Thrust vectoring
raketer och ballistiska missilesEdit
nominellt, handlingslinjen för tryckvektor av ett raketmunstycke passerar genom fordonets masscentrum och genererar noll nettomoment om masscentret. Det är möjligt att generera tonhöjds-och girmoment genom att avböja huvudrakettrycksvektorn så att den inte passerar genom masscentret. Eftersom handlingslinjen i allmänhet är orienterad nästan parallell med rullaxeln kräver rullkontroll vanligtvis användning av två eller flera separat gångjärnsmunstycken eller ett separat system helt och hållet, såsom fenor eller skovlar i raketmotorns avgasrör, vilket avböjer huvudkraften. Thrust vector control (TVC) är endast möjlig när framdrivningssystemet skapar dragkraft; separata mekanismer krävs för attityd och flygvägskontroll under andra stadier av flygningen.
Tryckvektorering kan uppnås med fyra grundläggande medel:
- Gimbaled motor (er) eller munstycke(er)
- reaktiv vätskeinjektion
- extra ”Vernier” thrusters
- Avgasskenor, även kända som jetskenor
Gimbaled thrustEdit
Tryckvektorering för många flytande raketer uppnås genom att gimbalera hela motorn. Detta innebär att hela förbränningskammaren och den yttre motorklockan flyttas som på Titan II: s dubbla första stegmotorer, eller till och med hela motorenheten inklusive relaterade bränsle-och oxidationspumpar. Saturn V och rymdfärjan använde gimbaled motorer.
en senare metod som utvecklats för ballistiska missiler med fast drivmedel uppnår tryckvektorering genom att endast avleda raketens munstycke med hjälp av elektriska ställdon eller hydraulcylindrar. Munstycket är fäst vid missilen via en kulled med ett hål i mitten eller en flexibel tätning gjord av ett termiskt resistent material, det senare kräver i allmänhet mer vridmoment och ett högre effektmanövreringssystem. Trident C4-och D5-systemen styrs via hydrauliskt manövrerat munstycke. STS SRBs använde gimbaled munstycken.
Drivmedelinjektionedit
en annan metod för tryckvektorering som används på ballistiska missiler med fast drivmedel är flytande injektion, i vilken raketmunstycket är fixerat, men en vätska införs i avgasflödet från injektorer monterade runt missilens bakre ände. Om vätskan injiceras på endast en sida av missilen, modifierar den den sidan av avgasröret, vilket resulterar i olika tryck på den sidan och en asymmetrisk nätkraft på missilen. Detta var kontrollsystemet som användes på Minuteman II och de tidiga Slbm: erna i USA: s marin.
Vernier thrustersEdit
en effekt som liknar tryckvektorering kan produceras med flera vernierpropellrar, små hjälpförbränningskammare som saknar sina egna turbopumpar och kan gimbal på en axel. Dessa användes på Atlas-och R-7-missilerna och används fortfarande på Soyuz-raketen, som härstammar från R-7, men används sällan på nya mönster på grund av deras komplexitet och vikt. Dessa skiljer sig från Reaktionskontrollsystempropellrar, som är fasta och oberoende raketmotorer som används för manövrering i rymden.
Avgasvansedit
en av de tidigaste metoderna för tryckvektorering i raketmotorer var att placera skovlar i motorns avgasström. Dessa avgasskenor eller jetskenor gör att dragkraften kan avböjas utan att flytta några delar av motorn, men minskar raketens effektivitet. De har fördelen att tillåta rullkontroll med endast en enda motor, vilket munstycksgimbaling inte gör. V-2 använde grafitavgasskenor och aerodynamiska skovlar, liksom Redstone, härledd från V-2. Safir-och Nexo-raketerna från amatörgruppen Copenhagen Suborbitals ger ett modernt exempel på jetskenor. Jetskenor måste vara gjorda av ett eldfast material eller kylas aktivt för att förhindra att de smälter. Sapphire använde massiva kopparskenor för kopparens höga värmekapacitet och värmeledningsförmåga, och Nexo använde grafit för sin höga smältpunkt, men om inte aktivt kyls kommer jetskenor att genomgå betydande erosion. Detta, i kombination med jet vanes ineffektivitet, utesluter mestadels deras användning i nya raketer.
taktiska missiler och små projektilerredigera
några mindre atmosfäriska taktiska missiler, såsom AIM-9X Sidewinder, undviker flygkontrollytor och använder istället mekaniska skovlar för att avleda motoravgas till ena sidan.
