معرفی موشک و راکت ها

 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 فضایی.

راکت در گویش بهتر؛ افزاریست که با رانش پرشتاب گاز، نیروی جلوبرندگی ایجاد میکند.
(راکت در تعریفی دیگر یک نوع سامانه تولید نیروی حرکت است که با استفاده از ترکیب سوخت و اکسید کننده (که هر دو در داخل سامانه هستند) نیروی عکس العملی تولید می کند که به حرکت وسیله منجر می گردد. در بیان عمومی گاهی به کل وسیله پرتابگر نیز راکت گفته می 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. بخشی از موشک همان راکت دارای سامانه پایشگر است. اجزای اصلی یک موشک پیشران ،که در برگیرنده سوخت و اکسیدکننده، قاب(بدنه) یا پوششی برای نگهداری بخش های گوناگون، سامانه هدایتگر وبار (مانند سرجنگی و یا ماهواره) هستند.

موشک هنگامی که برای پرتاب ماهواره یا بارهای دیگر به کیهان استفاده شود، موشک ماهواره بر» یا موشک حامل»نامیده میشود.

(

موشک در حقیقت ماشینی است که به وسیله ی خروج سریع گاز، نیروی جلوبرندگی ایجاد میکند. هرگونه راکت با کاربری نظامی که دارای

سامانه هدایت و کنترل باشد موشک نامیده میشود. اکثر

پرتابگرهای فضایی بر اساس فناوری موشکهای نظامی توسعه پیداکردند.)

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 یا به اختصار 

موشک 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.

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. البته موشک‌های 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.
(نیروی بدست امده از جریان مواد رانده شده از پیشران در راستای پشتی را نیروی پیشرانش مینامند. این نیرو، همان نیرویی است که به جسم پرنده داده میشود و آن را به حرکت درمیآورد. نیروی پیشرانش، برآیند نیروهای گازدینامیکی و هیدرودینامیکیِ اعمالیِ 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

بیشتر موشکهای دوربرد از دو یا تعداد بیشتری مرحله» تشکیل شدهاند، که روی هم» و یا در کنار هم» سوار میشوند. مرحلهی دوم بالای مرحلهی نخست یا پایه است و به همین الگو دیگر مراحل جا داده میشوند. مرحلهی نخست، موشک را از سکوی پرتاب بلند میکند و گاهی با عنوان بوستر» یا مرحلهی اصلی» شناخته میشود. هنگامی که پیشرانهی مرحلهی نخست به پایان میرسد و یا موشک به سقف پرواز و شتاب دلخواه میرسد، پیشران این مرحله خاموش میشود و این بخش ازبدنه موشک، جدا میگردد تا مرحلهی بعدی ناچار بکشیدن یک وزن افزوده وبیخود نباشد. به همین رو کاهش وزن، دیگر بخشها میتوانند پیشران کم توان تری داشته باشند و نیز میتوانند پیشرانهی کمتری سوار کنند؛ که دستاوردش توانایی جابجایی بارهای سنگینتری فراهم میشود.

پیشرانش موشک ها

در این بخش و چند بخش بعد در مورد سیستم پیشرانش موشک آشنا خواهیم شد:
در یک

موشک بر اثرسوزش سوخت، گازهای داغی بوجود می اید که در هنگام خروج از یک شیپوره( نازل) نیرویی ایجاد میکند که میتواند موشک را از زمین بلند کند. اگر چه این نیرو ثابت میماند. اما شتاب موشک افزایش مییابد چون بر اثر مصرف سوخت، موشک سبک تر میشود.
موشک به همان آسانی که در اتمسفر کار میکند، در بیرون اتمسفر هم کار میکند اما در انجا، پیشرانش موشک به خاطر فشار گازهای داغ در برخورد با اتمسفر نیست، بلکه بر اثر واکنش در برابر کنش است. وضعیت موشک در این حالت مانند وضعیت کسی است که در وسط یک زمین یخ زده بسیار لغزنده قرار گرفته است. او هر چقدر هم که دست و پا بزند، از جایش تکان نخواهد خورد. اما اگر بر حسب اتفاق تعدادی کیف یا چمدان کوچک به همراه داشته باشد میتواند برای حرکت کردن از آن ها استفاده کند. اگر او کیف ها را یکی پس از دیگری در جهت معینی پرتاب کند، به آهستگی در جهت دیگر شروع به حرکت خواهد کرد .
در موشکهای نخستین، مانند آنهایی که چینی ها درست کرده بودند، از سوخت جامد (باروت) استفاده می شده است. هنگامی که جرقه ای به باروت زده شود، این سوخت جامد انرژی خود را به صورت یک انفجار آزاد میکند. پیشرفت در طرح و ساخت موشکهای سده ۲۰ ، بیشتر پیرامون استفاده از سوختهای مایع بوده است. از این نوع سوختها در مقایسه با وزن برابر از سوخت جامد نه تنها انرژی بیشتری آزاد میکنند، بلکه بهتر هم پایش میشوند.
در موشکی که با سوخت مایع کار میکند، سوخت نمی سوزد مگر اینکه با یک اکسیدکننده درامیخته شود. برخلاف یک

