Boost-glide - Boost-glide - Wikipedia

Tekrar giriş atlamanın aşamaları

Boost-glide yörüngeler[1][2] bir uzay aracı rehberliği sınıfıdır ve yeniden giriş menzilini genişleten yörüngeler yörünge altı uzay uçakları ve yeniden giriş araçları yüksek üst atmosferde aerodinamik kaldırma kullanarak. Çoğu örnekte, boost-glide, tamamen balistik yörünge üzerinden menzili kabaca iki katına çıkarır. Diğerlerinde bir dizi atlar aralığın daha da genişletilmesine izin verir ve alternatif terimlere yol açar kayma ve yeniden girişi atla.

Kavram, ilk olarak, menzilini genişletmenin bir yolu olarak ciddi şekilde çalışıldı. balistik füzeler, ancak bu formda operasyonel olarak kullanılmadı, çünkü genişletilmiş menzilli geleneksel füzeler tanıtıldı. Altta yatan aerodinamik kavramlar üretmek için kullanılmıştır manevra kabiliyetine sahip yeniden giriş araçları veya MARV gibi bazı füzelerin doğruluğunu artırmak için Pershing II veya olayda olduğu gibi müdahaleden kaçınmak için Avangard. Daha yakın zamanlarda, menzil genişletme, daha düşük irtifalarda uçuşlara izin vermenin bir yolu olarak kullanıldı ve radar daha yüksek bir balistik yola kıyasla daha uzun süre algılama.

Konsept aynı zamanda Ay'dan Dünya'ya dönen araçların yeniden giriş süresini uzatmak için de kullanıldı, aksi takdirde kısa sürede büyük miktarda hız kaybetmek zorunda kalacak ve bu nedenle çok yüksek ısınma oranlarına maruz kalacaktı. Apollo Komuta Modülü Sovyet Zond ve Çince'nin yaptığı gibi, esasen tek atlamalı yeniden giriş (veya kısmi atlama) olanı kullandı Chang'e 5-T1. Daha karmaşık çoklu atlama yeniden giriş, aşağıdaki gibi daha yeni araçlar için önerilmektedir: Orion uzay aracı.

Tarih

Erken kavramlar

Hızlı süzülüş konseptinin kavramsal temeli ilk olarak Alman topçu subayları tarafından fark edildi ve Peenemünder Pfeilgeschosse ok mermileri daha yüksek irtifalardan ateşlendiğinde çok daha uzağa gitti. Bu, geometri ve daha ince hava nedeniyle tamamen beklenmedik değildi, ancak bu faktörler hesaba katıldığında, görülen çok daha büyük aralıkları hala açıklayamıyorlardı. Araştırmalar Peenemünde daha ince yüksek irtifa havasındaki daha uzun yörüngelerin, kabuğun bir saldırı açısı üretilen aerodinamik kaldırma süpersonik hızlarda. O zamanlar bu, yörüngeyi hesaplamayı çok zorlaştırdığı için son derece istenmeyen bir durum olarak görülüyordu, ancak menzili genişletmek için olası uygulaması gözlemciler tarafından kaybolmamıştı.[3]

Haziran 1939'da Kurt Patt Klaus Riedel Peenemünde'deki tasarım ofisi, roket hızını ve yüksekliğini aerodinamik kaldırma ve menzile dönüştürmek için kanatlar önerdi.[4] Bunun kabaca iki katına çıkacağını hesapladı. A-4 275 kilometreden (171 mil) yaklaşık 550 kilometreye (340 mil) kadar roketler. Erken gelişme, A-9 adı altında kabul edildi, ancak rüzgar tüneli çalışmalar Zeppelin-Staaken şirket önümüzdeki birkaç yıl içinde yürütülecekti. Düşük düzeyli araştırma, iptal edildiği 1942 yılına kadar devam etti.[5]

