آیرودینامیك سرعت زیاد
در ادامه بررسی سرعت موشك از نظر آیرودینامیك كه در قسمت قبل بررسی شد به بررسی آیرودینامیك در سرعت های زیاد مانند سرعتها ی فراصوت می پردازیم.
سرعت زیر صوتی
وقتی سرعت موشك كمتر از یك ماخ است، سرعت آن زیر صوت می باشد، در این صورت امواج ضربه ای حاصله در جلوی آن قرار می گیرند و یا امواج پیش از موشك حركت می نمایند. این امواج هر اندازه از موشك یا پرنده در حال پرواز دور شوند تاثیر مهمی در نیروی آیرودینامیكی ندارند. سرعت زیر صوت همه سرعت های پرواز كمتر از 85 درصد ماخ را شامل می شود.
سرعت فراصوت
چنانچه سرعت موشك سیر صعودی را طی نماید، به تناسب ازدیاد سرعت، موشك به امواج ضربه ای ناشی از سرعت خود در هوا نزدیك تر می شود. با نزدیك تر شدن سرعت موشك به سرعت صوت حالتی بوجود می آید كه هنوز امواج تولیدی از موشك دور نشده اند، امواج بعدی می رسد تا اینكه وقتی سرعت موشك به سرعت صوت رسید،دیگر امواج تولیدی توسط موشك یا هواپیما فرصت دور شدن و جدایی از لبه ی حمله را ندارند، چون در این حالت سرعت موشك با سرعت صوت برابر است.
در این حالت، امواج جلوی موشك متراكم و جرم مخصوص فشار هوا و سرعت آن در این منطقه زیاد می شود. نیروی پسای وارده بر این سرعت به نام سد صوتی نامیده می شود. پیدایش موشك یا هواپیما با موتور قوی ثابت كرده كه عملا عبور از این سرعت بسیار آسان و عادیست. با افزایش سرعت در اندازه های بیش از یك ماخ (1.2) به تدریج از مقدار ضریب پسا كاسته می شود. تا اینكه در سرعت 2.3 ماخ ضریب پسا به مقدار ثابتی نزدیك به دو برابر مقداری كه در سرعت های كمتر از سرعت صوت داشته می رسد.
در این سرعت امواج ضربه ای حاصله در عقب موشك قرار می گیرند. كم كردن قطر بدنه و ضخامت بال ها ( تغییرات آیرودینامیكی) در این سرعت (مافوق صوت) تا سرعت 5 ماخ را شامل می شود.
چنانچه سرعت موشك سیر صعودی را طی نماید، به تناسب ازدیاد سرعت، موشك به امواج ضربه ای ناشی از سرعت خود در هوا نزدیك تر می شود
سرعت ماورای صوت
این سرعت به طور معمول ، سرعت های بیش از 5 ماخ را شامل می شود. آنچه سرعت های فراصوتی و ماورای صوت، قابل توجه است، مشكل حرارتی می باشد. برخورد و تصادف مولكول های هوا با پوسته خارجی موشك در محدوده ی این سرعت ها آنچنان شدید است كه دمای بدنه به سرعت افزایش پیدا می كند،به طوریكه در ابتدای ورود به سرعت مافوق صوت (5 ماخ) دما به 600 درجه ی سانتیگراد و در بعضی قسمت ها به 1000 درجه ی سانتیگراد می رسد. بدیهی است ، این مقدار حرارت، مواد ساختمانی معمولی را ذوب می نماید. برای رفع این نقیصه در موشك، استفاده از فلزات و آلیا زهای فلزی و سایر تركیبات شیمیایی كه در برابر دما مقاومت زیاد داشته باشند، ضروری است. با این همه برای مقابله با این حرارت از سیستم های خنك كننده نیز استفاده می شود.
عامل مهم دیگر در مطالعات آیرودینامیكی مربوط به سرعت های فراصوتی و مافوق صوت، ضرورت استفاده از تجهیزات آزمایشی مخصوص نظیر تونل باد می یاشد. برای كسب دقیق ضرایب آیرودینامیكی،استفاده از تونل باد الزامی است.
بایستی توجه شود مدلهایی كه از یك موشك با هواپیمای واقعی برای مطالعه آیرودینامیكی تهیه می شود، باید به مدل واقعی بسیار نزدیك باشد و از این لحاظ هرچه اندازه ابعاد مدل انتخابی به شكل واقعی و حقیقی موشك نزدیك تر باشد،ضرایب آیرودینامیكی به دست آمده به مقدار حقیقی نزدیك تر و قابل اطمینان می باشد.
باید به این نكته توجه كرد كه موشك های بالستیك قاره پیما و برد متوسط كه دارای آیرودینامیك سرعت زیاد
هستند تحت تاثیر طراحی اولیه یا مسیر مرجع از پروفایل استاندارد تبعیت می نمایند كه نشان دهنده وضعیت مناسب یا دقت هدایت موشك است و لذا مسیری را كه موشك عملا می پیماید، با مسیری كه از پیش تعیین شده متفاوت است و آن به علت اثر باد و یا عدم تنظیم تراست می باشد.
باید توجه داشت خط مسیر موشك بالستیك به 4 بخش زیر تقسیم می شود:
* فاز مربوط به موتور اصلی
* فاز مربوط به موتور ورنیر( موتور ورنیر راكتیست كه در فاز نهایی موشك های بالستیك باعث تنظیم سرعت آن می شود)
* فاز فضای پروازی
* فاز شیرجه یا ورود یا برگشت و نهایتا اصابت
محسن مرادی بخش دانش و زندگی تبیان
منابع:missiles by m.block، تاریخچه موشك نوشته سرهنگ یعقوب اصلانی
