موشک/راکت

 راکت چیست؟


راکت در واقع همان موشکی است که سامانه هدایتی ندارد و در هوا به صورت آزاد حرکت میکند. گاهی نیز به سامانه پیشرانش در موشک ها نیز راکت میگویند و گاهی دیگر به موشک های فضايي.
راکت در گویش بهتر؛ افزاریست که با رانش پرشتاب گاز، نيروي جلوبرندگي ايجاد ميکند.
(راکت در تعریفی دیگر يك نوع سامانه توليد نيروي حرکت است كه با استفاده از تركيب سوخت و اكسيد كننده (كه هر دو در داخل سامانه هستند) نيروي عكس العملي توليد مي كند كه به حرکت وسيله منجر مي گردد. در بيان عمومي گاهي به كل وسيله پرتابگر نيز راكت گفته مي شود.)

موشک چیست؟


موشک در واقع یک وسیله جابجایی بدون سرنشینی است که یک بار یا کالا را از یکجا به یک جایگاه دیگر جابجا میکند. این افزار نیروی مورد نیاز برای حرکت را از پیشران راکتی درونش میگیرد. بخشي از موشک همان راکت دارای سامانه پایشگر است. اجزاي اصلي يک موشك پیشران ،که در برگیرنده سوخت و اکسيدکننده، قاب(بدنه) يا پوششي براي نگهداري بخش هاي گوناگون، سامانه هدايتگر وبار (مانند سرجنگي و یا ماهواره) هستند. موشك هنگامي که برای پرتاب ماهواره يا بارهاي ديگر به کیهان استفاده شود، «موشك ماهواره بر» يا «موشك حامل»ناميده ميشود.

(موشك در حقيقت ماشيني است که به وسيله ي خروج سريع گاز، نيروي جلوبرندگي ايجاد ميکند. هرگونه راكت با كاربري نظامي كه داراي سامانه هدايت و كنترل باشد موشک نامیده میشود. اكثر پرتابگرهاي فضايي بر اساس فناوری موشكهاي نظامي توسعه پيداكردند.)

اژدر چیست؟

اژدر، جنگ افزار یا موشک خود کشش زیر آبی است که از یک زیردریایی، هواپیما و یا کشتی شلیک میشود. این پرتابه طراحی شده است تا هنگام برخورد به هدف و یا در نزدیکی آن منفجر شود.

مقدمه

موشَک هدایت‌شونده[۱] یا به اختصار موشک[۱] نوعی سامانه تسلیحاتی خودکششی هدایت‌شونده است. موشک‌های مدرن نخستین بار در جنگ جهانی دوم پدیدار شدند. موشک‌ها موجب یک دگرگونی انقلابی در تقریباً همه جنبه‌های فعالیت‌های نظامی شدند و به ویژه ماهیت نبردهای هوایی و دریایی، پشتیبانی نزدیک هوایی و جنگ هوایی استراتژیک را دگرگون ساختند. هرچند بمب‌های اتمی کشتار جمعی در مقیاسی بسیار گسترده را ممکن ساختند ولی موشک‌های بالستیک قاره‌پیمای مسلح به کلاهک اتمی بودند که روشی مطمئن را برای شلیک بمب‌های اتمی مطرح کردند.[۲]

موشک یک سامانه تسلیحاتی محسوب می‌شود چرا که از بخش‌های گوناگونی تشکیل می‌شود که دربرگیرنده بخش هدف‌یابی و هدایت، بخش پروازی، موتور و کلاهک می‌شوند. موتور موشک معمولاً یک راکت است و از این حیث موشک را می‌توان راکت هدایت‌شونده محسوب کرد. البتهموشک‌های کروز به جای راکت از موتور جت استفاده می‌کنند و از این نظر نوعی هواپیمای بدون سرنشین هستند. کلاهک جنگی بمبی است که موشک آن را با خود حمل می‌کند و سیستم‌های هدایتی متنوعی مانند هدایت سیمی، تلویزیونی، گرمایی، لیزری، و راداری هم در انواع مختلف موشک‌ها استفاده می‌شوند. حرکت این سامانه هم با نیروی واکنش ناشی از خروج گاز تأمین می‌شود که ناشی از سوختن سوخت از طریق واکنش‌های شیمیایی داخل موتور موشک است. موشک از دید سوخت به دو دستهٔ موشک با سوخت مایع و موشک با سوخت جامد بخش می‌شود. البته دو نوع موشک دیگر نیز قابل تعریف است یکی موشک با سوخت گاز و دیگری موشک با سوخت مایع فشرده

اجزای اصلی موشک

  • بدنه موشک

  • بالهای موشک (Wings)

  • بالکهای موشک (FINS)

  • سیستم هدایت و کنترل موشک (Guidance and control system)

  • هدایت حساسه

  • کامپیوتر

  • کلاهک یا سرجنگی

– انواع سرجنگی متعارف

  • سرجنگی انفجاری

  • سرجنگی متلاشی یا ترکشی

  • سرجنگی با خرج شکل‌دار

  • پیشران (موتور)

ساختمان موشک

در این بخش با ساختمان انواع موشک ها آشنا می شویم
– موشکها دارای ۴ بخش هستند:


۱- بار مفید یا سرجنگی، بخشی از موشک که مواد منفجره در آن جای میگیرد سرجنگی ویا کلاهک نام دارد.
۲- سامانه پیشرانش، که انرژی لازم برای شتاب دادن بار مفید به شتاب مورد نیاز را فراهم میکند.
(نیروي بدست امده از جريان مواد رانده شده از پیشران در راستای پشتی را نيروي پيشرانش مينامند. اين نيرو، همان نيرويي است كه به جسم پرنده داده ميشود و آن را به حركت درميآورد. نيروي پيشرانش، برآيند نيروهاي گازديناميكي و هيدروديناميكيِ اعماليِ به سطوح درونی پیشران به هنگامِ رانده شدن مواد از آن، است.)
۳- سامانه کنترل و هدایت، که موشک را در مسیر از پیش برنامه ریزی شده به سوی هدف خواسته شده پایش و واپایش میکند(البته همه موشکها پایش شونده نیستند)
(به سامانه ای که موشک را بدون آن که به خلبان نیاز داشته باشد به سوی هدف روانه کند، سامانه هدایت میگویند.)
۴- سازه پوششی، که همه چیز را باهم نگه میدارد؛ روی این سازه پوششی یا بدنه موشک، بیشتر،بخشهایی همچون بال یا بالک و دماغه نوک تیز سوار میشوند.سرجنگی ،سامانه هدایت ودماغه نیز از دیگر بخشهای بدنه هستند.
(جلوترین بخش هر موشک هدایت شونده و یا هر راکت، دماغه ای است که بیشتر به شکل مخروط بوده و هنگام حرکت در اتمسفر از موشک و راکت در برابر گرمایی که دستاورد اصطکاک است پاسداری میکند.)
پیش از پرتاب، زیر سامانه های موشک برای آمادگی گمارشی بازرسی میشوند و برنامه پرواز یا مسیر پرواز به رایانه هدایتگر، داده میشود.هنگام سوزش، سوخت های مایع یا جامدنیروی پیشرانش را برای پرتاب موشک فراهم میکنند. اگر موشک چند مرحله ای باشد، هر مرحله هنگامی که سوخت آن مرحله تمام شده و یا نزدیک به تمام شدن باشد، نیروی پیشرانش خود را به پایان رسانده و سپس از بدنه موشک جدا شده و مرحله دیگر اغاز به سوزش میکند. سامانه هدایت و کنترل، موشک را در مسیر درست پاییده و میراند. پس از آنکه مرحله پایانی نیروی پیشرانش خود را به پایان رساند، بار مفیددر جایگاه از پیش،پیش بینی شده خود رها میشود. در برخی از سامانه ها بار مفید به بدنه موشک چسبیده شده است و با آن به سوی هدف حرکت میکند.
موشکهای حامل کیهانی و موشکهای گمانه زنی برای قرار دادن ماهواره ها در مدار و یا گرداوری دادههای دانشوری از لایه های بالایی اتمسفر به کار میروند. تفاوت ویژه میان این موشکها با موشکهای بالستیک رزمی/جنگی در بار مفید و کاربرد مورد نظر آنها است. با افزایش بارها و سامانه های جنگ افزاری و الگوریتمهای پایشگر متفاوت، موشکهای حامل کیهانی و موشکهای گمانه زنی میتوانند به عنوان موشکهای بالستیک جنگی بکار رود. در اصل بسیاری از ماهواره برها و موشکهای حامل کیهانی کنونی گونه پیشرفته موشکهای بالستیک پیشین هستند.
از این رو که سامانه های موشکی کامل بزرگ هستند کم پیش می اید که یک موشک سرهم شده واماده از کارخانه سازنده به یگانهای رزمی ویا خریدار وخواهان داده وجابجا گردد به جای آن زیر سامانه های و بخشهای بدنه جدا جدا وکه به اسانی توانایی سرهم شدن را داشته باشد در بسته ها ویا جعبه های استاندارد با کشتی ویا…برای خریدار ویا یگانهای خواهان فرستاده میشوند،ودر انجا سرهم بندی گشته واماده بکار گیری میشوند.

