Ракетная двигательная установка — это увлекательная технология. Технология, которая генерирует достаточную тягу для перемещения летательных аппаратов по воздуху. Но знаете ли вы, что ракетная технология была изобретена китайцами в 13 веке?
Конечно, тогда ракеты использовались не для запуска космических аппаратов, а для военных целей. В 1380 году мир увидел свою первую ракетную установку, которая на самом деле была огненной стрелой, названной «осиное гнездо», созданное династией Мин.
До середины 20 века ракеты не использовались в промышленных или научных работах. Фактически, первая ракета, которая могла летать достаточно высоко, чтобы выйти из земной атмосферы, была впервые запущена в 1942 году Германией. В 1957 году Советский Союз запустил первую ракету, которая вывела на эллиптическую низкую околоземную орбиту первый искусственный спутник (Спутник 1).
С тех пор космические агентства и научно-исследовательские центры разработали многочисленные ракетные технологии для получения эффективной тяги. Мы перечисляем самые популярные из них, которые привлекли внимание людей за последние семь десятилетий.
Так сколько на самом деле типов ракет? По сути, ракеты можно разделить на две категории:
Твердотопливная Ракета
Космический челнок «Колумбия» был запущен с помощью двух твердотопливных ракет-носителей
Все старые ракеты приводились в движение твердотопливными двигателями. Однако теперь появились новые конструкции, более современные виды топлива и функции с использованием твердого топлива. В настоящее время усовершенствованные твердотопливные двигатели в основном используются на разгонных блоках серии Delta и на сдвоенных разгонных блоках «Спейс шаттла».
Твердое топливо может быть изготовлено из многочисленных соединений, например, черного порошка (содержит древесный уголь, серу и нитрат калия), цинк-серы, нитрата калия и композиционных топлив на основе нитрата аммония или перхлората аммония.
Поскольку эти ракеты могут быть надежно запущены в короткие сроки, а твердое топливо может храниться в течение длительного периода времени, они часто используются в военных целях. Маленькие ракеты, такие как Nike Hercules и Honest John, и большие баллистические ракеты, такие как Vanguard и Polaris, используют двигатели на твердом топливе.
Хотя эти ракеты могут обеспечить высокую тягу при относительно низкой стоимости, они не столь эффективны, как современные ракеты на жидком топливе. Они могут использоваться только для выведения на низкую околоземную орбиту до 2 тонн полезной нагрузки.
История создания
В начале 20-го века Циолковский сформулировал основные принципы ракетостроения и создал первую схему жидкого реактивного двигателя. Он предсказал, что уже через пару десятилетий человечество начнет осваивать ближний космос.В 1909 году Р. Годдард предложил идею о многоступечатой ракете, где пустая ступень отделялась от конструкции, уменьшая ее массу и увеличивая дальность полета.
В 1937 году в Германии появляется ракетный центр, возглавленный В. Фон Брауном и К. Риделем. В центре была оборудована аэродинамическая труба для испытаний, а также построен завод по сжижению кислорода. Первым созданным изделием стал самолет-снаряд ФАУ-1, на основе которого затем в 1942 году сконструировали баллистическую ракету ФАУ-2. При массе ракеты в 13 тонн дальность полета составляла 300 км со скоростью 1,5 км/с.
Образцы ФАУ-2 и наработки немецких ракетчиков в конце второй мировой войны попали в США и СССР почти одновременно.
На их основе уже через год американцами была создана ракета «Redstone». Ученые СССР в 1948 году разработали ракету Р-1, а затем в 1957 году успешно испытали МБР Р-7 (доработанная Р-1).
Ракета на жидком топливе
Как следует из названия, жидкостные ракеты используют жидкое топливо для создания тяги. В отличие от твердого топлива, жидкие состоят либо из одного, либо из двух химических веществ (бипропелленты). Жидкое топливо в значительной степени предпочтительнее твердого топлива из-за его высокой плотности и высокого массового соотношения для ракеты.
Инертный газ хранится в баке двигателя под чрезвычайно высоким давлением для принудительного ввода топлива в камеру сгорания. Хотя двигатели имеют меньшее массовое соотношение, они более надежны и поэтому в основном используются в спутниках для поддержания орбиты.
