مقاله کامل محورهای پروازی در موشک و هواپیما

[τοxικ]

نیروی پسا

مولکول های هوا با قسمتهای مختلف هواپیما یا موشک برخورد کرده و از مجموعه این برخوردها، که یک جریان دائمی است نیرویی به وجود می آید که در حقیقت با نیروی رانش مقاومت یا مقابله مینماید. این نیرو به نیروی پسا معروف است.

با توجه به اینکه موجب اصلی این نیرو مقاومت هوا در برابر هواپیما یا موشک یا جسم متحرک در هواست لذا آن را نیروی مقاوم هم می گویند.

هر هواپیما یا موشک دارای سه محور فیزیکی به شرح زیر می باشد که یکدیگر را در یک نقطه که مرکز ثقل موشکیا هواپیما نامیده می شود قطع می نمایند.

1)محور طولی

2) محور عرضی

3) محور عمودی

توجه به این نکته ضروری است که کلیه حرکات موشک روی سه محور فوق انجام می شود و دوران موشک حول محور طولی را حرکت غلتش و حرکت موشک حول محور عرضی که باعث بالا و پایین رفتن موشک از نظر ارتفاع می شود را حرکت صعودی یا اوج می گویند و سرانجام حرکات هواپیما یا موشک را که حول محور عمودی باعث چپ و راست رفتن موشک و تغییر مسیر آن می شود حرکت سمتی یا انحرافی گویند.

موشک در حال پرواز باید در حول سه محور فوق ، تعادل حرکت داشته باشد. از این نظر طراحی موشک به گونه ای است که در صورت بروز اشکال در تعادل ، مکانیزم کنترل مجددا نسبت به متعادل نمودن آن اقدام می نماید.

کنترل های آیرودینامیک

این کنترل ها حلقه اتصال سیستم هدایت یا سیستم کنترل مسیر موشک است. کنترل ها باید به قدری تقویت شوند تا واکنش مناسب جهت تغییر مسیر موشک را فراهم آورند و همزمان باید طوری طراحی شوند که سرعت مناسب را به هنگام پرواز فراهم نمایند.

سطوح کنترل متحرک

محرکه های کنترل سطوح در هواپیما یا موشک بر چرخش و حرکت آنها حول محورهای مربوط مانند محورهای عرضی ،طولی و عمودی به کار می رود.

بالابرها، تامین کنترل موشک در حال حرکت به طرف بالا و پایین دایره را به عهده دارند. بر این اساس چنانچه حرکت بالابر طوری باشد که دماغه موشک به طرف بالا کشیده شود ، ارتفاع موشک زیاد می شود و چنانچه حرکت بالابرها طوری باشد که نوکموشک به طرف پایین متمایل شود موشک ارتفاع خود را کم می نماید.

شه پرها چرخش موشک را حول محور طولی آن تامین می نمایند. اگر شهپر چپ به طرف بالا و شهپر راست به طرف پایین حرکت نماید، موشک به طرف راست خواهد چرخید و برعکس اگر بال چپ به طرف پایین و بال راست به طرف بالا حرکت کند موشک به سمت چپ چرخش می نماید. شهپرها و سکان ها در حالت به کارگیری مشترک باعث انحراف موشک نسبت به مسیر مربوط ،به چپ و راست می شود.

چرخش موشک در حال حرکت مشابه چرخش یا دور زدن راننده دوچرخه یا موتور در حالت سیر امتداد مسیر مربوطه است. برای توجیه بیشتر این حرکات که بوسیله شهپرها، بالابرها و سکان صورت می گیرد.

 

کنترل های دو منظوره

کنترل های دو منظوره مشابه سطوح کنترلی هستند که همان هدف سطوح کنترل اولیه را انجام می دهند و آن را تکامل می بخشند. سطوح کنترلی که از عملکرد شهپر و بالابر ناشی می شود به بالابرها معرفند و کنترلهایی که از کارکرد مشترک بالابر و سکان می باشند بال های کنترلی نامیده می شوند.

