Модельдік зымырандарды жобалау, жасау және ұшыру оңай емес. Әсіресе, дизайнер жарыстарда ең жоғары нәтижелерге қол жеткізуге ұмтылған кезде.

Спортшының жетістігі көбінесе модель үшін қозғалтқышты дұрыс таңдауға байланысты. Рекордқа жетудің тағы бір қадамы - модельдің қозғалыс заңдарын білу.

Бұл тарауда біз қозғалысқа қатысты ұғымдар – жылдамдық, үдеу және ұшу биіктігіне әсер ететін басқа да факторлармен таныстырамыз.

Зымыран модельдерінің ұшу өнімділігі негізінен келесі факторларға байланысты:

• G CT – зымыран моделінің ұшыру салмағы (кг);
• G T - отынның салмағы (кг);
• J ∑ - қозғалтқыштың (қозғалтқыштардың) толық импульсі (кг·сек);
• P ud – қозғалтқыштың (қозғалтқыштардың) үлестік күші (кг сек/кг);
• V - зымыран моделінің жылдамдығы (м/сек);
• P - қозғалтқыштың (қозғалтқыштардың) күші (кг);
• a - зымыран моделінің үдеуі (м/сек 2);
• t – қозғалтқыштың (моторлардың) жұмыс уақыты (сек);
• i – зымыран моделінің кезеңдерінің саны.

Зымыран моделінің идеалды жылдамдығы

Модельдік зымыранның ұшу биіктігі ең алдымен оның қозғалтқыш жұмысының соңында қол жеткізілген жылдамдығына байланысты. Алдымен, ауа кедергісін және жердің тартылуын есепке алмай, модельдің соңғы жылдамдығын қалай табуға болатынын қарастырайық. Бұл жылдамдықты зымыран моделінің идеалды жылдамдығы деп атаймыз.

Зымыран моделінің жылдамдығын анықтау үшін механиканың келесі заңын қолданамыз: кез келген дененің импульсінің өзгеруі денеге түсірілген күш импульсіне тең.

Қозғалыс шамасы дене массасының m жылдамдығының V жылдамдығына көбейтіндісі, ал күш импульсі денеге әсер еткен F күшінің оның t әрекет ету уақытына көбейтіндісі.

Біздің жағдайда бұл заң формуламен өрнектеледі:

мұндағы m – зымыран моделінің массасы;
Vк – қозғалтқыш жұмысының соңындағы зымыран моделінің жылдамдығы;
V ст – зымыран моделінің қозғалыс басындағы жылдамдығы (бұл жағдайда Set=0);
P - қозғалтқыштың күші;
t – қозғалтқыштың жұмыс уақыты.

Іске қосу сәтінде V st = 0 болғандықтан, біз мынаны аламыз:

Зымыран моделінің массасы қозғалтқыштың жұмысы кезінде жанармай жанған кезде өзгереді. Біз отын шығынын тұрақты шама деп есептейміз және қозғалтқыш жұмысы кезінде отынның салмағы G T-дан 0-ге дейін біркелкі төмендейді. Есептеулерді жеңілдету үшін біз орта салмақжанармай G T /2 тең болса, зымыран моделінің орташа массасы мынаған тең болады:
P·t=J ∑ -Рsp·G T) екенін ескере отырып және отынның орташа салмағына сүйене отырып, (20) теңдеуді қайта жазамыз:
мұнда:

немесе

Бұл формула К.Е.Циолковскийдің белгілі формуласының жуық көрінісі болып табылады. Оны басқа, есептеуге ыңғайлы түрде жазуға болады. Ол үшін формуланың оң жағындағы алым мен бөлгішті G T /2-ге көбейту керек.
Бұл формуланы қолданудың бірнеше мысалын келтірейік.

Мәселе 4. Бір сатылы зымыран моделінің идеалды жылдамдығын анықтаңыз, егер: G CT =0,1 кг; P ud =30 кг·сек/кг; G T =0,018 кг.

Шешім. Шешу үшін (23) формуланы қолданамыз. Біз алып жатырмыз:

Циолковскийдің формуласы

Дәлірек айтқанда, зымыран моделінің идеалды жылдамдығын логарифмдік кестелер арқылы К.Е.Циолковскийдің белгілі формуласы бойынша анықтауға болады.
мұндағы W - саптамадан газ ағынының жылдамдығы;
m st - зымыран моделінің ұшыру массасы;
m k – зымыран моделінің соңғы массасы;
Z - Циолковский саны.

2.3026 коэффициенті натурал логарифмадан ондық бөлшекке өткенде екінші формулада пайда болды.

Мәселе 5. Зымыран моделінің идеалды жылдамдығын К.Е.Циолковский формуласы арқылы анықтаңыз, егер: G CT =0,1 кг; G T =0,018 кг; R ud =30 кг·сек/кг.

Шешім. Зымыран моделінің соңғы салмағы:

Қолда бар мәліметтерді Циолковский формуласына ауыстырайық:

3. Зымыран моделінің нақты жылдамдығы

Модельдік зымыранның ұшуына ауа кедергісі және ауырлық күшінің болуы әсер етеді. Сондықтан біздің есептеулерімізде осы факторларды түзету қажет. Сонда ғана қозғалтқыш жұмысының соңында ракета моделінің нақты жылдамдығын аламыз, соның негізінде модельдің ұшу жолын есептей аламыз.

Зымыран моделінің нақты соңғы жылдамдығын мына формула арқылы есептеуге болады:

мұндағы Vk – зымыран моделінің идеалды жылдамдығы;
P av - қозғалтқыштың орташа күші;
g - жердің үдеуі;
t - уақыт;
D - ортаңғы қиманың диаметрі;
А – коэффициент.

Бұл формулада gt өрнегі жердің тартылыс күшін, ал D 2 /P av ·A өрнегі – ауа кедергісінің әсерін ескереді. А коэффициенті зымыран моделінің идеалды жылдамдығы мен биіктігіне байланысты. Әр түрлі идеалды ұшу жылдамдығы мен биіктіктері үшін А коэффициентінің мәндері кестеде келтірілген. 2.

Мәселе 6. Ұшу жолының белсенді бөлігінің соңындағы зымыран моделінің нақты жылдамдығын анықтаңыз, егер P соққысы =30 кг·сек/кг болса; G T =0,018 кг; G T =0,1 кг; t=0,6 сек; P av =0,9 кг; D=3 см.

Шешім. К.Е.Циолковский формуласының берілген нұсқаларының бірін пайдаланып, ракета моделінің идеалды жылдамдығын анықтаймыз:

(25) формула бойынша зымыран моделінің нақты жылдамдығын есептейік:
Берілген ұшу биіктігі үшін А коэффициентінің мәні А=0,083.
Мәселе 7. Белсенді қиманың соңындағы зымыран моделінің нақты жылдамдығын анықтаңыз, егер P соққысы = 25 кг сек/кг болса; G T =0,1 кг; t=4 сек; D=3 см; G=0,1 кг (G k – жанармайсыз зымыран моделінің салмағы).