Жидкие ракеты можно далее разделить на три группы: монотопливные ракеты (с одним топливом), двухтопливные ракеты (с двумя различными видами топлива) и более совершенные трехтопливные ракеты (с тремя видами топлива).
Наиболее популярными являются двухтопливные ракеты, работающие на жидком топливе (углеводороде или жидком водороде) и жидкостном окислителе (жидкий кислород). В ракете может также использоваться криогенный двигатель, в котором и окислитель, и топливо — это газы, которые при низких температурах превращаются в жидкость.
Первый зарегистрированный полет такой ракеты состоялся в 1926 году, когда профессор Роберт Х.Годдард экспериментировал с аппаратом, использующим жидкий кислород и бензин в качестве топлива.
«Венера»
В 1966 году СССР начал межпланетные перелёты. Космический корабль «Венера-3» совершил жёсткую посадку на соседнюю планету и доставил туда глобус Земли и вымпел СССР. В 1975-м «Венере-9» удалось совершить мягкую посадку и передать изображение поверхности планеты. А «Венера-13» сделала цветные панорамные снимки и звукозапись. Серия АМС (автоматические межпланетные станции) для изучения Венеры, а также окружающего космического пространства продолжает совершенствоваться и сейчас. На Венере условия жёсткие, а достоверной информации о них практически не было, разработчики ничего не знали ни о давлении, ни о температуре на поверхности планеты, всё это, естественно, осложняло исследование.
Первые серии спускаемых аппаратов даже плавать умели — на всякий случай. Тем не менее поначалу полёты удачными не были, зато впоследствии СССР настолько преуспел в венерианских странствиях, что эту планету стали называть русской. «Венера-1» — первый из космических аппаратов в истории человечества, предназначенный для полёта на другие планеты и их исследования. Был запущен в 1961 году, через неделю потерялась связь от перегрева датчика. Станция стала неуправляемой и смогла сделать только первый в мире пролёт вблизи Венеры (на расстоянии около ста тысяч километров).
Плазменная ракета
Плазменная двигательная установка 1961 г. Предоставлено: НАСА
В плазменном двигателе тяга создается из квазинейтральной плазмы (где ионы и электроны упакованы в равных количествах). Это тип электрического двигателя, который использует токи и потенциалы (производимые внутри плазмы) для ускорения заряженных частиц в плазме.
За последние два десятилетия многие институты работали или в настоящее время работают над плазменными двигателями, включая Иранское космическое агентство, Австралийский национальный университет и Европейское космическое агентство.
Плазменные ракеты могут быть легко построены и использованы не один раз из-за их простой теории работы и дешевого топлива (большое количество газов, а также их комбинации могут быть использованы в качестве топлива). В отличие от обычных химических ракет, плазменные ракеты не используют все свое топливо сразу, что делает их легко пригодными для использования в полете.
Однако самая большая проблема с плазменными ракетами — это производство достаточного количества электричества для превращения газов в плазму. И из-за их относительно низкой тяги они не подходят для запуска тяжелых спутников. В среднем плазменная ракета может производить примерно 1/2 килограмма тяги. Более того, при использовании плазменных двигателей всегда существует вероятность разрушения ракеты.
VASIMR (переменная удельная импульсная магнитоплазменная ракета) — это новейшие типы ракетных двигателей, работающих на плазме, которые ионизируют топливо в плазму с помощью радиоволн. Одним из многих преимуществ плазменного двигателя является его более высокое удельное значение импульса или Isp, чем у любого другого типа ракет.
Хотя плазменные двигатели до сих пор не используются в коммерческих целях, несколько небольших версий уже успешно развернуто и протестировано. В 2011 году НАСА совместно с компанией по производству двигателей, базирующейся в Массачусетсе, запустило в космос на борту экспериментального спутника Tacsat-2 первый в истории подруливающий аппарат Холла (плазменный).
