Co to jest wektoryzacja ciągu?

Wektorowanie ciągu jest formą sterowania położeniem lub kierunkiem, które można zaprojektować w dowolnym pojeździe zdolnym do poruszania się w trzech wymiarach poprzez ciąg napędzany, takim jak samolot, statek kosmiczny lub zanurzony pojazd podwodny. Tendencją dla pojazdu napędzanego silnikami rakietowymi lub odrzutowymi jest poruszanie się w kierunku dokładnie przeciwnym do kierunku spalin wychodzących z dyszy oporowej skierowanej do tyłu. Kiedy ten ciąg jest kierowany do wyjścia z pojazdu pod innym kątem niż kąt pojazdu w stosunku do horyzontu lub zamierzonego kierunku podróży, może pomóc w szybkich zakrętach, zamiast polegać po prostu na aerodynamicznych powierzchniach sterujących lub łamaniu rakiet w statku kosmicznym aby to zrobić.

Kilka zaawansowanych samolotów korzysta obecnie z wektorowania ciągu, w tym rosyjski Sukhoi SU-2011 MKI, który również został sprzedany do Indii, myśliwiec F-30 Raptor wdrożony przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych oraz EF lub Eurofighter 22 zbudowany do służby wojskowej w w Wielkiej Brytanii, Niemczech, Włoszech i Hiszpanii. Odrzutowiec AV-2000B Harrier II jest również przykładem samolotu do wektorowania ciągu, który został pierwotnie opracowany w Wielkiej Brytanii i jest eksploatowany od 8 roku przez kilka uczestniczących państw Organizacji Traktatu Północnoatlantyckiego (NATO), w tym Hiszpanię, Włochy i USA . Stany Zjednoczone i Izrael pracowały również nad programem dla myśliwców F-1981, znanym jako wieloosiowe wektorowanie ciągu (MATV) na początku lat 16. XX wieku.

Wektorowanie ciągu zostało również wykorzystane w kilku systemach rakietowych i statków kosmicznych, z godnymi uwagi ostatnimi przykładami w XXI wieku, takimi jak japońska rakieta Mu i misja księżycowa Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) Small Missions for Advanced Research and Technology (SMART-21). w 1 r. Wcześniejsze systemy, które wykorzystywały wektorowanie ciągu, obejmują amerykański prom kosmiczny, a także amerykańskie rakiety księżycowe Saturn V z lat 2005. XX wieku. Znanych jest również kilka strategicznych systemów pocisków nuklearnych w USA, które wykorzystują tę technologię, w tym międzykontynentalny pocisk balistyczny Minuteman II (ICBM) i podwodne pociski balistyczne (SLBM) rozmieszczone na atomowych okrętach podwodnych.

Podjęto kilka różnych podejść do uzyskania kontroli wektora ciągu. W przypadku samolotów typowym podejściem jest powiązanie ruchu dyszy wydechowej z elementami sterującymi pilota, aby nie tylko powierzchnie samolotu, takie jak ster i lotki, reagowały na zmiany jego wektora, ale dysza wydechowa poruszała się razem z nimi. W US F-22 dysza wylotowa ma swobodę ruchu w zakresie 20 stopni, co daje samolotowi zwiększoną prędkość przechyłu o 50%. Szybkość przechyłu to zdolność samolotu do odchylania się w pochyleniu — w górę iw dół — lub odchylenia — w lewo i w prawo — od centralnej osi ruchu podczas lotu. Rosyjski SU-30 MKI ma dyszę wydechową, która może obracać się o 32 stopnie w płaszczyźnie poziomej i 15 stopni w pionie, co pozwala samolotowi wykonywać manewry przechyłu z dużą prędkością w 3-4 sekundy przy prędkości powietrza od około 217 do 249. mile na godzinę (350 do 400 kilometrów na godzinę).

W statkach kosmicznych lub rakietach wektoryzacja ciągu może obejmować przesuwanie całego zespołu silnika w korpusie pojazdu, znane jako gimballing, co zostało wykonane za pomocą amerykańskiej rakiety Saturn V, lub kluczowe elementy układu wydechowego można przesuwać w tandemie. Silniki rakietowe na paliwo stałe, takie jak japoński pojazd kosmiczny Mu, nie mogą zmieniać kierunku paliwa, więc zamiast tego wtryskują płyn chłodzący wzdłuż jednej strony dyszy wydechowej, która zmusza gorące spaliny do wyjścia po przeciwnej stronie, zapewniając efekt wektorowania . Odbywa się to również w pocisku Minuteman II na paliwo stałe wdrożone przez USA, gdzie jego zasilany paliwem płynnym Trident SLBMS wykorzystuje układ hydrauliczny do poruszania samą dyszą.

W statkach kosmicznych, które mają opuścić studnię grawitacyjną Ziemi, często główny silnik ciągu jest oddzielony od rakiet kontrolujących położenie lub systemów wektorowania ciągu, a każdy system może wykorzystywać różne rodzaje metod napędu i paliw. W misjach kosmicznych na początku XXI wieku podejmowano próby połączenia tych dwóch systemów napędowych w jeden, powszechnie napędzany. W misji ESA SMART-21 było to znane jako całkowicie elektryczny projekt do wspólnego działania, określany jako system kontroli orientacji i orbity (AOCS). Planowany do startu w latach 1-2014 European Student Moon Orbiter (ESMO) wykorzystuje również wektoryzację ciągu jako część zaawansowanego systemu napędu jonowego.