مرحله

بيشتر موشکهاي دوربرد از دو يا تعداد بيشتري «مرحله» تشکيل شدهاند، که «روي هم» و يا «در كنار هم» سوار ميشوند. مرحلهي دوم بالاي مرحلهي نخست یا پایه است و به همين الگو دیگر مراحل جا داده ميشوند. مرحلهي نخست، موشک را از سکوي پرتاب بلند ميکند و گاهي با عنوان «بوستر» يا «مرحلهي اصلي» شناخته ميشود. هنگامي که پيشرانهي مرحلهي نخست به پایان میرسد و يا موشك به سقف پرواز و شتاب دلخواه ميرسد، پیشران اين مرحله خاموش ميشود و اين بخش ازبدنه موشك، جدا ميگردد تا مرحلهي بعدي ناچار بکشیدن يک وزن افزوده وبیخود نباشد. به همین رو کاهش وزن، دیگر بخشها ميتوانند پیشران کم توان تری داشته باشند و نيز ميتوانند پيشرانهي کمتري سوار کنند؛ که دستاوردش توانایی جابجایی بارهای سنگينتري فراهم ميشود.

پیشرانش موشک ها

در این بخش و چند بخش بعد در مورد سیستم پیشرانش موشک آشنا خواهیم شد:
در يك موشك بر اثرسوزش سوخت، گازهاي داغي بوجود می اید كه در هنگام خروج از يك شيپوره( نازل) نيرويي ايجاد ميكند كه ميتواند موشك را از زمين بلند كند. اگر چه اين نيرو ثابت ميماند. اما شتاب موشك افزايش مييابد چون بر اثر مصرف سوخت، موشك سبك تر ميشود.
موشك به همان آساني كه در اتمسفر كار ميكند، در بیرون اتمسفر هم كار ميكند اما در انجا، پيشرانش موشك به خاطر فشار گازهاي داغ در برخورد با اتمسفر نيست، بلكه بر اثر واكنش در برابر كنش است. وضعيت موشك در اين حالت مانند وضعيت كسي است كه در وسط يك زمين يخ زده بسيار لغزنده قرار گرفته است. او هر چقدر هم كه دست و پا بزند، از جايش تكان نخواهد خورد. اما اگر بر حسب اتفاق تعدادي كيف يا چمدان كوچك به همراه داشته باشد ميتواند براي حركت كردن از آن ها استفاده كند. اگر او كيف ها را يكي پس از ديگري در جهت معيني پرتاب كند، به آهستگي در جهت دیگر شروع به حركت خواهد كرد .
در موشكهاي نخستین، مانند آنهايي كه چيني ها درست كرده بودند، از سوخت جامد (باروت) استفاده مي شده است. هنگامي كه جرقه اي به باروت زده شود، اين سوخت جامد انرژي خود را به صورت يك انفجار آزاد ميكند. پيشرفت در طرح و ساخت موشكهاي سده ۲۰ ، بيشتر پیرامون استفاده از سوختهاي مايع بوده است. از اين نوع سوختها در مقايسه با وزن برابر از سوخت جامد نه تنها انرژي بيشتري آزاد ميكنند، بلكه بهتر هم پایش میشوند.
در موشكي كه با سوخت مايع كار ميكند، سوخت نمی سوزد مگر اينكه با يك اكسيدكننده درامیخته شود. برخلاف يك هواپيماي جت موشك نميتواند هميشه اكسيژن مورد نياز سوختش را از هوا بگیرد (چون به ارتفاعهاي خيلي بالايي ميرود كه غلظت اكسيژن گاهی به صفر ميرسد)، بنابراين بايد اكسيژن مورد نياز را با خود ببرد. سوخت و اكسيدكننده را در باک های جداگانه بارگذاری و حمل ميكنند و در هنگام سوزش آنها را در محفظه احتراق تلمبه ميكنند، كه در آنجا سوخت ميسوزد (در واقع منفجر ميشود). گازهاي حاصل از راه شيپوره با شتاب زيادي به بیرون پرتاب ميشوند. و مقدار نيروي پيشرانش موشك، از راه زياد يا كم كردن اندازه سوخت و اكسيدكننده ورودي به محفظه احتراق، پایش ميشود.سوخت موشک آلماني V2 در جنگ جهاني دوم، نفت سفيد و اكسيژن بود. امروزه سوخت موشكها، هيدرازين (يكي ديگر از هيدروكربنهاي مايع) يا سوختهاي سرمازا ( مانند هيدروژن مايع و اكسيژن مايع) است. هيدرازين يك سوخت هايپرگوليك است، يني در صورت وجود اكسيدكنندهاي مانند دينيتروژن تتروكسيد به طور خودبهخودي منفجر ميشود. بازده هيدرازين در حدود ۱۵تا ۲۰درصد كمتر از سوختهاي سرمازا است، اما كاربرد آن سادهتر و مطمئنتر است. سوختهاي سرمازا را براي اينكه مايع بمانند، بايد تا دماي پاييني سرد كنند. بنابراين پیشران بايد سامانه پيچيدهاي از لولهها براي گذر سوخت سرد شده داشته باشد. اين سوختها نيز به يك محترق كننده نياز دارند.درست در طي پرتاب موشك است كه سوختهاي سرمازا برتري خود را نشان ميدهند، يني زماني كه بیشینه بازده ممكن براي بلند كردن موشك و بارهاي آن از زمين نیاز است.

پیشرانه های موشکی -۱


در این بخش با مفهوم پیشرانه آشنا شده و پیشرانه جامد موشک ها را بررسی خواهیم کرد


پيشرانه


مخلوط شيميايي شامل سوخت و اکسيدکننده است که با سوختن، در موشکها نيروي پيشران (يا تراست) ايجاد مينمايد.
يكي از غلطهاي مصطلح استفاده از واژهي سوخت به جاي هر دو مولفه ي «سوخت» و «اكسيدكننده » پيشرانه است. بنابراين هر جا واژهي پيشرانه استفاده شود، منظور هر دو مولفهي «سوخت» و «اكسيدكننده» است.