Кабы все были КАБы
Помимо перечисленных образцов, российские ВКС в Сирии используют в ограниченном масштабе корректируемые авиабомбы. Известно о нескольких фактах применения КАБ-500Л и КАБ-500Кр. Первая из них имеет лазерную систему наведения, вторая – телевизионную. У обеих мощные боевые части весом около 400 килограммов, содержащих чуть менее 280 килограммов взрывчатки. Точность попадания в цель составляет четыре – девять метров – на уровне лучших мировых образцов. Сброс может осуществляться с высоты от 1500 метров и до практического потолка действий самолетов фронтовой и штурмовой авиации. Расстояние до объекта и высота сброса бомб ограничиваются допустимой скоростью полета носителя и дальностью захвата цели ГСН (до 9 км). Вероятность поражения даже хорошо защищенных объектов одним таким боеприпасом составляет 80–85 процентов и более. Мощная боевая часть еще больше увеличивает вероятность уничтожения цели, однако и накладывает ограничения на применение такого оружия в жилых районах с плотной застройкой. Поэтому в Сирии полутонные КАБы используются эпизодически для поражения особо прочных объектов, расположенных на удалении от жилых зданий. В частности, по информации источников, заслуживающих доверия, именно такими бомбами разрушались фортификационные сооружения боевиков в интересах обеспечения наступления сирийской армии.
Для ударов по целям, расположенным в непосредственной близости от объектов гражданского назначения, наша авиация применяет новейшую разработку российского ОПК – КАБ-250. В Сирии бомбы этого типа используются с системой управления, обеспечивающей наведение на стационарную цель по данным ГЛОНАСС, подобно американским JDAM. Однако наша разработка имеет особенности. Во-первых, она допускает сброс на сверхзвуковой скорости, что позволяет осуществить ее отделение от носителя на удалении от цели в несколько десятков километров и обеспечить высокую скорость бомбы в районе объекта удара. Во-вторых, совершенные аэродинамические формы позволили добиться более высокой точности попадания в цель, которая оценивается в два-три метра. В сочетании с относительно небольшой боевой частью это позволяет использовать КАБ-250 по целям, расположенным непосредственно у объектов, разрушение которых недопустимо по тем или иным соображениям. Для подобных хирургических ударов этот боеприпас и применяется сегодня в Сирии.
Высокоточные боеприпасы с системами телевизионного и лазерного наведения способны поражать мобильные и стационарные цели без проведения заблаговременной детальной разведки. Это позволяет эффективно использовать КАБы по оперативно выявляемым фортификационным сооружениям и узлам обороны боевиков.
Особо следует отметить, что применяемое российской фронтовой и штурмовой авиацией оружие позволяет нашим самолетам не входить в зону поражения ПЗРК боевиков. И это пока дает возможность избегать потерь нашей авиационной группировки в Сирии.
Ионная ракета
Испытание зажигания ионного двигателя в Лаборатории реактивного движения НАСА
Ионные двигатели — это еще одна форма электрического движения, которая использует электрический ток для ускорения положительных ионов. Более конкретно, они используют электростатическую или электромагнитную силу для ускорения ионов и создания тяги.
Ионные двигатели ионизируют топливо, добавляя/удаляя электроны для получения ионов. Ксенон в основном используется в качестве топлива из-за его ионизирующих возможностей и высокой атомной массы, которая производит достаточное количество тяги при ускорении ионов.
Поскольку ксенон является инертным газом с впечатляющей плотностью хранения, его можно эффективно хранить на космических аппаратах. Большинство ионных двигателей используют процесс, известный как термоэмиссия для получения электронов.
Ионные двигатели не могут работать в атмосфере Земли, где ионы присутствуют вне двигателя. Они не могут преодолеть никакого заметного сопротивления воздуха и работают только в вакууме пространства. В настоящее время ионные двигатели (разработанные НАСА) используются для поддержания более чем 100 геосинхронных спутников связи в надлежащем положении.
Первой в мире успешной миссией в дальнем космосе с использованием ионных двигателей была НАСА Deep Space 1 (в 1990 году). Позже JAXA запустила космический корабль Hayabusa в 2003 году, который все еще находится в эксплуатации.
На данный момент НАСА работает над двумя различными ионными двигателями — кольцевым двигателем и эволюционным ксеноновым двигателем НАСА, чтобы увеличить срок эксплуатации космических аппаратов и снизить эксплуатационные расходы.