Gerçekten uzun menzilli kullanım tarihleri ​​için boost-glide konsepti için bilinen en eski teklif 1941'e kadar Silbervogel. Bir teklif Eugen Sänger roketle çalışan bombacı saldırabilir New York City üslerden Almanya sonra bir yere inmek için uçun Pasifik Okyanusu tarafından tutulan Japonya İmparatorluğu. Fikir, aracın kanatlarını kullanarak kaldırma kuvveti oluşturmak ve yeni bir balistik yörüngeye çekmek, atmosferden tekrar çıkmak ve araca atlamalar arasında soğuması için zaman vermek olacaktır.[6] Daha sonra, atlama sırasındaki ısıtma yükünün başlangıçta hesaplanandan çok daha yüksek olduğu ve uzay aracını eriteceği gösterildi.[7]

1943'te, A-9 çalışması bu kez adı altında yeniden silindi. A-4b. Bunun ya artık başka türlü değiştirilmemiş bir A-4'e dayandığı için olduğu öne sürüldü.[5] veya bu zamana kadar A-4 programı "ulusal önceliğe" sahip olduğu için ve geliştirmeyi A-4 adı altında garantili finansman sağladı.[8] A-4b kullanılmış süpürüldü kanatlar V2'nin menzilini İngiltere'deki şehirlere saldırılara izin verecek kadar genişletmek için Midlands veya ulaşmak için Londra Almanya'nın daha derin bölgelerinden.[3] A-9 başlangıçta benzerdi, ancak daha sonra uzun özellikli ogival delta şekilli kanatlar daha geleneksel taranmış olanlar yerine. Bu tasarım, pilottan önce New York'u bombalamak için yeterli menzil ile Atlantik üzerindeki bir noktadan süzülen A-9 / A-10 kıtalar arası füze için mürettebatlı bir üst aşama olarak uyarlandı. hapisten çıkma.[8][a]

Savaş sonrası gelişme

Bugüne kadar X-20 Dyna Yükseliyor mürettebatlı bir yükseltici süzülme aracı inşa etmeye en çok yaklaşan projedir. Bu çizim, yeniden giriş sırasında Dyna Soar'ı göstermektedir.

Savaş sonrası dönemde, Sovyet roket mühendisi Aleksei Isaev Ağustos 1944 tarihli güncellenmiş bir raporun bir kopyasını buldu. Silbervogel kavram. Makaleyi Rusçaya tercüme ettirdi ve sonunda dikkatini çekti. Joseph Stalin Bir antipodal bombardıman uçağı konseptiyle yoğun bir şekilde ilgilenen. 1946'da oğlunu gönderdi Vasily Stalin ve bilim adamı Grigori Tokaty Savaştan önce kanatlı roketler üzerinde çalışmış olan, Sänger'i ziyaret etmek ve Irene Bredt Paris'te ve onları yeni bir çabaya katılmaya ikna etmeye çalışın. Sovyetler Birliği. Sänger ve Bredt daveti geri çevirdiler.[10]

Kasım 1946'da Sovyetler NII-1'i kurdu tasarım bürosu altında Mstislav Keldysh Sänger ve Bredt olmadan kendi versiyonlarını geliştirmek.[11] İlk çalışmaları onları roketle güçlendirilmiş hipersonik kayma-atlama konseptinden ramjet güçlendirilmiş süpersonik seyir füzesi, aksine değil Navaho aynı dönemde Amerika Birleşik Devletleri'nde geliştirilmektedir. Gelişme bir süre devam etti. Keldysh bombardıman uçağı ancak geleneksel balistik füzelerdeki iyileştirmeler sonuçta projeyi gereksiz kıldı.[10][b]

Amerika Birleşik Devletleri'nde, kayma kavramı oraya taşınan birçok Alman bilim insanı tarafından savunuldu, özellikle Walter Dornberger ve Krafft Ehricke -de Bell Uçak. 1952'de Bell, esasen dikey fırlatma versiyonu olan bir bombardıman uçağı konsepti önerdi. Silbervogel Bomi olarak bilinir. Bu, 1950'lerde Robo da dahil olmak üzere bir dizi takip konseptine yol açtı. Hywards, Pirinç Çan ve nihayetinde Boeing X-20 Dyna-Soar.[12] Daha önceki tasarımlar genellikle bombardıman uçaklarıydı, daha sonraki modeller ise keşif veya diğer rolleri hedefliyordu. Dornberger ve Ehricke ayrıca 1955'te işbirliği yaptı Popüler Bilim uçak kullanımı fikrini ortaya atan makale.[13][14]