سوخت


سوخت مادهاي است که وقتي ميسوزد يا با اکسيژن ترکيب ميشود و براي پیشران نیروی پيشرانش ايجاد ميکند.


اکسید کننده


اکسيدکننده عاملي است که براي در امیختن با سوخت، اکسيژن يا ماده اكسيدكننده – كه همیشه اكسيژن نيست – آزاد مينمايد.


پيشرانه هاي جامد


اين ترکيبات داراي شتاب سوزش بالايي هستند و گازهاي داغ ناشي از سوزش آنها، هنگام پرتاب از بخش استوانه اي و شیپوره(نازل)، نيروي پيشران (تراست) مورد نیاز را ايجاد مينمايند. هنگامیکه پیشران شروع به کار ميکند، پيشرانه ي جامد از بخش مياني به سمت کناره شروع به سوزش مينمايد. شکل کانال ميانيِ تعبيه شده در ميانِ پيشرانه ي جامد، تعيين کننده ي شتاب و الگوي سوزش ميباشد. بنابراين نوع طراحي کانال، وسيله اي براي هدايت نيروي پيشران (تراست) به شمار ميرود. بر خلاف پیشران هاي مايع، پیشرانهاي جامد چندان هدايت پذير نيستند و پس از روشن شدن آنها، امکان هدايت فرآيند کار پیشران و در صورت نياز خاموش کردن، تقريباً ناممکن است. بیشتر اين دسته از پیشران ها پس از روشن شدن تا وقتي که تمامي پيشرانه مصرف شود، ميسوزند.
پيشرانه هاي همگن به دو دسته ی تکپايه و دوپايه بخش پذیرند.
پيشرانه هاي تکپايه،بیشتر “نيتروسلولزي” ميباشد که داراي هر دو ویژگی اکسيدکنندگي و احياکنندگي ميباشد.
پيشرانه هاي دوپايه، بیشتر داراي نيتروسلولز و نيتروگلسيرين ميباشند، که با يک پلاستيسايزر، پر ميشوند.
در شرايط عادی، پيشرانه هاي همگن، ايمپالس ويژهاي بالاتر از ۲۱۰ ثانيه ندارند وویژگی برتر آنها، در ایجاد نكردن دودهایي که دیده شده و رد بجا میگذارند ميباشد؛ از این رو بیشتراز آنها در جنگافزارهاي راهکنشی(تاکتيکي) استفاده ميشود. بیشتر از اين نوع پيشرانه ها، در انجام گمارش کمکي يا فرعي، همانند پرتاب قطعات بدرد نخور به دريا يا در سامانهي جدايش يک بخش موشك از بخش ديگر آن، استفاده ميشود.

پیشرانه های موشکی -۲

ادامه پیشرانه های جامد…
پيشرانه هاي جامد دو خانواده دارند:

۱-همگن
۲- مرکب

هر دو نوع اين پيشرانه ها، متراکم بوده، در دماي معمولي پايدار ميباشند و به سادگي ميتوان آنها را نگهداري نمود .
پيشرانه هاي مرکب پيشرفته
پودرهاي ناهمگني (مخلوط) ميباشند که شامل يک نمک کريستاله شده يا نمکهاي معدني بسيار نرم، مثل پرکلرات آمونيوم ميباشند. اين نمکها نقش اکسيدکنندگي داشته، بين ۶۰% تا ۹۰% وزن پيشرانه را تشکيل ميدهند.
جزء احياشونده يا سوخت، معمولاً آلومينيوم ميباشد. پيشرانه بوسيله ي يک بايندر نظير پلي اورهاتان يا پليبوتاديان _ که به عنوان سوخت مورد استفاده قرار ميگيرند _ کنار يکديگر نگه داشته ميشوند.
افزون بر آنچه گفته شد، گاهي ترکيبات دارای کاتاليست نيز، براي کمک به افزايش شتاب سوزش و يا آسان نمودن فرآيند توليد پيشرانه، به سوخت جامد افزوده ميشود. فراورده پایانی جسمي مانند لاستيک با استحکامي نزديک به پاککن لاستيکي سفت است.
پيشرانه هاي مرکب: بیشتر با نوع بايندر استفاده شده شناخته ميشوند.
دو نوع بايندر،بیشتر مورد استفاده قرار ميگيرند:

۱-پليبوتاديان اکريليک اسيد اکريلونيتريل (پي.بي.اِي.ان) 
۲-هيدروکسي ترميناتور پلي بوتاديان (اِچ.تي.پي.بي)


فرمولاسيون «پي.بي.اِي.ان» نسبت به فرمولاسيون «اِچ.تي.پي.بي» ايمپالس ويژه، دانسيته و شتاب سوزش میشه گفت بالاتري دارد. به هرحال، پيشرانه ي «پي.بي.اِي.ان» چالشهایی را در امیختگی و توليد دارد كه به شوند نياز به بالابردن دما جهت تهيه آن ايجاد ميشود.
بايندر «اِچ.تي.پي.بي» بسيار قوي تر و انعطاف پذيرتر از «پي.بي.اِي.ان» ميباشد. از ويژگيهاي خوب اين دو پيشرانه ميتوان به ویژگی های مکانيکي مناسب و پتانسيل زمان سوزش درازتر نسبت به پيشرانه هاي همگن، اشاره کرد.
پيشرانه هاي جامد، تنوع کاربري خوبي دارند. بیشتر پیشران هاي جامدِ کوچک، بعنوان شتاب دهنده هاي بخش پاياني ماهواره برها و يا براي جابجايي سامانه هاي کیهانی به مدارهاي بالاتر، مورد استفاده قرار ميگيرند.
پیشران هاي جامدِ متوسط كاربردهاي ديگري دارند، مانند؛۱-«بخش کمک كننده ي بار مفيد» (پي.اِي.ام) 
۲- «مرحله ي پاياني اينِرشيال» (آي.يو.اِس) 
كه اينها تراستر هاي کمکي شمرده میشوند و موجب رسيدن ماهواره به مدار بالاتر يا افزايش برد و جابهجايي خط سير موشک، ميشوند.
در پرتابگرهاي کیهان پيماي شاتل، موشك دلتا و تيتان از پیشران هاي جامد، براي افزايش تراست _ به ويژه در بخش نخست _ استفاده ميشود؛ به اين تقويت كننده هاي تراست، بوستر سوخت جامد گفته ميشود. در پرتابگر کیهان پيماي شاتل، از بوسترهاي سوخت جامد بزرگي استفاده ميشود كه هر يك شامل ۵۰۰ تن (۱۱۰۰۰۰۰ پوند) پيشرانه ميباشد و ميتواند نيروي پيشراني بيش از ۱۴۶۸۰ تن كيلوگرم (يا ۳۳۰۰۰۰۰ پوندنيرو) توليد نمايد.

