Андрей Смирнов
Время чтения: ~11 мин.
Просмотров: 0

Пионеры сверхманевренности

Как управлять полетом ракеты

Ракеты были изобретены давным давно. 200 лет до нашей эры в Китае вместе с изобретение пороха. Китайцы, конечно же, применяли ракеты как оружие, но в основном при осаде городов. Попасть куда-либо древними китайскими ракетами было сложно, разве что стрелять по большому городу. Первые ракеты никак не управлялись, можно было только задать направление и учесть ветер.

Для стабилизации (не управления) полета использовалось тот же принцип, что и для стрелы лука — оперение или стабилизаторы. Самое интересное началось тогда, когда ракеты стали управляемыми, а для этого они должны были «научится» управлять полетом. Фактически есть только два подхода: использование аэродинамических сил и газодинамики.

Управляемый вектор тяги

А что если убрать рули вовсе? Сопротивление уменьшится, но управление потеряем. Как в таком случае маневрировать? Есть решение — управлять не «вредными» аэродинамическими поверхностями, а непосредственно тягой (струей газа из сопла). Можно поворачивать сопло, а то и всю камеру сгорания механически (что сложно и дорого, но это самый распространенный способ), можно использовать специальные жаропрочные плоскости-дефлекторы или вовсе добавить в конструкцию дополнительные двигатели.

ПРО «Thaad». У ракеты нет никаких рулей

А можно сделать сопло неподвижным и отклонять и саму струю газа, впрыскивая через форсунки в сопле жидкость или газ которые будут вызывать появление скачков уплотнения меняющих направление струи.

Все эти способы чаще используются в больших ракетах, с большим размером сопла. Например, на гражданских ракетоносителях или на межконтинентальных баллистических ракетах.

В американском Шаттле отклонялось все сопло сразу

Газодинамический пояс

Для некоторых типов ракет маневренность — критически важный показатель. Аэродинамические рули не могут одинаково хорошо работать на малой высоте и на большой. Что касается отклонения вектора тяги, то он тоже не гарантирует «быстрой реакции», та как сопло двигателя находится далеко от центра масс. Но решение есть.

Сотни маленьких сопел на ракете — двигатели поперечного управления. Или так называемых газодинамический пояс, способный очень быстро разворачивать ракету почти на месте и не созидающий аэродинамического сопротивления, пока это не станет действительно нужно. Располагаются двигатели практически в центре масс корпуса (там где он будет когда ракета выработает большую часть топлива) и включаются на конечном участке траектории, чтобы наверняка поразить цель.

Ракета для РСЗО Ольха. Импульсные двигатели газодинамического пояса

Иногда инженерам приходится объединять принципы управления находя компромиссы. Французская зенитная ракета Aster использует и аэродинамические рули и управление вектором тяги, названную pif-paf*, может маневрировать с огромной перегрузкой до 60g и уничтожать не только самолеты и вертолеты, где маневренность ограничивается пилотами (человек может пережить перегрузку в 9 g и то кратковременную) но и своих родственников — ракеты.

Ракета Aster-30. Черная часть — разгонная первая ступень

*PIF (Pilotage Intertiel en Force) + PAF (Pilotage Aeronautique en Force) — инерционное управление+аэродинамическое управление.

Аппликации «Осень» из ткани, шерсти, бисера

Подробнее информацию о работах можно увидеть на странице конкурса 2016:

 Картина в технике лоскутной живописи:

«Осенний букет» из непряденой шерсти:

«Яркие краски осени» — мастер-класс

Картина в технике «шерстяная акварель» (мастер-класс):

Осенний букет астр из ниток:

Бычки и телята 🙂

  19. 08. 2020

История разработки

Первые опыты, связанные с практической реализацией изменяемого вектора тяги на самолётах, относятся к 1957 году и проводились в Великобритании в рамках программы по созданию боевого самолёта с вертикальным взлётом и посадкой. Прототип под обозначением Р.1127 был оснащён двумя поворачивающимися на 90° соплами, расположенными по бокам самолёта на линии центра тяжести, которые обеспечивали движение в вертикальном, переходном и горизонтальном режимах полёта. Первый полёт Р.1127 состоялся в 1960 году, а в 1967 году на его базе был создан первый серийный СВВП «Харриер».

