se genereze momente de pitch și girație prin devierea vectorului principal de împingere a rachetei, astfel încât să nu treacă prin Centrul de masă. Deoarece linia de acțiune este în general orientată aproape paralel cu axa rolei, controlul rolei necesită de obicei utilizarea a două sau mai multe duze articulate separat sau a unui sistem separat cu totul, cum ar fi aripioare, sau palete în panoul de evacuare al motorului rachetă, deviind forța principală. Controlul vectorului de împingere (TVC) este posibil numai atunci când sistemul de propulsie creează împingere; sunt necesare mecanisme separate pentru controlul atitudinii și al traiectoriei de zbor în alte etape ale zborului.
vectorizarea tracțiunii poate fi realizată prin patru mijloace de bază:
- motor(e) Gimbaled sau duză(e)
- injecție reactivă de lichid
- propulsoare auxiliare „Vernier”
- palete de evacuare, cunoscute și sub numele de palete cu jet
gimbaled thrusted
vectorizarea tracțiunii pentru multe rachete lichide se realizează prin gimbaling întregul motor. Aceasta implică mutarea întregii camere de ardere și a clopotului exterior al motorului ca pe motoarele gemene din prima etapă Titan II sau chiar întregul ansamblu al motorului, inclusiv pompele de combustibil și oxidant aferente. Saturn V și naveta spațială au folosit motoare gimbaled.
o metodă ulterioară dezvoltată pentru rachetele balistice cu propulsor solid realizează vectorizarea tracțiunii prin devierea numai a duzei rachetei folosind actuatoare electrice sau cilindri hidraulici. Duza este atașată la rachetă printr-o articulație cu bilă cu o gaură în centru sau o etanșare flexibilă realizată dintr-un material rezistent termic, acesta din urmă necesitând în general mai mult cuplu și un sistem de acționare cu putere mai mare. Sistemele Trident C4 și D5 sunt controlate prin duza acționată hidraulic. SRB-urile STS au folosit duze gimbalate.
injecție de Propulsoredit
O altă metodă de vectorizare a tracțiunii utilizată pe rachetele balistice cu propulsor solid este injecția de lichid, în care duza rachetei este fixă, dar un fluid este introdus în fluxul de evacuare de la injectoarele montate în jurul capătului posterior al rachetei. Dacă lichidul este injectat pe o singură parte a rachetei, acesta modifică acea parte a penei de evacuare, rezultând o împingere diferită pe acea parte și o forță netă asimetrică asupra rachetei. Acesta a fost sistemul de control utilizat pe Minuteman II și primele Slbm-uri ale Marina Statelor Unite.
Vernier thrustersEdit
un efect similar cu vectorizarea de împingere poate fi produs cu mai multe propulsoare vernier, mici camere auxiliare de ardere care nu au propriile turbopompe și pot gimbal pe o axă. Acestea au fost folosite pe rachetele Atlas și R-7 și sunt încă utilizate pe racheta Soyuz, care este descendentă din R-7, dar sunt rareori utilizate pe modele noi datorită complexității și greutății lor. Acestea sunt distincte de propulsoarele sistemului de control al reacției, care sunt motoare rachete fixe și independente utilizate pentru manevrarea în spațiu.
vanesEdit
una dintre primele metode de vectorizare a tracțiunii în motoarele cu rachete a fost plasarea paletelor în fluxul de evacuare al motorului. Aceste palete de evacuare sau palete cu jet permit devierea tracțiunii fără a mișca nicio parte a motorului, dar reduc eficiența rachetei. Acestea au avantajul de a permite controlul ruloului cu un singur motor, pe care duza gimbaling nu o face. V-2 a folosit palete de evacuare din grafit și palete aerodinamice, la fel ca Redstone, derivat din V-2. Rachetele Sapphire și Nexo ale grupului de amatori Copenhaga Suborbitals oferă un exemplu modern de palete cu jet. Paletele cu Jet trebuie să fie fabricate dintr-un material refractar sau răcite activ pentru a preveni topirea acestora. Sapphire a folosit palete solide de cupru pentru capacitatea termică ridicată și conductivitatea termică a cuprului, iar Nexo a folosit grafit pentru punctul său ridicat de topire, dar dacă nu este răcit activ, paletele cu jet vor suferi o eroziune semnificativă. Acest lucru, combinat cu ineficiența paletelor cu jet, exclude în mare parte utilizarea lor în rachete noi.
rachete tactice și proiectile mici
unele rachete tactice atmosferice de dimensiuni mai mici, cum ar fi aim-9X Sidewinder, evită suprafețele de control al zborului și folosesc în schimb palete mecanice pentru a devia evacuarea motorului într-o parte.vectorizarea tracțiunii este o modalitate de a reduce raza minimă de acțiune a unei rachete, înainte de care nu poate atinge o viteză suficient de mare pentru ca suprafețele sale aerodinamice mici să producă manevre eficiente. De exemplu, rachetele antitanc, cum ar fi ERYX și PARS 3 LR, utilizează vectorizarea tracțiunii din acest motiv.