هواپیمای جت موشک نمیتواند همیشه اکسیژن مورد نیاز سوختش را از هوا بگیرد (چون به ارتفاعهای خیلی بالایی میرود که غلظت اکسیژن گاهی به صفر میرسد)، بنابراین باید اکسیژن مورد نیاز را با خود ببرد. سوخت و اکسیدکننده را در باک های جداگانه بارگذاری و حمل میکنند و در هنگام سوزش آنها را در محفظه احتراق تلمبه میکنند، که در آنجا سوخت میسوزد (در واقع منفجر میشود). گازهای حاصل از راه شیپوره با شتاب زیادی به بیرون پرتاب میشوند. و مقدار نیروی پیشرانش موشک، از راه زیاد یا کم کردن اندازه سوخت و اکسیدکننده ورودی به محفظه احتراق، پایش میشود.سوخت موشک آلمانی V2 در جنگ جهانی دوم، نفت سفید و اکسیژن بود. امروزه سوخت موشکها، هیدرازین (یکی دیگر از هیدروکربنهای مایع) یا سوختهای سرمازا ( مانند هیدروژن مایع و اکسیژن مایع) است. هیدرازین یک سوخت هایپرگولیک است، ینی در صورت وجود اکسیدکنندهای مانند دینیتروژن تتروکسید به طور خودبهخودی منفجر میشود. بازده هیدرازین در حدود ۱۵تا ۲۰درصد کمتر از سوختهای سرمازا است، اما کاربرد آن سادهتر و مطمئنتر است. سوختهای سرمازا را برای اینکه مایع بمانند، باید تا دمای پایینی سرد کنند. بنابراین پیشران باید سامانه پیچیدهای از لولهها برای گذر سوخت سرد شده داشته باشد. این سوختها نیز به یک محترق کننده نیاز دارند.درست در طی پرتاب موشک است که سوختهای سرمازا برتری خود را نشان میدهند، ینی زمانی که بیشینه بازده ممکن برای بلند کردن موشک و بارهای آن از زمین نیاز است.

پیشرانه های موشکی -۱

در این بخش با مفهوم پیشرانه آشنا شده و پیشرانه جامد

موشک ها را بررسی خواهیم کرد

پیشرانه

مخلوط شیمیایی شامل سوخت و اکسیدکننده است که با سوختن، در موشکها نیروی پیشران (یا تراست) ایجاد مینماید.
یکی از غلطهای مصطلح استفاده از واژهی سوخت به جای هر دو مولفه ی سوخت» و اکسیدکننده » پیشرانه است. بنابراین هر جا واژهی پیشرانه استفاده شود، منظور هر دو مولفهی سوخت» و اکسیدکننده» است.

سوخت

سوخت مادهای است که وقتی میسوزد یا با اکسیژن ترکیب میشود و برای پیشران نیروی پیشرانش ایجاد میکند.

اکسید کننده

اکسیدکننده عاملی است که برای در امیختن با سوخت، اکسیژن یا ماده اکسیدکننده – که همیشه اکسیژن نیست – آزاد مینماید.

پیشرانه های جامد

این ترکیبات دارای شتاب سوزش بالایی هستند و گازهای داغ ناشی از سوزش آنها، هنگام پرتاب از بخش استوانه ای و شیپوره(نازل)، نیروی پیشران (تراست) مورد نیاز را ایجاد مینمایند. هنگامیکه پیشران شروع به کار میکند، پیشرانه ی جامد از بخش میانی به سمت کناره شروع به سوزش مینماید. شکل کانال میانیِ تعبیه شده در میانِ پیشرانه ی جامد، تعیین کننده ی شتاب و الگوی سوزش میباشد. بنابراین نوع طراحی کانال، وسیله ای برای هدایت نیروی پیشران (تراست) به شمار میرود. بر خلاف پیشران های مایع، پیشرانهای جامد چندان هدایت پذیر نیستند و پس از روشن شدن آنها، امکان هدایت فرآیند کار پیشران و در صورت نیاز خاموش کردن، تقریباً ناممکن است. بیشتر این دسته از پیشران ها پس از روشن شدن تا وقتی که تمامی پیشرانه مصرف شود، میسوزند.
پیشرانه های همگن به دو دسته ی تکپایه و دوپایه بخش پذیرند.
پیشرانه های تکپایه،بیشتر نیتروسلوی” میباشد که دارای هر دو ویژگی اکسیدکنندگی و احیاکنندگی میباشد.
پیشرانه های دوپایه، بیشتر دارای نیتروسلو و نیتروگلسیرین میباشند، که با یک پلاستیسایزر، پر میشوند.
در شرایط عادی، پیشرانه های همگن، ایمپالس ویژهای بالاتر از ۲۱۰ ثانیه ندارند وویژگی برتر آنها، در ایجاد نکردن دودهایی که دیده شده و رد بجا میگذارند میباشد؛ از این رو بیشتراز آنها در جنگافزارهای راهکنشی(تاکتیکی) استفاده میشود. بیشتر از این نوع پیشرانه ها، در انجام گمارش کمکی یا فرعی، همانند پرتاب قطعات بدرد نخور به دریا یا در سامانهی جدایش یک بخش موشک از بخش دیگر آن، استفاده میشود.