Существенным шагом вперёд в разработке двигателей с изменяемым вектором тяги в рамках программ СВВП стало создание в 1987 советского сверхзвукового СВВП Як-41. Принципиальной отличительной чертой данного самолёта стало наличие трёх двигателей: двух подъёмных
и одного подъёмно-маршевого с поворотным соплом, расположенным между хвостовыми балками. Трёхсекционная конструкция сопла подъёмно-маршевого двигателя делала возможным поворот вниз от горизонтального положения на 95°. \

Расширение манёвренных характеристик

Ещё в ходе работ над Р.1127 испытателями было замечено, что использование отклоняемого вектора тяги в полёте несколько облегчает маневрирование самолёта. Однако из-за недостаточного уровня развития технологии и приоритетности программ СВВП серьёзные работы в области повышения манёвренности за счёт ОВТ не велись до конца 1980-х годов.

В 1988 году на базе истребителя F-15B был создан экспериментальный самолёт с двигателями с плоскими соплами и отклонением вектора тяги в вертикальной плоскости. Результаты испытательных полётов показали высокую эффективность ОВТ для повышения управляемости самолёта на средних и больших углах атаки.

Приблизительно в то же время в Советском Союзе был разработан двигатель с осесимметрическим отклонением сопла кругового сечения, работы над которым велись параллельно с работами над плоским соплом с отклонением в вертикальной плоскости. Поскольку установка плоского сопла на реактивный двигатель сопряжена с потерей 10-15 % тяги, предпочтение было отдано круглому соплу с осесимметрическим отклонением, и в 1989 году состоялся первый полёт истребителя Су-27 с экспериментальным двигателем.

Конструкция струйного сопла УВТ для двигателя

Конструкции струйных сопел отличаются разнообразием силовых и газодинамических схем.

Рассмотрим конструкцию с использованием расширяющейся сверхзвуковой частью сопла для создания боковой силы тяги. С этой целью выходной раструб сопла переводится в режим перерасширения и с одной из сторон сопла, на его боковой поверхности открываются отверстия для доступа атмосферного воздуха. При этом струя из двигателя прилипает к противоположной стороне сопла.

Схема и принцип действия струйного сопла показаны на рис. 5 и рис. 6.

Рис.5: Схема струйного сопла УВТ. 1 — двигатель (газогенератор двигателя); 2 — сужающаяся часть сопла с входными внутренними створками; 3 — расширяющаяся часть сопла с выходными внутренними створками; 4 — наружные кронштейны регулируемого сопла; 5 — приводы регулируемого сопла с тягами; 6 — приводы расширяющейся части сопла; 7 — приводы заслонок на створках регулируемого сопла; 8 — заслонки подвижные, управляемые.

Образование управляющих сил обеспечивается следующим порядком операций.

  1. На первой фазе работы сопла (рис. 5) увеличивают угол отклонения створок расширяющейся части сопла — угол α установки выходных створок расширяющейся части 3 сопла.
  2. На второй фазе (рис. 6), на режиме образования управляющих усилий на части поверхности сопла открывают заслонки 8 для поступления атмосферного воздуха на части боковой поверхности расширяющейся части сопла 3. На рис.6 показан вид А и направления втекания атмосферного воздуха через открытые отверстия с заслонками на части боковой поверхности. Переключение заслонок 8 на противоположной половине боковой расширяющейся части сопла приводит к отклонению струи и вектора тяги двигателя на угол β в противоположном направлении.

Для создания управляющих усилий в двигателе со сверхзвуковым соплом можно несколько изменить сверхзвуковую часть уже существующего сопла. Эта относительно несложная модернизация требует минимального изменения основных деталей и узлов исходного, штатного сопла.

При проектировании большая часть (до 70 %) узлов и деталей модуля сопла могут не изменяться: фланец крепления к корпусу двигателя, основной корпус, основные гидроприводы с узлами крепления, рычагами и кронштейнами, а также створки критического сечения.
Изменяются конструкции надстворок и проставок расширяющейся части сопла, длина которых увеличивается, и в которых были выполнены отверстия с поворотными заслонками и гидроприводами.
Кроме этого изменяется конструкция внешних створок, а пневмоцилиндры для них заменяются гидроцилиндрами, с рабочим давлением до 10 МПа (100 кг/см2).