Başarılı giriş kıtalararası balistik füzeler (ICBM'ler) hücum rolündeki (ICBM'ler) skip-glide bombardıman uçağı konseptlerine olan ilgiyi sona erdirdi. keşif uydusu çeşitli roller için. X-20 uzay savaşçısı 1960'larda ilginin devam ettiğini gördü, ancak sonuçta bütçe kesintilerinin kurbanı oldu; Mart 1963'teki başka bir incelemeden sonra, Robert McNamara programı Aralık ayında iptal etti ve 400 milyon dolar harcandıktan sonra hala yerine getirecek bir görevleri olmadığını belirtti.[15]

Füze kullanımı

1960'lı yıllar boyunca, skip-glide konsepti ilgiyi menzili genişletmenin bir yolu olarak gördü, bu artık modern füzelerle ilgili bir sorun değildi, ICBM'ler için manevra kabiliyetine sahip yeniden giriş araçlarının temeli olarak görüldü. Birincil hedef, RV'nin yeniden giriş sırasında yolunu değiştirmesini sağlamaktı, böylece anti-balistik füzeler (ABM'ler), başarılı bir müdahale için hareketlerini yeterince hızlı izleyemezlerdi. Bilinen ilk örnek, Alpha Draco 1959 testleri, ardından Boost Glide Reentry Vehicle (BGRV) test serisi, VARLIK[16] ve ÖNEMLİ.[17]

Bu araştırma sonunda Pershing II MARV'nin yeniden giriş aracı. Bu durumda, uzatılmış bir süzülme aşaması yoktur; savaş başlığı, yörüngesini ayarlamak için yalnızca kısa süreler için kaldırma kullanır. Bu, yeniden giriş işleminin sonlarında kullanılır ve bir Şarkıcı Kearfott atalet seyrüsefer sistemi Birlikte Goodyear Aerospace aktif radar.[18] Nükleer silahlı ülkelerin çoğu için benzer kavramlar geliştirilmiştir. tiyatro balistik füzeleri.

Sovyetler Birliği ayrıca, ABD ABM'lerinden kaçınmak için MARV'nin geliştirilmesi için biraz çaba sarf etmişti, ancak ABD savunmalarının 1970'lerde kapatılması, bu programı sürdürmek için hiçbir neden olmadığı anlamına geliyordu. 2000'li yıllarda ABD'nin gelişiyle birlikte işler değişti. Kara Tabanlı Orta Yol Savunması, hangi led Rusya bu işi yeniden canlandırmak için. Araç olarak anılır Object 4202 Sovyet döneminde, Ekim 2016'da başarılı bir test geçirdiği bildirildi.[19] Sistem 1 Mart 2018'de kamuya açıklandı hipersonik kayma aracı (HGV) Avangard (Rusça: Авангард; İngilizce: Öncü), 27 Aralık 2019'da ICBM yükü olarak resmi olarak aktif hizmete giren.[20] Vladimir Putin Avangard'ın manevra kabiliyetinin onu mevcut tüm füze savunmalarına karşı savunmasız hale getirdiğini iddia ederek seri üretime girdiğini duyurdu.[21]

Çin ayrıca bir boost-glide savaş başlığı geliştirdi, DF-ZF (ABD istihbaratı tarafından "WU-14" olarak bilinir).[22] ABD ve Rusya MARV tasarımlarının aksine, DF-ZF'nin birincil hedefi, tamamen balistik bir yol kullanarak aynı hedefe ulaşmak için kullanılandan daha düşük irtifalarda uçarken menzili genişletmek için hızlı süzülmeyi kullanmaktır. Bu, onu kullanıcının gözünden uzak tutmak için tasarlanmıştır. ABD Donanması 's Aegis Savaş Sistemi radarları olabildiğince uzun süre kullanır ve böylece sistemin bir saldırıya yanıt vermesi gereken süreyi azaltır. DF-ZF resmi olarak 1 Ekim 2019'da açıklandı. Rusya'nın benzer çabaları, Kholod ve GLL-8 Igla hipersonik test projeleri ve son zamanlarda Yu-71 hipersonik kayma aracı tarafından taşınabilen RS-28 Sarmat.[23][24]