پیشرانه های موشکی -۳

در این بخش با تمامی گونه های پیشرانه های مایع آشنا می شویم

پيشرانه های مايع

در يک موشک سوخت مايع، سوخت و اکسيدکننده در باک های جداگانه نگهداري ميشوند و از راه سازوكاري که برگرفته از لوله ها، شيرها و توربوپمپ ميباشد، به اتاقک سوزش وارد ميشوند و ميسوزند. با احتراق پیشرانش(سوخت) گاز داغي ساخته ميشود كه در هنگام گذر از اتاقک بر شتاب آن افزوده ميشود و از دماي آن كاسته ميشود. به عبارت ديگر اتاقک سوزش، انرژي شيميايي سوخت را به انرژي جنبشي بدل ميكند و اين است كه نيروي پيشران (تراست) ايجاد ميگردد.
موتور های سوخت مايع از نظر پيچيدگي نقطه ي مقابل موتور های سوخت جامد هستند اما به هرحال به ازاي پيچيدگيِ پیشرانه اي سوخت مايع، مزايايي هم دارند که از آن جمله، ميتوان به اين مورد اشاره نمود که در پیشرانهاي سوخت مايع، با کنترل جريان پيشرانه به اتاقک سوزش، ميتوان كاهش يا افزايش نيروي پيشران، خاموشی يا روشن نمودن دوباره پیشران را شوند گرديد در حالي كه در پیشران هاي سوخت جامد در با اینکه ساده اند، چنين امكاني شدنی نیست.
يک سوخت خوب، سوختي است که داراي ضربه ي ويژه ي بالايي باشد يا از جنبهي ديگر، شتاب خروج گازهاي داغ از شیپوره(نازل) آن زياد باشد. بالا بودن اين شتاب ميتواند باعث بالا بودن گرمای سوزش و گازهاي خروجي و يا كمتر بودن وزن مولکولي گاز داغ، باشد.
فاکتورهاي مهم ديگري نيز در خوب بودن يك سوخت دخالت دارد از آن جمله ميتوان به جرم حجمي، دماي نگهداري و سمي بودن سوخت اشاره نمود.
استفاده از سوختي با جرم حجمي پايين به اين دلیل است که باک های بزرگي براي ذخيره ي آن در موشك نياز ميباشد، و اين امر افزايش وزن موشک را به همراه خواهد داشت. سوختي با دماي نگهداري پايين نيازمند يك سامانه ي برودتي جهت نگهداري است و مخازن نگهداري آن بايد داراي عايق کاري ويژه باشد.
بديهی است استفاده از اين افزارها نيز وزن موشک را افزايش خواهد داد. همچنين سمي بودن سوخت مهم است، چراکه چالشهای ايمني زيادي را، در زمان جابجايي، ترابري، نگهداري و کار با سوخت ایجاد خواهد میکند. افزون بر این بیشتر چنين سوختهايي بسيار خورنده نيز ميباشند.
سوختهاي مايعي که در موشکهاي حامل (يا ماهواره بر) بازرگانی(ونه جنگاوری) استفاده شدهاند را، ميتوان در سه گروه دسته بندي نمود:

  • مواد نفتي

  • سرمازا

  • خودمشتعل

  •  

پيشرانه هاي نفتي


سوخت هايي هستند که از اجزاء نفت خام فراوری شده، ساخته ميشوند و شامل امیخته ایی از هيدروکربنهاي پيچيده ميباشند. هيدروکربنها دسته اي از ترکيبات آلي هستند که تنها داراي کربن و هيدروژن ميباشند. يكي از مواد نفتي استفاده شده براي سوخت موشک، کروسين سنگين است که در آمريكا آن را «آر پي – ۱» مينامند.
سوختهاي نفتي بیشتر در ترکيب با اکسيژن مايع – به عنوان مولفه ي اکسيدکننده ي پيشرانه ي موشك – استفاده ميشوند. کروسين نسبت به سوختهاي سرمازا ضربه ي ويژه ي کمتري دارد، اما بهتر از سوخت هاي خود مشتعل شونده ميباشد.
كروسين يا «آر پي – ۱» را ميتوان سوخت تميزي دانست كه براي نخستین بار در سال ۱۹۵۷ در امريکا مورد استفاده قرار گرفت. نخستین پیشینه استفاده از سوخت، با مشخصه هايي مانند پسماند قيرمانند در کانالهاي خنک كاري پیشران، دوده ي بيش از اندازه، کُک و نيز ساير رسوبات در مولدگازِ پیشران، همراه بود.
با آن كه براي از بين رفتن اين اثرات نامطلوب كارهايي زيادي انجام گرفت اما كروسين هاي تازه نيز پسماندهايي را موجب ميشدند که باعث کم شدن مدت زمان کاربري آنها ميگرديد.

پیشرانه های موشکی -۴

در این بخش در ادامه گفتار پیشرانه های موشکی با برخی دیگر از انواع پیشرانه های مایع آشنا می شویم.
پيشرانه هاي سرمازا
پيشرانه هاي سرمازا گازهايي هستند که در دماهاي بسيار پايين به صورت مايع نگهداري ميشوند. معروفترين پيشرانه هاي سرمازا، هيدروژن مايع – به عنوان سوخت «ال اچ۲» – و اکسيژن مايع «ال اُ ايکس يا ال اُ ۲» – به عنوان اکسيدکننده – ميباشند. هيدروژن در دماي ۲۵۳- درجه سانتيگراد و اکسيژن در دماي ۱۸۳- درجه سانتيگراد مايع ميباشند.
تامين دماي پايين پيشرانه هاي سرمازا، مشکلاتي را در نگهداري طولاني مدت آنها، موجب ميشود. به همين دليل اين نوع پيشرانه ها براي استفاده در موشکهاي نظامي که بايستي مدتها به صورت آماده ي پرتاب، نگهداري شوند، چندان خوشايند و مطلوب نيست. بعلاوه هيدروژن مايع داراي جرم حجمي بسيار کمي است (۰۷۱/۰ گرم در هر ميليليتر) لذا براي نگهداري آنها نسبت به سوخت هاي ديگر به تانک هايي با حجم چندين برابر بزرگتر نياز داريم. اين مشکلات باعث شده که زوج پيشرانه ي «اکسيژن مايع – هيدروژن مايع» عملياتي نباشند. ضربه ي ويژه ي هيدروژن مايع حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد بيشتر از ساير سوختهاي موشکي است و اين يكي از مزاياي اساسي اين زوج موفق است!اکسيژن مايع و هيدروژن مايع به عنوان پيشران هاي با کارايي بالا، در موتورهاي شاتل هاي فضايي استفاده ميشوند. از اين زوج در موتورهاي مراحل بالاي موشك هاي «ساتورن يك بي» و «ساتورن ۵» استفاده شده است. امريکا اولين موشک ،پیشرانش «اکسيژن مايع – هيدروژن مايع» خود را در سال ۱۹۶۲ استفاده کرد.

 

از ديگر سوختهاي سرمازا با خواص مناسب براي سامانه هاي پيشران فضايي، ميتوان به متان (با نقطه جوش ۱۶۲- درجه ي سانيگراد) اشاره نمود. پيشرانه ي «متان و اکسيژن مايع»، ويژگي هاي بارزتري نسبت به پيشرانه هاي قابل نگهداري دارد، همچنين نسبت به پيشرانه ي «اکسيژن مايع – هيدروژن مايع» حجم كمتري را اشغال ميكندو نسبت به پيشرانه هاي هايپرگوليکِ معمول (خود مشتعل) وزن موشک حامل، کمتر ميباشد. پيشرانه ي «متان و اکسيژن مايع» تميز ميسوزد، سمي نيست و ميتوان آن را از منابع طبيعي تهيه نمود. البته از لحاظ تاريخي هيچ تست پرتابي با اين زوج پيشرانه انجام نشده است و تعداد تستهاي زميني که با اين سوخت زده شده نيز، محدود ميباشد. شايد دليل اين امر آن است كه طراحي موشك هاي جديدي كه بتواند با زوج «متان و اکسيژن مايع» كار كند، در مقابل استفاده از موشكهاي قديمي بسيار بالاست.موتورهايي که با فلورين مايع (با نقطهي انجماد ۱۸۸- درجه ي سانتيگراد) ميسوزند، به پيشرفت هاي جالبي رسيده اند و به طور موفقيت آميزي شليک شده اند. فلورين به شدت سمي است اما يك اکسيدکننده ي بسيار عالي ميباشد و تقريباً به طور شديدي با اغلب عناصر و تركيبات به جز نيتروژن – که گاز نجيبي است ! – واکنش ميدهد و ترکيبات فلورينه توليد مينمايد. عليرغم سميت بالا، وجود فلورين موجب بالا رفتن عملکرد موتورها ميگرد. فلورين ميتواند با اکسيژن مايع مخلوط شود و ويژگيهاي موتورهاي «اکسيژن مايع – هيدروژن مايع» را بهبود ببخشد. نتيجهي اختلاط را «اف ال اُ ايکس» مينامند. چون فلورينها سميت بسيار بالايي دارند، در اغلب نمايشگاههاي بينالمللي هوافضايي مطرود هستند.بيشتر فلورينها شامل ترکيباتي از قبيل کلرين پنتافلوريد ميباشند که به عنوان اکسيدکننده در عمليات فضايي دوردست استفادهي گستردهاي دارند.