Шешім. Модельдің бастапқы салмағы:

Зымыран моделінің идеалды жылдамдығы:

Қозғалтқыштың орташа күші:



Жалпы импульс пен жұмыс уақыты қозғалтқыштың негізгі параметрлері болып табылатындығына сүйене отырып, бұл формула үшін практикалық қолдануОны келесі түрде қайта жазу ыңғайлы:

өйткені

4. Зымыран моделінің ұшу биіктігі

Енді зымыран моделінің жылдамдығын біле отырып, оның ұшу биіктігін қалай табуға болатынын қарастырайық. Модельдің ұшуын қатаң түрде тігінен қарастырамыз. Зымыран моделінің ұшу траекториясын екі секцияға бөлуге болады - зымыран моделінің қозғалтқыштары жұмыс істеп тұрған кездегі белсенді және пассивті - қозғалтқыштар жұмысын тоқтатқаннан кейін модельдің инерция бойынша ұшуы. Осылайша, зымыран моделінің жалпы ұшу биіктігі:
мұндағы h 1 - белсенді бөлімдегі ұшу биіктігі;
h 2 - пассивті бөлімдегі ұшу биіктігі.

Биіктігі h 1 зымыран моделінің жылдамдығы қозғалтқыштың жұмысының соңында 0-ден В-ға дейін біркелкі өзгереді деп есептеуге болады. Бұл бөлімдегі орташа жылдамдық

мұндағы t – белсенді бөлімдегі ұшу уақыты.

(27) формулада V акт есептегенде ауа кедергісі ескерілді. h 2 есептегенде бұл басқа мәселе. Егер ауа кедергісі болмаса, механика заңдары бойынша бастапқы жылдамдықпен инерциямен ұшатын дене биіктікке ие болар еді.

Біздің жағдайда V бастау =V тиімді болғандықтан, содан кейін

Ауа кедергісін есепке алу үшін осы формулаға коэффициент енгізу керек. Ол шамамен 0,8-ге тең екені тәжірибе жүзінде анықталды. Осылайша, ауа кедергісін ескере отырып, формула пішінді алады
Сонда (26) формуланы былай жазуға болады:
Мәселе 8. Зымыран моделінің ұшу жолының биіктігін және оның үдеуін мәліметтер негізінде есептеңіз: G CT =0,08 кг; D=2,3 см; P соққы =45,5 кг сек/кг; P av =0,25 кг; f=4 сек; G T =0,022 кг; J ∑ =1,0 кг·сек (DB-Z-SM-10 қозғалтқышы).

Шешім. Зымыран моделінің идеалды жылдамдығы:

Зымыран моделінің нақты жылдамдығы:
Белсенді бөлімдегі зымыран моделінің ұшу биіктігі:
Пассивті ұшу биіктігі:
Зымыран моделінің жалпы ұшу биіктігі:

5. Қозғалтқыштың жұмыс уақытына байланысты зымыран моделінің ұшу жолы параметрлерін өзгерту

(29) формуладан зымыран моделінің ұшу биіктігі негізінен қозғалтқыш жұмысының соңында қол жеткізілген зымыран моделінің жылдамдығына байланысты екені анық. Бұл жылдамдық неғұрлым жоғары болса, модель соғұрлым жоғары ұшады. Осы жылдамдықты қалай арттыруға болатынын көрейік. (25) формулаға оралайық.
Біз нені көреміз аз мән gt және D 2 /P av ·A болса, зымыран моделінің жылдамдығы соғұрлым жоғары болады, яғни модельдің ұшу биіктігінің мәні соғұрлым жоғары болады.

3-кестеде қозғалтқыштың жұмыс уақытына байланысты зымыранның ұшу жолы параметрлерінің өзгеруі көрсетілген. Кесте ұшыру салмағы G CT = 0,08 кг және DB-Z-SM-10 қозғалтқышы бар зымыран модельдері үшін берілген. Қозғалтқыш сипаттамалары: J ∑ =1,0 кг·сек; P ud =45,5 кг сек/кг; G T =0,022 кг. Жалпы импульс бүкіл ұшу кезінде тұрақты болып қалады.

Кестеде қозғалтқыштың жұмыс уақыты 0,1 секунд болса, модельдің теориялық ұшу биіктігі 813 м болатынын көрсетеді.Осындай жұмыс уақыты бар қозғалтқыштарды жасайық - және жазбаларға кепілдік беріледі. Дегенмен, қозғалтқыштың мұндай жұмыс уақытымен модель 0-ден 140,6 м/сек жылдамдыққа жетуі керек. Егер осындай жылдамдықтағы зымыранның бортында тірі жандар болса, олардың ешқайсысы мұндай шамадан тыс жүктемеге төтеп бере алмас еді.

Осылайша, біз зымыран ғылымындағы тағы бір маңызды ұғымға келдік - үдеу немесе үдеу жылдамдығы. Зымыран моделінің шамадан тыс үдеуіне байланысты G-күштері модельді бұзуы мүмкін. Ал құрылымды берік ету үшін оның салмағын арттыруға тура келеді. Сонымен қатар, жоғары жылдамдықпен ұшу басқалар үшін қауіпті.

6. Зымыран моделін жеделдету

Ұшу кезінде зымыран моделіне келесі күштер әсер етеді: қозғалтқыштың жоғары итеру күші және жердің тартылыс күші (моделдің салмағы) және ауа кедергісі.

Ауа кедергісі жоқ деп есептейік. Модельіміздің үдеуін анықтау үшін механиканың екінші заңын қолданамыз: дене массасы мен оның үдеуі денеге әсер ететін күшке тең (F=m·a).

Біздің жағдайда бұл заң келесі формада болады:

Бұл ұшудың басындағы үдеуді білдіретін өрнек.

Жанармайдың жануына байланысты зымыран моделінің массасы үнемі өзгеріп отырады. Демек, оның үдеуі де өзгереді. Белсенді бөлімнің соңындағы үдеуді табу үшін біз қозғалтқыштағы барлық отын жанып кеткен деп есептейміз, бірақ қозғалтқыш өшірілмес бұрын соңғы сәтте жұмыс істейді. Содан кейін белсенді бөлімнің соңындағы үдеуді мына формула арқылы есептеуге болады:

Егер формулаға G av = G CT -G T /2 белсенді қимасындағы зымыран моделінің орташа салмағын енгізсек, орташа үдеу формуласын аламыз:
Зымыран моделінің үдеуін Циолковскийдің (23) жуық формуласынан да анықтауға болады, өйткені механиканың белгілі формуласы бойынша V к =a ср ·t (біздің жағдайда t қозғалтқыштың жұмыс уақыты) , бұл мәнді V к формуласына (23) ауыстырамыз.

Циолковскийдің жуық формуласы төмен бағытталған және барлық денелерге g-ге тең үдеу беретін ауырлық күшінің әсерін есепке алмайды. Ауырлық күші бойынша түзетілген ұшудың белсенді фазасындағы орташа үдеу формуласы келесідей болады:
(32) және (33) формулалар ауа кедергісін ескермейтінін тағы бір рет атап өту керек.