پیشرانه های موشکی -۲

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

۱-همگن
۲- مرکب

هر دو نوع این پیشرانه ها، متراکم بوده، در دمای معمولی پایدار میباشند و به سادگی میتوان آنها را نگهداری نمود .
پیشرانه های مرکب پیشرفته
پودرهای ناهمگنی (مخلوط) میباشند که شامل یک نمک کریستاله شده یا نمکهای معدنی بسیار نرم، مثل پرکلرات آمونیوم میباشند. این نمکها نقش اکسیدکنندگی داشته، بین ۶۰% تا ۹۰% وزن پیشرانه را تشکیل میدهند.
جزء احیاشونده یا

سوخت، معمولاً آلومینیوم میباشد. پیشرانه بوسیله ی یک بایندر نظیر پلی اورهاتان یا پلیبوتادیان _ که به عنوان

سوخت مورد استفاده قرار میگیرند _ کنار یکدیگر نگه داشته میشوند.
افزون بر آنچه گفته شد، گاهی ترکیبات دارای کاتالیست نیز، برای کمک به افزایش شتاب سوزش و یا آسان نمودن فرآیند تولید پیشرانه، به سوخت جامد افزوده میشود. فراورده پایانی جسمی مانند لاستیک با استحکامی نزدیک به پاککن لاستیکی سفت است.
پیشرانه های مرکب: بیشتر با نوع بایندر استفاده شده شناخته میشوند.
دو نوع بایندر،بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند:

۱-پلیبوتادیان اکریلیک اسید اکریلونیتریل (پی.بی.اِی.ان) 
۲-هیدروکسی ترمیناتور پلی بوتادیان (اِچ.تی.پی.بی)

فرمولاسیون پی.بی.اِی.ان» نسبت به فرمولاسیون اِچ.تی.پی.بی» ایمپالس ویژه، دانسیته و شتاب سوزش میشه گفت بالاتری دارد. به هرحال، پیشرانه ی پی.بی.اِی.ان» چالشهایی را در امیختگی و تولید دارد که به شوند نیاز به بالابردن دما جهت تهیه آن ایجاد میشود.
بایندر اِچ.تی.پی.بی» بسیار قوی تر و انعطاف پذیرتر از پی.بی.اِی.ان» میباشد. از ویژگیهای خوب این دو پیشرانه میتوان به ویژگی های مکانیکی مناسب و پتانسیل زمان سوزش درازتر نسبت به پیشرانه های همگن، اشاره کرد.
پیشرانه های جامد، تنوع کاربری خوبی دارند. بیشتر پیشران های جامدِ کوچک، بعنوان شتاب دهنده های بخش پایانی ماهواره برها و یا برای جابجایی سامانه های کیهانی به مدارهای بالاتر، مورد استفاده قرار میگیرند.
پیشران های جامدِ متوسط کاربردهای دیگری دارند، مانند؛۱-بخش کمک کننده ی بار مفید» (پی.اِی.ام) 
۲- مرحله ی پایانی اینِرشیال» (آی.یو.اِس) 
که اینها تراستر های کمکی شمرده میشوند و موجب رسیدن ماهواره به مدار بالاتر یا افزایش برد و جابهجایی خط سیر موشک، میشوند.
در پرتابگرهای کیهان پیمای شاتل، موشک دلتا و تیتان از پیشران های جامد، برای افزایش تراست _ به ویژه در بخش نخست _ استفاده میشود؛ به این تقویت کننده های تراست، بوستر سوخت جامد گفته میشود. در پرتابگر کیهان پیمای شاتل، از بوسترهای سوخت جامد بزرگی استفاده میشود که هر یک شامل ۵۰۰ تن (۱۱۰۰۰۰۰ پوند) پیشرانه میباشد و میتواند نیروی پیشرانی بیش از ۱۴۶۸۰ تن کیلوگرم (یا ۳۳۰۰۰۰۰ پوندنیرو) تولید نماید.