پیشرانه های موشکی -۵

 بخش پایانی پیشرانه ها…

پیشرانه های خود مشتعل شونده
پيشرانه هايي هستند که سوخت و اکسيدکننده به طور مجزا درون محفظه احتراق تزريق ميشوند و بدون نياز به آتشزنه و فقط با برخورد با يکديگر، شعله ور ميشوند. دقت كنيد كه ديگر پيشرانه هايي كه تاكنون از آنها نام برديم براي شروع احتراق به آتشزنه نياز دارند. استارت آسان و قابليت استارت مجدد از مزاياي پيشرانه هاي خودمشتعل ميباشند که آنها را براي سامانه هاي مانوري فضاپيماها – كه نياز است بارها خاموش و روشن شوند – ايده آل نموده است. همچنين چون در دماي معمولي به صورت مايع ميباشد، در اين نوع سوختها با مشکلات و مسائلي پيشرانه هاي سرمازا روبرو نيستيم. خودمشتعل ها (هايپرگوليکها) بسيار سمي هستند و ميبايست با نهايت دقت جابجا شوند.معمولترين سوختهاي خودمشتعل (هايپرگوليک) شامل هيدرازين، مونومتيل هيدرازين(ام ام اچ) و دي متيل هيدرازين نامتقارن (يو دي ام اچ) ميباشند. هيدرازين به عنوان سوخت موشک از ويژگيهاي مناسبي برخوردار است، اما چون داراي نقطه ي انجماد بالايي است و ناپايدار ميباشد، نميتوان به آن به عنوان يك عامل خنک کننده اطمينان نمود چون ساختار موتورهاي سوخت مايع به گونه اي است كه هر مولفه ي پیشرانه(سوخت) بايد بتواند خنك كننده ي خوبي نيز، باشد.
«ام ام اچ» نسبتاً پايدارتر است و تا نقطه ي انجمادش عملکرد خوبي دارد و به عنوان پيشرانه در فضاپيماها استفاده ميشود. «يو دي ام اچ» داراي نقطه ي ذوب پايين تري است و از پايداري دمايي مناسبتري برخوردار ميباشد و در موتورهاي بزرگ – که با مولفه ي سوخت خنک ميشوند – کاربرد دارد. در نتيجه «يو دي ام اچ» به طور معمول در موشکهاي حامل (ماهواره برها) استفاده ميشود و نسبت به ساير مشتقات هيدرازين از کارايي مناسبتري برخودار است. از اين سوخت، در سوختهاي ترکيبي، مانند آيروزين ۵۰ (يا ۵۰ – ۵۰) – که مخلوطي از ۵۰ درصد «يو دي ام اچ» و ۵۰ درصد هيدرازين ميباشد – استفاده شده است.
آيروزين ۵۰ تقريباً پايدارتر از «يو دي ام اچ» بوده، عملکرد بهتري دارد.از اکسيدکننده هاي خودمشتعل معروف و معمول ميتوان به تتروکسيد نيتروژن «ان تي اُ» و اسيدنيتريک اشاره نمود. تتروکسيد نيتروژن خورندگي کمتري نسبت به اسيد نيتريک دارد و عملکرد بهتري از خود نشان ميدهد، اما از نقطهي ذوب بالايي برخوردار است. در نتيجه وقتي نقطهي انجماد چندان اهميت نداشته باشد، تتروکسيد نيتروژن بهترين گزينه براي اکسيدکنندگي ميباشد.
در امريکا، اسيدنيتريکي که به عنوان اکسيدکننده استفاده ميشود، از نوع «اِي – ۳» است و اسيد نيتريک دودکنندهي قرمز ممانعتشده «آي آر اِف اِن اِي» ناميده ميشود. «آي آر اِف اِن اِي» حاوي اسيدنيتريك، ۱۴ درصد تتروکسيد نيتروژن، ۵/۱ تا ۲ درصد آب و ۶/۰ درصد فلوريدهيدروژن ميباشد. در اين مخلوط فلوريدهيدروژن به منظور ممانعتکنندهي خوردگي افزوده ميشود.مشخصات نظامي «آي آر اِف اِن اِي» و «يو دي ام اچ» براي اولين بار به ترتيب در سالهاي ۱۹۵۴ و ۱۹۵۵ در امريکا انتشار يافت. در خانوادهي موشكهاي تيتان، موشکهاي ماهواره بر دلتا ۲ از آيروزين ۵۰ و «ان تي اُ» استفاده شده است. از زوج «ان تي اُ + ام ام اچ» در سامانه هاD پيشرانِ، مانور مداري و واکنش شاتلهای فضايي استفاده شده است.
استفاده از زوج پيشرانه «آي آر اِف اِن اِي» و «يو دي ام اچ» در موشکهای تاکتيکي در فاصله سالهاي ۱۹۷۲-۱۹۹۱ در بين دو ابرقدرت موشكی، بسيار معمول بوده است. بيشتر اوقات از هيدرازين به عنوان تک پيشرانه، در موتورهای تجزيه اي کاتاليتيکي استفاده ميشود. در اين موتورها، سوخت مايع در حضور يک کاتاليست، تجزيه ميشود و گاز داغ مورد نياز براي پيشرانندگي را ايجاد ميكند. تجزيه هيدرازين دمايي حدود ۹۲۵ درجه سانتيگراد و ضربه ويژه ای حدود ۲۳۰ يا ۲۴۰ ثانيه توليد مينمايد. هيدرازين هنگام تجزيه به هيدروژن و نيتروژن، يا آمونياک و نيتروژن شكسته ميشود.

پيشرانه های مايع قديمی


الکلها به طور معمول به عنوان سوخت موشک، طي سالهاي اوليه توسعه ي فناوري موشكي مورد استفاده قرار ميگرفتند. موشک آلماني «وي۲» و همچنين موشک زمين به زمين ردستون امريکا، با اكسيژن مايع و اتانول) كار ميكردند. به هر حال در روند پيشرفتهاي فناوري موشكي، با افزايش کارايي سوختها، از الکلها استقبال چنداني نشد و آنها خيلي زود كنار گذاشته شدند. پروکسيدهيدروژن يکي از اکسيدکننده هاي قابل توجه ميباشد که در موشک انگليسي بلک آرو استفاده شده بود. غلظت هاي بالاي پروکسيد هيدروژن را «هاي تست پروکسيد يا «اچ تي پي» مينامند. عملکرد و جرم حجمي «اچ تي پي» کمتر از اسيدنيتريک است و از سميت و خورندگي کمتري برخوردار ميباشد. «اچ تي پي» نقطه ي انجماد پاييني دارد و ناپايدار ميباشد. گرچه هيچ موقع از آن به عنوان عامل اکسيدکننده در موشکهاي بزرگِ دومولفه اي استفاده نشده است ولي ديده شده که به عنوان پيشرانه يک مولفهاي مورد استفاده قرار گرفته است. «اچ تي پي» در حضور کاتاليست به اکسيژن و بخار فوق گرم تبديل ميشود و ضربهي ويژه  اي حدود ۱۵۰ ثانيه ايجاد مينمايد.