Мәселе 9. Ауа кедергісін есепке алмай, зымыран моделінің орташа үдеуін анықтаңыз, егер G CT =0,08/кг; G T =0,022 кг; P av =0,25 кг; t=4 сек; P ud =45,5 кг сек/кг; W=P соққы g=446 м/сек.

Шешім. Зымыран моделінің орташа үдеуін (32) және (33) формулалары арқылы табамыз:

Көріп отырғаныңыздай, нәтиже бірдей болды. Бірақ бұл формулалар ауа кедергісін есепке алмағандықтан, V act = a sr ·t формуласы арқылы есептелген нақты жылдамдық артық бағаланады.

Мәселе 10. 9-тапсырманың нәтижелері бойынша белсенді бөлімнің соңындағы зымыран моделінің жылдамдығын және ұшу биіктігін ауа кедергісін есепке алмай анықтаңыз.Нәтижелерді 8-тапсырманың нәтижелерімен салыстырыңыз.

Шешім. V акт =a av ·t=25,7·4=102,2 м/сек.

Ауа кедергісін ескере отырып шешілген 8 есептегі зымыран моделінің нақты жылдамдығы 76,4 м/сек. Демек, ауа кедергісін елемеу абсолютті қателік береді

және салыстырмалы қате

Ауа кедергісін есепке алмағанда, белсенді бөлімдегі зымыран моделінің ұшу биіктігі:
Пассивті бөлімде:

Жалпы биіктігі: H=h 1 +h 2 =205,6+538=743,6 м.

Осы нәтижелерді 8 есептің нәтижелерімен салыстыра отырып, модельдің ұшу биіктігі ауа кедергісін ескере отырып есептелген және 390,8 м тең болатын, біз мынаны аламыз:

7. Зымыран моделінің шынайы үдеуі

Зымыран моделінің шынайы үдеуін анықтау үшін жиі формула қолданылады:
Формула (34) шығарылған кезде зымыран моделінің ұшу кезіндегі екі позициясы қарастырылады: оның массасы G CT/g-ге тең болғанда, басында және модельдің массасы тең болғанда, белсенді қиманың соңында. дейін (G CT -G T)/г. Осы екі позиция үшін модельдің үдеуі есептеледі және оның орташа мәні алынады. Оның үстіне ұшу кезінде жанармай шығыны үдеудегі тұрақты (сызықтық) өзгеріске емес, біркелкі емес болатыны ескерілмейді.

Мысалы, ұшыру салмағы G CT = 0,08 кг зымыран моделінің және деректері P av = 0,25 кг болатын DB-Z-SM-10 қозғалтқышының ұшуын қарастырайық; t=4 сек, G T =0,022 кг; ω=0,022/4=0,0055 кг; P ud =45,5 кг сек/кг.

Ауа кедергісін есепке алмайтын (30) формуланы пайдаланып, екінші отын шығыны тұрақты (ω=const) деп есептей отырып, әрбір 0,5 секунд сайын үдеулерді есептейміз.

Формула (34) арқылы орташа үдеуді есептейміз:
Ауа кедергісін ескермейтін (32) және (33) формулалары арқылы орташа үдеуді анықтайық:

Енді алынған нәтижелер арасындағы айырмашылық айқын көрінеді. Зымыран моделінің орташа үдеуін есептеуге арналған формула (34) қолайлы емес, өйткені ол айнымалы массасы бар денелер үшін қолданылмайды. Зымыран моделінің ұшу жолының кез келген нүктесінде жеткілікті дәлдікті қамтамасыз ететін (32) және (33) формулаларын қолдану қажет. Бірақ зымыран модельдерінің ұшуларының және олардың жел туннельдеріндегі сынақтарының нәтижелері көрсеткендей, формулаларға (32) және (33) 0,66÷ диапазонында өзгеретін ауа кедергісін ескеретін К коэффициентін енгізу қажет. 0,8.

Осылайша, зымыран моделінің шынайы үдеуінің формулалары:

Жоғарыдағы мысалды соңына дейін талдап көрейік. Зымыран моделінің шын үдеуін және оның нақты жылдамдығын анықтайық (К = 0,743 коэффициентінің орташа мәнін алайық)
Коэффициент мәні зымыран моделінің ортаңғы бөлігінің ауданына байланысты таңдалуы керек. Қалай үлкенірек аумақортасы болса, соғұрлым оның 0,66÷0,8 өзгеру диапазонынан K мәнін алу қажет.

Зымыран моделінің нақты жылдамдығын есептеудің берілген әдісі ең қарапайым және дәл болып табылады. Кестелерді пайдалану қажеттілігін жояды.

8. Көп сатылы зымыран модельдерінің жылдамдығы

Көп сатылы зымырандар идеясы біздің отандасымыз, тамаша ғалым К.Е.Циолковскийге тиесілі. Бір сатылы зымыранмен бірдей отынмен қамтамасыз етілген көп сатылы зымыран моделі соңғы жылдамдыққа, қашықтыққа және биіктікке қол жеткізеді, өйткені әрбір кезеңнің қозғалтқыштары бірінен соң бірі бірізді жұмыс істейді. Төменгі сатының қозғалтқышы таусылғанда, ол бөлінеді, келесі кезеңнің қозғалтқышы жұмыс істей бастайды және т.б. Келесі кезеңнің бөлінуімен зымыран моделінің массасы азаяды. Бұл соңғы қадамға дейін қайталанады. Ұзақ жеделдету және үнемі төмендейтін салмақтың арқасында модель барлық қозғалтқыштарды бір уақытта іске қосқан кездегіден айтарлықтай жоғары жылдамдыққа қол жеткізеді.

Қадамдардың салмақ қатынасы үлкен маңызға ие. Бұл қатынастар қозғалтқыштар үшін жанармай таңдаудан да маңызды.

Зымыран моделінің әрбір сатысында бірдей спецификалық күшке ие қозғалтқыштар, яғни қозғалтқыштың шүмегінен шығатын газ ағынының бірдей жылдамдығы бар деп есептейік.

Зымыран моделінің соңғы сатысының идеалды жылдамдығын Циолковский формуласы (24) арқылы есептеуге болады, тек массаның m st/m орнына M мәнін аламыз. Формула (24) пішінді алады.

Он тарау. Ғарышқа зымыран ұшыру

White Sands полигонында жергілікті уақыт бойынша сағат 15:14-те екі сатылы зымыран ұшырылды, оның бірінші сатысы модификацияланған V-2 зымыраны, ал екінші сатысы «ВАК-Ефрейт» зымыраны болды.

Іске қосылғаннан кейін бір минут ішінде ол шамамен 36 км биіктікке жетті және шамамен 1600 м/сек жылдамдықты дамытты. Мұнда V-2 ВАК-Капралдан бөлініп, жылдамдығын едәуір арттыра отырып, көтерілуді жалғастырды. Қозғалтқышты қосқаннан кейін 40 секундтан кейін VAK-Kapral шамамен 2,5 км/сек жылдамдықпен ұшып кетті. Бос V-2 зымыраны алдымен одан да жоғары көтерілді (161 км-ге дейін), содан кейін құлай бастады. V-2 зымыраны ұшырылғаннан кейін 5 минуттан кейін ұшыру позициясынан солтүстікке қарай 36 км шөлге құлаған кезде, ВАК-Капрал зымыраны әлі де биіктікке ие болды. Көтерілу шамамен 90 секундқа созылды. Траекторияның шыңы (402 км) басталғаннан кейін 6,5 минуттан кейін жетті.