پیشرانه های موشکی -۳

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

پیشرانه های مایع

در یک

موشک سوخت مایع،

سوخت و اکسیدکننده در باک های جداگانه نگهداری میشوند و از راه سازوکاری که برگرفته از لوله ها، شیرها و توربوپمپ میباشد، به اتاقک سوزش وارد میشوند و میسوزند. با احتراق پیشرانش(سوخت) گاز داغی ساخته میشود که در هنگام گذر از اتاقک بر شتاب آن افزوده میشود و از دمای آن کاسته میشود. به عبارت دیگر اتاقک سوزش، انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی جنبشی بدل میکند و این است که نیروی پیشران (تراست) ایجاد میگردد.
موتور های سوخت مایع از نظر پیچیدگی نقطه ی مقابل

موتور های سوخت جامد هستند اما به هرحال به ازای پیچیدگیِ پیشرانه ای سوخت مایع، مزایایی هم دارند که از آن جمله، میتوان به این مورد اشاره نمود که در پیشرانهای

سوخت مایع، با کنترل جریان پیشرانه به اتاقک سوزش، میتوان کاهش یا افزایش نیروی پیشران، خاموشی یا روشن نمودن دوباره پیشران را شوند گردید در حالی که در پیشران های سوخت جامد در با اینکه ساده اند، چنین امکانی شدنی نیست.
یک سوخت خوب، سوختی است که دارای ضربه ی ویژه ی بالایی باشد یا از جنبهی دیگر، شتاب خروج گازهای داغ از شیپوره(نازل) آن زیاد باشد. بالا بودن این شتاب میتواند باعث بالا بودن گرمای سوزش و گازهای خروجی و یا کمتر بودن وزن مولکولی گاز داغ، باشد.
فاکتورهای مهم دیگری نیز در خوب بودن یک سوخت دخالت دارد از آن جمله میتوان به جرم حجمی، دمای نگهداری و سمی بودن سوخت اشاره نمود.
استفاده از سوختی با جرم حجمی پایین به این دلیل است که باک های بزرگی برای ذخیره ی آن در موشک نیاز میباشد، و این امر افزایش وزن موشک را به همراه خواهد داشت. سوختی با دمای نگهداری پایین نیازمند یک سامانه ی برودتی جهت نگهداری است و مخازن نگهداری آن باید دارای عایق کاری ویژه باشد.
بدیهی است استفاده از این افزارها نیز وزن موشک را افزایش خواهد داد. همچنین سمی بودن

سوخت مهم است، چراکه چالشهای ایمنی زیادی را، در زمان جابجایی، ترابری، نگهداری و کار با سوخت ایجاد خواهد میکند. افزون بر این بیشتر چنین سوختهایی بسیار خورنده نیز میباشند.
سوختهای مایعی که در موشکهای حامل (یا ماهواره بر) بازرگانی(ونه جنگاوری) استفاده شدهاند را، میتوان در سه گروه دسته بندی نمود:

• مواد نفتی

• سرمازا

• خودمشتعل

•  

پیشرانه های نفتی

سوخت هایی هستند که از اجزاء نفت خام فراوری شده، ساخته میشوند و شامل امیخته ایی از هیدروکربنهای پیچیده میباشند. هیدروکربنها دسته ای از ترکیبات آلی هستند که تنها دارای کربن و هیدروژن میباشند. یکی از مواد نفتی استفاده شده برای

سوخت موشک، کروسین سنگین است که در آمریکا آن را آر پی – ۱» مینامند.
سوختهای نفتی بیشتر در ترکیب با اکسیژن مایع – به عنوان مولفه ی اکسیدکننده ی پیشرانه ی موشک – استفاده میشوند. کروسین نسبت به سوختهای سرمازا ضربه ی ویژه ی کمتری دارد، اما بهتر از سوخت های خود مشتعل شونده میباشد.
کروسین یا آر پی – ۱» را میتوان سوخت تمیزی دانست که برای نخستین بار در سال ۱۹۵۷ در امریکا مورد استفاده قرار گرفت. نخستین پیشینه استفاده از سوخت، با مشخصه هایی مانند پسماند قیرمانند در کانالهای خنک کاری پیشران، دوده ی بیش از اندازه، کُک و نیز سایر رسوبات در مولدگازِ پیشران، همراه بود.
با آن که برای از بین رفتن این اثرات نامطلوب کارهایی زیادی انجام گرفت اما کروسین های تازه نیز پسماندهایی را موجب میشدند که باعث کم شدن مدت زمان کاربری آنها میگردید.