Boost-glide, ABD için olası bir çözüm olarak ilgi konusu oldu Prompt Global Strike (PGS) gereksinimi, Dünya'nın herhangi bir yerindeki bir hedefi, fırlatıldıktan sonraki bir saat içinde vurabilecek bir silah arayan Amerika Birleşik Devletleri. PGS, çalışma modunu tanımlamaz ve mevcut çalışmalar şunları içerir: Gelişmiş Hipersonik Silah hızlı süzülme savaş başlığı, Falcon HTV-2 hipersonik uçak ve denizaltıdan fırlatılan füzeler.[25] Lockheed Martin bu kavramı hipersonik olarak geliştiriyor AGM-183A ARRW.[26]

Karşı önlemler

Boost-glide silahları, genellikle sürekli manevra yaparak veya uyarı süresini azaltmak için daha düşük irtifalarda uçarak mevcut füze savunma sistemlerinden kaçınmak için tasarlanmıştır. Bu genellikle bu tür silahların, daha düşük irtifa "düşük seviyeli" hedeflere yönelik savunma sistemleri kullanılarak önlenmesini kolaylaştırır. Kısa menzilli balistik füze başlıklarından daha düşük hızlarda uçmak, onlara saldırmayı kolaylaştırır.[27] Çok düşük terminal saldırı profilleri ile yaklaşanlar, modern hiper hız toplarının saldırısına bile maruz kalırlar ve raylı tüfekler.[28]

Bununla birlikte, Rus kaynakları, Avangard HGV'sinin Mach 27'de gittiğini ve "atmosferde uçarken rotasını ve yüksekliğini sürekli değiştirdiğini, hedefine giden yolda kaotik bir şekilde zikzak çizerek silahın konumunu tahmin etmeyi imkansız hale getirdiğini" iddia ediyor. sözde "kesişmeye karşı savunmasız".[29]

Yeniden giriş araç kullanımı

Teknik Sovyet tarafından kullanıldı Zond İnişten önce bir atlama kullanan çevresel uzay aracı serisi. Bu durumda, uzay aracının daha yüksek enlem iniş alanlarına ulaşmasına izin vermek için gerçek bir atlama gerekliydi. Bölge 6, 7. bölge ve 8. bölge başarılı bir şekilde atlama girişleri yaptı, ancak 5. bölge olmadı.[30][31] Chang'e 5-T1 Zond'a benzer görev profillerini uçuran, bu tekniği de kullandı.

Apollo Komuta Modülü yeniden giriş süresini uzatarak araç üzerindeki ısıtma yüklerini azaltmak için atlama benzeri bir konsept kullandı, ancak uzay aracı atmosferi tekrar terk etmedi ve bunun onu gerçek bir atlama profili yapıp yapmadığı önemli tartışmalar oldu. NASA buna basitçe "girişi kaldırma" olarak bahsedilir. Apollo Skip Guidance konseptinin bir parçası olarak gerçek bir çoklu atlama profili kabul edildi, ancak bu herhangi bir mürettebatlı uçuşta kullanılmadı.[32] Konsept, aşağıdaki gibi daha modern araçlarda görünmeye devam ediyor Orion uzay aracı, yerleşik bilgisayarların kullanılması.[33][34][35]

Uçuş mekaniği

Basitleştirilmiş hareket denklemlerini kullanarak ve atmosferik uçuş sırasında hem sürükleme hem de kaldırma kuvvetlerinin araca etki eden yerçekimi kuvvetinden çok daha büyük olacağı varsayılarak, bir tekrar giriş uçuşu için aşağıdaki analitik ilişkiler elde edilebilir:[36]

Gama, yerel yataya göre uçuş yolu açısı olduğunda, alt simge E, girişin başlangıcındaki koşulları ve alt simge F, giriş uçuşunun sonundaki koşulları belirtir.