Мұндай биіктікте 1 км 3 кеңістікте ауа мұхитының «түбіндегі» біздің зертханаларымыздың ең жақсы вакуумына қарағанда аз ауа молекулалары бар. Бұл биіктікте ауа молекуласы басқа молекуламен соқтығысқанға дейін 8 км жол жүреді. Осылайша, ВАК-Капрал зымыраны іс жүзінде ауасыз кеңістікке жетті.

Әрине, содан кейін ол құлай бастады. Зымыранның соққы нүктесі сынақ алаңының ең солтүстік бөлігінде, ұшыру алаңынан 135 шақырым жерде болды. Апат басталғаннан 12 минут өткен соң орын алды. «ВАК-Капрал» зымыранының көлемі шағын болғандықтан, оның жер бетіне соғу жылдамдығы өте жоғары болды. Радарлық бақылау құрылғылары оның құлаған жері туралы жалпы түсінік бергеніне қарамастан, оны табу үшін көп уақыт қажет болды. Тек 1950 жылдың қаңтарында зымыранның қатты зақымдалған құйрық бөлігінің қалдықтарын тауып алып тастау мүмкін болды.

Сипатталған ұшыру «Гермес жобасы» деп аталмаған, жалпы даму бағдарламасының бөлігі болған «Бампер жобасы» үшін жоспарланғандардың бесіншісі болды. «Бампер жобасы» сегіз V-2 зымыранын ұшыруды қамтыды, үш ұшыру сәтті болды, екеуі «ішінара сәтті» деп жіктелді және үшеуі сәтсіз аяқталды.

ВАК-Капрал зымыранының дизайны мінсіз емес еді. Енді біз екі сөзді атап өте аламыз әлсіз нүктелербұл ракета. Теориялық тұрғыдан алғанда, екінші кезең төменгі саты жанармай қорын тұтынған кезде дәл бөлінуі керек еді. Шындығында, бұл мүмкін емес еді, өйткені V-2 зымыранының жеделдетілуі соңғы секундтароның қозғалтқышының жұмысы екінші кезеңнің, яғни ВАК-Капрал зымыранының ықтимал бастапқы үдеуінен айтарлықтай асып түсті. Қазіргі уақытта бұл мәселені жоғары жылдамдықты тудыратын қатты отынның аралық сатысын орнату арқылы шешуге болады.

Арнайы әдебиеттерде көп талқыланған келесі мәселе екінші сатыдағы қозғалтқыштағы жанармайдың жануы болды. Әдетте, ВАК-Капрал зымыранында жанармайдың екі құрамдас бөлігі де қозғалтқышта тікелей араласады және қоршаған ауа қысымы әлі де қалыпты деңгейге жақын болатын теңіз деңгейінен бірнеше мың метр биіктікте өздігінен тұтанады. Бірақ екінші кезең бөлінетін 30 км биіктікте іс жүзінде қоршаған ауа қысымы жоқ. Бұл жану камерасына түсетін отынның тез буланып, жарылыс тудыруы мүмкін. Бұған жол бермеу үшін қозғалтқыштың саптамасына тығыздағыш диафрагма орнатылады, ол қозғалтқыш іске қосылған кезде бұзылады.

Project Bumper мақсаты екі сатылы сұйық жүретін зымырандағы екінші кезеңді бөлу мәселесін зерттеу ғана емес, сонымен бірге ең жоғары биіктікке жету болды. Ұшу бағдарламасына сәйкес № 8 және 9 зымырандар арнайы эксперимент жүргізуге арналған, ол жаңа «салтанатты түрде ашты». сынақ алаңыФлоридада. Ақ құм алаңының «таралғап» қалғаны әлдеқашан танылған еді; ондағы ұшыру позициясынан снарядтар құлаған аймаққа дейінгі қашықтық V-2 зымыранының ұшу қашықтығының жартысынан аспады. Ұзынырақ зымыран қашықтығы тек мұхит жағалауында ғана табылды. 1949 жылы мамырда британ үкіметімен Багам аралдарында бақылау және бақылау станцияларын құру туралы келіссөздер басталды. Сонымен бірге ұшыру позицияларын салу үшін Канаверал мүйісі таңдалды. Шығыс жағалауФлорида.

Канаверал мүйісінен оңтүстік-шығыс бағытта түзу сызық жүргізсеңіз, ол Үлкен Багама аралдары арқылы өтеді (бастапқы позициялардан шамамен 320 км). Ұлы Абако (440 км), Элеутера (560 км), Мысық (640 км), содан кейін мыңдаған километрге барады. ашық мұхит. Шығыс жағын есептемегенде Оңтүстік америка, зымыран ұшыру бағытында ең жақын жер Оңтүстік-Батыс Африка жағалауы болып табылады (49-сурет).

Күріш. 49. Флорида сынақ алаңы

Алайда, «Бампер жобасы» бойынша Канаверал мүйісінде жүргізілген алғашқы сынақтар үшін Багам аралдарында бақылау нүктелерінің қажеті болмады. Зымырандар салыстырмалы түрде қысқа қашықтықта ұшырылды. Бұл ұшырулардың негізгі мақсаты ВАК-Капрал зымыранын ең тегіс траекторияға шығару болды (50-сурет).

Күріш. 50. «Бампер жобасы» бойынша ұшырылатын зымырандардың типтік ұшу траекториялары

Жаңа сынақ алаңының жетілмегендігі соншалық ұзақ уақытАқ құм полигонындағы ең қарапайым және кең таралған міндеттер, мысалы, қоймадан ұшыру алаңына зымырандарды тасымалдау нақты проблемаларды көрсетті.

Канаверал мүйісінен бірінші зымыран ұшыру 1950 жылдың 19 шілдесіне жоспарланған болатын. Таңертеңнен-ақ сәтсіздік сәтсіздікке ұласты. Зымырандарды ұшыруға дайындалып жатқанда, алты ұшақ теңізде патруль жасап, кемелер мен кемелерді ықтимал қауіп туралы ескертті. Ұшуға бірнеше минут қалғанда бұл ұшақтардың бірі кенеттен шұғыл қонды. Соның салдарынан зымыран ұшыру түймесі дер кезінде басылмай, барлық кесте бұзылғандықтан сынақты бірнеше сағатқа кейінге шегеруге тура келді. Барлық дайындық жұмыстары қайта жасалды, бірақ белгіленген уақытта кейбір электронды жабдықтар істен шықты. Уақытша жөндеу жұмыстары тағы да кешіктірілді. Ақыры бәрі дайын болды. Пиротехникалық тұтандырғыш зымыранның сатыға дейінгі қозғалтқышын қуаттап, кестеге сай атылды. «Басты сахна, өрт!» пәрмені тыңдалды. Бірақ зымыран көтерілмеді. Содан кейін Флоридаға White Sands полигонынан келген полковник Тернер клапандардың бірі істен шыққан деп шешіп, алдын ала кезең қозғалтқышын өшіруді бұйырды. Бұл күні ұшырылым болған жоқ.