پیشرانه های موشکی -۴

در این بخش در ادامه گفتار پیشرانه های موشکی با برخی دیگر از انواع پیشرانه های مایع آشنا می شویم.
پیشرانه های سرمازا
پیشرانه های سرمازا گازهایی هستند که در دماهای بسیار پایین به صورت مایع نگهداری میشوند. معروفترین پیشرانه های سرمازا، هیدروژن مایع – به عنوان سوخت ال اچ۲» – و اکسیژن مایع ال اُ ایکس یا ال اُ ۲» – به عنوان اکسیدکننده – میباشند. هیدروژن در دمای ۲۵۳- درجه سانتیگراد و اکسیژن در دمای ۱۸۳- درجه سانتیگراد مایع میباشند.
تامین دمای پایین پیشرانه های سرمازا، مشکلاتی را در نگهداری طولانی مدت آنها، موجب میشود. به همین دلیل این نوع پیشرانه ها برای استفاده در موشکهای نظامی که بایستی مدتها به صورت آماده ی پرتاب، نگهداری شوند، چندان خوشایند و مطلوب نیست. بعلاوه هیدروژن مایع دارای جرم حجمی بسیار کمی است (۰۷۱/۰ گرم در هر میلیلیتر) لذا برای نگهداری آنها نسبت به سوخت های دیگر به تانک هایی با حجم چندین برابر بزرگتر نیاز داریم. این مشکلات باعث شده که زوج پیشرانه ی اکسیژن مایع – هیدروژن مایع» عملیاتی نباشند. ضربه ی ویژه ی هیدروژن مایع حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد بیشتر از سایر سوختهای موشکی است و این یکی از مزایای اساسی این زوج موفق است!اکسیژن مایع و هیدروژن مایع به عنوان پیشران های با کارایی بالا، در موتورهای شاتل های فضایی استفاده میشوند. از این زوج در موتورهای مراحل بالای موشک های ساتورن یک بی» و ساتورن ۵» استفاده شده است. امریکا اولین موشک ،پیشرانش اکسیژن مایع – هیدروژن مایع» خود را در سال ۱۹۶۲ استفاده کرد.

از دیگر سوختهای سرمازا با خواص مناسب برای

سامانه های پیشران فضایی، میتوان به متان (با نقطه جوش ۱۶۲- درجه ی سانیگراد) اشاره نمود. پیشرانه ی متان و اکسیژن مایع»، ویژگی های بارزتری نسبت به پیشرانه های قابل نگهداری دارد، همچنین نسبت به پیشرانه ی اکسیژن مایع – هیدروژن مایع» حجم کمتری را اشغال میکندو نسبت به پیشرانه های هایپرگولیکِ معمول (خود مشتعل) وزن موشک حامل، کمتر میباشد. پیشرانه ی متان و اکسیژن مایع» تمیز میسوزد، سمی نیست و میتوان آن را از منابع طبیعی تهیه نمود. البته از لحاظ تاریخی هیچ تست پرتابی با این زوج پیشرانه انجام نشده است و تعداد تستهای زمینی که با این سوخت زده شده نیز، محدود میباشد. شاید دلیل این امر آن است که طراحی موشک های جدیدی که بتواند با زوج متان و اکسیژن مایع» کار کند، در مقابل استفاده از موشکهای قدیمی بسیار بالاست.موتورهایی که با فلورین مایع (با نقطهی انجماد ۱۸۸- درجه ی سانتیگراد) میسوزند، به پیشرفت های جالبی رسیده اند و به طور موفقیت آمیزی شلیک شده اند. فلورین به شدت سمی است اما یک اکسیدکننده ی بسیار عالی میباشد و تقریباً به طور شدیدی با اغلب عناصر و ترکیبات به جز نیتروژن – که گاز نجیبی است ! – واکنش میدهد و ترکیبات فلورینه تولید مینماید. علیرغم سمیت بالا، وجود فلورین موجب بالا رفتن عملکرد موتورها میگرد. فلورین میتواند با اکسیژن مایع مخلوط شود و ویژگیهای موتورهای اکسیژن مایع – هیدروژن مایع» را بهبود ببخشد. نتیجهی اختلاط را اف ال اُ ایکس» مینامند. چون فلورینها سمیت بسیار بالایی دارند، در اغلب

نمایشگاههای بین المللی هوافضایی مطرود هستند.بیشتر فلورینها شامل ترکیباتی از قبیل کلرین پنتافلورید میباشند که به عنوان اکسیدکننده در عملیات فضایی دوردست استفادهی گستردهای دارند.

