Suborbital ve Uzay Güvenliği
Uzay güvenliği ve savunma uygulamalarının arka planı ile yörünge altı kavramı, kinematik ve dinamik özellikler tanıtılmaktadır. Suborbitalin tanımı ve hareket özellikleri, uzay güvenliği savunmasında suborbitalin önemi ve tipik suborbital araçlar dahil.
1 Yörünge altı tanım ve hareket özellikleri
1) Suborbitalin tanımı
Yörünge altı uçuş, yörünge uçuşu ile karşılaştırılır. Dünyanın yerçekimi altında uçan ve yörüngesi dünyanın yüzeyiyle kesişen bir uzay aracı . Yörünge altı uçuşun en yüksek noktası, 100 kilometre yükseklikte atmosferin üst ara yüzü olan Carmen hattından daha yüksek olmalıdır, aksi takdirde hava direnci yörüngeyi belirsizleştirir ve yörünge altı uçuş olarak değerlendirilemez. Genellikle balistik füzeleri taşımak için kullanıldığı için balistik yörünge olarak da adlandırılır.
2) Yörünge altı uçuşun hareket özellikleri
Genel olarak yörünge altı bir uçuşun dünyadan 35 ila 300 kilometre yükseklikte gerçekleştirildiğine ve uçuş yüksekliğinin bitişik boşluğun tepesine ulaştığına inanılır, ancak hız, dünya etrafında bir yörüngeyi tamamlamak için yeterli değildir. Bu nedenle, yörünge altı uçuş, yerin altındaki perigee yakın eliptik bir yörünge veya ideal olmayan bir durumda özel bir mermi hareketi olarak kabul edilebilir. Yörünge altı aracın başlangıç hızı, birinci evrenin hızından daha az olamaz, ancak ikinci evrenin hızından daha az, genellikle Mach 5 ile 15 arasında olmalıdır.
Yörünge altı uçuş ile yörünge uçuşu arasındaki en büyük fark, yörünge altı uçuşun dünyayı bir kez çevreleyememesidir. Bu nedenle, yörünge altı uçuş hala esas olarak dünyanın yerçekimi tarafından çekilir, ancak belirli bir süre içinde (hava direncinin kaybolduğu Carmen çizgisinin üzerinde) ağırlıksızlık yaşayabilirsiniz. Yörünge altı uçuş esas olarak balistik füzeler ve uzay turizmi için kullanılır Balistik füzelerin yere düşmesi gerekir, bu nedenle yörünge altı kullanılır. Maliyetlerden tasarruf etmek ve fırlatma sırasında yakılan yakıtı azaltmak için uzay turizmi, yörünge altı uçuşları da kullanır. ABD Mercury programının ilk birkaç uzay aracı da yörünge altı uçuşları gerçekleştirerek daha sonraki yörünge uçuşlarının temelini attı.
2 yörünge altı dinamik
Yörünge altı, mermi ile aynıdır Merminin açısı değiştirilerek, balistiğin en yüksek noktası, atış menzili ve iniş noktası geniş bir aralıkta serbestçe ayarlanabilir. Tipik bir yörünge altı araç olarak, çeşitli menzillerdeki balistik füzeler, uzun menzilli saldırı ve füze savunması için önemli bir araçtır. Bu nedenle, bu bölüm esas olarak balistik füze uçuşunun dinamik özelliklerini tanıtmaktadır.
1) Balistik füze hareketinin özellikleri
Balistik füze, bir roket motorunun itişi altında önceden belirlenmiş bir prosedüre göre uçan ve ardından kapatıldıktan sonra serbest bir parabolik yörünge izleyen bir füzedir. Bu tür bir yörünge, füze fırlatılmadan önce önceden belirlenir ve sabit bir hedefe saldırmak için uygundur.Genel olarak, füze fırlatıldıktan sonra isteğe göre değiştirilemez ve sadece önceden belirlenmiş bir eğri boyunca hedefe uçabilir. Bu, kanatlı füzelerden ve seyir füzelerinden farklıdır.
Bir balistik füzenin uçuş yörüngesi (balistik) genellikle bir aktif bölüm ve bir pasif bölüme ayrılmıştır.Aktif bölüm (aynı zamanda güçlendirilmiş uçuş bölümü veya destek bölümü olarak da bilinir), roket motoru itme ve yönlendirme sisteminin hareketi altında roket motorunun fırlatma noktasından kapatılmasına kadar olan füzedir. Pasif bölüm, serbest uçuş bölümü ve yeniden giriş bölümünü içerir.Faal bölümün sonunda elde edilen hız ve ilk tutum değerlerine göre füzenin atalet uçuşu ve harp başlığı patlamasına giden yoldur (orta bölümde bazı delme işlevli füzeler bulunmaktadır. Ve yeniden giriş sırasında manevra).