24 шілдеде сынақ екінші зымыранмен қайталанды. Бұл жолы бәрі ойдағыдай өтті: зымыран жоспарланғандай көтеріліп, цирус бұлттарының жұқа пердесінде тез жоғалып кетті. 16 км биіктікке жеткеннен кейін ол көлденең жазықтықта ұшуын жалғастыру үшін траекторияның көлбеу бөлігіне кіре бастады. Бұл ретте «ВАК-Капрал» зымыран тасығышы баяу төмен түсіп, 5 шақырым биіктікте жарылған бірінші сатыдан бөлініп шықты. V-2 сынықтары ұшыру орнынан шамамен 80 км қашықтықта теңізге құлады. Құралдар мен бұзу зарядын тасымалдауға тым кішкентай VAK-Corpal зымыраны Канаверал мүйісінен 320 шақырым жерде теңізге құлады.

Зымырандар туралы лекция оқудағы ұзақ тәжірибем мені «Бампер жобасының» аясында зымыран ұшырудың бір ерекшелігі бар деген ойға әкелді, ол бір қарағанда оғаш болып көрінеді. Неліктен ВАК-Капрал зымыран қозғалтқышы шамамен 32 км биіктікте, яғни V-2 зымыран қозғалтқышы жұмысын тоқтатқаннан кейін бірден іске қосылды? Неліктен бұл, айталық, V-2 зымыраны шамамен 130 км биіктікке көтерілген кезде жасалмады? Мұның бәрі «ВАК-Капрал» зымыраны ешқашан үдеткішсіз ұшырылмайтынында және сырттан көмексіз өзін-өзі ұшыруы мүмкін еместігінде екен. Сондықтан, егер ол бірінші кезеңнің максималды көтерілу нүктесінде (V-2) ұшырылған болса, ол V-2 зымыранының максималды биіктігіне (130-160) бар болғаны 40-50 км қосар еді. «ВАК-Капрал» зымыранының екінші саты ретінде 402 шақырым биіктікке көтерілуінің себебі, оның бірінші сатыдан соңғысы максималды биіктікке жеткенде емес, максималды жылдамдықпен қозғалған кезде бөлінді.

Бұл сұраққа жауап беру үшін бізге теория саласына тереңірек үңілуге ​​тура келеді. Тарталья заңы түрінде бірнеше ғасырлар бойы белгілі болған нәрседен бастайық. 1540 жылы артиллериялық квадранттық транспортирді ойлап табу құрметіне ие болған итальяндық математигі және бекініс саласындағы маманы Никколо Тарталья атыс қашықтығы мен мылтық траекториясының биіктігі арасында белгілі бір байланысты орнатқан заңды ашты. Ол снарядтың максималды қашықтығы 45° бұрышпен атылғанда қол жеткізілетінін және траектория биіктігі 1000 м болса, онда снаряд 2000 м ұшатынын дәлелдеді.

Бұл қарапайым қатынас іс жүзінде ауа кедергісіне байланысты біршама бұзылған, бірақ екі жағдайда өз күшін толығымен дерлік сақтайды: қысқа атыс қашықтығымен ол өте ауыр снаряд, Тарталья кезіндегі зеңбірек оқтарына ұқсайды және өте ұзақ ату қашықтығымен, снарядтың барлық дерлік ұшуы вакуумға жақын ортада орындалады. Бұл V-2 зымыранының сипаттамаларымен дәлелденеді, оның максималды көтеру биіктігі 160 км, ал траектория биіктігі шамамен 80 км болатын ең ұзын көлденең диапазон шамамен 320 км болды.

Никколо Тарталья бұл қарым-қатынасты эксперименталды түрде орнатты; ол неліктен, атап айтқанда, 45° биіктік бұрышы максималды атыс ауқымын анықтайтынын түсіндіре алмады. Қазіргі уақытта бұл құбылысты өте қарапайым түсіндіруге болады. Снарядтың ауасыз кеңістіктегі ұшу қашықтығы (X) мына формуламен анықталады:

мұндағы n 0 – снарядтың бастапқы жылдамдығы немесе траекторияның белсенді бөлігінің соңындағы жылдамдық; Q 0 – биіктік бұрышы, немесе белсенді қиманың соңындағы траекторияның көлбеу бұрышы. күнә 2Q 0қашан маңызды Q 0= 45. Ауасыз кеңістіктегі траектория биіктігінің ең үлкен мәні (Ym) мына формуламен өрнектеледі:

және тік түсіру үшін:

Зымырандар үшін траектория биіктігі ( Ым)траекторияның белсенді бөлігінің соңындағы нүктеден анықталуы керек. Сонда зымыран траекториясының жалпы биіктігі:

Y=Y m +Y k

Қайда Ы к- траекторияның белсенді бөлігінің соңындағы биіктік. Максималды ұшу қашықтығына сәйкес келетін траекторияның биіктігі ( Y 45°), формула бойынша есептеуге болады:

Тарталья заңы бүгінгі күнге дейін қолданылады, бірақ жүйенің сипаттамаларын өте өрескел бағалау үшін ғана қолданылады, өйткені ол мәні бойынша ештеңе түсіндірмейді.

Снарядтың жеткен биіктігі немен анықталады? Ойлаудың қарапайымдылығы үшін алдымен кәдімгі артиллериялық снарядтың ұшу сипаттамаларына тоқталайық. Жоғарыда келтірілген формулалар көрсеткендей, зенитте атыс кезінде снаряд траекториясының биіктігі жылдамдықтың ауырлық күшіне қатынасымен анықталады. Мылтық оқпанынан 300 м/сек жылдамдықпен шыққан снаряд 150 м/сек ауыздық жылдамдығы бар снарядқа қарағанда жоғары көтерілетіні анық. Бұл жағдайда бізді снарядтардың биіктігі емес, олардың көтерілу және құлау процесі, сондай-ақ жермен кездесу сәтіндегі жылдамдығы қызықтырады.

Енді снарядтар ауа кедергісін сезбейді деп елестетейік; онда зенитте атыс кезінде зеңбірек оқпанынан 300 м/сек жылдамдықпен шығып кететін снаряд 300 м/сек жылдамдықпен, ал екіншісі оқпан жылдамдығымен жерге түседі деп айту әбден заңды болады. шамамен 150 м/сек, құлаған кезде жылдамдығы 150 м/сек болады. Бұл жағдайда екі снаряд та жетеді әртүрлі биіктіктер. Егер кәдімгі бомбалар бірдей биіктіктен тасталса, онда олардың жерге соғу жылдамдығы сәйкесінше 300 және 150 м/сек болады.