СОДЕРЖАНИЕ
- 1 Раннее развитие
- 2 Технологии 2.1 Системы наведения
- 2.2 Системы прицеливания
- 2.3 Система полета
- 2.4 Двигатель
- 2.5 Боеголовка
- 3.1 Баллистическая 3.1.1 Круиз
- 3.2.1 Зенитное орудие
Ракетный автомобиль
Opel RAK.2
Возможно, вы слышали о реактивных машинах, но что насчет ракетных машин? В отличие от реактивного автомобиля, ракетный автомобиль несет и топливо, и окислитель, что устраняет необходимость в компрессоре и воздухозаборнике, что, в свою очередь, снижает общий вес и минимизирует сопротивление.
Эти автомобили могут работать на своих двигателях в течение коротких промежутков времени (<20 секунд), и благодаря их великолепному соотношению тяги к весу они могут быстро достигать высокой скорости.
Ракетные автомобили когда-то были популярны среди гонщиков драг-рейсинга в Соединенных Штатах, но после огромного роста цен на перекись водорода они потеряли свое преимущество и в конечном итоге были запрещены в стране по соображениям безопасности. Тем не менее они все еще работают в некоторых частях Европы.
В 2022 году Tesla Motors обнародовала свои планы по производству дорожных автомобилей с ракетным двигателем. Он будет доступен в качестве дополнительной комплектации в моделях Roadster. Компания будет интегрировать двигательное оборудование (двигатели с холодным газом), которые используют сжатый воздух для повышения производительности.
Бомба – дура, прицел – молодец
Российские самолеты, применяя бомбы свободного падения среднего (250 кг) и крупного калибра (500 кг), решают задачу поражения точечных хорошо защищенных объектов (в том числе подземных) малыми силами – одним-двумя самолетами. И это в условиях, когда боевики «Исламского государства» уже длительное время находятся под ударами авиации США и НАТО и успели принять меры к минимизации своих потерь, одной из которых стало размещение объектов своей инфраструктуры по возможности в пределах жилой застройки, чтобы прикрыться мирным населением. Между тем о каких-либо заметных потерях среди него от ударов российской авиации до настоящего времени не сообщалось. Военные эксперты объясняют это тем, что основная часть направленных в Сирию российских самолетов оснащена новейшей отечественной разработкой СВП-24.
Идея, положенная в основу этой системы, состоит в том, чтобы обеспечить не точное самонаведение на цель боеприпаса, а правильный вывод в точку сброса неуправляемых средств поражения их носителя. Этим наша система принципиально отличается от американской концепции превращения в высокоточное оружие обычных бомб – JDAM. США устанавливают на бомбы свободного падения комплекты, обеспечивающие их наведение на цель по данным GPS. То есть превратили обычные бомбы в управляемые. Понятно, что стоимость такой бомбы значительно возрастает (комплект стоит около 26 тысяч долларов), хотя и остается существенно меньше, чем полноценного высокоточного боеприпаса. СВП-24 обеспечивает совмещение цели с местоположением носителя с поправкой на траекторию полета бомбы, рассчитываемой бортовым вычислительным комплексом с учетом гидрометеоусловий и ее баллистики. Таким образом обычный боеприпас приобретает результативность, соизмеримую с высокоточным оружием.
Разработчики утверждают, что точность бомбометания даже с высоты пяти-шести километров может быть чрезвычайно высокой. Испытания в полигонных условиях дали среднеквадратическое отклонение 250–500-килограммовой бомбы от цели около четырех – семи метров. Понятно, что в боевой обстановке накладываются дополнительные факторы, существенно снижающие точность бомбометания. Это прежде всего погрешности в определении координат цели, которые могут достигать нескольких метров. Нет полноты информации и о гидрометеорологической обстановке, состоянии воздушной среды в районе цели. Дополнительные несколько метров погрешности внесет определение места носителя по данным ГЛОНАСС в зоне боевых действий. Координаты несколько искажаются при резком маневрировании в районе цели. С учетом всех названных факторов можно оценить точность боевого применения свободнопадающих бомб с использованием СВП-24 показателем в 20–25 метров. В этом случае вероятность попадания в малоразмерное защищенное подземное сооружение может составить 30–40 процентов, а вероятность поражения слабо защищенных наземных объектов средним калибром может достигать и 60 процентов. Этого вполне достаточно, чтобы осуществлять высокоточное и надежное поражение назначенных целей ограниченным составом сил: даже для сильно защищенного малоразмерного объекта достаточно применить три-четыре бомбы, а слабо защищенный будет гарантированно уничтожен уже двумя боеприпасами. При этом зона разрушений вблизи поражаемого объекта не превысит нескольких десятков метров, что сопоставимо с расстоянием между отдельными зданиями в типовой городской застройке.