Örnek olarak kıtalararası bir balistik füzeyi ele alalım: füze fırlatma rampasında ateşlenir ve füze, füzenin yerçekimini aştığında fırlatma rampasından kalkar ve dikey bir yukarı hareket yapar.Dikey yükselme süresi yaklaşık 10 saniye sürer. Şu anda yerden yükseklik yaklaşık 200 metredir ve hız saniyede yaklaşık 40 metredir. Bundan sonra kontrol sistemi altında füze dönmeye ve hedefe doğru işaret etmeye başladı. Zaman geçtikçe füzenin uçuş hızı, uçuş yüksekliği ve uçuş mesafesi giderek artarken, balistik eğim (füzenin uçuş hızı vektörü ile ufuk arasındaki açı) giderek azalır. Motor kapandığında yani aktif fazın sonunda füzenin hızı yaklaşık 7000 m / s, bu noktanın yerden yüksekliği yaklaşık 200 kilometre ve fırlatma noktasından yatay mesafesi yaklaşık 700 kilometredir. Serbest bölümün yükselen yayında, uçuş irtifası artmaya devam ediyor ve uçuş hızı düşüyor Balistik yörüngenin en yüksek noktasına (yaklaşık 1000 kilometre) ulaşıldığında, uçuş hızı serbest bölümün minimum değeridir. O andan itibaren yörünge azalmaya başladı, uçuş hızı artmaya başladı ve yeniden giriş noktasına ulaştığında uçuş hızı 7000 m / s'yi aştı. Atmosfere girdikten sonra hava direncinin etkisiyle uçuş hızı yere çarpana kadar tekrar düşmeye başlar.
2) Balistik füzenin dinamik özellikleri
Füzenin uçuş sırasında maruz kaldığı kuvvetler temel olarak dünyanın yerçekimi, motor itişi, aerodinamik kuvveti ve kontrol kuvvetini içerir. Dünyanın yerçekimi, dünyanın füze üzerindeki evrensel çekim kuvvetidir ve dünyanın şekli ve yerin içindeki kütle dağılımı ile ilgilidir. Motor itme kuvveti, füze motorunun jeti tarafından üretilen tepki kuvveti ve füzenin uçuşu için ana itici güçtür. Aerodinamik kuvvet, füze havaya göre hareket ettiğinde füzeye etki eden kuvvettir.Aerodinamik kuvvet, direnç ve kaldırmaya ayrılabilir.Direnç, hava akışının yönünün tersidir ve kaldırma, hava akışının yönüne diktir. Aerodinamik; füze uçuş hızı, saldırı uçuş açısı ve atmosferik çevre ile ilgilidir. Kontrol kuvveti, füzenin uçuş pozisyonunu değiştirmek için gerekli kuvvettir.Kontrol kuvvetinin oluşturulması, motor, gaz dümeni, hava dümeni vb. Döndürülerek sağlanabilir. Bu kuvvetlerin ilgili hesaplama denklemleri vardır İlgilenen arkadaşlar ilgili literatüre başvurabilir veya bizimle iletişim kurabilir.
Aktif bölümün dinamik özellikleri
Aktif aşamada füzenin uçuşu kontrol edilir. Menzile bağlı olarak füzenin aktif fazdaki uçuş süresi onlarca saniyeden yüzlerce saniyeye kadar değişmektedir. Şu anda, füzeye etki eden kuvvetler, dünyanın dönüşünden kaynaklanan itme, aerodinamik kuvvet, kontrol kuvveti, yerçekimi ve eylemsizlik kuvvetini içerir. İtme ve kontrol kuvveti genellikle tam olarak bilinmemektedir ve kütle değiştirme sürecinin de doğru bir şekilde tanımlanması zordur, bu da füzenin dinamik modelini karmaşıklaştırır ve doğru bir hareket modeli oluşturmayı imkansız hale getirir. Ek olarak, tutum kontrolü dönüş bölümü ve aktif bölümün aşamalar arası ayrımı gibi karakteristik noktalar da yüksek manevra kabiliyeti göstermekte, bu da hareket karakteristik analizi, modelleme ve izlemenin zorluğunu daha da artırmaktadır.
