Thrust vectoring
ballistische Raketten en missilesEdit
voor de Vorm, de lijn van de actie van de de stuwkrachtvector van een raketmondstuk gaat door het massacentrum van het voertuig en genereert nul nettomoment over het massacentrum. Het is mogelijk om pitch-en giermomenten te genereren door de hoofdraket-stuwkrachtvector af te buigen zodat deze niet door het massacenter gaat. Omdat de actielijn over het algemeen bijna evenwijdig aan de rolas is georiënteerd, vereist de rolregeling meestal het gebruik van twee of meer afzonderlijk scharnierende sproeiers of een afzonderlijk systeem, zoals vinnen of schoepen in de uitlaatpluim van de raketmotor, die de hoofdstuwkracht afbuigen. Duwvectorregeling (TVC) is alleen mogelijk wanneer het voortstuwingssysteem stuwkracht creëert; aparte mechanismen zijn vereist voor de regeling van de stand en de vliegbaan tijdens andere stadia van de vlucht.
stuwkracht vectoring kan worden bereikt met vier basismethoden:
- Gimbaledmotor(en) of nozzle(s)
- Reactive fluid injection
- Auxiliary “Vernier” thrusters
- uitlaat schoepen, ook bekend als jet schoepen
Gimbaled thrustEdit
stuwkracht vectoring voor vele vloeibare raketten wordt bereikt door de hele motor aan het gimmelen. Dit omvat het verplaatsen van de gehele verbrandingskamer en de buitenste motorbel zoals op de Titan II ‘ s twee eerste-fase motoren, of zelfs de gehele motor assemblage met inbegrip van de bijbehorende brandstof en oxidatiepompen. De Saturnus V en de spaceshuttle gebruikten gimbale motoren.
een latere methode die is ontwikkeld voor ballistische raketten met vaste stuwstof, zorgt voor stuwkrachtvectoring door alleen de straalpijp van de raket af te buigen met behulp van elektrische actuatoren of hydraulische cilinders. De nozzle is bevestigd aan de raket via een kogelgewricht met een gat in het midden, of een flexibele afdichting gemaakt van een thermisch resistent materiaal, de laatste over het algemeen vereist meer koppel en een hoger vermogen aandrijfsysteem. De Trident C4-en D5-systemen worden aangestuurd via een hydraulisch bediend mondstuk. De STS SRBs gebruikt gimbaled nozzles.
Stuwstofinjectiedit
een andere methode voor het vectoren van de stuwkracht die wordt gebruikt bij ballistische raketten met vaste stuwstof is vloeistofinjectie, waarbij de raketmond is bevestigd, maar een vloeistof in de uitlaatstroom wordt gebracht van injectoren die rond het achtereinde van de raket zijn gemonteerd. Als de vloeistof slechts aan één kant van de raket wordt geïnjecteerd, wijzigt deze die kant van de uitlaatpluim, wat resulteert in een andere stuwkracht aan die kant en een asymmetrische nettokracht op de raket. Dit was het besturingssysteem dat werd gebruikt op de Minuteman II en de vroege Slbm ‘ s van de United States Navy.
Vernier thrustersEdit
een effect dat vergelijkbaar is met duwvectoring kan worden geproduceerd met meerdere vernier thrusters, kleine hulpverbrandingskamers die geen eigen turbopompen hebben en een gimbal op één as kunnen hebben. Deze werden gebruikt op de Atlas en R-7 raketten en worden nog steeds gebruikt op de Sojoez raket, die afstamt van de R-7, maar worden zelden gebruikt op nieuwe ontwerpen vanwege hun complexiteit en gewicht. Deze zijn te onderscheiden van reactie controle systeem thrusters, die vaste en onafhankelijke raketmotoren worden gebruikt voor manoeuvreren in de ruimte.een van de vroegste methoden voor het vectoren van stuwkracht in raketmotoren was het plaatsen van schoepen in de uitlaatstroom van de motor. Deze uitlaatvaantjes of straalvaantjes maken het mogelijk om de stuwkracht af te buigen zonder onderdelen van de motor te bewegen, maar verminderen de efficiëntie van de raket. Ze hebben het voordeel dat roll control met slechts een enkele motor, die nozzle gumbaling niet. De V-2 gebruikte grafiet-en aerodynamische schoepen, net als de Redstone, afgeleid van de V-2. De Sapphire en Nexo raketten van de amateurgroep Copenhagen Suborbitals zijn een modern voorbeeld van straalvaantjes. Straalvaantjes moeten gemaakt zijn van een vuurvast materiaal of actief gekoeld worden om te voorkomen dat ze smelten. Saffier gebruikte vaste koperen schoepen voor koper ‘ s hoge warmtecapaciteit en thermische geleidbaarheid, en Nexo gebruikte grafiet voor zijn hoge smeltpunt, maar tenzij actief gekoeld, zullen straalschoepen aanzienlijke erosie ondergaan. Dit, in combinatie met de inefficiëntie van Jet-vanes, sluit het gebruik ervan in nieuwe raketten meestal uit.sommige kleinere atmosferische tactische raketten, zoals de AIM-9X Sidewinder, vermijd flight control oppervlakken en gebruiken in plaats daarvan mechanische schoepen om de motoruitlaat naar één kant af te buigen.