Таким образом, имея 12–16 бомб среднего и крупного калибра, оборудованный системой СВП-24 самолет Су-24М способен уничтожить до двух точечных объектов инфраструктуры исламистов за один вылет. Вероятно, именно по этой причине на каждый пораженный объект в среднем приходится чуть больше одного самолетовылета (нельзя забывать, что ударные самолеты сопровождаются самолетами обеспечения, в частности истребителями). При этом стоимость боеприпаса по сравнению с высокоточным оружием или бомбами, оснащенными комплектом JDAM, остается копеечной. Справедливости ради отметим, что точность попадания бомбы JDAM будет выше – пять – семь метров. То есть вероятность попадания даже в защищенное подземное сооружение достигает 70–80 процентов. Но это несущественно сказывается на повышении эффективности действий авиации – для абсолютного большинства боевых задач в Сирии такая точность избыточна.
Ракетный ранец
Концепция ракетного ранца существует почти столетие, но она не стала популярной вплоть до 1960-х годов. Это маломощная силовая установка, которая перевозит людей из одного места в другое на небольшие расстояния.
В ракетных пакетах обычно используется перекись водорода в качестве топлива для перемещения человека по воздуху. Однако технология ракетного блока практически не продвинулась с 1950-х гг. Общий массовый коэффициент, по-видимому, является главным виновником, который ограничивает время полета до секунд.
Хотя легкие двигатели, работающие на кислороде и паре, могут обеспечить приличную величину тяги, ракета дает относительно низкую скорость выхлопа и, следовательно, слабый удельный импульс. Существующие реактивные ранцы могут летать только приблизительно 30 секунд, с максимальной скоростью около 120 км/ч.
Реактивные ранцы также могут быть построены с турбореактивными двигателями, работающими на керосиновом реактивном топливе. Они могут достигать большей высоты и более длительного полета, длящегося несколько минут, но их сложно построить и слишком дорого. До сих пор был изготовлен только один рабочий прототип, который прошел летные испытания в 1960-х годах.
См. Также [ править ]
- Зенитная война
- Контрмеры противоракетной обороны
- Барражирующий боеприпас
- Аэропрогнозирование
- Центр давления
- Командная ракета
- Управляемый ракетный эсминец
- Список кораблей, потопленных ракетами
- Система предупреждения о приближении ракеты
- Ракетный катер
- Противоракетная оборона
- Системы противоракетной обороны по странам
- Обозначение ракеты
- Ракетный разрыв
- Наведение ракеты
- Центр управления запуском ракет
- Ракетные установки
- Корабль приборостроения ракетного полигона
- Ракетный танк
- Режим контроля за ракетными технологиями
- Ракетная турель
- Ракетная машина
- Система противоракетной обороны НАТО
- Пропорциональная навигация
- Ракетный сад
- Скрэмджет
- С заносом в поворот
- Мягкий запуск
- Хронология ракетно-ракетной техники
- Пусковая установка монтажного транспортера
- Оптимизация траектории
- Сумеречные явления
- Вертикальная пусковая установка
Ракетный самолет
Самолет X-15
Ракетные двигатели также могут быть использованы в авиации. Ракетные самолеты могут достигать гораздо более высоких скоростей, чем самолеты аналогичного размера, но только на небольших расстояниях. А поскольку им не нужен атмосферный кислород, они идеально подходят для полетов на больших высотах.