Serbest uçuş aşamasının dinamik özellikleri
Serbest uçuş süresi daha uzundur, örneğin kıtalararası bir balistik füzenin serbest uçuş süresi binlerce saniye kadar uzun olabilir. Serbest uçuş aşamasında füze savaş başlığı, mermi gövdesinden ayrılır.Savaş başlığı, yakın vakum ortamında eylemsiz uçuş yapmak için aktif bölümün sonunda elde edilen enerjiye güvenir.Bu sırada, savaş başlığına etki eden ana kuvvet, dünyanın yerçekimi ve dünyanın dönüşünden kaynaklanmaktadır. Diğer kuvvetlerin eylemsizlik kuvveti nispeten küçüktür ve toplu olarak tedirginlik kuvveti olarak adlandırılır. Serbest bölümün dinamik özellikleri, tipik bir eliptik yörünge olan (Kepler yörüngesi, ancak dünya ile kesişme noktası olan) dünya yörünge uydusununkine benzer ve tedirginlik kuvvetinin bozulması altında yavaş yavaş orijinal yörüngeden sapar.
Yeniden girişin kinetik özellikleri
Yeniden giriş bölümü, savaş başlığının yoğun atmosfere çarpma noktasına kadar yeniden girdiği yörünge bölümüdür. Yeniden giriş bölümünün başlangıç noktasının yüksekliği genellikle yaklaşık 80 kilometredir. Şu anda, füze yoğun bir atmosferde uçuyor ve savaş başlığı çok büyük aerodinamik etkilere (birkaç g ila on g'ye kadar) maruz kalacak ve uçuş süresi yaklaşık on saniye. Yeniden giriş uçuş süresi kısadır ve yere olan mesafe nispeten kısadır.Dünyanın dönüşü ve devriminin etkisi göz ardı edilebilir ve diğer gök cisimlerinin yerçekimi göz ardı edilebilir.
Aerodinamik kuvvet nispeten karmaşıktır ve atmosferin yoğunluğu, uçuş hızı ve merminin etkili enine kesit alanı ile ilgilidir.
3 Yörünge Altı ve Uzay Güvenliği Savunması
Çeşitli menzillerdeki balistik füzeler, uzun menzilli saldırı ve uzay savunmasının önemli bir aracıdır.Ayrıca, uzay aracının yörünge ve yörünge altı uçuş arasında dönüşümünü gerçekleştirmek için uygun manevra kabiliyetini yapılandırarak, yıldız ve bombanın organik kombinasyonunu elde edebilir ve uzay saldırısını ve uzay saldırısını iyileştirebilir. Savunmanın kapsamı ve yanıt hızı. Bu nedenle, füze penetrasyonu ve füze önleme, yörünge ve alt yörüngenin birleşimi, uzay güvenliği savunmasında yer alması gereken önemli alanlardır.
1) Balistik füze penetrasyonu
Penetrasyon teknolojisi, balistik füzelerin canlılığını artırmak için önemli bir önlemdir ve yeni balistik füzelerin temel tasarım öğesi haline gelmiştir. Şu anda, balistik füzelere sahip askeri güçlerin tümü, hızlı yanan motorlar, gizli, balistik manevra, çoklu savaş başlıkları ve büyük ölçekli tuzaklar gibi delme teknolojilerini araştırmak ve uygulamak için ellerinden gelenin en iyisini yapıyor, böylece balistik füzelerin delme yetenekleri önemli ölçüde iyileştirildi. Penetrasyon teknolojisinin uygulanması, stratejik balistik füzelerden taktik balistik füzelere ve ilk bireysel önlemlerden sinyal özelliklerini azaltmak ve penetrasyon etkilerini takip etmek için aktif ve pasif penetrasyon önlemlerinin kapsamlı kullanımına kadar gelişmiştir. Dinamiklerle ilgili penetrasyon teknolojisi, füzelerin farklı uçuş aşamaları ile bağlantılı olarak konuşlandırılabilir ve güçlendirici motor penetrasyonu ve mobil savaş başlığı penetrasyonu olarak ikiye ayrılabilir.