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕСОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «ВЕКТОР ТЯГИ»По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС7733249898

О компании:
ООО «ВЕКТОР ТЯГИ» ИНН 7733249898, ОГРН 1157746849150 зарегистрировано 16.09.2015 в регионе Москва по адресу: 125362, г Москва, улица Свободы, дом 8/4 СТРОЕНИЕ 2, ПОМ/КОМ 3Н/7. Статус: Действующее. Размер Уставного Капитала 10 000,00 руб.

Руководителем организации является: Генеральный Директор — Евдокимов Игорь Юрьевич, ИНН . У организации 1 Учредитель. Основным направлением деятельности является «научные исследования и разработки в области естественных и технических наук прочие». На 01.01.2020 в ООО «ВЕКТОР ТЯГИ» числится 2 сотрудника.

Рейтинг организации: Низкий  подробнее
Должная осмотрительность (отчет) ?

Внимание: Компания находится в реестре «Юридические лица, имеющие взыскиваемую судебными приставами задолженность по уплате налогов, превышающую 1000 рублей» (по данным ФНС)

Статус: ?
Действующее

Дата регистрации: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

16.09.2015

Налоговый режим: ?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
Упрощенная система налогообложения (УСН) (на 01.01.2020)

Среднесписочная численность работников: ?
01.01.2020 – 2 ↓ -0 (2 на 01.01.2019 г.)
Фонд оплаты труда / Средняя заработная плата Доступно в Премиум Доступе ?
Среднемесячная заработная плата в организации ниже среднемесячной заработной платы в регионе Москва. Подробнее…Размещенные вакансии

ОГРН 
?
 
1157746849150   
присвоен: 16.09.2015
ИНН 
?
 
7733249898
КПП 
?
 
773301001
ОКПО 
?
 
48549347
ОКТМО 
?
 
45368000000

Реквизиты для договора 
?
 …Скачать

Проверить блокировку cчетов 
?

Контактная информация
?

Отзывы об организации 
?: 0   Написать отзыв

Юридический адрес: ?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
125362, г Москва, улица Свободы, дом 8/4 СТРОЕНИЕ 2, ПОМ/КОМ 3Н/7
получен 16.09.2015
зарегистрировано по данному адресу:
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
Руководитель Юридического Лица
 ?По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
Генеральный Директор
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Евдокимов Игорь Юрьевич

ИНН ?

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

действует сПо данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
16.09.2015

Учредители ? ()
Уставный капитал: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
10 000,00 руб.

100%

Евдокимов Игорь Юрьевич
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

10 000,00руб., 16.09.2015 , ИНН

Основной вид деятельности: ?По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
72.19 научные исследования и разработки в области естественных и технических наук прочие

Дополнительные виды деятельности:

Единый Реестр Проверок (Ген. Прокуратуры РФ) ?

Реестр недобросовестных поставщиков: ?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

не числится.

Данные реестра субъектов МСП: ?

Критерий организации  По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
Микропредприятие

Налоговый орган ?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
Инспекция Федеральной Налоговой Службы № 33 По Г.москве
Дата постановки на учет: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
16.09.2015

Регистрация во внебюджетных фондах

ФондРег. номерДата регистрации
ПФР 
?
 
087903013531
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
17.09.2015
ФСС 
?
 
772708083677271
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
18.09.2015

Уплаченные страховые взносы за 2019 год (По данным ФНС):

— на обязательное социальное страхование на случай временной нетрудоспособности и в связи с материнством: 8 174,70 руб. ↓ -0 млн. (13 136,19 руб. за 2018 г.)

— на обязательное пенсионное страхование, зачисляемые в Пенсионный фонд Российской Федерации: 76 138,94 руб. ↓ -0.02 млн. (100 412,86 руб. за 2018 г.)

— на обязательное медицинское страхование работающего населения, зачисляемые в бюджет Федерального фонда обязательного медицинского страхования: 17 650,39 руб. ↓ -0.01 млн. (23 277,54 руб. за 2018 г.)