Бұл позицияны былай тұжырымдауға болады: ауасыз кеңістікте белгілі бір биіктікке жету үшін қажетті жылдамдық дененің осы биіктіктен құлаған кездегі әзірлеген жылдамдығына тең. Кез келген биіктіктен құлаған кезде снарядтың жылдамдығын есептеу әрқашан мүмкін болғандықтан, оған сол биіктікке жету үшін қандай жылдамдықты беру керектігін анықтау қиын емес. Міне, жоғарыда айтылғандарды көрсету үшін бірнеше сандар:

Бұл сандардан биіктіктердің сәйкес жылдамдықтарынан әлдеқайда жылдам өсетіні анық. Осылайша, екінші жолда көрсетілген биіктік біріншіде көрсетілген биіктіктен төрт есе үлкен, ал жылдамдықтар бір-бірінен екі есе ғана ерекшеленеді. Сондықтан «ВАК-Капрал» зымыранының (екінші кезең) бірінші кезеңнен (V-2) бөліну сәтін анықтау үшін қол жеткізілген биіктік емес, зымыранның алған жылдамдығы маңызды болды.

Алайда, жоғарыда аталған көрсеткіштер ауаның кедергісін, сондай-ақ ауырлық күшінің биіктікке қарай төмендейтінін ескермейтінін атап өткен жөн (51-сурет). Егер осы құбылыстардың барлығын зымырандарға қатысты қарастыратын болсақ, олар үшін қозғалтқыштың қай биіктікте жұмысын тоқтататыны мүлдем маңызды емес екені белгілі болды. Төменде 3 г үдеумен зымырандардың көтерілу биіктігінің жылдамдыққа тәуелділігін көрсететін деректер келтірілген; бұл жағдайда биіктікке байланысты ауырлық күшінің өзгеруі ғана есепке алынады, ал ауа кедергісі есепке алынбайды.

Ұсынылған деректердің екі тобын салыстыратын болсақ, өте қызықты қорытынды жасауға болады, атап айтқанда: дене шексіз биіктіктен құлаған кезде, оның жерге соғылғандағы жылдамдығы шексіз бола алмайды. Бұл жылдамдық айтарлықтай есептелген және 11,2 км/сек құрайды.

Осылайша, ауа кедергісі болмаған жағдайда, снарядының ауыздық жылдамдығы 11,2 км/сек болатын зеңбірек шексіздікке дейін атуы мүмкін. Оның снаряды ауырлық сферасынан құтылып кетер еді. Сондықтан 11,2 км/сек жылдамдық «қашу жылдамдығы» немесе «екінші қашу жылдамдығы» деп аталады.

Күріш. 51. Жердің гравитациялық өрісі.

Өрістің салыстырмалы күші қисық сызықпен және серіппелі таразылар тобымен (суреттің төменгі жағында) көрсетіледі, оларда бірдей металл салмақтары өлшенеді. Жер бетінде салмағы 45 кг болатын салмақ Жердің жарты диаметрі қашықтықта небәрі 11 кг, бір диаметрде 5 кг және т.б. салмақ болады. Қисықпен шектелген жалпы аудан тіктөртбұрышқа тең, яғни нақты гравитациялық өріс жер бетінде байқалатын қарқындылығы бар және бір Жер радиусының биіктігіне созылатын өріске тең.

Иллюстрация ретінде Жюль Верннің «Мылтықтан айға дейін» романының техникалық идеясын қарастырайық. Бұл өте қарапайым: үлкен зеңбірекзымыранды зенитке шамамен 11,2 км/сек жылдамдықпен атқылайды. Снаряд биіктікке көтерілген сайын оның жылдамдығы ауырлық күшінің әсерінен үздіксіз төмендейді. Алдымен бұл жылдамдық 9,75 м/сек, кейін 9,4 м/сек, 9,14 м/сек, т.б. азайып, минут сайын азайып отырады.

Гравитацияның әсерінен жылдамдықтың төмендеу дәрежесі үздіксіз төмендеп жатқанына қарамастан, Жюль Верн снаряды өзінің барлық жылдамдық қорын тек 300 000 секунд ұшудан кейін ғана пайдаланады. Бірақ осы уақытқа дейін ол Жер мен Айдың гравитациялық өрістері бір-бірін теңестіретін қашықтықта болады. Егер осы кезде снарядтың жылдамдығы бірнеше см/сек жеткілікті болмаса, ол Жерге қайта түседі. Бірақ мұндай жылдамдық қоры болса да, ол Айдың бағытына қарай құлай бастайды. Тағы 50 000 секундтан кейін ол Айдың бетіне шамамен 3,2 км/сек жылдамдықпен құлап, бүкіл жолға 97 сағат 13 минут жұмсайды.

Осы ұшудың ұзақтығын алдын ала есептеген Жюль Верн зеңбірегін есептелген кездесу нүктесіне, яғни «Өрт!» пәрменінен кейін төрт күннен кейін Ай пайда болуы керек жерге бағыттады.

Романдағы бастапқы деректер шындыққа өте жақын болғанымен, іске асырудың техникалық детальдары үлкен жобане толық емес, не өте анық емес. Осылайша, пироксилиннің ерікті мөлшері (181 000 кг) тікелей жерге құйылған алып «мылтық» ұңғысына орналастырылған және автор пироксилиннің бұл мөлшері снарядты 16 жылдамдықпен ауыздықпен қамтамасыз ету үшін жеткілікті болады деп санайды. км/сек. Романның басқа жерінде мұндай жоғары бастапқы жылдамдығы бар снаряд үшін ауаның кедергісі маңызды болмайтыны айтылған, өйткені атмосфераны жеңу үшін бірнеше секунд қажет болады.

Соңғы ескерту қалыңдығы 1 м бронь тақтасы 16 дюймдік снарядты тоқтата алмайды деген мәлімдемеге ұқсас, өйткені ол 0,001 секундта 1 м қашықтықты өтеді.

Егер Жюль Верннің «мылтығымен» тәжірибе жүзінде тәжірибе жүргізілсе, зерттеушілер қатты таңғалар еді, өйткені снаряд «мылтық» аузынан 30 м құлап, шамамен бірдей биіктікке көтерілер еді. Бұл жағдайда снаряд тегістеліп, оның бір бөлігі тіпті булануы мүмкін. Өйткені, Жюль Берн 210-шы зеңбірек оқпанындағы снарядтың ауа кедергісін ұмытып кеткен. Атқаннан кейін снаряд екі өте ыстық және өте күшті поршеньдердің арасында, яғни төменнен жабайы кеңейетін пироксилин газдары мен жоғарыдан қысылған ауа бағанасы арасында қалады. Әрине, мұндай снарядтың барлық жолаушылары снарядтың үдеуінің орасан зор күшімен жаншылады.

Сонымен қатар, мұндай «мылтық» мүлдем атуы мүмкін екендігі күмәнді. Қалай болғанда да, бос уақытында Оберт пен Валье Жюль Верннің «мылтығының» болжалды сипаттамаларын дәлірек есептеді. Олар керемет нәтижелерге қол жеткізді. Снаряд вольфрам сияқты жоғары сапалы болаттан жасалып, тұтас қатты дене болуы керек екен. Снарядтың калибрі 1200 мм, ал ұзындығы 6 калибрлі екені анықталды. Зеңбірек оқпанының ұзындығы 900 м-ге дейін болуы керек және оның тұмсығы теңіз деңгейінен кемінде 4900 м биіктікте болуы үшін экваторға жақын тауға қазылған. Атыс алдында бөшкедегі ауаны сорып алып, аузын жеткілікті күшті металл қабықпен жабу керек. Атқанда, снаряд қалған ауаны сығымдайтын және соңғысы снаряд тұмсығына жеткен кезде қабықты жұлып алатын.