دسته بندی موشک ها


– گونه های موشک
از دیدگاه نظامی برپایه جایگاه پرتاب و جایگاه برخورد یا هدف می توان موشکها را به چهار دسته تقسيم کرد:
1-موشک سطح به سطح
2-موشک سطح به هوا
3-موشک هوا به هوا
4- موشک هوا به سطح
از دیدگاه دیگر نظامی بر پایه راه و روش حرکت می توان موشک را بر دو گونه پایه شناسایی نمود:
1- موشک کروز

2-موشک بالستیک

موشکهای بالستیک و کروز:
موشكهاي بالستيك به موشكهايي ميگويند كه تا ارتفاع بسيار بالايي اوج مي گيرند(كه اين قسمت راه با پیشران روشن انجام ميشود) و ادامه راه را با استفاده از نيروي گرانش زمين به سمت هدف ميروند كه مانند يك سقوط آزاد البته با هدایت درست است. برخي از موشك هاي بالستيك حتی از اتمسفر نيز رد شده و دوباره به اتمسفر زمین باز ميگردند كه برد بسيار بالايي دارند.
موشک های کروز نیز دارای چهار ویژگی عمده هستند:
موشک کروز در بخشهای پایین اتمسفر (نزدیک۳۰ کیلومتر) از نیروی “برا”ی آیرودینامیکی(نیرویی که موشک یا هواپیما را روی هوا نگه میدارد) استفاده میکند.
در هنگام پرواز توانایی جابجایی مسیر و بلندای پرواز بوده و میتواند چندین بار این کار را تکرار کند. · بردی بیشتر از ۵۰ کیلومتر دارد.(بین ۵۰ تا ۳۰۰ کیلومتر) در یک پرواز ساده یکسره، موشک در تمام راه پروازی هدایت شده ودر برگیرنده گونه های گوناگونی از سر جنگی است. موشکهای کروز بیشتر از فناوریهای مورد استفاده در هواپیما استفاده میکنند و دارای کلاهک همانند، کوچکتر و ارزانتر از موشکهای بالستیک هستند. به کارگیری سامانه های ناوبری و هدایت پیشرفته دقیق مانند جی پی اس و گلوناس، باعث شده است تا نسبت به موشکهای بالستیک دقت بیشتری را دارا بوده و از همینرو از گسترش و تیراژ ساخت بیشتری نیز برخوردار باشند.
(موشک کروز پرتابه اي است که نيروي جلوبرندگيش را از يک پیشران جت (بيشتر نوع توربوفن) بدست میاورد؛ بنابراين برپایه واژه های راکت و موشک، اصلا موشک نيست ولي همه جا اين واژه به کار ميرود.پیشران موشک کروز، در تمام راه روشن است و گاهي ، اين موشک بال هم دارد. از اینرو به دلیل داشتن بال و پیشران جت، گاهی به آن «هواپيماي کوچک بدون سرنشين» يا «موشك بالدار» هم ميگويند. اين موشکها بیشتر، درسقف پرواز پايين حرکت ميکنند.)

سامانه های هدایتگر موشک


به طور كلي ميتوان گفت، هدف اصلي بيشتر موشك هاي نظامي، رساندن يك سرجنگي مشخص به يك هدف تعيين شده، ميباشد. سرجنگي به همراه «سامانه ي هدايت و كنترل» و موتور، درون بدنه ي موشك ميباشد كه نهايتا، اين بدنه بايستي به هدف تعيين شده برسد. بيشتر موشك ها از سطوح آيروديناميكي براي كنترل استفاده ميكنند كه بسياري از افراد، از عبارت كلي پره براي اشاره به اين سطوح استفاده ميكنند. با اين وجود، طراحان موشك، نسبت به نامگذاري آنها دقيقترهستند و عموما اين سطوح را در سه گروه اصلي قرار ميدهند:

 كاناردها
 بالها
 بالكها

رفتار سطوح اساسا به صورتهاي مختلفي است كه بسته به موقعيت آنها نسبت به مركز جرم موشك، متفاوت است. عموما يك بال، سطح نسبتا بزرگي است كه پشت مركز جرم قرار ميگيرد. اين در حالي است كه كانارد سطحي نزديك به نوك موشك و بالك، در انتهاي دم موشك ميباشد.

بيشتر موشكها حداقل به يكي از اين سطوح آيروديناميكي مجهز ميشوند، مخصوصا بالكها كه باعث پايداري پرواز موشك ميگردند. علاوه بر اين، بسياري از موشكها به يك مجموعه از سطوح كنترلي ديگر براي ايجاد نيروي لیفت(برا) اضافي يا كنترل بيشتر، مجهز ميگردند ولي طراحي هاي بسيار كمي هستند كه از هر سه مجموعه ي اين سطوح كنترلي، استفاده كرده اند.از آنجايي كه بيشتر هواپيماها، داراي دم هاي افقي و عمودي ثابت و بالكها و سطوح بالابر متحرك هستند، موشكها نيز از سطوح تمام متحرك براي رسيدن به هدف مشابه استفاده ميكنند.
به منظور گردش موشك در حين پرواز، حداقل يك مجموعه از سطوح كنترلي آيروديناميكي براي گردش حول يك نقطهي مركزي مورد نياز است. براي چنين كاري، زاويه ي حمله پره به قدري تغيير ميكند كه نيروي برآي آن تغيير كند. تغيير راستا و اندازه ي نيروهاي موثر بر موشك، باعث حركت آن در جهت ديگر ميگردد و به پرتابه قابليت مانور در مسير خود و هدايت به سمت هدف تعيين شده را ميدهد. يك نمونه از انحراف سطوح كنترلي موشك «اِي آي اِم_۹اِم سايدويندر» است.مفاهيم اوليه ي كاناردها، بالها و بالكها اصولا به يكديگر نزديك هستند و همگي به عنوان كنترل هاي آيروديناميكي شناخته ميشوند. علاوه بر اين روشهاي كنترل متداول، روش نسبتا جديدي كه در سامانه هاي مانوري موشكها به كار برده شده،سامانه ي كنترل غيرمتعارف است. بيشترين سامانه هاي كنترل غيرمتعارف، از روش هايي چون كنترل بردار نيروي پيشران (تي وي سي) يا تعامل جت (جي آي) بهره ميگيرند.
تا به اين جا، چهار دسته ي اصلي سامانه هاي كنترل موشك را معرفي كرديم. سامانه هاي كنترل بالك، كنترل كانارد، كنترل بال و كنترل غيرمتعارف. در بخش بعدی نگاهی دقيقتر به هريك از اين مجموعه ها می اندازیم…

سامانه های هدايتگر موشک -۲

كنترلگر بالک


اين نوع كنترل شايد متداول ترين نوع كنترل در موشك ها باشد، مخصوصا براي موشك هاي برد بلندِ هوا به هوا، مثل اِمرام و موشك هاي سطح به هوايي مثل موشك هاي پاتريوت و رولاند. دليل اصلي براي استفاده از اين سامانه كنترلي، اين است كه بالك كنترلي، مانورپذيري بسيار خوبي را در زواياي حملهي بالا ايجاد ميكند. پيش از اين، از بالك براي مانورپذيري هواپيماها بسيار استفاده شد بود. موشك هايي كه از بالك هاي كنترلي استفاده ميكنند، غالبا به يك بال ثابت هم مجهز ميشوند، تا اين بال، نيروي برآ و برد بيشتري را ايجاد نمايد. نمونهي موشك هايي كه با اين سامانه كنترلي كار ميكنند، موشك هاي هوا به زميني چون ماوريك و AS-30 و موشكهاي سطح به سطحي چون هارپون و اگزوست اشاره كرد.
موشكهاي كنترل بالك، به ندرت داراي كانارد هستند، گرچه به عنوان مثال نقــض ميتوان از موشـك «AIM-9X سايدويندر» نام برد. ۲۳ نمونه از موشكهايي كه از بالك كنترلي استفاده ميكنند در شكل نشان داده شده اند.