Artırma penetrasyon teknolojisi, balistik füzelerin penetrasyonunu artırmada hayati bir rol oynar. Yabancı gelişmiş askeri güçler, balistik füzelerde hızlı yanan motor teknolojisini benimsemiş ve itme aşamasındaki itişi artırmak ve uçuş süresini kısaltmak için büyük yanan yüzey yükünün tasarım yöntemini araştırmış, böylece aktif aşamada keşfedilme ve tanımlanma olasılığını azaltmıştır. Örneğin, Rus "Beyaz Kavak-M" füzesi, nitrozamin nitramid ve bütillenmiş hidroksil artı oktojen kompozit itici içeren yüksek enerjili itici gaz kullanır ve oksidan içeriğini, partikül boyutunu değiştirmek ve yanma hızı düzenleyicileri eklemek gibi önlemler alır. Yanma oranını artıran boost fazının uçuş süresinin 45 saniyeden az olduğu ve atmosferde kapatılabileceği söyleniyor. Ek olarak, "White Poplar-M" füzesi aynı zamanda, motor üzerinde, destek bölümünün uçuş yönünü nispeten esnek bir şekilde değiştirebilen, füzenin manevra kabiliyetini daha da iyileştirebilen ve uçuş yörüngesini artırabilen esnek salınımlı nozullar ve hafif kompozit mermiler gibi teknolojileri kullanıyor. Tahmin edilemezlik. Esnek sallanan nozullar ve diğer teknolojiler, balistik füzenin aktif fazının dönüş uçuşu için teknik temeli sağlar, bu da lazer silahlarının yakalanmasına etkili bir şekilde karşı koyabilir ve aktif fazın penetrasyon kabiliyetini geliştirmek için başka bir etkili araçtır. Bununla birlikte, füzenin dönüş uçuşunun neden olduğu hareket bağlantısı, kontrol bağlantısı ve diğer etkiler, füze gövdesinin istikrarsızlığına kolayca yol açabilir.Güçlü bağlantı eylemi altında, balistik füzenin dönüş uçuş tutumunun stabilite kontrolünün gerçekleştirilmesi, hala çözülmesi gereken acil bir sorundur.
Mobil savaş başlıkları, füze önleyici önleyicilerin önlenmesini engelleyebilir ve balistik füzeler için en önemli önleme teknolojilerinden biri olarak kabul edilir. 1970'lerin başlarında, stratejik balistik füzelerin delme sorununu daha da çözmek için Amerika Birleşik Devletleri, terminal güdüm sistemleri olmayan mobil çoklu savaş başlıkları geliştirmeye başladı. 1970'lerin ortalarında, Amerika Birleşik Devletleri, terminal yönlendirme sistemlerine sahip hareketli savaş başlıkları geliştirmeye başladı. Bu dönemde, Amerika Birleşik Devletleri ve Sovyetler Birliği de bölünmüş güdümlü çoklu savaş başlıklarını geliştirdi, savaş başlıklarının sayısını artırdı ve isabetlerin doğruluğunu iyileştirdi. İlk araştırma ve uygulamalar ağırlıklı olarak düşük irtifa penetrasyonuna odaklanmıştı.Füze savunma silah sistemleri ve teknolojilerinin artan iyileştirilmesi ve iyileştirilmesine yanıt olarak, Amerika Birleşik Devletleri ve Rusya, son yıllarda stratejik balistik füze savaş başlıklarının yüksek irtifa manevra teknolojisini incelemeye başladılar. "Füze şimdiden bir uygulama denemesine başladı. Füze, uranyum-238 nükleer cihazının konumunu hareket ettirmek, yani savaş başlığının manevrasını sağlamak için manevra için bir kontrol mesafesi oluşturmak üzere savaş başlığının kütle merkezini değiştirmek için yüksek basınçlı gaz silindirleri ve hidrolik çalıştırıcılar kullanır. Ayrıca, savaş başlığının iyi aerodinamik şeklini korumak ve hava dümeninin neden olduğu birçok sorunu önlemek için kuyruktaki duruşu ayarlamak için 8 radyal nozul vardır. Ek olarak, "White Poplar-M" savaş başlığı, manevra menzilinin boyutunu savaş başlığının vurduğu bölgedeki anti-füze sisteminin gücüne göre ayarlamak için önceden ayarlayabilir.Rusya ayrıca geliştirilmiş SS-21 "Scarfer" taktik balistik füzesini kullanır. Önceden programlanmış penetrasyon teknolojisi.
2) Balistik füze savunması
Balistik füze savunma sistemi, düşmanın gelen stratejik balistik füzelerini durduran bir silah sistemidir.Balistik füze erken uyarı sistemi, hedef tanıma sistemi, anti-balistik füze, güdüm sistemi ve komuta kontrol iletişim sistemini içerir.Ulusal stratejik savunma sisteminin önemli bir parçasıdır. Bölüm. Şu anda ABD ve Japonya'nın yanı sıra Rusya ve İsrail'in de füze savunma sistemleri var ve Hindistan yapım aşamasında. Gelen füzelerin önleme aralığına göre, füze savunma sistemleri genellikle taktik ve stratejik iki türe ayrılır. Dünyadaki mükemmel performansa sahip aktif taktik füze savunma sistemleri arasında "Patriot" -3 sistemi, "Aegis" sistemi, "Arrow" füze savunma sistemi ve "Antai-2500" füze savunma sistemi, Rus S-300, S- bulunmaktadır. 400 sistemi.