Коды статистики

ОКАТО 
?
 
45283569000
ОКОГУ 
?
 
4210014
ОКОПФ 
?
 
12300
ОКФС 
?
 
16

Финансовая отчетность ООО «ВЕКТОР ТЯГИ» ?

В качестве Поставщика:

,

на сумму

В качестве Заказчика:

,

на сумму

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Судебные дела ООО «ВЕКТОР ТЯГИ» ?

найдено по ИНН: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Ответчик: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

, на сумму: 9 199 275,00 руб.

найдено по наименованию (возможны совпадения): По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Исполнительные производства ООО «ВЕКТОР ТЯГИ»
?

найдено по наименованию и адресу (возможны совпадения): По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Лента изменений ООО «ВЕКТОР ТЯГИ»
?

Не является участником проекта ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС ?

Больше информации об организации — в Премиум доступе

Применение на современных самолётах[править | править код]

В настоящее время система отклонения вектора тяги рассматривается как один из обязательных элементов современного боевого самолёта в связи со значительным улучшением лётных и боевых качеств, обусловленным её применением. Также активно изучаются вопросы модернизации имеющегося парка боевых самолётов, не имеющих ОВТ, путём замены двигателей или установки блоков ОВТ на штатные двигатели. Второй вариант был разработан одним из ведущих российских производителей ТРД — компанией «Климов», которая также выпускает единственное в мире серийное сопло с всеракурсным отклонением вектора тяги для установки на двигатели РД-33 (семейство истребителей МиГ-29) и АЛ-31Ф (истребители марки Су).

Боевые самолёты с управляемым вектором тяги:

C осесимметрическим отклонением вектора тяги
  • Rockwell-MBB X-31 (Экспериментальный самолёт серии X-planes)
  • МиГ-29ОВТ
  • МиГ-35
  • Су-27СМ2 (двигатель АЛ-31Ф-М1, Изделие 117С)
  • Су-30 (двигатель АЛ-31ФП)
  • Су-35С
  • Су-37
  • Су-57 (ПАК ФА — название прототипа)
  • F-15S (экспериментальный)
С отклонением вектора тяги в плоском сопле

F-22 Raptor

Аэродинамические рули

Если сделать стабилизатор подвижным, получится аэродинамический руль. Стабилизаторы похожи на рули, но с их помощью нельзя управлять полетом, просто потому, что они неподвижны. Изменения положения плоскости руля создает на нем подземную силу, которая и меняет траекторию движения. Просто и эффективно, но есть одно но.

Ракета ЗРК C-175 «Нева». Хорошо видно рулевые поверхности

Боевым зенитным ракетам, например, нужно быть верткими и быстрыми, чтобы во-первых догнать самолет, а во-вторых попасть в него, когда он начнет уклонятся от атаки. Чтобы хорошо маневрировать можно просто увеличить площадь оперения (или количество «перьев»), тогда оно будет создавать большую силу, ракета будет поворачивать быстрее. Но чем больше стабилизатор, тем больше аэродинамическое сопротивления — меньше скорость, а при этом еще и больше расход топлива, что означает меньшую дальность.

И даже для не боевых ракет, большие стабилизаторы это и хорошо и плохо одновременно.

Решетчатые рули

Такое оперение обладает преимуществом на больших углах атаки (когда ракета сильно разворачивается относительно первоначального направления движения) из-за отсутствия «срыва потока» , более компактные и прочные, их легче складывать. Управляется лучше, но сопротивление никуда не девается. Интересно, что используется такое устройство не только военными.

Советско-Российская ракета «воздух-воздух» P-77

Стоит отметить факт, что такие стабилизаторы были созданы в СССР в 50-60-х годах ХХ века в инициативном порядке. История создания решетчатых рулей  наглядно показывает, как сложно преодолеть инертность мышления. По воспоминаниям разработчиков, основным аргументов противников внедрения инновационной техники было то, что «на западе таких крыльев нет».

Спускаемый аппарат Союз

Но теперь есть и «на западе» тоже. Вот, например, знаменитый Фалькон 9 от Илона Маска.

Ракета Falcon 9

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации