اویونیک

اویونیک

کلمه اویونیک از دو کلمه electronic و aviation تشکیل شده و به معنای الکترونیک هوایی است .

برقی که هواپیما استفاده میکند کلا به دو نوع تفسیم میشود نوع اول جریان برق مستقیم ۲۸ ولتی است

 و برای مثال میتوان گفت استارتر های از نوع ژنراتوری با این نوع برق کار میکنند 

و بعد از استارت موتور این ژنراتور خود وظیفه تولید برق را بر عهده میگیرد .

نوع دیگر جریان برق در هواپیما جریان متانوب ۱۱۵ ولتی با فرکانس ۴۰۰ مگاهرتز است .

مولد های جریان برق در هواپیما به صورت زیر میباشد:

ژنراتور و آلتروناتور ها این دو مولد جریان برق در هواپیما هستند و کارشان تبدیل نیروی مکانیکی به الکتریکی است

 و ژنراتور ها و آلترناتور ها نیروی مکانیکی خود را از موتور دریافت میکنند

 یعنی اینکه ژنراتور ها و آلترناتور ها توسط موتور پشتیبانی میشوند نیروی مکانیکی از موتور به واسطه گیربکس به آلترناتور و ژنراتور های میرسد 

و توسط این دو نیروی مکانیکی به نیروی برق تبدیل میشود و با توجه به تغییر مقدار نیروی مکانیکی منتقل شده توسط گیربکس

 که باعث تغییر فرکانس جریان برق تولیدی میشود بنابراین سیستمی تحت عنوان CSD نیروی مکانیکی منتقل شده از گیربکس را ثابت نگه میدارد

 منبع دیگر جریان برق باتری های هواپیما هستند ،باتری های هواپیما از نوع آب اسیدی و نیکل کادمیوم هستند

 که جریان برق ۲۴ ولتی را برای سیستم ها فراهم میکنند و توسط APU یا منبع خارجی شارژ میشوند خود سیستم APU 

که د واقع یک موتور توربوشفت است که در زیر سکان عمودی قرار میگیرد

 خود توانایی استارت زدن موتور و پشتیبانی از ژنراتور ها و آلترناتور ها و پمپ های هیدرولیکی و سیستم تهویه هوا را داراست 

در سیستم هم اینونتور ها وظیفه تبدیل جریان برق از متناوب به مستقیم یا برعکس را بر عهده دارند .

سیستم FLY BY WIRE

در این سیستم بجای اینکه فرامین خلبان توسط سیستم های مکانیکی

 مانند میل۶ های متحرک یا کابل ها یا بصورت سیستم های هیدرولیک به بالچه ها منتقل شود 

در سیستم FBW فرامیل خلبان توسط کامپیوتر به سیگنال تبدیل شده و توسط سیم به کنترلر ها میرسد

 و باعث کنترل هواپیما میشود چون در سیستم FBW بجای سیستم های هیدرولیکی و مکانیکی از سیم و سیستم دیجیتال استفاده شده 

بنابراین وزن هواپیما کاهش چشم گیری پیدا میکند و از محاسن این سیستم میتوان به پایداری بیشتر هواپیما اشاره کرد

 و با سیستم FBW هدایت هواپیما نیز هوشمند میشود

 برای مثال اگر خلبان بخواهد زاویه حمله را بیش از حد افزایش دهد سیستم FBW این اجازه را نخواهد داد.

FBW

جعبه سیاه 

جعبه سیاه بر خلاف اسمش به رنگ نارنجی با نوار های سفید است

 تا در صورت سانحه راحتتر در اعماق دریا یا جای دیگر پیدا شود 

و در زیر سکان عمودی قرار میگیرد تا در صورت سانحه صدمه کمتری ببیند 

جعبه سیاه از دو قسمت FDR و CVR تشکیل شده .

قسمت CVR که COCKPIT VOICE RECORDER است وظیفه ضبط صدای خلبان و خدمه را بر عهده دارد 

این سیستم با استفاده از میکروفن های درون کابین یا خود میکروفن خلبان و کمک خلبان صدای خلبان و کمک خلبان را ضبط میکند

 و همچنین با میکروفن های دیگر صدای مهماندار هارا ضبط میکند و در حافظه ذخیره میکند .

قسمت دیگر جعبه سیاه FDR یا FLIGHT DATA RECORDER

است و این قسمت وظیفه ضبط کردن وضعیت سیستم ها همچون وضعیت سیستم هیدرولیک و موتور و…. 

و دیگر پارامتر ها همچون فشار و … و را بر عهده دارد .
در صورت سانحه اگر هواپیما درون دریا سقوط کند

 سیستم UBL جعبه سیاه اقدام به فرستادن سیگنال با برد ۲ مایل در فرکانس VHF میکند تا جعبه سیاه راحتتر کشف شود .

سیستم ELT یا EMERGENCY LOCATOR TRANSMITER

سیستم ELT در زیر سکان عمودی قرار میگیرد تا در صورت سانحه آسیب کمتری ببیند

 و وظیفه ارسال سیگنال اخطار در صورت سانحه هواپیما را بر عهده دارد تا در صورت سانحه بسرعت موقعیت سقوط هواپیما کشف شده

 و عملیات امداد و نجات بدون فوت وقت انجام گیرد سیستم ELT چند نوع مختلف دارد

 در یک نوع در صورت افتادن در آب شیرین بعد از ۵ دقیقه و در صورت افتادن در آب شور بعد از ۵ ثانیه اقدام به فرستادن سیگنال میکند

 و سیگنال ارسالی هم بر روی فرکانس VHF است این نوع ELT مناسب برای هواپیما هایی است 

که بیشتر بر روی آب پرواز میکنند و نوع دیگر ELT در صورتی شروع به ارسال سیگنال میکند

 تا فشار ۵ الی ۷ جی در جهت محور طولی هواپیما وارد شود

 و این نوع بیشتر برای هواپیما هایی مناسب است بر روی خشکی بیشتر پرواز میکنند .

 نوع جدید ELT میتواند سیگنالی ارسال کند که توسط ماهواره ردیابی شود 

و بدین شکل کشف موقعیت سقوط بسیار راحتتر است .

جعبه سیاه

جعبه سیاه

جعبه سیاه

سیستم ارتباطی رادیویی

این سیستم دارای نوع های مختلف است 

و برای هواپیما های مسافربری غیر نظامی بر روی باند VHF است

 و برای هواپیما های نظامی ارتباط بر روی باند UHF است

 و برای فواصل دور از نوع HF و نوع دیگر ارتباط ماهواره ای است .

سیستم ارتباط رادیویی از آنتن گیرنده و فرستنده 

و پنل کنترل تشکیل شده و در سیستم ارتباط رادیویی در دو حالت گیرندگی و فرستندگی کار میکند 

که در صورت فشار پنل PTT در حالت فرستندگی برای ارسال پیام صوتی قرار میگیرد .

در حالت گیرندگی گیرنده سیگنال را دریافت کرده و سیگنال صوتی را از فرکانس کریر حامل آن جدا کرده و تقویت میکند

 و سپس بصورت صوتی در کابین پخش میکند که میزان ولوم آن از داخل کابین قابل تنظیم است

 و در حالت فرستندگی هم سگنال صوتی بر روی فرکانس کریر حامل سوار شده

 و تقویت میشود و توسط آنتن در فصا پخش میشود .
همانطور که گفته شد برای هواپیما های غیر نظامی مسافربری از فرکانس ۱۱۸ تا ۱۳۶ مگاهرتز در باند VHF استفاده میشود 

و برای هواپیما های نظامی از باند UHF استفاده میشود

 و از نوع HF با توجه به اینکه باند HF در صورت برخورد با لایه یونیسفر به زمین بازمیگردد 

بنابراین از این نوع برای ارتباط در فواصل دور استفاده میشود 

و ارتباط از نوع ماهواره ای برای ارتباط در فواصل بسیار دور میان قاره ای استفاده میشود .

سیستم ارتباطی

سامانه ارتباط ماهواره ای

سیستم SELCAL

با توجه به اینکه امروزه پرواز های هوایی افزایش یافته

 و در صورت ارسال پیام رادیویی بر روی باند خاصی تمامی هواپیما ها و برج مراقبت که بر روی همان فرکانس کار میکنند

 پیام را دریافت میکنند که این امر بسیار خسته کننده و غیر ضروری است 

بنابراین سیستم سلکال بر روی سیستم های ارتباطی هواپیما نصب شده است 

و تمامی هواپیما ها دارای چهار کد منحصر بفرد هستند و زمانی که پیام رادیویی ارسال میشود 

کد بر روی فرکانس قرار میگیرد و زمانی که هواپیما این فرکانس را دریافت میکند

 سیستم SELCAL سیگنال را چک میکند و در صورتی که کد سیگنال با کد هواپیما همخوانی داشت

 پیام در کابین منتشر میشود و اگر پیام همخوانی نداشت منتشر نمیشود .

سیستم ACARS

این سیستم برای فرستادن پیام های کوتاه آن هم بصورت دیتا استفاده میشود 

این سیستم با سنسور هایی که در قسمت های مختلف هواپیما مثل ارابه فرود ها قرار دارد 

وضعیت هواپیما مثل حالت تیک آف یا لندینگ یا پیاده کردن مسافران را برای برج مراقبت بصورت دیتا ارسال میکند 

و یا مسیر یا مقصد و میزان سوخت را برای برج بصورت دیتا ارسال میکند 

و یا وضعیت موتور توسط همین سیستم به صورت دیتا به آشیانه فنی ارسال میشود .

سیستم ATC یا AIR TRAFFIC CONTROL (سیستم کنترل ترافیک)

این سیستم یک خط ارتباطی بین هواپیما و رادار زمینی است

 که این سیستم دارای یک آنتن در بالای هولپیما و یک آنتن در پایین هواپیما و یک پنل کنترل است

 هر پرواز دارای چهار کد است که خلبان آن را در پنل کابین وارد میکند که باعث میشود رادار زمینی با این کد هواپیما را بشناسد

 که این نوع که تنها چهار کد را داراست MODE A میگویند و نوع بعدی علاوه بر چهار کد ارتفاع هواپیما را هم به رادار ارسال میکند

 که به این نوع MODE C میگویند و نوع دیگر که پیشرفته ترین است علاوه بر چهار کد 

و ارتفاع چهار کد ۲۴ بایتی را هم به رادار زمینی اعلام میکند که به این نوع MODE S میگویند .

سیستم TCSA

این سیستم برای جلوگیری از برخورد هواپیما ها با یکدیگر است

 که این سیستم مکمل سیستم ATC از نوع MODE S است

 که این سیستم هم دارای دو آنتن و پنل کنترل مشترک با سیستم ATC است و بصورت مکمل با این سیستم کار میکند .

سیستم GPWS

این سیستم برای جلوگیری از برخورد هواپیما به زمین کوه ها یا عوارض و ناهمواری های زمین است 

که در صورتی که هواپیما بصورت شدیدی کاهش ارتفاع دهد این سیستم GPWS هشدار pull up! رو اعلام میکند

 و در صورتی که ارتفاع هواپیما پایین باشد ولی ارابه های فرود باز نباشد یا فلپ ها به سمت پایین نباشد سیستم GPWS اقدام به هشدار میکند .

نوع جدید تر GPWS نسخه EGPWS است که این نوع همانند سیستم ترکام در حافظه خود نقشه ناهمواری ها و کوه ها را ذخیره کرده

 و با ماهواره هم ارتباط برقرار میکند تا موقعیت هواپیما مشخص شود.

ارتفاع سنج رادیویی

ارتفاع سنج رادیویی نسبت به ارتفاع سنجی که با فشار کار میکند دقت بسیار بالاتری دارد 

در صورتی که ارتفاع سنج فشاری ارتفاع را نسبت به دریا نشان میدهد 

ولی ارتفاع سنج رادیویی اختلاف ارتفاع را نسبت به کوه ها و ناهمواری ها را هم میتواند نشان دهد .

ارتفاع سنج رادیویی با ارسال امواج رادیویی VHF به زمین و دیافت و تجزیه و تحلیل آن ارتفاع را محاسبه میکند .

سیستم RAAS

این یک سیستم هدایت ماهواره ای برای دریافت اطلاعات باند و خزشگاه ها است .

سیستم پرواز خودکار Auto Pilot

این سیستم یکی از پیچیده ترین سامانه های هواپیماست 

امروزه در جدید ترین نسخه های حتی قابلیت این را دارد تا هواپیما را از مبدا به مقصد رسانده و فرود خدکار انجام دهد

 این سیستم دارای یک کامپیوتر مرکزی است که نقش مغز سیستم را دارد 

و با توجه به ژیروسکوب ها و سنسور هایی که در قسمت های مختلف هواپیما قرار گرفته 

اطلاعت برای کامپیوتر مرکزی ارسال شده و کامپیوتر مرکزی سرووموتور ها را راه انداخته و هواپیما را هدایت میکند

 و امروزه با کمک سیستم ILS که با امواج دریافتی از فرودگاه کار میکند

 میتواند هواپیما را بصورت امن فرود آوردو سیستم AUTO THROTTLE هم برای کنترل خودکار قدرت موتور بکار میرود 

و در نوع جدید موتور های مجهز به سیستم کنترل دیجیتال THRUST BY WIRE هم شده اند 

و سیستم پرواز خودکار از انواع دو کاناله یعنی سیستم دارای دو کامپیوتر پردازنده و دو سیستم سرووموتور و مجموعه ژیروسکوب ها هستند

 و گاهی اوقات سیستم های چهار کاناله بر روی هواپیما به کار میروند .

سیستم ناوبری

ناوبری هواپیما با توجه به دو آلات دقیق COMPASS که یک قطب نمای مغناطیسی است

 و آلات دقیق افق نما که موقیعت افقی هواپیما را مشخص میکند انجام میگیرد .

نوع دیگر ناوبری از نوع اینرسی است یعنی با کمک شتاب سنج ها و ژیروسکوب ها ناوبری انجام میگیرد

 ژیروسکوب یک قطعه ای است شبیه به چرخ که حول محور دواری میپرخد 

و بیشتر وزن آن روی رینگش است که این قطعه نشان میدهد 

که هواپیما چقدر از مسیر منحرف شده تا دوباره و با سیستم های کنترل به مسیر بازگردد .

نوع دیگر سیستم ناوبری رادیویی است که با امواج دریافتی از ایستگاه های زمینی جهت ایستگاه 

و در نتیجه جهت ایستگاه و جهت ناوبری مشخص میشود 

و نوع دیگری تحت انواع VOR مستقیما امواج رادیویی را از فرودگاه دریافت میکند

 که جهت ناوبری را با همین امواج مشخص میکند و با کمک همین سیستم VOR سیستم ILS فرود خودکار هم کار میکند

 و مسافت تا فرودگاه هم اندازه گیری میشود.نوع دیگر ناوبری با کمک ماهواره یا GPS است.

نمایشگر سر بالا یا HUD

نمایشگر سربالا برای زمانی به کار میرود که خلبان زملنی که به روبه روی خود نگاه میکند

 همزمان اطلاعات پروازی را بر روی HUD ببیند این سیستم از یک پرژکتور پردازنده 

و شیشه منعکس کننده اطلاعات تشکیل شده در نمونه های جدید اطلاعات بجای HUD بر روی هلمت کلاه خلبان به نمایش در می آیند.

HUD

هشدار دهنده ها :

هشدار دهنده های راداری یا RWR:

هشدار دهنده های راداری یا RWR شامل یک آنتن گیرنده فرستنده و پردازشگر و دیسپلی است

 که این سامانه با تغییر فرکانس نشان میدهد که هواپیما کشف شده

 یا قفل راداری بر روی آن صورت گرفته یا به سمت آن موشک شلیک شده است .

هشدار دهنده نزدیک شونده موشک

هشدار دهنده های نزدیک شونده موشک یا MAW

این نوع هشدار دهنده ها نزدیک شدن موشک را هشدار میدهند و به سه نوع فروسرخ فرابنفش و داپلر است .

هشدار دهنده های لیزری

این نوع هشدار دهنده ها قفل لیزری بر روی هواپیما را هشدار میدهند .

جاسوسی الکترونیکی ELINT

در این جاسوسی امواج راداری دشمن توسط آنتن ها دریافت شده و توسط پردازشگر پردازش شده

 و سپس مشخص میکند که رادار دشمن از چه فرکانسی استفاده میکند 

و در کجا پوشش قوی و در کجا پوشش ضعیف دارد و قدرت جنگ الکترونیک آن چقدر است.

جنگ الکترونیک :

اخلالگر های الکترونیکی در دو حالت دفاعی و تهاجمی استفاده میشود 

و در حالت تدافعی برای فریب دادن موشک های مهاجم استفاده میشود که موشک مهاجم در داخل کره ای نمیتواند هواپیما را پیدا کند

 یا ارتباط موشک با رادار قطع شده و منحرف میشود .
نوع دیگر تهاجم الکترونیکی است که در این حالت اخلالگر که یا بصورت غلاف یا سیستم بر روی هواپیما نصب میشود 

امواج راداری دشمن را دریافت کرده و با تولید همان امواج آن را به سمت رادار دشمن منعکس میکند

 که در این شرایط رادار با امواج های زیاد کاذبی روبه رو میشود و دچار اخلال میشود

 به عمل جنگ الکترونیک اصطلاحا ECM و ضد جنگ الکترونیک ECCM و پشتیبانی الکترونیکی ESM میگویند .

اخلالگر لیزری

اخلالگر لیزری با منعکس کردن پرتو لیزری باعث اخلال بر روی کاونده فروسرخ موشک مهاجم میشود و آن را کور میکند.

پاد اخلالگر AN/ALQ-119 در زیر جنگنده فانتوم

رادار :

رادار همان چشمان هواپیما است در هواپیما های مسافربری رادار ها برای ناوبری و کشف ابر های حاوی قطعات یخ و خطرناک به کار میرود 

ولی در قسمت نظامی کاربرد های دیگری مانند کشف و رهگیر و قفل بر روی هاداف را دارند 

رادار ها از دهه ۱۹۵۰ بر روی جنگنده ها نصب شدند و نسخه های اولیه تنها قابلیت مسافت یابی داشتند

 و نسل بعدی رادار ها از سیستم لامپ خلا استفاده میکردند لامپ خلا یک یکسو کننده جریان برق است

 که محفظه ای بزرگ حاوی خلا است که با سرعت بالا الکترون هارا از کاتد به آند هدایت کند 

لامپ خلا از یک جهت جریان برق را هدایت میکند و از یک جهت تقویت میکند 

و اجازه برگشت از همان جهت را نمی دهد بنابراین در صنایع الکترونیک کاربرد دارد 

نسل بعدی رادار ها بجای لامپ خلا از قطعات نیمه هادی بهره میبردند که به این رادار ها نوع پالس میگویند 

و نوع جدیدتر رادار های پالس داپلر هستند که بر اساس فرمول داپلر کار میکنند 

و کار این نوع رادار ها بر اساس ارسال و دریافت پالس های راداری و تجزیه و تحلیل آن است 

و این نوع رادار ها از ترانزیستور استفاده میکنند و قابلیت تفکیک بالایی نسبت به رادار های پالس دارند

رادار های امروزه

 و امروزه رادار های آرایه فازی ابداع شده اند که این نوع رادار ها از چندین و چند ماژول یا گیرنده و فرستنده تشکیل شده اند 

که هر کدام امواج را میفرستند و دریافت میکنند و هر کدام کار یک رادار را انجام میدهند

 و هر کدام زیر یک ثانیه چند میلیون بتر تغییر فاز میدهند و هرگز از یک نوع الگو تابش استفاده نمی کند

 بنابراین این نوع رادار پنهان کار بوده و اخلال بر روی آن سخت تر است 

و رادار های آرایه فازی از دو نوع فعال و غیر فعال نوع فعال تمامی ماژول ها از منبع مخصوص خودشان تغزیه میشود 

و میتوان تعیین کرد چند ماژول آسمان و چند ماژول زمین را اسکن کنند 

ولی در غیر فعال تمامی ماژول ها به یک منبع متصل هستند و ماژول ها قابل تنظیم نیستند.

هشدار دهنده رادار

رادار پالس داپلر AN/AWG-9 متعلق به جنگنده تامکت

رادار AN/APQ120 جنگنده F-4E

رادار آرایه فازی فعال AN/APG-77 متعلق به جنگنده رپتور

تاریخچه موشک بالستیک

تاریخچه:

همان گونه که در قرون گذشته پرواز و سفر در زیر آب از رویا های انسان بوده

 یکی دیگر از موضوعاتی که ذهن انسان را به خود مشغول کرده بود

 سفر به فضا بود و در نهایت این تفکر منجر به ساخت موشک های بالستیک شد

۱۸۵۷ تا ۱۹۳۵

آقای کنستانتین اودور دوش تزیلکوسکی 

که در سال های ۱۸۵۷ تا ۱۹۳۵ در روسیه زندگی میرد مطالعات فراوانی در زمینه پرواز به فضا انجام داد 

و او را اولین و یکی از برترین تئوریسین های فضایی میشناسند او کار عملی انجام نداد 

و تمام تحقیقاتش تئوری بود وی در این زمینه به نتایج بسیار ارزشمندی و محاسباتی در این زمینه انجام داد 

که سالها بعد شوروی با استفاده از همان اطلاعات اولین موشک های بالستیک و راکت های فضایی خود را توسعه داد

دهه ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰

 و در دهه ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ میلادی در ایالات متحده مهندس رابرت گودارد در زمینه راکتی فعالیت های با ارزشی انجام داد 

فعالیت های گودارد برخلاف فعالیت های تزیلکوسکی بیشتر عملی بود 

و چند راکت سوخت مایع و جامد و چند آزمایش موفق هم داشت ولی دولت ایالات متحده از وی پشتیبانی نکرد 

و گاهی هم رسانه ها در آن زمان به مسخره کردن رابرت گودارد پرداختند

دهه ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰

 و در دهه ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ یک مهندس هوافضای آلمانی بنام ورنر فون براون کار طراحی موشک بالستیک را تمام کرد 

وی که آرزوی سفربه فضاوساختن فضاپیما در ذهن خودداشت راکت A4 را طراحی کرد 

که بعد ها وی۲ نام گرفت این موشک بالستیک که از نوع سوخت مایع تک مرحله ای بود

 و دارای برد ۳۲۰ کیلومتر و ده کیلومتر خطا بود این موشک توسط آلمان نازی چندین بار بسمت لندن شلیک شد 

در نهایت با شکست رایش فاشیستی روس ها و آمریکایی ها مدارک و دانشمندان موشکی آلمان را غنیمت گرفتند

۱۹۴۹

که دراین بین فون براون به آمریکاپناهنده شد و درسال ۱۹۴۹ یک راکت وی۲غنیمت گرفته شده در نیومکزیکو آمریکا به فضا پرتاب شد

 و اولین عکس را از فضا گرفت و ورنر فون براون در آمریکا کار موشک را ادامه داد و پدر موشکی آمریکا شد

 وی موشک ساترن ۵ را طراحی کرد و با آن فضاپیمای آپولو ۱۱ با دو سرنشین را به کره ماه رساند.

درست است که موشک های بالستیک برای سفر و رساندن محموله به فضا در وحله اول در نظر گرفته شده بودند 

ولی از همان اول کار نقش نظامی پیدا کردند و در نهایت در طول جنگ سرد موشک های قاره پیما با چند کلاهک اتمی هم ساخته شدند 

که وحشت یک جنگ اتمی تمام عیار را بر روی سر ملت ها سایه انداخت.

مسائل فنی و طراحی :

موشک های بالستیک از لحاظ برد به چند دسته تقسیم میشوند 

به موشک بالستیک تا برد ۵۰۰ کبلومتر تاکتیکی و از ۵۰۰ تا ۱۵۰۰ کیلومتر کوتاه برد و از ۱۵۰۰ تا ۳۵۰۰ کیلومتر میانبرد 

و از ۳۵۰۰ تا ۵۵۰۰ کیلومتر بلندبرد و از ۵۵۰۰ کیلومتر به بالا قاره پیما میگویند .

و از لحظ سوخت هم کلا موشک های بالستیک به دو نوع تقسیم میشوند 

نوع اول موشک های سوخت مایع و نوع دوم موشک های سوخت جامد هستند

 اولین موشک بالستیک در جهان از نوع سوخت مایع بود که منظور همان راکت V2 است

 موشک های سوخت مایع همانطور که از نامش پیداست سوخت آنها بصورت مایع و قابل پمپاژ شدن است

 و موشک های سوخت مایع دارای دو مخزن یکی برای اکسیدکننده که کار اکسیژن را برای احتراق در خارج از جو انجام میدهد

 و از اکسید کننده ها میتوان به اسید نیتریک ، اکسیژن مایع اشاره کرد و در مخزن دیگر خود سوخت موشک قرار میگیرد 

که به عنوان مثال میتواند الکل اتانول ، دی متیل هیدرازین یا هیدروژن مایع و نفت سفید باشد .

در کل راکت های سوخت مایع تشکیل شده از بخش های زیر هستند :

مخزن سوخت و مخزن اکسید کننده و توربوپمپ و اتاقک احتراق و خروجی و نازل :

حال برای درک کامل سبک کارکرد موشک های سوخت مایع به بررسی نحوه کارکرد راکت V2 میپردازیم 

در راکت V2 از اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده و از الکل اتانول له عنوان سوخت استفاده میشود

 که در دو مخزن جداگانه نگهداری میشود حال سیستمی بنام توبوپمپ وجود دارد 

که کارش انتقال سوخت و اکسید کننده به اتاقک احتراق است در راکت V2 توربوپمپ بدین شکل کار میکند

 که در مخزنی سدیم پر منگنات و آب اکسیژنه نگهداری میشود که این دو با یکدیگر واکنش نشان داده 

و گاز های حاصل از واکنش از توربینی عبور میکند که توربین را با دور ۴۰۰۰۰ دور در دقیقه مبچرخاند 

و این باعث انتقال سوخت و اکسید کننده از مخزن به اتاقک احتراق میشود 

که سوخت و اکسید کننده با سرعت ۱۲۵ لیتر بر ثانیه توسط انژکتور ها بعد از گزراندن از فیلتر به اتاقک احتراق میرسد 

و سوخت و اکسید کننده بصورت بسیار ریز شده همانند پودر در اتاقک احتراق میریزد 

و با یکدیگر مخلوط میشود و شمع ها با جریان الکتریکی در یافتی از ژنراتور و باطری جرقه میزنند

 و احراق انجام میشود و سپس گاز های داغ حاصله از نازل که از نوع همگرا واگرا است خارج میشوند 

و خروجی موتور راکت های سوخت مایع در فاز آخر بشکل یک قیف است که برای تک محور کردن گاز های خروجی بکار میرود 

و زمانی که دبی سوخت ورودی و گاز خروجی برابر شود احتراق به تعادل میرسد 

و در نتیجه در آخر کار گاز های داغ از خروجی موتور خارج شده 

و با توجه به قانون سوم نیوتن که هر عملی عکس العملی دارد رانش در جهت بالا ایجاد میشود 

یا به عبارتی با تبدیل نیروی ترمودینامیکی گاز به جنبشی نیروی تراست بوجود می آید

 یا به شکل دیگر هم میتوان گفت که با انبساط گاز های خروجی در حین خارج شدن رانش فراهم میشود .

فرمول بدست آوردن رانش بصورت زیر می باشد :

F=W÷g (V2-V1)+A (P2-P1)
Fنیروی رانش
W وزن سیال هوا
gشتاب ثقل زمین
V2 سرعت خروجی
V1 سرعت ورودی
P1 فشار ورودی
P2 فشار خروجی
A مساحت سطح ورودی
و همچنین فرمول های زیر هم برای خاصیت ترمودینامیکی گاز های خروجی صدق میکند
◇U=U2-U1
دلتا U برابر است با انرژی پتانسیل ثانویه منهای اولیه
Q=W +U
گرما برابر است با مجموع کار و انرژی پتانسیل
واکنش شیمیایی احتراق و گاز خروجی:
CO+1/2O2=CO2
و همچنین فرمول زیر برای گرما
Q=MC◇T

مزایا و معایب سوخت مایع

راکت های سوخت مایع دارای مزایا و معایب خودشان هستند

 از مزایای آن میتوان به قدرت بیشتری که نسبت به سوخت جامد فراهم میکند اشاره کرد

 ولی از معایب آن میتوان به هزینه بر و سخت بودن طراحی راکت سوخت مایع و معمولا اکسید کننده سمی اسیدی یا ناپایدار است

 بنابریان سوختگیری بسیار مشکل است و در راکت های سوخت مایع اولیه گاهی چند ساعت طول میکشید 

و چون اکسید کننده اسیدی است و باعث خورده شدن مخزن میشود بنابراین موشک بعد از فرآیند سوختگیری باید شلیک شود.

سوخت جامد

نوع دیگر موشک های بالستیک سوخت جامد است همانطور که از اسم پیداست 

در این نوع راکت ها سوخت بصورت جامد و غیر قابل پمپاژ میباشد سوخت های جامد به دو نوع همگن و ناهمگن تقسیم‌ میشوند

 نوع همگن به نوعی از سوخت های جامد میگویند که در آن سوخت و اکسید کننده از یک نوع ملکول بهره میبرند

 مثل نیتروسلولوز و نیتروگلیسیرین و نوع دیگر ناهمگن است که سوخت و اکسید کننده از یک نوع ملکول بهره نمیبرند سوخت فشرده شده است

 که به آن گرین میگیند و اکسید کننده همانند پودر در سوخت پخش شده اکسید کننده ها معمولا مواد های با علامت های اختصار شیمیایی زیر هستند :

AN,AP,NP,KP,KN,RDX,HMX

شناخته میشوند وبرای تنظیم ضربه ویژه و چگالی در گرین ذرات فلز همانند آلومینیوم مخلوط میکنند.

 و در راکت های سوخت جامد مخزن سوخت همان اتاقک احتراق است گرین در اتاقک احتراق قرار میگیرد 

و با شمع ها از همانجا میسوزد و هرچه سطح سوختن سوخت بیشتر باشد رانش بیشتر و هرچه سطح سوختن کمتر رانش فراهم شده کمتر میباشد 

و احتراق صورت میگیرد و گاز حاصله از خروجی خارج میشود و باعث رانش میشود .

راکت های سوخت جامد دارای مزایا و معایب خویش هستند

 از مزایای آن میتوان به راحتی طراحی آن کم هزینه بودن و همچنین میتوان راکت های سوخت جامد را برای مدتها شاید 

تا بیست سال انبار کرد ولی از معایب آن میتوان به اینکه رانش کمتری نسبت به سوخت مایع فراهم میکند

 و زمانی که احتراق شروع شد نمی توان از آن جلوگیری کرد و باید تا انتها بسوزد و نمی توان جلوی آن را گرفت .

حال به بحث اینکه چرا بعضی از موشک ها چند مرحله ای هستند میرسیم مثلا موشکی مثل مینوتمن سوخت جامد سه مرحله ای است .

 از زمانی که راکت شلیک میشود و سوختش در حال مصرف شدن و کمتر شدن است

 پس خود به خود نسبت با سبکتر شدن راکت رانش آن بیشتر شده و بردش بیشتر میشود 

حال با ساختن راکت در دو استیج با جدا کردن استیج اول وزن راکت بازم کاهش میابد

 و سرعتش بیشتر افزایش میابدبردش بیشتر  می شود .

هدایت و کنترل:

بعضی موشک ها دارای بالچه هایی برای پایداری در جهت های رول پیتچ و یاو میباشند

 و دارای بالچه های متحرک کوچکتر هم میباشند کلا سیستم کنترل موشک های بالستیک بصورت اینرسی است 

یعنی با ژیروسکوب هدایت میشوند ژیروسکوب یک قطعه ای است که همانند چرخ است 

و حول محور دواری میچرخد وبیشتر وزنش بر روی رینگ آن است و این قطعه نشان میدهد 

که موشک چقدر از مسیر خود منحرف شده و سپس پتانسیومتر که با ولتاژ حاصل شده توسط ژنراتور کار میکند

 سرووموتور هارا به راه انداخته و موشک را هدایت و به سر جای خود بازمیگرداند

 امروزه از فناوری GPS هم در هدایت موشک ها استفاده میشود در طراحی موشک باید در نظر داشته باشیم 

که هرچه بدنه موشک کوچکتر باشد بهتر است چون سبکتر بوده 

و مساحتی که ایجاد اصطحکاک میکند وباید خنک شود کمتر است بدنه موشک باید از موادی ساخته شود

 که هم سبک باشد و هم مقاوم و معمولا بدنه موشک از جنس فایبرگلاس و تیتانیوم است .

طراحی دماغه موشک به دو نوع است یا نوک تیز که برای موشک های بالستیک فراصوتی بکار میرود

 یا کمانی که برای موشک های هایپرسونیک (سرعت بالای ۵ ماخ ) بکار میرود دلیلش هم امواج صوتی هستند

 امواج صوتی در سرعت های بالای صوت ایجاد درگ میکنند در سرعت های فراصوت امواج صوتی قائم نسبت به کمانی درگ کمتری تولید میکنند 

بنابراین دماغه موشک های فراصوتی را بصورت نوک تیز طراحی میکنیم که امواج صوتی بصورت قائم باشند

 و برای موشک های هایپر سونیک چون امواج صوتی به بدنه نزدیکتر شده بنابریان در اینجا دیگر موج های شو ک صوتی قائم مناسب نیست

 بنابراین دماغه را بصورت کمان طراحی کرده تا موج های صوتی حاصل هم بصورت کمان باشد .

گاهی اوقات در دماغه موشک ها چیزی مشابه آنتن وصل میشود دلیلش این است

 که سطح تخت این آنتن ایجاد درگ کرده و باعث میشود 

که حجم هوای بین سطح تخت و دماغه کمتر شده بنابراین اصطحکاک هوا کم شده و درگ کاهش میابد .

راکت V2

اجزای موتور سوخت مایع

اجزای موتور سوخت مایع

ژیروسکوپ

تفاوت سوخت مایع با جامد

سایوز و آنتن نوک موشک

اجزای موتور سوخت مایع

موشک هایپرسونیک با دماغه منحنی کمانی

سوخت جامد

ژیروسکوپ

سرووموتور

موشک فراصوتی با دماغه تیز

معرفی انواع موتور نصب شده بر روی هواگرد ها و سیکل کاری آنها و معرفی قطعات و قسمت های مختلف آن

در کل موتور های نصب شده بر روی هواگرد ها به دو دسته تقسیم میشوند پیستونی و توربین گازی :

موتور های پیستونی که در در پی احتراق درون سیلندر و حرکت پیستون

 و انتقال نیروی مکانیکی حاصل از حرکت پیستون به پره ها 

و ایجاد نیروی تراست این نوع موتور ها نسبت به توربین گازی پیچیدگی کمتر و قیمت ارزان تر دارند .

موتور های توربین گازی نوع دیگری از موتور های نصب شده بر روی هواگرد ها میباشد

 که معروف ترین آنها موتور توربوجت است در موتور های توربوجت زمانی که سیال هوا از ورودی موتور وارد کمپرسور میشوند 

خود ورودی هوا به دو نوع مختلف تقسیم میشوند :

همگرا و واگرا در کانال های همگرا مجرا اول بزرگ بوده و سپس کوچک میشود 

بر اساس قانون برنولی که فشار و سرعت رابطه عکس دارند در ورودی های همگرا سرعت افزایش و فشار کاهش می یابد

 عموما این نوع ورودی ها در هواپیما های فراصوت استفاده میشوند . 

نوع دیگر ورودی های هوا واگرا میباشد که بر عکس همگرا میباشد

 در این نوع ورودی ها مجرای اول کوچک بوده و در انتهای ورودی بزرگ است

 در این نوع ورودی ها سرعت سیال هوا کاهش یافته و فشار آن زیاد میشود 

این نوع ورودی هوا در هواپیما های مادون صوت استفاده میشود.
بعد از وارد شدن سیال هوا به کمپرسور کار کمپرسور افزایش فشار هوا است 

گاهی اوقات هوا در کمپرسور فشارش ۴۰ برابر میشود تا برای اتاقک احتراق مناسب تر باشد 

بعد از کمپرسور سیال فشرده شده ی هوا وارد اتاقک احتراق میشود

 که در اینجا با سوخت مخلوط شده و احتراق صورت میگیرد و بعد از این فر آیند سیال هوا وارد توربین شده 

و توربین وظیفه اش این است که نیروی حرارتی سیال هوا را به نیروی مکانیکی تبدیل کرده 

و با استفاده از یک شفت این نیروی مکانیکی را به کمپرسور منتقل کرده و کمپرسور را بچرخاند 

بعد از اینکه سیال هوا از توربین عبور کرد به Jet pipe یا اصطلاحا اگزوز میرسد 

که این jet pipe در اصل یک کانال واگرا میباشد و در نهایت سیال هوا با خروج از اگزوز و عبور از خروجی 

و نازل و بر اساس قانون سوم نیوتن که هر عملی عکس عملی برابر آن و در خلاف جهت آن دارد باعث ایجاد نیروی تراست ورانش میشود .

نوع دیگر موتور های توربوفن میباشند که هسته این موتور ها همان موتور توربوجت میباشد

 ولی دو by pass (کانال جریان) هوا ازکناره های موتور به آن اضافه شده

 که با استفاده از آن جریان هوا با جریان داغ خروجی مخلوط میشود موتور های توربوفن دارای یه فن در جلوی کمپرسور میباشند

 این نوع موتور ها دارای راندمان بیشتری نسبت به توربوجت میباشند .

نوع دیگر موتور های توربو پراپ هستند این نوع موتور در اصل همان توربوفن است 

ولی به جای فن درون موتور دارای ملخ خارج از موتور میباشند

 در این نوع موتور ها ۹۰ در صد رانش توسط ملخ ها و ۱۰ درصد باقی توسط گاز های خروجی تامین میشود .

نوع دیگر موتور های توربوشفت هستند که این موتور ها بر روی هلیکوپتر ها استفاده میشوند 

این نوع موتور ها تمامی نیروی مکانیکی تولید شده

 توسط توربین تماما توسط گیر بکس به شفت انتقال یافته تمام نیروی رانش توسط ملخ تامین میشود .

نوع دیگر موتور ها رمجت میباشد موتور های رمجت فاقد کمپرسور و تور بین میباشند

 و از هیچ قطعه چرخانی بهره نمیبرند این موتور ها از حالت سکون قابل استفاده نیستند 

و معمولا به عنوان موتور دوم استفاده میشوند

 و در سرعت بالای دو ماخ کارایی بهتری نسبت به توربوجت دارند 

و ورودی هوای این موتور ها واگرا است برای اینکه سرعت سیال هوا کاهش یافته 

و فشارش افزایش یابد تا برای اتاقک احتراق مناسب باشد .

اسکرم جت به نوع دیگری از موتور های رمجت میگویند

 که دارای سرعت بیشتری نسبت به رمجت هستند این موتور در پهباد X-43 استفاده شده.

پالس جت نوع دیگری از رمجت است که قابلیت استفاده در حالت سکون را داراست

 پالس جت در ورودی دارای یک شیر شاتل است که با یک فنر در حالت باز قرار دارد زمانی که احتراق صورت میگیرد

 فشار بالا رفته و دریچه شیر بسته میشود گاز سیال که چاره ای جز خارج شدن از خروجی ندارد خارج میشود

 و سپس فشار افت کرده و دوباره دریچه باز میشود و این فرآیند همین طور ادامه دارد در موشک کروز V1 از این موتور استفاده شده.

نوع دیگر موتور توربورمجت است که در این نوع موتور در اصل یک توربوجت بوده 

که یک رمجت بر روی آن سوار است یعنی تا سرعت حدود ۲ ماخ بصورت توربوجت کار کرده

 و از آن سرعت به بالا تغییر کاربری داده و به رمجت تبدیل میشود 

مثلا موتور J-58 متعلق به SR-71 تا سرعت ۲ ماخ بصورت توربوجت کار کرده

 و از آن به بعد به صورت رمجت کار میکند یعنی با شش لوله کنار گذر مستقیم سیال را به اتاقک احتراق میبرد.

نوع دیگر موتور توربو راکتی است که این نوع در اصل چیزی بین موتور توربوجت و موتور راکتی است

 در این موتور در اتاقک احتراق اکسیدکننده و سوخت واکنش نشان داده 

و بعد از عبور از توربین با هوای کمپرسور مخلوط شده و سوخت به آن اضافه میشود 

و احتراق دوم(پس سوز) صورت میگیرد این موتور برای سرعت های بسیار بالا استفاده میشود.

پراپ فن : 

در اصل موتور توبین گازی است که از لحاظ رانش چیزی بین توربوپراپ و توربوفن است

 تعداد تیغه های فن زیاد و مقاطع تیغه ها و شکل ظاهری آنها طوری است 

که در دور های بالا میتوانند امواج صوتی حاصل از سرعت بالای فن و تیغه ها بدون آنکه افت راندمان و لرزشی داشته باشند

تحمل نمایند فن پراپ ها دارای دولایه ملخ هستند 

که برای خنثی کردن گشتاور بر خلاف جهت یکدیگر میچرخند.موتور Nk-12متعلق به Tu-95 فن پراپ است.

لوله واگرا

لوله همگرا

توربوجت

رمجت

توربوپراپ

توربو راکتی

توربوفن

توربوشفت

ساختمان موتور جت

پالس جت

پالس جت

پالس جت

سیکل کاری موتور ، راندمان، تاثیرات :

سیکل کاری موتور های توربوجت از نوع درون سوز میباشد 

و همان طور که در بخش اول اشاره کردیم در موتور های توربوجت سیال هوا بعد از گذشتن از ورودی هوا وارد کمپرسور شده

 و فشرده میشود بعد از این وارد اتاقک احتراق شده و با سوخت مخلوط میشود و احتراق صورت میگیرد

 و در مرحله بعدی سیال هوای داغ وارد توربین شده و انرژی گرمایی آن به انرژی مکانیکی تبدیل شده 

و باعث چرخیدن کمپرسور میشود و بعد از این فرآیند سیال از لوله اگزوز (Jet pipe ) عبور کرده

 و با خارج شدن از نازل طبق قانون سوم نیوتن رانش ایجاد میکند و این شد سیکل کاری موتور تربوجت .

در ادامه قصد دارم به رفتار سیال هوا در بخش های مختلف موتور بپردازم سیال هوا با ورود به ورودی هوا فشار 

و سرعتش تغیرر میکند که این بستگی دارد ورودی هوا واگرا باشد یا همگرا که در بخش اول توضیح داده شده

 بعد از عبور از ورودی هوا زمانی که سیال هوا به کمپرسور میرسد سرعتش ثابت است 

ولی فسار و دمای آن افزایش میابد و در اتاقک احتراق دمای سیال افزایش یافته 

و به ۲۰۰۰ درج سانتیگراد میرسد وسرعت در اول کاهش یافته و بعد افزایش میابد 

و با ورود سیال به توربین فشار کاهش یافته سرعت افزایش میابد و دما افت میکند 

وبا ورود سیال به Jet pipe با توجه به اینگه لوله اگزور در اصل یک لوله واگرا است 

سرعت کاهش یافته و فشار افزایش میابد و دما هم بالا میرود 

در نهایت با خروج سیال از نازل دما به شدت افت کرده و فشار هم کاهش میابد و سرعت بالا میرود .

عوامل موثر بر رانش:

از عوامل موثر بر رانش میتوان به فشار اشاره کرد 

با افزایش فشار رانش نیز افزایش میابد عامل دیگر میزان حجم ورودی هوا است 

که هرچه بیشتر شود رانش افزایش میابد آیتم دیگر سرعت ورودی و خروجی هوا است

 هر چه سرعت ورودی هوا کاهش یابد رانش افزایش میابد به همین علت است 

که در حالت سکون رانش بسیار بالاست ولی در کل بخواهیم رابطه سرعت هواپیما با رانش آن را بررسی کنیم 

باید بگویم با افزایش سرعت هواپیما رانش کاهش میابد 

که این به عامل افزایش سرعت هوای ورودی که خود باعث کاهش رانش میشود

 عامل این قضیه است ولی از یه سرعتی به بالا افزایش سرعت رانش هم افزایش میابد

 و دلیلش این است که از این سرعت به بالا میزان حجم هوای ورودی(که خود عامل افزایش رانش است) افزایش یافته

 و به افزایش سرعت ورودی هوا(که عامل کاهش رانش) غلبه میکند و باعث افزایش رانش از حد سرعت به بالاتر میشود .

عامل دیگر میزان چگالی هواست که با افزایش چگالی رانش افزایش میابد 

و با کاهش ارتفاع و کاهش رطوبت هم رانش افزایش میابد عامل دیگر دسته تراتل در کابین میباشد

 که خلبان به فشار دادن تراتل به سمت جلو FCU میزان سوخت بیشتری به اتاقک احتراق تزریق شده 

و احتراق بیشتر انجام شده و سرعت و دمای سیال افزایش میابد و با سرعت بیشتری به پره های توربین برخورد کرده 

و توربین هم با سرعت بیشتری میچرخد و کمپرسور را با سرعت بیشتری میچرخاند

 بنابراین سیال هوای بیشتری(حجم بیشتر) به درون موتور میکشد که باعث افزایش رانش میشود .

رانش یا همان نیروی تراست با خروج گاز داغ از نازل خروجی موتور و بر اساس قانون سوم نیوتن ایجاد میشود .

رانش طبق فرمول :

F=W÷g×(V2 _V1)×A (P2_P1
F=نیروی رانش .
W= وزن سیال هوا ورودی.
G=شتاب ثقل زمین.
V2=سرعت هوای خروجی.
V1= سرعت هوای ورودی.
A= مساحت سطح ورودی .
P2=فشار هوای خروجی .
P1= فشار هوای ورودی .
برای محاسبه اسب بخار هم از فرمول زیر استفاده میکنیم:
HTP= (F×V)÷375
(از عوامل موثر در رانش دما هم هست که رابطه عکس دارد هر چه دما کاهش یابد رانش افزایش میابد)

راندمان :

راندمان حرارتی:

راندمان حرارتی به میزان تبدیل نیروی حرارتی به نیروی جنبشی میگویند 

که از فرمول تقسیم نیروی جنبشی بر نیروی حرارتی ضرب در ۱۰۰ .

راندمان رانشی:

به تبدیل نیروی جنبشی به کار انجام شده راندمان رانشی میگویند 

که از فرمول تقسیم کار انجام شده بر روی انرژی جنبشی ضرب در ۱۰۰ بدست میآید .

راندمان کلی :

به تبدیل نیروی حرارتی به کار انجام شده میگویند که از فرمول تقسیم کار انجام شده بر روی نیروی حرارتی ضرب در ۱۰۰ بدست می آید.
وزن ویژه:

به نسبت وزن موتور به یک پوند رانش .

رانش ویژه:

هوای ورودی نسبت به یک پوند رانش .

مصرف سوخت ویژه:

به سوخت مصرفی نسبت به یک پوند رانش .

رانش

انواع ورودی هوا(Intake ):

همانطور که در بخش اول این مقاله مفصل توضیح دادم

 در کل ورودی های هوا به دو صورت کلی همگرا و واگرا تقسیم میشود 

که توضیحات کامل در اول همین مقاله داده شده .

نوع اول Pitot intake است که این نوع ورودی برای هوپیما های مادون صوت طراحی شده 

این مدل ورودی با بدنه فاصله دارد که لایه مرزی گردابه ای وارد موتور نشود 

و باعث استال نشود هر چند استثنا هم وجود دارد

 مثلا ورودی هوای جنگنده نسل پنجمی لایتنینگ ۲ به بدنه چسبیده است 

ولی طوری طراحی شده که جریان گردابه ای لایه مرزی را به خطی تبدیل میکند که خطر استال ندارد.

نوع بعدی ورودی ها variable troat area میباشد که برای هواپیما های فراصوتی استفاده میشود 

که این نوع یک ورودی از نوع همگرا -واگرا است که طوری طراحی شده 

که در هر دو مرحله سرعت را کاهش داده تا به سرعت زیر صوت برسد 

وباعث choke نشود (اصطلاح چاک را زمانی میگویند که هوای رسیده به کمپرسور فراصوتی باشد 

که در این صورت راندمان به شدت افت کرده و مطلوب نیست) و فشار و دما هم افزایش یابد.

ورودی variable troat area

نوع دیگر ورودی هوا External/internal comression intake میباشد:

در این نوع یه مخروط که به آن conic میگویند در ورودی هوا قرار میگیرد

(همانند Mig 21  و انگلیس الکترونیک لایتنینگ و ورودی هوای موتور j58 متعلق به sr71 )

این conic باعث ایجاد یه ورودی همگرا-واگرا میشود که در هر دو مرحله سرعت را کاهش و دما وفشار را افزایش میدهد.

ورودی External/internal compressio intake

ورودی هوای External internal compression intake متعلق به جنگنده English Electronic Lightning

ورودی Pitot

ورودی Pitot

انواع کمپرسور :

کمپرسور ها به سه دسته تقسیم میشوند نوع اول گریز از مرکز نوع دوم خط محوری نوع سوم ترکیبی:

کمپرسور گریز از مرکز این کمپرسور از قطعه ای بنام impeller که ایمپلر در اصل یک دیسک است 

که پره ها بر روی آن بصورت شعاعی قرار گرفته اند در بین این تیغه ها کانال هایی بصورت واگرا وجود دارند

که باعث کاهش سرعت و افزایش فشار میشوند در پشت ایمپلر قطعه ای بنام دیفیوزر وجود دارد

 که این قطعه یه رینگ دوجداره است که بین جدار های آن کانال های واگرایی وجود دارد 

که باعث کاهش سرعت و افزایش فشار و دما میشود به هر یک دیفیوزر و یک ایمپلر یک stage میگویند 

از مزایای کمپرسور گریز از مرکز میتوان به راحتی آن راطراحی کرد و این نوع کمپرسور دیر تر FOD میکند 

(اصطلاحFOD به از بین رفتن پره های کمپرسور میگویند) ولی از معایب آن میتوان به راندمان کم آن اشاره کرد 

که بیشتر برای برای هواپیما های کوچک مناسب است و در هواپیما های بزرگ کاربرد ندارد .

کمپرسور های گریز مرکز به انواع یک طبقه و یک ورودی . 

دو طبقه و یک ورودی و دو طبقه و دو ورودی تقسیم میشوند:

IMPELLER

یک ایمپلر یک طبقه با دو دهانه   

دیفیوزر و ایمپلر

پره ای تیغه کمپرسور

پره ای تیغه کمپرسور

کمپرسور محور خطی

یک ایمپلر یک طبقه با دو دهانه

اتاقک احتراق

همانطور که از نامش پیداست کارش ایجاد احتراق در مخلوط هوا و سوخت است.

اتاقک احتراق همانند یک استوانه مشبک شده یا دو لوله در هم فرو رفته است 

که لوله داخلی برای احتراق و لوله بیرونی برای خنک کردن لوله داخلی با استفاده از هوای فشرده شده کمپرسور است 

جریان سیال بعد از رسیدن به به اتاقک احتراق توسط تیغه ها با زاویه خاصی وارد اتاقک احتراق میشود 

ودر ورودی اتاقک که قسمت احتراق است سیال هوا بصورت گردباد در آمده 

و با سوخت مخلوط میشود و در اینجا دمای سیال تا ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد هم میرسد

 و بعد با هوای فشرده شده کمپرسور مخلوط شده م از اتاقک احتراق خارج میشود

 اتاقک احتراق ها به انواع تک اتاقک احتراق و چند پوسته . 

تک اتاقک احتراق و دو پوسته . و چند اتاقک احتراق و چند پوسته تقسیم میشود

موتور های چند اتاقک احتراقه تنها در دو اتاقک دارای شمع هستند

 و سیالی که احتراق بر روی آن انجام شده توسط لوله به دیگر اتاقک ها انتقال میابد 

کلا اتاقک احتراق ها دارای دو شمع هستند که یکی در موقعیت ساعت ۴ و دیگری ۸ قرار میگیرد

 موتور های کوچک و سبک دارای یک مجرای پاشش سوخت و موتور های بزرگ دارای دو مجرای پاشش سوخت هستند

 شمع ها نیروی الکتریکی ۱۱۵ ولتی خود را برای جرقه از آلترناتور ها دریافت میکنند .

مجرا های پاشش یوخت باید سوخت را کاملا به صورت پودر در اتاقک پخش کنند 

که بسرعت تبخیر شده و با هوا کاملا مخلوط شده که در صورت جرقه کاملا بسوزد

 اگر مجرا پاشش سوخت(انژکتور) سوخت را به صورت پودر نپاشاند

 یعنی بزرگتر باشد و تبخیر کامل نشود در این صورت به صورت کاملا نخواهد 

سوخت و دوده میزند و دود ساهی از خود بجا میگذارد دقیقا همان مشکلی که موتور های J-79 و RD-33 دارند 

و اگر مجرا های پاشش سوخت سوخت را با زاویه نامناسب بپاشانند در این صورت دمای دیواره بیش از حد بالا خواهد رفت.

اتاقک احتراق

اتاقک احتراق

موتور چند اتاقک احتراق

موتور چند اتاقک احتراق

توربین :

وظیفه توربین تبدیل انرژی حرارتی سیال به انرژی مکانیکی 

و انتقال آن به کمپرسور توسط یک شفت و چرخاندن کمپرسور است.

توربین ها همانند کمپرسور های محور خطی هستند از یه دیسک که تیغه ها بر روی لبه ی آن نصب شده اند

 و در بین این تیغه ها کانال های هایی بصورات همگرا است که سرعت سیال را افزایش داده

 و فشار و دمای آن را کاهش میدهد دقیقا بر عکس کمپرسور ،توربین ها با توجه به اینکه با گاز های خیلی داغ سر و کار دارند

 از آلیاژ های مقاوم کبالت و نیکل ساخته شده اند در توربین تیغه ها بر روی لبه ی دیسک هستند 

و از طریق برینگ به شفت متصل هستند و شفت نیردی مکانیکی حاصله را به کمپرسور رسانده و آن را میچرخاند.

در کمپرسور هر چقدر به استیج های جلو بریم فشار بیشتر میشود 

ولی در توربین بر عکس هر چه استیج های جلویی میرویم فشار کاهش میابد

 یعنی در کمپرسور آخرین استیج پرفشار است

 و در توربین اولین استیج.در اول توربین NVG ها یا همان تیغه های ثابت هستند 

و بعد از آن تیغه های متحرکت و بر هر یک تیغه ثابت و چرخان یک STAGE میگویند.

توربین

اگزوز یا Jet Pipe:

سیال هوا بعد از عبور از توربین به Jet pipe میرسد

 ورودی jet pipe بصورت مخروط بوده تا جریان هوا متلاطم نشود

 و دورن jet pipe با توجه به اینکه در معرض گاز های داغ قرار دارد از آلیاژ های مقاوم و مواد نسوز ساخته شده 

و در کل jet pipe بصورت یک کانال واگرا است که فشار و دما افزایش و سرعت کاهش میابد 

گاهی اوقات در Jet pipe مجرای پاشش سوخت قرار میدهند 

که با پاشش سوخت احتراق دوم صودت گرفته که به آن پس سوز میگویند 

پس یوز ۵۰ در صد رانش و ۱۵۰ درصد مصرف سوخت را افزایش میدهد 

و فشار فراوانی به موتور وارد میشود پس سوز برای تیک آف و رسیدن به سرعت صوت و موارد ضروری استفاده میشود 

با توجه به اینکه به صرفه نیست ولی برای رسیدن به سرعت صوت لازم است 

و چاره ای نیست هر چند امروز موتور PW F-119 متعلق به سوپر جنگنده F-22 به این جنگنده قابلیت ابر کروز بخشیده 

یعنی بدون پس سوز قابلیت رسیدن به سرعت صوت دارد 

(رپتور بدون پس سوز به 1.82 ماخ میرسد) که در این صورت نیازی به پس سوز نیست

 که فشار کمتری هم به موتور وارد میشود و عمر عملیاتی آن بیشتر میشود 

و نسبت به حالت پس سوز مصرف سوخت بسیار کمتری دارد .

Jet Pipe

Jet Pipe

Jet Pipe

خروجی و نازل :

نازل به قسمتی میگویند که گاز های داغ از آن خارج شده و طبق قانون سوم نیوتن باعث رانش میشود.

حتما دیده اید که زمانی که یک جنگنده پس سوز میگیرد خروجی های موتور بزرگتر میشوند 

این امر با استفاده از فشار سوخت به سیلندرهای عملگر انجام میگیرد

دلیلش این است چون زمان پس سوز فشار گاز های خروجی به شدت افزایش یافته و ممکن است فشار به داخل موتور زده

و باعث استال شود ولی در حالت غیر پس سوز خروجی تنگ تر شده

و باعث میشود که گاز ها به حداکثر سرعت خود برسند و رانش مطلوبی فراهم کنند .

موشک ساترن 5

ساترن پنج

ساترن پنج یک موشک فضایی سوخت مایع سه مرحله ای آمریکایی است

 که برای رساندن محموله های فوق سنگین به فضا استفاده میشد این موشک از سال ۱۹۶۷ تا ۱۹۷۳ توسط ناسا به خدمت گرفته شد

 و در پروژه آپولو و رساندن انسان و محموله به کره ماه و و رساندن ایستگاه فضایی skylab به فضا استفاده شد 

ساترن پنج ۱۳ بار از پایگاه kennedy space center در فلوریدا به فَا پرتاب شد 

و هرگز در لانچ ها سیستم یا کسی از دست نرفت و تا به امروز ساترن پنج بزرگترین و سنگین ترین و قدرتمندترین راکتی است که عملیاتی شده است

 و این راکت در قابلیت حمل محموله رکورد دار است و قابلیت حمل ۱۴۰ تن بار را به مدار لئو را داراست

 که خود یک رکورد است و طراح اصلی این موشک ورنر فون برون پدر موشکی جهان و آقای آرتور رادولف بودند 

که این راکت را در مرکز تحقیقات فضایی مارشال در آلاباما طراحی کردند 

و خود موشک توسط کمپانی های بویینگ نورث آمریکن و داگلاس و IBM ساخته شد

 ساترن پنج تنها راکتی است که انسان را به فراتر از مدار های پایینی زمین رسانده 

و ۱۵ فروند از آن ساخته شد که ۱۳ فروند از آن شلیک شد و سه فروند دیگر هم برای آزمایشات زمینی ساخته شد

و در کل با این موشک ۲۴ فضانورد به فضا لانچ شدند و این موشک از سال ۱۹۶۷ تا ۱۹۷۳ در خدمت بود .

Saturn V(ساترن 5)

Saturn V(ساترن 5)

Saturn V(ساترن 5)

تکنولوژی :

اندازه و میزان حمل بار راکت ساترن پنج از تمامی راکت هایی که در آن زمان با موفقیت لانچ شده بودند 

بیشر بود و با حپل فضاپیما آپولو در بالای راکت اندازه آن به ۱۱۱ متر میرسید و دارای قطر بدنه ۱۰ متر بود

 ساترن پنج با سوخت کامل ۲۹۵۰۰۰۰ کیلوگرم وزن دارد و میتواند تا ۱۱۸۰۰۰ کیلوگرم محموله را به مدار های پایینی زمین بفرستد

 و برای این ساخته شده بود که ۴۱ تن با را به کره ماه برساند و در طول پروژه آپولو راکت ساترن پنج ارتقا یافت و قابلیت حمل محموله بیشر را یافت 

این راکت قابلیت حمل ۱۴۰ تن بار را به مدار لئو و ۴۸۶۰۰ کیلوگرم محموله را به کره ماه دارا شد

 ساترن پنج با طول ۱۱۱ متر از مجسمه آزادی نیویورک ۱۸ متر بلند تر است و از بیگ بن لندن ۱۵ متر بلند تر است

ساترن پنج توسط مرکز فضایی مارشال در ایالت آلباما طراحی شد و سیستم های زیاد دیگر توسط پیمان کاران دیگر ساخته شد

 این راکت از موتور های قدرتمند J2 و F1 استفاده میکرد زمانی که این موتور ها روشن میشدند 

شیشه ساختمان های اطراف را میشکستند طراحان به این فکر افتادند تا در این راکت از تکنولوژی راکت ساترن یک بهره ببرند 

بر همین اساس استیج یا مرحله S-IV-B 500 که استیج سوم راکت ساترن ۵ بود در اصل بر اساس S-IVB200 بود 

که استیج دوم راکت ساترن IB بود و ساترن ۵ دارای سیستم کنترلی مشابه سیستم کنترل ساترن IB بود .

Saturn V(ساترن 5)

استیج و مراحل :

ساترن پنج یک راکت سه استیج است که استیج اول را S-IC و استیج دوم را استیج S-II و استیج سوم را S-IVB مینامیدند 

و هر سه استیج از اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده استفاده میکردند

 استیج اول از PR-1 به عنوان سوخت استفاده میکرد و استیج دوم و سوم از هیدروژن مایع به عنوان سوخت استفاده میکردند 

هر چند در استیج های بالایی از بوستر های سوخت جامد هم برای جدایش بهره برده میشد .

Saturn V(ساترن 5)

استیج اول S-IC :

استیج اول توسط کمپانی بویینگ در کارخانه منتاژ میچاد در نیواورلان ساخته میشد 

همان جایی که مخزن سوخت شاتل فضایی توسط کمپانی لاکهید مارتین ساخته میشد 

بیشتر حجم این استیج اول را سوخت دربر میگرفت که PR-1 به عنوان سوخت و اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده بهره میبرد

 این استیج ۴۲ متر طول و ۱۰ متر قطر داشت و ۷۶۰۰۰۰۰ پوند رانش فراهم میکرد استیج اول دارای وزن خشک ۲۸۹۰۰۰ پوند بود

 و زمان که کاملا سوخت گیری میشد وزنش به ۵۱۰۰۰۰۰ پوند میرسید و استیج اول دارای ۵ موتور راکتی قدرتمند rocketdyne f1 بود 

و موتور ها با سیستم های هیدرولیک هم کنترل میشدند پنجمین موتور که در وسط قرار میگرفت ۲۶ ثانیه زودتر از بقیه موتور ها از کار می افتاد 

موتور های استیج اول برای ۱۶۸ ثانیه کار میکنند و راکت را به ارتفاع ۶۷ کیلومتری و سرعت ۲۳۰۰ متر بر ثانیه میرسانند .

Saturn V(ساترن 5)

استیج دوم S-II :

استیج دوم توسط کمپانی نورث آمریکن در کالیفرنیا ساخته شد

 و دارای پنج موتور رلکتی قدرتمند rocketdyne J2 بود که مشابه موتور های استیح اول بودند

و استیج دوم دارای طول ۲۴.۸۷ متر و قطر بدنه ۱۰ متر بود و ۹۰ درصد استیج دوم را سوخت تشکیل میداد 

و سوخت و اکسیک کننده در مخزن های آلومینیومی نگهداری میشدند .

Saturn V(ساترن 5)

استیج سوم S-IVB :

استیج سوم راکت ساترن پنج توسط کمپانی داگلاس در کالیفرنیا ساخته شده بود

 این استیج سوم دارای طول ۱۷.۸۶ متر و قطر ۶.۶۰۴ متر بود استیج سوم دارای وزن خالی ۲۳۰۰۰ پوند و وزن با سوخت پر ۱۱۹۰۰۰ کیلوگرم است .

Saturn V(ساترن 5)

سیستم کنترل :

این سیستم که در بالای استیج سوم در نوک راکت قرار میگیرد توسط کمپانی IBM ساخته شده 

و دارای ژیروسکوپ ها و شتاب سنج هایی برای کنترل راکت است .

معروف ترین ماموریت ساترن پنج در سال1۹۶۹ بود که سه آپولو ۱۱ که حامل سه فضا نورد بود را به کره ماه رساند 

(یکی از سه فضا نورد در مدار زمین باقی ماند) .

Saturn V(ساترن 5)

Saturn V(ساترن 5)

Saturn V(ساترن 5)

Saturn V(ساترن 5)

Saturn V(ساترن 5)

موشک فالکن سنگین

فالکن سنگین یک راکت فضایی فوق سنگین است

که سوخت مایع بوده چند بار مصرف قابل بازیابی

و از ترکیب شدن سه فالکن ۹ تشکیل شده

که توسط کمپانی اسپیس ایکس ساخته شده

فالکن سنگین در حال حاضر قدرتمندترین راکت فضایی در جهان

و در کل چهارمین راکت فضایی قدرتمند تاریخ بعد از ساترن ۵ و انرجیا و N1 است.

فالکن سنگین اولین پرواز خود را در ۶ فوریه سال ۲۰۱۸ به تایم محلی

3:۴5 دقیقه بعد از ظهر در kennedy space center
انجام داد که ماشین تسلا رودستر آقای الان ماسک را به فضا برد

و پرواز بعدی آن برای نوامبر سال ۲۰۱۸ در نظر گرفته شده

فالکن سنگین برای این ساخته شده بود که انسان را به مدار های بسیار بالاتر از مدار های نزدیک زمین برساند

ولی تا فوریه سال ۲۰۱۸ برنامه ای با ناسا

برای فرستادن فضانورد به فضا با فالکن هوی با کمپانی اسپیس ایکس بسته نشده

فالکن سنگین قرار است در اوایل دهه ۲۰۲۰ با راکت های BFR جایگزین شود .

فالکن ۹

فالکن سنگین از فالکن ۹ مشتق شده

و از سه فالکن ۹ تشکیل شده که وسطی هسته اصلی است

و دوتای دیگر به آن اضافه شده اند

فالکن سنگین از تمامی راکت های فضایی عملیاتی جهان قابل حمل بار و محموله بیشتری را داراست

فالکن سنگین تا ۶۴ تن محمولخ را به مدار های پایینی زمین میرساند

و ۱۶.۸ تن را تا نزدیکی کره مریخ میرساند

راکت فالکن هوی برای این ساخته شده است

تا فراتر از نیاز انسان ها باشد راکت در پرواز ۴۰ در صد از دیگر محموله ایمن تر است

و ۲۵ درصد خود راکت ایمن تر از راکت های دیگر بوده

فالکن سنگین در لصل برای ماموریت های کره ماه و مریخ در نظر گرفته شده

و قابل بازیابی و چند بار مصرف است استیج اول فالکن هوی با سه راکت فالکن ۹ کار میکند

که هر کدام ۹ موتور راکتی مرلین دارند

که در مجموع راکت فالکن هوی ۲۷ موتور راکتی دارد

که حدود ۵۱۳۰۰۰۰ پوند رانش در ارتفاع سطح دریا

و حدود ۵۵۴۹۰۰۰ پوند رانش در خلا فراهم میکند

دو استیج راکت با استراکچر های فیبر کربن آلومینیوم کامپوزیت به هم متصل اند

و با یک سیستم نیوماتیکی جدایش صورت میگیرد فالکن هوی

دارای مخزن سوخت های ساخته شده از آلیاژ لیتینویم آلومینیوم است

که همانطور که گفته شد از آخرین تکنولوژی بهره میبرند

و استیج دوم هم مخزن سوخت مشابه ولی کوچکتر دارد

همانطور که در اول مقاله هم گفته شد

همانند فالکن سنگین ساختار انتهای راکت فالکن سنگین

یعنی قسمت موتور ساختاری دارد

که اسپیس ایکس به آن OCTAWEB میگوید

که چهار پایه ساخته شده از فیبر کربن و آلومینیوم به آن متصل است

که حین فرود به زمین با این پایه ها راکت فرودی امن داشته باشد .

فالکن سنگین در حال حاضر قدرتمنترین راکت فضایی عملیاتی است

که اولین پرواز خود را در فوریه ۲۰۱۸ انجام داده

و در آینده ای نزدیک به طور کامل عملیاتی میشود .

بوستر ها در حال بازگشت به زمین

Falcon Heavy

Falcon Heavy