Thrust vectoring är ett sätt att minska en missils minsta räckvidd, för vilken den inte kan nå en hastighet som är tillräckligt hög för sina små aerodynamiska ytor för att producera effektiv manövrering. Till exempel använder antitankmissiler som ERYX och PARS 3 LR tryckvektorering av denna anledning.
några andra projektiler som använder thrust-vectoring:
- 9M330
- Strix mortar round använder tolv midsection lateral thruster raketer för att ge terminalkurskorrigeringar
- AAD använder jetskenor
- QRSAM använder jetskenor
- Mpatgm använder jetskenor
- Barak 8 använder jetskenor
- A-Darter använder jetskenor
- ASRAAM använder jetskenor
- /li>
- R-73 (missil) använder jetskenor
- HQ-9 använder jetskenor
- PL-10 (ASR) använder JETSKENOR
- glimmer (missil) använder jetskenor
- pars 3 LR använder jetskenor
- aster-missilfamiljen kombinerar aerodynamisk styrning och den direkta tryckvektorn kontroll som kallas ”PIF-PAF”
- AIM-9X använder fyra jetskenor inuti avgaserna, som rör sig när fenorna rör sig.
- 9M96E använder ett gasdynamiskt styrsystem som möjliggör manövrering i höjder på upp till 35 km vid krafter över 20g, vilket möjliggör ingrepp av icke-strategiska ballistiska missiler.
- 9K720 Iskander styrs under hela flygningen med gasdynamiska och aerodynamiska styrytor.
AircraftEdit
de flesta för närvarande operativa vektorerade tryckflygplan använder turbofans med roterande munstycken eller skovlar för att avleda avgasströmmen. Denna metod kan framgångsrikt avleda dragkraft genom så mycket som 90 grader, i förhållande till flygplanets mittlinje. Motorn måste dock dimensioneras för vertikal Hiss, snarare än normal flygning, vilket resulterar i en viktstraff. Efterbränning (eller Plenumkammarförbränning, PCB, i bypassströmmen) är svår att införliva och är opraktisk för start-och landningsvektor, eftersom det mycket heta avgaserna kan skada banans ytor. Utan efterbränning är det svårt att nå supersoniska flyghastigheter. En PCB-motor, Bristol Siddeley BS100, avbröts 1965.
Tiltrotor flygplan vektor dragkraft via roterande turboprop motor naceller. Den mekaniska komplexiteten i denna design är ganska besvärlig, inklusive vridning av flexibla interna komponenter och drivaxel kraftöverföring mellan motorer. De flesta aktuella tiltrotor-mönster har två rotorer i en sida-vid-sida-konfiguration. Om ett sådant hantverk flygs på ett sätt där det går in i ett virvelringstillstånd, kommer en av rotorerna alltid att gå in något före den andra, vilket får flygplanet att utföra en drastisk och oplanerad rulle.
Thrust vectoring används också som en styrmekanism för luftskepp. En tidig ansökan var British Army airship Delta, som först flög 1912. Det användes senare på HMA (His Majesty ’ s Airship) nr 9r, ett brittiskt styvt luftskepp som först flög 1916 och Tvillingen 1930-talet USA. Navy stela luftskepp USS Akron och USS Macon som användes som luftburna hangarfartyg, och en liknande form av dragkraft vectoring är också särskilt värdefullt i dag för kontroll av moderna icke-stela luftskepp. Vid denna användning stöds det mesta av lasten vanligtvis av flytkraft och vektorerad dragkraft används för att styra flygplanets rörelse. Det första luftskeppet som använde ett styrsystem baserat på tryckluft var Enrico Forlanini ’ s Omnia Dir på 1930-talet.
en design för en jet som innehåller tryckvektor skickades 1949 till British Air Ministry av Percy Walwyn; Walwyns ritningar bevaras på National Aerospace Library i Farnborough. Officiellt intresse begränsades när man insåg att designern var en patient på ett mentalsjukhus.
nu forskas, fluidic Thrust Vectoring (FTV) avleder dragkraft via sekundära fluidiska injektioner. Tester visar att luft som tvingas in i en jetmotorutblåsningsström kan avböja dragkraft upp till 15 grader. Sådana munstycken är önskvärda för deras lägre massa och kostnad (upp till 50% mindre), tröghet (för snabbare, starkare kontrollrespons), komplexitet (mekaniskt enklare, färre eller inga rörliga delar eller ytor, mindre underhåll) och radartvärsnitt för stealth. Detta kommer sannolikt att användas i många obemannade flygfordon( UAV) och 6: e generationens stridsflygplan.