سیستم کنترل تراستی

سیستم کنترل در این نوع فاقد سطوح کنترل (شهپر، بالابر، سکان) می باشد. موشکهایی که از نیروی تراست راکت موتور برای کنترل و تغییر مسیر استفاده می نماید، قسمت کنترلی، فرامینی از بخش هدایت دریافت کرده و از این عمل مکانیزمی به کار می افتد که محور تراست راکت موتور را تحریک و نهایتا موشک را وادار به تغییر مسیر می نماید. به طور معمول کار تغییر مسیر در این کنترل به سه صورت انجام می شود

روش اول: تراز است. در این روش اگزوز نازل طوری طراحی شده که در سطح وسیعی حرکت می نماید. وقتی موتور تراز حرکت می نماید، قسمتی از نیروی نامتوازن به طرف مقابل و مخالف به طریقی هدایت می شود، تا اگزوز نازل به حالت اولیه برشود و نتیجه این عمل باعث تغییر مسیر موشک می شود.

روش دوم: روش دریچه ای نامیده می شود، زیرا در این روش قسمتی از گازهایی که باید از اگزوز نازل خارج شود از دریچه یا سوراخ های کوچک موجود در بدنه ی موشک به بیرون هدایت می شود.

راکت های بزرگ با ساختمان پیچیده، راکت های کوچک مستقلی در جوار دریچه ممکن است داشته باشند. خروج گازها از هر یک از این دریچه های باعث می شود،  .نیروی نامتوازنی بر خلاف مسیر حرکت موشک ایجاد و باعث تصحیح یا تغییر حرکت شود.

روش سوم: از روش های کنترل مسیر موشک، گذاشتن سطوح متحرکی در مسیر اگزوز می یاشد، که پره ها یا بادنما نامیده می شود. وقتی پره ها به سمتی حرکت می نمایند، باعث می شوند قسمتی از نیروی ایجاد شده در اگزوز نازل بر خلاف حرکت پره ها ایجاد شود. این نیروی به وجود آمده، نیروی متعادل و نامتوازنی است که بر خلاف حرکت خروجی مسیر نازل وارد و در نتیجه باعث تغییر مسیر موشک می شود.

در این نوع حرکت در حقیقت هوا نسبت با بال حرکت می نماید. حرکت هوا در روی کره ی زمین، باد و حرکت هوا در پیرامون بال ها، باد نسبی نامیده می شود، زیرا هوا نسبت به بال ها در حرکت است و سرعت هوا پیرامون بال سرعت نسبی گفته می شود. به علت اینکه سرعت هوا نسبت به بال ها سنجیده می شود.

در این مرحله مسئله ای مطرح است که آیا باد در بیرون بال یا بال نسبت به هوا(بال ثابت و هوا متحرک) در حرکت است، را مورد بررسی قرار می دهد. و از نظر آیرودینامیک دو موضوع فوق(حرکت باد نسبت به بال یا بال نسبت به باد) مسئله ای نیست، انچه مهم است سرعت باد نسبت به بال می باشد که سرعت هوایی نامیده می شود. در حالت معمولی عملا سرعت هواپیما یاموشک با همان سرعت باد اندازه گیری می شود.

شکل شماره (1) اختلاف میان حرکت و سرعت زمین و حرکت هوا را نشان می دهد . به طوریکه در شکل ملاحظه می شود ،  سرعت زمین تحرک آن از نقطه ای به نقطه ی دیگر است، ولی سرعت باد به طوریکه که گفته شد سرعت عبور هوا از روی بالهاست . به خاطر اینکه هوا نسبت به زمین حرکت دارد لذا سرعت هوا و زمین مشابه هم نیستند مگر اینکه هوا نسبت به زمین ساکن باشد.

در شکل بالا (شماره 2) هم موشکی با سرعت 500 مایل در ساعت در هوا در حرکت است. هوا نسبت به زمین ساکن نیست.هوا با سرعت 20 مایل در ساعت در حرکت است و هوا نسبت به حرکت موشک کاملا برعکس است. این باد، باد دماغه نامیده می شود. بنابراین با اینکه سرعت موشک نسبت به زمین 480 مایل در ساعت در حرکت است و سرعت هوا نیز نسبت به زمین 20 مایل در ساعت است، ولی حرکت هوا همسو با حرکت موشک است.

این باد به باد دم معروف است و در این حالت سرعت موشک نسبت به زمین 530 مایل است ، در دو حالت مزبور سرعت موشکنسبت به هوا همان 500 مایل در ساعت است؛ زیرا سرعت هوایی موشک نسبت بر عبور هوا از روی بال نسبت به زمین سنجیده می شود.