Оберттен бірнеше жыл өткен соң, фон Пирке бұл мәселені тағы бір рет қарастырып, тіпті мұндай «ай зеңбірегі» Айға снаряд жіберу міндетін орындай алмайды деген қорытындыға келді. Фон Пирке таудың биіктігін: 1000 м-ге «ұлғайтты» және оқпанға қосымша зарядтарды «орнатты», бірақ одан кейін де мұндай қаруды жасау мүмкін бе және оған қаражат бөлінетінін нақты айту мүмкін болмады. ел бюджетінде жүзеге асыруға бөлсе, оған жеткілікті болар еді.. кәдімгі соғыс.

Бір сөзбен айтқанда, Жердегідей атмосфера арқылы және біздегідей гравитациялық өріс арқылы ғарышқа зеңбірек ату мүмкін емес. Ай - бұл басқа мәселе: ол жерде мұндай «мылтықты» қолдануға болады, ал оның снаряды аз ауырлықпен және атмосфераны жеңбестен, әрине, Жерге ұша алады.

Жерде табиғат заңдары снарядтарға қарағанда зымырандарды жақсы көреді. Үлкен зымырандар жоғары биіктікке жеткенше баяу көтеріледі, содан кейін ғана жылдамдықты көтере бастайды. Зымыран снаряд сияқты ауырлық күшін жеңсе де, мүмкін одан да көп, өйткені ол ұзағырақ көтерілу кезінде осы күшпен күресуге төтеп беруі керек, ол үшін жеткілікті үлкен өлшемдері бар ауа кедергісі соншалықты маңызды кедергі емес. .

Жюль Верннің техникалық идеясы «дөрекі күш» қолдану болды. Кейінірек жердің тартылыс күшін жеңу үшін «жеңілірек» әдіске негізделген басқа теория ұсынылды. Оны алғаш рет Х.Г.Уэллс «Айдағы алғашқы адамдар» романында баяндаған; мұнда «каворит» деп аталатын зат қолданылады, ол тек ауырлық күшінің әсеріне қарсы тұрмайды, сонымен қатар «гравитациялық көлеңке» жасайды, яғни бұл күш жоқ кеңістік.

Қазіргі уақытта біз тартылыс заңдары туралы өте аз білеміз. Мысалы, ауырлық күші денеге дейінгі қашықтықтың квадратына пропорционалды түрде төмендейтіні белгілі, бұл «тартылыс күшін» тудырады. Суретте. 51 гравитациялық күштің қашықтыққа байланысты қалай өзгеретінін графикалық түрде көрсетеді. Математиктер, өз кезегінде, бұл төмендеу геометрия заңына байланысты екенін айтады, оған сәйкес шардың ауданы оның радиусының квадратына пропорционал. Әрине, тартылыс күшінің бұл сипаттамасы ерекше емес және оның басқа да көптеген ерекшеліктері болуы керек. Осыған байланысты біз гравитацияның қандай қасиеттерге ие емес екендігі туралы көбірек білеміз. Мысалы, тартылыс күші бар материяның түріне тәуелді емес екені анықталды; оған жарық пен көлеңке, электр және магнетизм, ультракүлгін және әсер етпейді рентген сәулелері, сондай-ақ радиотолқындар; оны тексеру мүмкін емес.

Сондықтан, тартылыс күшінің табиғатын түсіндіру әрекеттерінің барлығы осы уақытқа дейін сәтсіз болғаны әбден түсінікті. Дегенмен, 1750 жылы Женевадан келген Ле Сейдж ұсынған түсініктемені «классикалық» деп атауға болады. Бұл түсініктемеге сәйкес, бүкіл ғалам жоғары жылдамдықпен қозғалатын және жаратушы «жерден тыс денелерге» толы. тұрақты қысымбарлық денелердің бетінде. Бұл қысым, Ле Сейдждің пікірінше, адамды жер бетіне басады. Егер біздің кезімізде біреу осындай гипотезаны алға тартса, денелерге денелер соқтығысқан кезде пайда болатын жылу қай жерде жоғалады деген сұраққа жауап беруі керек еді, бірақ 1750 жылы энергияның сақталу заңы әлі ашылған жоқ.

Ле Сейдждің гипотезасы көптеген ондаған жылдар бойы қабылданды, бірақ кейінірек денешіктер жылдамдығын жоғалтып, кез келген қатты денеге енуі керек екендігі анықталды. Осы себепті, қорғаныс әсерін кем дегенде Юпитердің спутниктерінен өлшеуге болады. Бірақ барлық зерттеулер мұндай әсердің жоқ екенін айтты.

Альберт Эйнштейн бұл мәселеге қызығушылық танытқан кезде, ол айналасындағы ұқсас, түсіндіру қиын табиғат құбылысын іздеуге шешім қабылдады және көп ұзамай оны тапты. Бұл инерция және негізінен орталықтан тепкіш күш болды. Эйнштейн айналмалы дөңгелек бөлмедегі адам өзін бөлменің ортасынан шетке қарай жылжуын тудыратын белгілі бір «инерциялық өрісте» табады деп дәлелдеді. Бұл жағдайда инерция күші адам айналу центрінен алшақ болған сайын арта түседі. Одан әрі Эйнштейн «гравитациялық өріс» координаталардағы белгілі бір өзгеріске байланысты «инерциялық өріске» баламалы екенін айтты, бірақ ол басқа ештеңе түсіндірмеді.

Эйнштейннің ұсынысының мәні мынада: ауырлық күші әдетте түсінікті болғандай, өз алдына «күш» емес. Бірақ содан кейін гравитациядан ешқандай экран болуы мүмкін емес. Егер, соған қарамастан, гравитация жалпы «күш» ұғымымен байланысты болса, онда Г.Уэллс романында айтқанындай, бұл күштің скринингі туралы гипотезаны алға тарту заңды. Бірақ содан кейін біз одан да бейтаныс парадоксқа келеміз.

Суреттегі қисық нүктелер. 51 - гравитациялық потенциал нүктелері. Ол жер бетінде белгілі бір мәнге ие және одан қашық болған сайын азаяды. Жерден кейбір «шексіз» қашықтықта гравитациялық потенциал нөлге тең болады. Денені потенциалы жоғары нүктеден потенциалы төмен нүктеге жылжыту үшін біраз жұмыс істеу керек. Мысалы, салмағы 1 кг денені 1 м биіктікке көтеру үшін 1 кгм-ге тең күш қажет - килограмм метр (өлшемдердің метрикалық жүйесінде қабылданған жұмыс бірлігі). Массасы 1 кг денені гравитациялық потенциал нөлге тең биіктікке көтеру үшін 6378 ретті жұмысты орындау керек. 10 3 кгм, және бұл жұмыс салмағы 1 кг дененің екінші қашу жылдамдығына дейін үдетілген барлық кинетикалық энергиясын босатуға тең.