پیشرانه های موشکی -۵

 بخش پایانی پیشرانه ها…

پیشرانه های خود مشتعل شونده
پیشرانه هایی هستند که

سوخت و اکسیدکننده به طور مجزا درون محفظه احتراق تزریق میشوند و بدون نیاز به آتشزنه و فقط با برخورد با یکدیگر، شعله ور میشوند. دقت کنید که دیگر پیشرانه هایی که تاکنون از آنها نام بردیم برای شروع احتراق به آتشزنه نیاز دارند. استارت آسان و قابلیت استارت مجدد از مزایای پیشرانه های خودمشتعل میباشند که آنها را برای

سامانه های مانوری فضاپیماها – که نیاز است بارها خاموش و روشن شوند – ایده آل نموده است. همچنین چون در دمای معمولی به صورت مایع میباشد، در این نوع سوختها با مشکلات و مسائلی پیشرانه های سرمازا روبرو نیستیم. خودمشتعل ها (هایپرگولیکها) بسیار سمی هستند و میبایست با نهایت دقت جابجا شوند.معمولترین سوختهای خودمشتعل (هایپرگولیک) شامل هیدرازین، مونومتیل هیدرازین(ام ام اچ) و دی متیل هیدرازین نامتقارن (یو دی ام اچ) میباشند. هیدرازین به عنوان سوخت موشک از ویژگیهای مناسبی برخوردار است، اما چون دارای نقطه ی انجماد بالایی است و ناپایدار میباشد، نمیتوان به آن به عنوان یک عامل خنک کننده اطمینان نمود چون ساختار موتورهای سوخت مایع به گونه ای است که هر مولفه ی پیشرانه(سوخت) باید بتواند خنک کننده ی خوبی نیز، باشد.
ام ام اچ» نسبتاً پایدارتر است و تا نقطه ی انجمادش عملکرد خوبی دارد و به عنوان پیشرانه در فضاپیماها استفاده میشود. یو دی ام اچ» دارای نقطه ی ذوب پایین تری است و از پایداری دمایی مناسبتری برخوردار میباشد و در موتورهای بزرگ – که با مولفه ی سوخت خنک میشوند – کاربرد دارد. در نتیجه یو دی ام اچ» به طور معمول در موشکهای حامل (ماهواره برها) استفاده میشود و نسبت به سایر مشتقات هیدرازین از کارایی مناسبتری برخودار است. از این سوخت، در سوختهای ترکیبی، مانند آیروزین ۵۰ (یا ۵۰ – ۵۰) – که مخلوطی از ۵۰ درصد یو دی ام اچ» و ۵۰ درصد هیدرازین میباشد – استفاده شده است.
آیروزین ۵۰ تقریباً پایدارتر از یو دی ام اچ» بوده، عملکرد بهتری دارد.از اکسیدکننده های خودمشتعل معروف و معمول میتوان به تتروکسید نیتروژن ان تی اُ» و اسیدنیتریک اشاره نمود. تتروکسید نیتروژن خورندگی کمتری نسبت به اسید نیتریک دارد و عملکرد بهتری از خود نشان میدهد، اما از نقطهی ذوب بالایی برخوردار است. در نتیجه وقتی نقطهی انجماد چندان اهمیت نداشته باشد، تتروکسید نیتروژن بهترین گزینه برای اکسیدکنندگی میباشد.
در امریکا، اسیدنیتریکی که به عنوان اکسیدکننده استفاده میشود، از نوع اِی – ۳» است و اسید نیتریک دودکنندهی قرمز ممانعتشده آی آر اِف اِن اِی» نامیده میشود. آی آر اِف اِن اِی» حاوی اسیدنیتریک، ۱۴ درصد تتروکسید نیتروژن، ۵/۱ تا ۲ درصد آب و ۶/۰ درصد فلوریدهیدروژن میباشد. در این مخلوط فلوریدهیدروژن به منظور ممانعتکنندهی خوردگی افزوده میشود.مشخصات نظامی آی آر اِف اِن اِی» و یو دی ام اچ» برای اولین بار به ترتیب در سالهای ۱۹۵۴ و ۱۹۵۵ در امریکا انتشار یافت. در خانوادهی موشکهای تیتان، موشکهای ماهواره بر دلتا ۲ از آیروزین ۵۰ و ان تی اُ» استفاده شده است. از زوج ان تی اُ + ام ام اچ» در سامانه هاD پیشرانِ، مانور مداری و واکنش شاتلهای فضایی استفاده شده است.
استفاده از زوج پیشرانه آی آر اِف اِن اِی» و یو دی ام اچ» در

موشکهای تاکتیکی در فاصله سالهای ۱۹۷۲-۱۹۹۱ در بین دو ابرقدرت

موشکی، بسیار معمول بوده است. بیشتر اوقات از هیدرازین به عنوان تک پیشرانه، در موتورهای تجزیه ای کاتالیتیکی استفاده میشود. در این موتورها، سوخت مایع در حضور یک کاتالیست، تجزیه میشود و گاز داغ مورد نیاز برای پیشرانندگی را ایجاد میکند. تجزیه هیدرازین دمایی حدود ۹۲۵ درجه سانتیگراد و ضربه ویژه ای حدود ۲۳۰ یا ۲۴۰ ثانیه تولید مینماید. هیدرازین هنگام تجزیه به هیدروژن و نیتروژن، یا آمونیاک و نیتروژن شکسته میشود.