Düşmandan gelen balistik füzeleri engellemek için kullanılan füzeler aynı zamanda füze savunma sistemi olarak da adlandırılır ve füze savunma sisteminde gelen hedefleri vurmanın ana araçlarından biridir. Anti-balistik füzeler, gelen hedefin yörüngesi ile buluşmak, gelen hedefi darbe ve diğer yöntemlerle engellemek ve saldırı görevinin yerine getirilmesini engellemek için balistik uçuş kullanır.Ayrıca uzay savunmasında yörünge altı uçuşun önemli bir uygulamasıdır. Genellikle anti-balistik füzeler iki kategoriye ayrılır: yüksek irtifa önleme füzeleri. Pasif önleme füzesi olarak da bilinir. Genellikle atmosferin dışında gelen balistik füzeleri engellemek için kullanılır. Alçak irtifa önleme füzeleri. Yeniden giriş önleme füzesi veya kısa menzilli önleme füzesi olarak da bilinir. Hedef üzerinden gelen balistik füzeleri engellemek için kullanılır. Anti-balistik füzelerin temel özellikleri kısa tepki süresi ve yüksek isabet doğruluğudur. Bunların arasında, yüksek irtifa önleme füzeleri geniş ilgi gördü. Gerçek savaşta, önleme olasılığını artırmak için tek başına veya düşük irtifa önleme füzeleri ile birlikte konuşlandırılabilir.
Anti-balistik füzeler temel olarak harp başlığı, tahrik sistemi, güdüm sistemi, güç kaynağı sistemi ve mermi gövdesinden oluşmaktadır. Yörünge altı uçuşunun tahminiyle yakından ilgili olan sevk sistemi, füzenin belirli bir uçuş hızı elde etmesini sağlayan ve genellikle büyük itme ve kısa kalkış süresine sahip katı bir roket motoru kullanan bir güç cihazıdır. İyi bir uçuş ivmesi elde etmek için, tahrik sistemi genellikle roket ana motorundan ve 100 g'dan fazla hızlanma üretebilen roket iticisinden oluşur. Gelen hareketli savaş başlıklarını yakalarken, anti-balistik füzenin son aşama motoru genellikle itme gücü ve yönü kontrol edilebilen katı bir roket motoru veya itişi birden çok kez başlatıp ayarlayabilen bir sıvı roket motoru kullanır.
3) Orbital ve suborbital-orbital silahların kombinasyonu
Uçuş yörüngelerinin bir parçası olarak uzay yörüngesinde yer alan uzay silahlarının araştırılması, yani yörüngesel füzelerin araştırılması ilk olarak 1960'larda ve 1970'lerde ortaya çıktı. O zamanlar "yörünge silahı", "kısmi yörünge silahı" veya "yörünge bombalama silahı" olarak adlandırılıyordu ve gelecekte insanlar tarafından defalarca dile getirildi.
Genel olarak, yörünge manevra optimizasyon kontrol teknolojisindeki atılımlar ve yörünge ile alt yörünge arasında esnek dönüşüm yapabilen uçakların geliştirilmesi, uçak saldırısını ve beka kabiliyetini iyileştirmek için gelecekteki uzay savunma savaş alanında geliştirilmesi gereken bir alandır. Etkili yörünge manevra kabiliyeti, uçağın balistik füzelerin, yörünge silahlarının, anti-uydu silahlarının ve yörünge bombardıman uçaklarının çoklu entegrasyonunu gerçekleştirmesini sağlayarak, yaşam döngüsü boyunca ihtiyaç duyulduğunda yörünge altı füzelerin esnekliğini, gizleme ve delme yeteneklerini etkili bir şekilde geliştirebilir. Tüm gökyüzü, çok görevli savaşın ihtiyaçlarını karşılamak için özelleştirme. Örneğin, bu tür bir uçuş modu, füzeleri yörüngede konuşlandırmak için kullanılabilir ve savaş sırasında yer hedeflerine son derece yüksek hızlarda saldırmak ve temelde ele geçirilemeyen atmosfere yeniden girmek için serbest düşme veya zıplama manevraları kullanmak için kullanılabilir.
Orijinal içeriğin izinsiz çoğaltılması yasaktır!