alte proiectile care folosesc vectorizarea prin împingere:
- 9M330
- Strix mortar rotund foloseste douăsprezece midsection laterale propulsor rachete pentru a oferi corecții curs terminale
- aad foloseste palete cu jet
- QRSAM foloseste palete cu jet
- MPATGM foloseste palete cu jet
- Barak 8 foloseste palete cu jet
- A-darter foloseste palete cu jet
- ASRAAM foloseste palete cu jet
- r-73 (rachetă) folosește palete cu jet
- HQ-9 folosește palete cu jet
- pl-10 (ASR) folosește palete cu jet
- mica (rachetă) folosește palete cu jet
- pars 3 LR folosește palete cu jet
- familia de rachete Aster combină controlul aerodinamic și vectorul de împingere directă controlul numit”PIF-PAF”
- AIM-9X folosește patru palete cu jet în interiorul evacuării, care se mișcă pe măsură ce aripioarele se mișcă.
- 9M96E utilizează un sistem de control dinamic al gazelor care permite manevra la altitudini de până la 35 km la forțe de peste 20g, ceea ce permite angajarea rachetelor balistice non-strategice. 9k720 Iskander este controlat în timpul întregului zbor cu suprafețe de control dinamice și aerodinamice.
AircraftEdit
majoritatea aeronavelor cu tracțiune vectorială operaționale în prezent utilizează turbofane cu duze sau palete rotative pentru a devia fluxul de evacuare. Această metodă poate devia cu succes forța de tracțiune până la 90 de grade, în raport cu linia centrală a aeronavei. Cu toate acestea, motorul trebuie să fie dimensionat pentru ridicare verticală, mai degrabă decât pentru zbor normal, ceea ce duce la o penalizare în greutate. Arderea (sau arderea camerei Plenum, PCB, în fluxul de by-pass) este dificil de încorporat și este impracticabilă pentru vectorizarea tracțiunii la decolare și aterizare, deoarece evacuarea foarte fierbinte poate deteriora suprafețele pistei. Fără post-ardere este greu să atingi viteze de zbor supersonice. Un motor PCB, Bristol Siddeley BS100, a fost anulat în 1965.
tiltrotor aeronave vector de tracțiune prin rotație nacelele motorului turbopropulsor. Complexitatea mecanică a acestui design este destul de supărătoare, inclusiv răsucirea componentelor interne flexibile și transferul de putere al arborelui de antrenare între motoare. Cele mai multe modele actuale de tiltrotor au două rotoare într-o configurație side-by-side. Dacă o astfel de ambarcațiune este zburată într-un mod în care intră într-o stare de inel vortex, unul dintre rotoare va intra întotdeauna ușor înaintea celuilalt, determinând aeronava să efectueze o rulare drastică și neplanificată.
vectorizarea tracțiunii este, de asemenea, utilizat ca mecanism de control pentru dirijabile. O aplicație timpurie a fost dirijabilul Armatei Britanice Delta, care a zburat pentru prima dată în 1912. Mai târziu a fost folosit pe HMA (His Majesty ‘ s Airship) no. 9r, un dirijabil rigid britanic care a zburat pentru prima dată în 1916 și gemene din anii 1930 SUA. Dirijabile rigide ale Marinei USS Akron și USS Macon care au fost folosite ca portavioane aeriene și o formă similară de vectorizare a tracțiunii este, de asemenea, deosebit de valoroasă astăzi pentru controlul Dirijabilelor moderne non-rigide. În această utilizare, cea mai mare parte a sarcinii este de obicei susținută de flotabilitate și împingerea vectorială este utilizată pentru a controla mișcarea aeronavei. Primul dirijabil care a folosit un sistem de control bazat pe aer sub presiune a fost Enrico Forlanini ‘ s Omnia Dir în anii 1930.
un proiect pentru un jet care încorporează vectorizarea tracțiunii a fost prezentat în 1949 Ministerului aerian britanic de Percy Walwyn; Desenele lui Walwyn sunt păstrate la Biblioteca Națională Aerospațială din Farnborough. Interesul oficial a fost redus când s-a realizat că designerul era un pacient într-un spital de boli mintale.
acum în curs de cercetare, Fluidic Thrust Vectoring (FTV) deviază forța de tracțiune prin injecții fluidice secundare. Testele arată că aerul forțat într-un flux de evacuare a motorului cu reacție poate devia tracțiunea până la 15 grade. Astfel de duze sunt de dorit pentru masa și costul lor mai mici (cu până la 50% mai puțin), inerția (pentru un răspuns de control mai rapid și mai puternic), complexitatea (mai simplă mecanic, mai puține sau deloc părți sau suprafețe în mișcare, mai puțină întreținere) și secțiunea transversală radar pentru stealth. Acest lucru va fi probabil utilizat în multe vehicule aeriene fără pilot (UAV) și avioane de vânătoare de generația a 6-a.