Girişten önceki ve sonraki hız V aşağıdaki şekilde ilişkilendirilecek şekilde türetilebilir:

L / D eşittir kaldırma-sürükleme oranı aracın.

Mevcut veya geliştirme aşamasında

  • Rus Hipersonik Süzülme Aracı Avangard geliştirilmiş ve konuşlandırılmış
  • Çin Hipersonik Süzülme Aracı DF-ZF geliştirilmekte
  • ABD Hipersonik Süzülüş Aracı HTV-2 geliştirilmekte
  • Hint Hipersonik Süzülüş Aracı HGV-202F
  • Japon Hipersonik Süzülüş Aracı Hiper Hızlı Süzülen Mermi (HVGP)[37]
  • Brezilya Hipersonik Süzülüş Aracı 14-X geliştirilmekte

Ayrıca bakınız

Notlar

  1. ^ Yengst'in A serisi silahların kronolojisi, çoğu hesaptan önemli ölçüde farklıdır. Örneğin, tek bir ICBM tasarımının üst ve alt aşamalarının aksine, A-9 ve A-10'un tamamen ayrı iki gelişme olduğunu öne sürüyor. Ayrıca kanatlı A-4'ün aksine A-4b'nin SLBM gelişimi olduğunu belirtiyor.[9]
  2. ^ Navaho, aynı kaderi 1958'de, onun lehine iptal edildiğinde karşılaştı. Atlas füzesi.