پیشرانه های مایع قدیمی

الکلها به طور معمول به عنوان

سوخت موشک، طی سالهای اولیه توسعه ی فناوری موشکی مورد استفاده قرار میگرفتند. موشک آلمانی وی۲» و همچنین موشک زمین به زمین ردستون امریکا، با اکسیژن مایع و اتانول) کار میکردند. به هر حال در روند پیشرفتهای فناوری موشکی، با افزایش کارایی سوختها، از الکلها استقبال چندانی نشد و آنها خیلی زود کنار گذاشته شدند. پروکسیدهیدروژن یکی از اکسیدکننده های قابل توجه میباشد که در موشک انگلیسی بلک آرو استفاده شده بود. غلظت های بالای پروکسید هیدروژن را های تست پروکسید یا اچ تی پی» مینامند. عملکرد و جرم حجمی اچ تی پی» کمتر از اسیدنیتریک است و از سمیت و خورندگی کمتری برخوردار میباشد. اچ تی پی» نقطه ی انجماد پایینی دارد و ناپایدار میباشد. گرچه هیچ موقع از آن به عنوان عامل اکسیدکننده در موشکهای بزرگِ دومولفه ای استفاده نشده است ولی دیده شده که به عنوان پیشرانه یک مولفهای مورد استفاده قرار گرفته است. اچ تی پی» در حضور کاتالیست به اکسیژن و بخار فوق گرم تبدیل میشود و ضربهی ویژه  ای حدود ۱۵۰ ثانیه ایجاد مینماید.

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 تقسیم 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:
موشکهای بالستیک به موشکهایی میگویند که تا ارتفاع بسیار بالایی اوج می گیرند(که این قسمت راه با پیشران روشن انجام میشود) و ادامه راه را با استفاده از نیروی گرانش زمین به سمت هدف میروند که مانند یک سقوط آزاد البته با هدایت درست است. برخی از موشک های بالستیک حتی از اتمسفر نیز رد شده و دوباره به اتمسفر زمین باز میگردند که برد بسیار بالایی 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 ای است که نیروی جلوبرندگیش را از یک پیشران جت (بیشتر نوع توربوفن) بدست میاورد؛ بنابراین برپایه واژه های

راکت و موشک، اصلا موشک نیست ولی همه جا این واژه به کار میرود.پیشران موشک کروز، در تمام راه روشن است و گاهی ، این موشک بال هم دارد. از اینرو به دلیل داشتن بال و پیشران جت، گاهی به آن هواپیمای کوچک بدون سرنشین» یا موشک بالدار» هم میگویند. این موشکها بیشتر، درسقف پرواز پایین حرکت میکنند.)

سامانه های

هدایتگر موشک

به طور کلی میتوان گفت، هدف اصلی بیشتر

موشک های نظامی، رساندن یک سرجنگی مشخص به یک هدف تعیین شده، میباشد. سرجنگی به همراه

سامانه ی هدایت و کنترل» و موتور، درون بدنه ی موشک میباشد که نهایتا، این بدنه بایستی به هدف تعیین شده برسد. بیشتر موشک ها از سطوح آیرودینامیکی برای کنترل استفاده میکنند که بسیاری از افراد، از عبارت کلی پره برای اشاره به این سطوح استفاده میکنند. با این وجود، طراحان موشک، نسبت به نامگذاری آنها دقیقترهستند و عموما این سطوح را در سه گروه اصلی قرار میدهند:

 کاناردها
 بالها
 بالکها

رفتار سطوح اساسا به صورتهای مختلفی است که بسته به موقعیت آنها نسبت به مرکز جرم موشک، متفاوت است. عموما یک بال، سطح نسبتا بزرگی است که پشت مرکز جرم قرار میگیرد. این در حالی است که کانارد سطحی نزدیک به نوک موشک و بالک، در انتهای دم موشک میباشد.