علاوه بر اين موشكها، بعضي بمبها از كنترل بالكي استفاده ميكنند كه به عنوان مثال ميتوان به سري جِيدَم_ از بمبهاي هدايتشونده با GPS اشاره كرد.

كنترل با كانارد


كنترل كانارد هم در موشك ها بسيار متداول است، مخصوصا براي موشك هاي برد كوتاهِ هوا به هوايي مثلِ؛ موشك «AIM-9M سايدويندر». مزيت اصلي استفاده از كنترل كانارد، مانورپذيري بهتر در زواياي حمله كم است. اما بايد در نظر داشت كه كاناردها در زواياي حمله زياد به علت ايجاد جدايش جريان پشت كانارد _ كه باعث ايجاد واماندگي در آن ميگردد _ عملا بي اثر ميشود. از آنجا كه كاناردها جلوتر از مركز جرم قرار ميگيرند، اين حالت، باعث ايجاد ناپايداري گشته، رفع آن مستلزم استفاده از بالكهاي ثابت بزرگي به منظور حفظ پايداري موشك است. اين دو مجموعه از سطوح كنترلي ( بالك و كانارد) معمولا نيروي برآي كافي را ايجاد ميكنند كه نتيجتا استفاده از بال را در اين موشكها غيرضروري مينمايد. تصوير، دوازده نمونه از موشكهاي كنترل كانارد را نشان ميدهد.

يك زيرمجموعه از موشك هاي كنترل كانارد، موشك هايي با كاناردهاي دوتكه هستند. كاناردهاي دوتكه يك سازوكار پيشرفته ي نسبتا جديد است كه در نسل هاي آخر موشكهاي هوا به هواي برد كوتاهي مثل پيتون۴ و AA-11روسي، به كار گرفته شده اند. عبارت «كانارد دوتكه» به اين معني است كه موشك از دو مجموعه كانارد، در كنار هم استفاده ميكند، كه معمولا بدون فاصله، پشت سرهم قرار ميگيرند. كانارد اول معمولا ثابت بوده در حالي كه كانارد دوم متحرك است.مزيت اصلي تركيب بندي دو كانارد، آن است كه مجموعه ي كانارد اول يك گردابه ي قوي ايجاد ميكند كه باعث كاهش سرعت جريان هوا بر روي مجموعهي دوم كانارد ميشود. در نتيجه كارايي مجموعه افزايش مييابد. علاوه بر اين، گردابه ي حاصل، جدايش را به تاخير انداخته و اجازه ميدهد كه كانارد دوم قبل از رسيدن به واماندگي به زواياي حمله بزرگ دست يابد. اين قابليت رسيدن به زواياي حمله بزرگ، مانورپذيري بيشتري را به موشك در مقايسه با موشكي با يك كانارد ميدهد. بسياري از بمبهاي هوشمند از سامانه هاي كنترلي كانارد استفاده ميكنند كه اكثر، بمب هاي هدايت ليزري _ مانند بمب هاي سري پاووِي ميباشند.

سامانه های هدايتگر موشک -۳


كنترل بال


كنترل بال يكي از روش های نخستين كنترل موشك بود؛ اما در طرح هاي امروزي كمتر رايج است. بيشتر موشك هايي كه از كنترل بال استفاده ميكنند، موشك هاي برد بلند مثل اسپارو، سي اسكودا و هارم هستند. مزيت اصلي كنترل بال، اين است كه يك تغيير در وضعيت بال، پاسخ سريعي را با وجود حركت كم بدنه، ايجاد ميكند. اين مشخصه باعث خطاي كمتر در رديابي جستجوگر شده و باعث ميگردد كه موشك بر روي هدف خود حتي در حين مانورهاي طولاني قفل بماند. ايراد اصلي اين سامانه اين است كه بال ها، براي ايجاد نيروي برآي كافي و نيروي كنترليِ موثر، بايستي بزرگ باشند كه نهايتا باعث افزايش ابعاد موشك ميگردد. علاوه بر اين، بالها گردابه هاي قوي ايجاد ميكنند كه بر خلاف بالكها باعث چرخش موشك گرد محور خودش (رول زدن موشك) ميگردد. اين رفتار به عنوان رول القاءشده شناخته شده و اگر اثر آن به اندازه ي كافي بزرگ باشد سامانه ي كنترل نميتواند آن را حذف كند. چند مثال از موشكهاي كنترل بال در شكل نشان داده شده است.

كنترلگرهای نامتعارف


سامانه هاي كنترل غيرمتعارف، دسته ي بزرگي از سامانه هاي كنترل موشك به حساب مي آيند كه در بسياري از اين سامانه هاي كنترل، از روش كنترل بردار نيروي پيشران (تراست) براي هدايت موشك استفاده ميكنند. كنترل بردار نيروي پيشران روشي است كه در آن با منحرف كردن خروجي گازهاي موشك، يك مولفه از بردار نيروي پيشران، در راستاي افقي و عمودي ايجاد ميشود. اين نيروي اضافه، دماغه را در راستاي ديگري قرار داده و باعث چرخش موشك ميشود. روش ديگري كه تنها اشاره اي به آن ميشود جت هاي واكنشي نام دارد. جت هاي واكنشي خروجي هاي كوچكي روي سطوح موشك هستند كه باعث ايجاد يك جت خروجي عمود بر سطوح پرتابه گشته و اثري مثل سامانه تغيير بردار نيروي پيشران (تراست) دارند.

اين روشهاي كنترل، غالبا به موشكهاي هوا به هوايي مانند «اِي آي اِم_۹ايكس سايدويندر» و «آي.آر.آي.اِس_تي» _كه مانورپذيري بسيار عالي دارند _ اضافه ميشود. بزرگترين مزيت چنين كنترل هايي اين است كه ميتوانند در سرعت هاي خيلي پايين و يا در خلاء _ يعني جايي كه فاقد جريان هواي كافي براي عملكرد سطوح كنترلي است _ به درستي عمل كنند. اولين ايرادي كه به اين سامانهها وارد است، ايناست كه دقيقا بلافاصله بعد از خروج گازها از نازل موشك، عملكرد كنترلي خود را نشان نميدهند.
نمونه هايي از موشك هايي كه از كنترل هاي غيرمتعارف استفاده كرده اند، درشكل نشان داده شده است. نكته قابل توجه اين كه، در اغلب موشك هايي كه به كنترلهاي غيرمتعارف مجهز ميشوند، نميتوان به تنهايي به كنترل آنها براي مانورپذيري اعتماد كرد؛ لذا اين روش به همراه سطوح آيروديناميكي مانند كاناردها يا پرههاي بالك، به صورت مكمل به كار ميرود.