Ракетные самолеты были впервые спроектированы немцами во время Первой мировой войны. Однако у этих первоначальных конструкций были некоторые серьезные проблемы с производительностью, которые позже были устранены британскими инженерами в 1950-х годах, когда они разработали свои очень эффективные турбореактивные конструкции. Они могут обеспечить более короткие взлеты и намного более высокое ускорение.
Из-за интенсивного использования ракетных двигателей ракетные двигатели в основном используются в самолетах-перехватчиках и космических самолетах. X-15 является одним из самых популярных образцов ракетных самолетов. Это был ракетообразный самолет с своеобразным клиновидным вертикальным хвостом и короткими крыльями, построенный Североамериканской авиацией. На этапе эксплуатации он установил рекорд высоты и скорости в 354 200 футов и 4 520 миль в час.
Ссылки [ править ]
- ^ a b «ракета, сущ. и прил.». OED Online . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. 2022 . Проверено 17 марта 2021 года . 2.a.
Объект, брошенный (вручную или механически) как оружие в цель. [Цитирование: Морис Лейтч (1981).
Город Сильвера.
Лондон: Секер и Варбург. ISBN 0436244136 — «Потом что-то ударило его, камень; он упал к его ногам, и через мгновение воздух наполнился ракетами, изогнувшись высоко, чтобы приземлиться вокруг него на проезжей части. ‘].
б.
Военный. Самоходное оружие дальнего действия, управляемое дистанционно или автоматически на части или на всем своем пути. (Первоначально всегда с модифицирующим словом). - https://www.historylearningsite.co.uk/world-war-two/world-war-two-in-western-europe/the-v-revenge-weapons/the-v-weapons/ Официальный сайт изучения истории, версия 1 и оружие V2
- «Оружие V» . Сайт изучения истории
. - Архивы, The National. «Национальный архив — домашняя страница» .
- «Ракета, поверхность-земля, Фау-2 (А-4)» . Национальный музей авиации и космонавтики
. 1 апреля 2016 г. - «Мировые военные державы» . Независимый
. Архивировано из оригинала на 2010-05-30. - Мур, Джейсон Николас (2019-09-08). Советские бомбардировщики Второй мировой войны . Fonthill Media.
- Технический перевод НАСА . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. 1959 г.
- ↑
Маслов, Михаил (20 февраля 2013). Поликарпов И-15, И-16 и И-153 Тузы . Bloomsbury Publishing. ISBN 978-1-4728-0161-6.
По стопам
«Венера-4» помогла нам узнать, что на этой планете двести семьдесят один градус в тени (ночная сторона Венеры), давление до двадцати атмосфер, а сама атмосфера — девяносто процентов углекислого газа. А ещё этот космический аппарат обнаружил водородную корону. «Венера-5» и «Венера-6» многое поведали нам о солнечном ветре (потоки плазмы) и его структуре вблизи планеты. «Венера-7» уточнила данные о температуре и давлении в атмосфере. Всё оказалось ещё сложнее: температура ближе к поверхности была 475 ± 20°C, а давление выше на порядок. На следующем космическом аппарате было переделано буквально всё, и через сто семнадцать суток «Венера-8» мягко привенерилась на дневной стороне планеты. На этой станции был фотометр и множество дополнительных приборов. Главное — была связь.
Оказалось, что освещение на ближайшей соседке почти не отличается от земного — как у нас в пасмурный день. Да там не просто пасмурно, погодка разгулялась по-настоящему. Картины увиденного аппаратурой просто ошеломили землян. Помимо этого, был исследован грунт и количество аммиака в атмосфере, измерена скорость ветра. А «Венера-9» и «Венера-10» смогли показать нам «соседку» по телевизору. Это первые в мире записи, переданные с другой планеты. А сами эти станции и теперь искусственные спутники Венеры. На эту планету последними летали «Венера-15» и «Венера-16», которые тоже стали спутниками, предварительно снабдив человечество абсолютно новыми и нужными знаниями. В 1985 году продолжением программы стали «Вега-1» и «Вега-2», которые изучали не только Венеру, но и комету Галлея. Следующий полёт планируется в 2024 году.