Thrust vectoring is een manier om het minimumbereik van een raket te verkleinen, voordat de raket geen snelheid kan bereiken die hoog genoeg is om zijn kleine aerodynamische oppervlakken effectief te manoeuvreren. Bijvoorbeeld, antitankraketten zoals de ERYX en de PARS 3 LR gebruiken thrust vectoring om deze reden.
enkele andere projectielen die gebruik maken van stuwkrachtvectoring:
- 9M330
- Strix mortel ronde maakt gebruik van twaalf buik laterale boegschroef raketten te bieden terminal koerscorrecties
- AAD maakt gebruik van jet schoepen
- QRSAM gebruikt jet schoepen
- MPATGM gebruikt jet schoepen
- Barak 8 maakt gebruik van jet schoepen
- Een-Darter gebruikt jet schoepen
- ASRAAM gebruikt jet schoepen
- R-73 (raketten) maakt gebruik van jet schoepen
- HQ-9 gebruikt jet schoepen
- PL-10 (ASR) maakt gebruik van jet schoepen
- MICA (raketten) maakt gebruik van jet schoepen
- PARS 3 LR gebruikt jet schoepen
- Aster raketten familie combineert luchttechnische controle en de directe stuwstraal controle genaamd “PIF-PAF”
- aim-9X gebruikt vier straalvaantjes in de uitlaat, die bewegen als de vinnen bewegen.
- 9M96E maakt gebruik van een gasdynamisch regelsysteem waarmee manoeuvres kunnen worden uitgevoerd op hoogten tot 35 km bij krachten van meer dan 20 g, waardoor niet-strategische ballistische raketten kunnen worden ingezet.
- 9K720 Iskander wordt gedurende de hele vlucht aangestuurd met gasdynamische en aerodynamische regelvlakken.
AircraftEdit
De meeste momenteel operationele vliegtuigen met vectorkracht gebruiken turbofans met roterende Straalpijpen of schoepen om de uitlaatstroom af te buigen. Deze methode kan met succes de stuwkracht tot 90 graden afbuigen, ten opzichte van de middellijn van het vliegtuig. Echter, de motor moet worden aangepast voor verticale lift, in plaats van de normale vlucht, wat resulteert in een gewicht boete. Naverbranding (of Plenum kamer branden, PCB, in de bypass stroom) is moeilijk op te nemen en is onpraktisch voor start en landing stuwkracht vectoring, omdat de zeer hete uitlaat kan schade aan baanoppervlakken. Zonder naverbranding is het moeilijk om supersonische vliegsnelheden te bereiken. Een PCB motor, de Bristol Siddeley BS100, werd geannuleerd in 1965.
tiltrotorvliegtuig Vector stuwkracht via roterende turboprop motorgondels. De mechanische complexiteit van dit ontwerp is vrij lastig, met inbegrip van het draaien van flexibele interne componenten en aandrijfas overdracht van het vermogen tussen motoren. De meeste huidige tiltrotor ontwerpen zijn voorzien van twee rotoren in een side-by-side configuratie. Als een dergelijk vaartuig wordt gevlogen op een manier waarop het een vortex ring staat, een van de rotors zal altijd iets eerder dan de andere, waardoor het vliegtuig een drastische en ongeplande rol uit te voeren.
Thrust vectoring wordt ook gebruikt als besturingsmechanisme voor luchtschepen. Een vroege toepassing was het British Army airship Delta, dat Voor het eerst vloog in 1912. Het werd later gebruikt op HMA (His Majesty ‘ s Airship) no. 9r, een Brits onbuigzaam luchtschip dat Voor het eerst vloog in 1916 en de twin jaren 1930-Tijdperk U. S. Marine starre luchtschepen USS Akron en USS Macon die werden gebruikt als airborne vliegdekschepen, en een soortgelijke vorm van thrust vectoring is ook bijzonder waardevol vandaag de dag voor de controle van Moderne niet-starre luchtschepen. Bij dit gebruik wordt het grootste deel van de lading meestal ondersteund door drijfvermogen en wordt vectored stuwkracht gebruikt om de beweging van het vliegtuig te controleren. Het eerste luchtschip dat gebruik maakte van een regelsysteem gebaseerd op lucht onder druk was Enrico Forlanini ‘ s Omnia Dir in 1930.
een ontwerp voor een jet met stuwkracht vectoring werd in 1949 door Percy Walwyn aan het British Air Ministry voorgelegd.; Walwyns tekeningen zijn bewaard gebleven in de National Aerospace Library in Farnborough. De officiële interesse werd ingeperkt toen men zich realiseerde dat de ontwerper een patiënt in een psychiatrisch ziekenhuis was.
nu onderzocht wordt, leidt Fluidic Thrust Vectoring (FTV) de stuwkracht af via secundaire fluidic injecties. Tests tonen aan dat lucht die in een straalmotor wordt geforceerd, de stuwkracht tot 15 graden kan afbuigen. Dergelijke sproeiers zijn wenselijk voor hun lagere massa en kosten (tot 50% minder), traagheid (voor snellere, sterkere controle reactie), complexiteit (mechanisch eenvoudiger, minder of geen bewegende delen of oppervlakken, minder onderhoud), en radar doorsnede voor stealth. Dit zal waarschijnlijk worden gebruikt in veel onbemande vliegtuigen (UAV’ s) en 6e generatie gevechtsvliegtuigen.