بیشتر

موشکها حداقل به یکی از این سطوح آیرودینامیکی مجهز میشوند، مخصوصا بالکها که باعث پایداری پرواز موشک میگردند. علاوه بر این، بسیاری از

موشکها به یک مجموعه از سطوح کنترلی دیگر برای ایجاد

نیروی لیفت(برا) اضافی یا کنترل بیشتر، مجهز میگردند ولی طراحی های بسیار کمی هستند که از هر سه مجموعه ی این

سطوح کنترلی، استفاده کرده اند.از آنجایی که بیشتر

هواپیماها، دارای دم های افقی و عمودی ثابت و بالکها و سطوح بالابر متحرک هستند، موشکها نیز از سطوح تمام متحرک برای رسیدن به هدف مشابه استفاده میکنند.
به منظور گردش موشک در حین

پرواز، حداقل یک مجموعه از سطوح کنترلی آیرودینامیکی برای گردش حول یک نقطهی مرکزی مورد نیاز است. برای چنین کاری، زاویه ی حمله پره به قدری تغییر میکند که نیروی برآی آن تغییر کند. تغییر راستا و اندازه ی نیروهای موثر بر موشک، باعث حرکت آن در جهت دیگر میگردد و به پرتابه قابلیت مانور در مسیر خود و هدایت به سمت هدف تعیین شده را میدهد. یک نمونه از انحراف سطوح کنترلی موشک اِی آی اِم_۹اِم سایدویندر» است.مفاهیم اولیه ی کاناردها،

بالها و بالکها اصولا به یکدیگر نزدیک هستند و همگی به عنوان کنترل های آیرودینامیکی شناخته میشوند. علاوه بر این روشهای کنترل متداول، روش نسبتا جدیدی که در سامانه های مانوری موشکها به کار برده شده،سامانه ی کنترل غیرمتعارف است. بیشترین سامانه های کنترل غیرمتعارف، از روش هایی چون کنترل بردار نیروی پیشران (تی وی سی) یا تعامل جت (جی آی) بهره میگیرند.
تا به این جا، چهار دسته ی اصلی سامانه های کنترل موشک را معرفی کردیم. سامانه های کنترل بالک، کنترل کانارد، کنترل بال و کنترل غیرمتعارف. در بخش بعدی نگاهی دقیقتر به هریک از این مجموعه ها می اندازیم…

سامانه های هدایتگر موشک -۲

کنترلگر بالک

این نوع کنترل شاید متداول ترین نوع کنترل در موشک ها باشد، مخصوصا برای موشک های برد بلندِ هوا به هوا، مثل اِمرام و موشک های سطح به هوایی مثل موشک های پاتریوت و رولاند. دلیل اصلی برای استفاده از این سامانه کنترلی، این است که بالک کنترلی، مانورپذیری بسیار خوبی را در زوایای حملهی بالا ایجاد میکند. پیش از این، از بالک برای مانورپذیری هواپیماها بسیار استفاده شد بود. موشک هایی که از بالک های کنترلی استفاده میکنند، غالبا به یک بال ثابت هم مجهز میشوند، تا این بال، نیروی برآ و برد بیشتری را ایجاد نماید. نمونهی موشک هایی که با این سامانه کنترلی کار میکنند، موشک های هوا به زمینی چون ماوریک و AS-30 و موشکهای سطح به سطحی چون هارپون و اگزوست اشاره کرد.
موشکهای کنترل بالک، به ندرت دارای کانارد هستند، گرچه به عنوان مثال نقــض میتوان از موشـک AIM-9X سایدویندر» نام برد. ۲۳ نمونه از موشکهایی که از بالک کنترلی استفاده میکنند در شکل نشان داده شده اند.

علاوه بر این موشکها، بعضی بمبها از کنترل بالکی استفاده میکنند که به عنوان مثال میتوان به سری جِیدَم_ از بمبهای هدایتشونده با GPS اشاره کرد.

کنترل با کانارد

کنترل کانارد هم در موشک ها بسیار متداول است، مخصوصا برای

موشک های برد کوتاهِ هوا به هوایی مثلِ؛ موشک AIM-9M سایدویندر». مزیت اصلی استفاده از کنترل کانارد، مانورپذیری بهتر در زوایای حمله کم است. اما باید در نظر داشت که کاناردها در زوایای حمله زیاد به علت ایجاد جدایش جریان پشت کانارد _ که باعث ایجاد واماندگی در آن میگردد _ عملا بی اثر میشود. از آنجا که کاناردها جلوتر از مرکز جرم قرار میگیرند، این حالت، باعث ایجاد ناپایداری گشته، رفع آن مستم استفاده از بالکهای ثابت بزرگی به منظور حفظ پایداری موشک است. این دو مجموعه از

سطوح کنترلی ( بالک و کانارد) معمولا نیروی برآی کافی را ایجاد میکنند که نتیجتا استفاده از بال را در این موشکها غیرضروری مینماید. تصویر، دوازده نمونه از موشکهای کنترل کانارد را نشان میدهد.

یک زیرمجموعه از موشک های کنترل کانارد، موشک هایی با کاناردهای دوتکه هستند. کاناردهای دوتکه یک سازوکار پیشرفته ی نسبتا جدید است که در نسل های آخر موشکهای