Referanslar

Alıntılar

  1. ^ "Sänger'den Avangard'a - hipersonik silahlar yaşlanıyor, Sänger'den Avangard'a - hipersonik silahlar yaşlanıyor - Royal Aeronautical Society".
  2. ^ http://www.thedrive.com/the-war-zone/11177/heres-how-hypersonic-weapons-could-completely-change-the-face-of-warfare
  3. ^ a b Yengst 2010, s. 29.
  4. ^ Neufeld 1995, s. 92.
  5. ^ a b Neufeld 1995, s. 93.
  6. ^ Duffy James (2004). Hedef: Amerika - Hitler'in Birleşik Devletler'e Saldırı Planı. Praeger. s.124. ISBN  0-275-96684-4.
  7. ^ Reuter, Claus (2000). V2 ve Alman, Rus ve Amerikan Roket Programı. Alman - Kanada Uygulamalı Tarih Müzesi. s. 99. ISBN  9781894643054.
  8. ^ a b Yengst 2010, s. 30-31.
  9. ^ Yengst 2010, s. 31.
  10. ^ a b Westman, Juhani (2006). "Küresel Sıçrama". PP.HTV.fi. Arşivlenen orijinal 2007-10-09 tarihinde. Alındı 2008-01-17.
  11. ^ Wade, Mark. "Keldysh". Ansiklopedi Astronautica.
  12. ^ Godwin, Robert (2003). Dyna-Soar: Hipersonik Stratejik Silah Sistemi. Apogee Kitapları. s. 42. ISBN  1-896522-95-5.
  13. ^ "Rocket Liner, Hava Yolculuğunu Hızlandırmak İçin Boşluk Bırakabilir". Popüler Bilim: 160–161. Şubat 1955.
  14. ^ Dornberger, Walter (1956). Roket Tahrikli Ticari Uçak (Teknik rapor). Minnesota Üniversitesi Teknoloji Enstitüsü.
  15. ^ Teitel, Amy Shira (12 Haziran 2015). "Olmayan Uzay Uçağı". Popüler Bilim.
  16. ^ Wade, Mark. "VARLIK". Ansiklopedi Astronautica.
  17. ^ Jenkins, Dennis; Landis, Tony; Miller, Jay (Haziran 2003). AMERICAN X-VEHICLES Bir Envanter - X-1'den X-50'ye (PDF). NASA. s. 30.
  18. ^ Wade, Mark. "Pershing". Ansiklopedi Astronautica.
  19. ^ "Эксперт об" изделии 4202 ": теперь будут меньше бряцать оружием". Ria. 28 Ekim 2016. Alındı 16 Eylül 2018.
  20. ^ "Первый ракетный полк" Авангарда "заступил на боевое дежурство". TASS (Rusça). 27 Aralık 2019. Alındı 27 Aralık 2019.
  21. ^ "Rusya, yeni son teknoloji kayma aracının seri üretimine başladı". TASS.
  22. ^ "Çinliler ABD Uçak Gemilerini Yok Etmek İçin" Silahı Öldür ". ABD Deniz Enstitüsü. 21 Mart 2009.
  23. ^ http://www.express.co.uk/news/world/680167/Russia-tests-Yu74-hypersonic-nuclear-glider-capable-carrying-24-atomic-warheads
  24. ^ Gertz, Bill (13 Ocak 2014). "Hipersonik silahlanma yarışı: Çin, ABD savunmasını yenmek için yüksek hızlı füzeyi test ediyor". Washington Ücretsiz Beacon.
  25. ^ Woolf, Amy (6 Şubat 2015). Konvansiyonel Hızlı Küresel Saldırı ve Uzun Menzilli Balistik Füzeler: Arka Plan ve Sorunlar (PDF) (Teknik rapor). Kongre Araştırma Servisi.
  26. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2018-12-16 üzerinde. Alındı 2018-12-16.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  27. ^ "Balistik Füze Savunma Gemisinin Tanıtımı". Havacılık Haftası. 11 Nisan 2014. Alındı 2019-12-29. Dezavantajı, [HGV] savaş başlığının hedefine yaklaşması, daha az hıza ve yüksekliğe sahip olması ve bu nedenle potansiyel ray tabancaları da dahil olmak üzere düşük seviyeli önleyiciler tarafından daha kolay önlenmesidir.
  28. ^ Tadjdeh, Yasmin (26 Ocak 2018). "Gizli Pentagon Ofisi, Hypervelocity Füze Savunma Silahı Hakkında Ayrıntıları Paylaşıyor". Ulusal Savunma.
  29. ^ "Борисов: испытания комплекса" Авангард "ön yüklemeli его способность разгоняться до 27 Махов". TASS (Rusça). 27 Aralık 2018. Alındı 30 Aralık 2018.
  30. ^ http://www.astronautix.com/l/lunarl1.html
  31. ^ Apollo ile Sovyet Uzay Yarışı, Asif Siddiqi, sayfalar 655 ve 656
  32. ^ Bogner, I. (4 Ağustos 1966). "Apollo Rehberliği Atla" (PDF). Bellcom.
  33. ^ Bairstow, Sarah Hendrickson (2006). Düşük L / D Uzay Aracı için Genişletilmiş Menzil Yeteneğine Sahip Yeniden Giriş Kılavuzu (Yüksek Lisans tezi). Massachusetts Teknoloji Enstitüsü. hdl:1721.1/35295.
  34. ^ Brunner, Christopher W .; Lu, Ping (20-23 Ağustos 2007). Giriş Yörünge Planlamasını ve Rehberliğini Atlayın. AIAA Rehberlik, Seyrüsefer ve Kontrol Konferansı ve Sergisi. Hilton Head, Güney Carolina. doi:10.2514/6.2007-6777.
  35. ^ Rea, Jeremy R .; Putnam, Zachary R. (20-23 Ağustos 2007). İki Orion Skip Entry Guidance Algoritmasının Karşılaştırması. AIAA Rehberlik, Seyrüsefer ve Kontrol Konferansı ve Sergisi. Hilton Head, Güney Carolina. doi:10.2514/6.2007-6424.
  36. ^ Mooij, E (2014). Yeniden Giriş Sistemleri Ders Notları. Delft TU.
  37. ^ https://news.yahoo.com/amphtml/japan-unveils-hypersonic-weapons-plans-160623712.html

Kaynakça