سامانه های ديگر


اين نكته قابل ذكر است كه بعضي از موشك هاي موجود، از كنترل هايي شبيه آنچه در هواپيماها به كار ميرود، استفاده ميكنند. اين نوع سامانه هاي كنترلي معمولا داراي كنترل هاي سمتي_گردشي هستند كه به همين دليل، مانورهاي يك موشكِ مجهز به اين سامانه، مشابه هواپيما صورت ميگيرد. از تسليحاتي كه از اين نوع سامانه ها استفاده كرده اند، ميتوان به بعضي از موشكهاي كروز (مثلا موشكهاي تامهاوك و اِي.ال.سي.اِم») اشاره كرد.

جمعبندی و سنجش روشها


بسته به ماموريت و هدفي كه براي موشك تعريف ميشود، سامانه ي كنترلي براي هدايت موشك انتخاب ميگردد. در يك جمعبندي اين روشها را مرور ميكنيم:
از سامانه كنترل بالك در مواقعي كه نياز به كنترل در زواياي حمله زياد باشد، استفاده ميشود. در موشكهايِ داراي اين سامانه ي كنترلي، از يك بال نيز براي ايجاد نيروي برآي اضافي، در كنار بالك استفاده ميشود.
از سامانه ي كنترل كانارد بر خلاف بالك، جهت مانورپذيري در زواياي حمله كم استفاده ميشود. در اين موشك ها، از بالك هايي نيز جهت برقراري پايداري موشك استفاده ميگردد.
سامانه ي كنترل بال (به عنوان نخستين سامانه كنترلي موشك) به گونه اي است كه با كمترين تغيير در وضعيت بال، پاسخ سريعي بدون جابجايي بيش از اندازه در سامانه ايجاد ميگردد، كه به افزايش دقت ردياب و جستجوگر موشك كمك ميكند. در اين سامانه براي اين كه نيروي برآي لازم نيز، به وسيله ي بال ايجاد ميگردد، ابعاد بال افزايش يافته و در نتيجه ابعاد موشك نيز بيشتر خواهد شد.
در جاهايي كه سطوح كنترلي كارايي مناسبي ندارند، مثل خلاء و يا پرواز در سرعت هاي پايين، سامانه كنترلي غيرمتعارف بهترين گزينه به شمار ميرود.

موتورهای موشکی هیبریدی

در موشك‌هاي با پيشرانه‌ي ترکيبي سعي مي‌شود که امتيازات پيشرانه‌هاي مايع و جامد با هم جمع شود. به همين خاطر سوخت را جامد و اکسيدکننده را مايع در نظر مي‌گيرند. يک موتور موشک با پيشرانه‌ي ترکيبي شامل يک محفظه‌ي لوله‌اي شکل به عنوان محفظه‌ي احتراق مي‌شود. اين محفظه مشابه با موتورهاي با پيشرانه‌ جامد است و از يک ماده‌ شيميايي جامد پر شده است. بالاي اين محفظه‌ احتراق، مخزنی وجود دارد که حاوي يک مايع شيميايي است. اين مايع نقش اکسيدکننده را بازي مي‌کند. اين دو ماده‌ شيميايي از نوع خود مشتعل هستند، يعني پس از برخورد به يكديگر بدون نياز به جرقه‌ اوليه، آتش مي‌گيرند. بنابراين با تزريق اکسيدکننده به درون محفظه‌ احتراق، سوزش اتفاق مي‌افتد و نيروي پیشرانش توليد مي‌شود. با کنترل ميزان اکسيدکننده -که به راحتي با استفاده از يک شير صورت مي‌گيرد-، مي‌توان سوزش در محفظه‌ احتراق را کنترل کرد. با قطع اين جريان مي‌توان احتراق موتور را متوقف کرد و با باز کردن دوباره‌ شير مي‌توان دوباره موتور را به راه انداخت.
مزاياي پيشرانه هيبريدي:
· قابليت توقف و راه‌اندازي دوباره و داشتن نيروي جلوبرندگي متغير (کنترل پذيري بالا)؛ مانند موتورهاي با پيشرانه‌ي مايع؛ كه اين قابليت در موتورهاي سوخت جامد يا وجود ندارد و يا بسيار به سختي انجام مي‌پذيرد.
· توليد انرژي بيش‌تر نسبت به موتورهاي با پيشرانه جامد
· قابليت ذخيره و انبارشوندگي به مدت طولاني؛ مانند موتورهاي با پيشرانه جامد
· دارا بودن نيمي از پيچيدگي‌هاي توربوماشيني (پمپ و لوله‌کشي) موتورهاي با پيشرانه‌ي مايع، به خاطر حذف يكي از مولفه‌هاي سوخت مايع و وجود تنها يك مولفه مايع
· حساسيت کم‌تر در مقابل خوردگي نسبت به پيشرانه‌هاي جامد، به خاطر حذف اکسيدکننده‌ جامد
· ايمني بالاتر نسبت به پيشران‌هاي جامد؛ زيرا سوخت و اکسيدکننده از قبل با هم ترکيب نشده‌اند و احتمال آتش‌گرفتن تصادفي آن‌ها از بين مي‌رود.

معايب پیشرانه هیبریدی:


در مورد معايب پيشرانه‌هاي ترکيبي هم مي‌توان گفت که آن‌ها نسبت به پيشرانه‌هاي مايع انرژي کم‌تري توليد مي‌کنند (زيرا سوخت با سرعت کم‌تري در آن‌ها مي‌سوزد) و از موتورهاي با پيشرانه‌ جامد پيچيده‌تر هستند.
موتورهاي با پيشرانه‌ ترکيبي هنوز در مرحله‌ تحقيقاتي هستند و در زمينه‌ي نظامي، چندان عملياتي نشده‌اند. کاربردهاي تحقيقاتي آن‌ها، البته جالب است. به عنوان نمونه محققان از آن‌ها براي شتاب بخشيدن به موتورسيکلت‌ها و اتومبيل‌هاي تحقيقاتي که سعي در شکستن رکورد سرعت زميني داشتند، استفاده کرده‌اند. همچنين امنيت بالاي آن‌ها باعث شده است تا طراحان، اين نوع پيشرانه را در برنامه‌هاي انسان پرنده يا پرواز انساني  استفاده کنند. يکي از اين آزمايش‌ها مربوط به شرکت امريکايي اسکيلد کامپوزيتز  مي‌شود که در سال ۲۰۰۴ با استفاده از وسيله‌اي به نام کشتي فضايي يک  انجام شد. در اين آزمايش يک خلبان آزمايش‌کننده  به نام ميشل ملويل  با استفاده از کشتي فضايي يك -که از يک هواپيما پرتاب شد و مجهز به موشکي ترکيبي بود- به ارتفاع ۱۰۰ کيلومتري بالاي سطح زمين، يعني به فضا برده شد.
بايد توجه داشت که اين نوع موشک‌ها هنوز آن ‌قدر قدرتمند نشده‌‌اند که از روي سطح زمين، بتوانند انساني را به فضا بفرستند؛ ولي براي ارسال تجهيزات نجومي و ماهواره‌هاي تمريني به فضا استفاده مي‌شوند.

ارتباط باما

تهران انتهای خیابان دامپزشکی، خیابان محمدخانی

ایمیل: info@phoenix-air.ir

 

.

لطفا ایمیل خود را وارد کنید تا کتاب برای شما ارسال شود


آشنایی هوافضا