Енді Уэллстің кавориті нөлдік потенциал жасайды делік. Демек, каворит жапырағын басқан адам Жердің толық гравитациялық әлеуетін жеңуге мәжбүр болады. Адамның салмағы 75 кг болсын делік. Сонда оның аяқтарының бұлшық еттері тек... 6378-ге тең жұмыс жасауы керек болады. 10 3. 75=47835- 10 4 кгм! Ал бұл бір ғана қадамда, өйткені қашықтықтың мағынасы жоқ; Маңыздысы - потенциалдардағы айырмашылық. Осылайша, батыл саяхатшы өте қиын жағдайға тап болады: не оның бұлшық еттері мұндай шамадан тыс жүктемеге төтеп бере алмайды және ол кіре алмайды. ғарыш кемесі, немесе оның бұлшық еттері қандай да бір түрде бұл сынаққа ғажайып түрде төтеп береді, бірақ ол кеменің өзі қажет емес, өйткені мұндай бұлшықеттермен ол Айға тікелей секіре алады.

Америка Құрама Штаттарында гравитацияға қарсы проблемамен айналысатын зертхана бар дейді, бірақ оның жұмысының егжей-тегжейлері туралы ештеңе белгісіз. Әрине, бұл зерттеулердің негізінде қандай теориялар мен принциптер жатқанын және қандай да бір жалпылама туралы айту мүмкін бе екенін білу қызықты болар еді. бастау нүктесіосы ғылым саласында. Өйткені, осы уақытқа дейін келтірілген ауырлық күші туралы барлық түсініктемелерді дұрыс емес деп санау керек, өйткені Эйнштейннің ойы дұрыс болса, ол зерттеудің барлық жолдарын жауып тастайды.

Сондықтан жердің тартылыс күшін жеңудің ең шынайы құралы ретінде зымырандарға назар аударуға әзірше келістік. Зымыранның ғарышқа ұшуының мәнін түсіну үшін осы гипотетикалық мысалды шешейік. Салмағы Х келі болатын кейбір пайдалы жүкті теңіз деңгейінен 1300 шақырым биіктікке көтеруді қолға алдық делік. 244-беттегі кестеден бұл биіктікке көтерілу үшін ракетаның жылдамдығы 4 км/сек-тен жоғары болуы керек екені анық.

Егер осы биіктікке жету үшін арнайы зымыран жасау қажет болса, оның ықтимал өлшемдері туралы шешімді барлық басқа мәселелер шешілгенше кейінге қалдыру керек еді. Зымыранның өлшемі оның мүмкіндіктерінің көрсеткіші емес, тек үлкенірек зымыран күштірек болуы мүмкін. Мұндағы орталық мәселе зымыранның ұтымды салыстырмалы массасын, яғни ұшыру жағдайындағы зымыранның массасы мен барлық отынды таусылғаннан кейінгі зымыранның массасы арасындағы қатынасты анықтау болады. Зымыранның ұшыру сәтіндегі бастапқы массасы (m 0) зымыранның өзінің массасының (m p), пайдалы жүктің массасының (m p) және отынның массасының (m t) қосындысы болып табылады. Жанармай тұтыну сәтіндегі зымыранның соңғы массасы (m 1) зымыранның өзінің массасы (m p) және пайдалы жүктің массасы (m p) арқылы қалыптасады, ал m 0 / m 1 қатынасы дәл салыстырмалы болып табылады. зымыранның массасы.

Мысалы, V-2 зымыранында m p 3 тонна, m p 1 т, ал m t 8 тоннаға жеткені белгілі.Демек, V-2-нің бастапқы массасы 3 + 1 + 8 = 12 болды. тонна. Соңғы массасы 3+1 = 4 тонна, ал салыстырмалы массасы 3:1 болды.

Біздің келесі қадамымыз зымыранның 4 км/сек жылдамдыққа жетуі үшін қажетті салыстырмалы массаны анықтау болуы керек. Дегенмен, бұл жерде біз өте қызықты мәселеге тап боламыз. Бұл сұраққа көптеген жауаптар бар екені белгілі болды. Теориялық тұрғыдан зымыранға 4 км/сек жылдамдық беру үшін қажетті салыстырмалы масса ерікті болуы мүмкін, өйткені ол жанармайдың жану өнімдерінің шығу жылдамдығына байланысты. Бұл жылдамдықтың мәнін өзгерту жеткілікті, және біз салыстырмалы массаның басқа мәнін аламыз. Сондықтан жану өнімдерінің сарқылу жылдамдығын анықтамайынша, біз ракетаның ең ұтымды салыстырмалы массасын таба алмаймыз. Шығу жылдамдығының кез келген нақты мәні қабылданған шартқа сәйкес келетін бір мәнді жауапты ғана беретінін есте ұстаған жөн. Шешімді жалпы түрде алуымыз керек.

Бұл дилемманың шешімі өте қарапайым. Ол стандарт ретінде жану өнімдерінің кез келген жылдамдығын өлшеуді пайдалануға негізделген. Ол үшін біз тек бір нәрсені білуіміз керек - зымыранды жану өнімдерінің шығу жылдамдығына тең жылдамдықпен беруге болатын салыстырмалы масса. Шығару жылдамдығы жоғарырақ болса, біз жоғары жылдамдыққа ие боламыз, ал аз болса, зымыранның сәйкесінше төмен жылдамдығын аламыз. Бірақ бұл жылдамдықтар қандай болса да, оған шығарылатын жылдамдыққа тең жылдамдықты беру үшін қажет зымыранның салыстырмалы массасы тұрақты болуы керек.

Зымыранның жылдамдығы әдетте v арқылы, ал жану өнімдерінің сарқылу жылдамдығы с арқылы белгіленеді. Біздің мысалда v = c кезінде салыстырмалы масса неге тең болуы керек? Ол 2,72:1-ге тең болып шықты, басқаша айтқанда, ұшыру салмағы 272 шартты бірлік болатын зымыранның жану өнімдерінің сарқылу жылдамдығына тең жылдамдыққа жеткенде салмағы 100 бірлік болуы керек. Бұл санды біз айтып қойғанбыз және әрбір математикке белгілі тұрақты мәнді білдіреді e = 2,71828183.. немесе дөңгелектенген 2,72.

Бұл дәл біз іздеген жалпы шешім. Формула түрінде жазылған ракетаның максималды жылдамдығының жану өнімдерінің сарқылу жылдамдығына және ракетаның салыстырмалы массасына тәуелділігі келесідей көрінеді:

v = c ln(m 0 /m 1)

Бұл формуланы пайдалана отырып, зымыранның жылдамдығын шығару жылдамдығынан екі есе арттыратын болса, қандай салыстырмалы массаға ие болу керектігін оңай анықтауға болады. v = 2c мәнін формулаға қойып, e квадратына тең салыстырмалы массаны аламыз, яғни шамамен 7,4:1. Тиісінше, осындай салыстырмалы массасы бар ракета 3 с жылдамдыққа дейін үдетілуі мүмкін.

Біздің мысалда зымыранды 1300 км биіктікке көтеру үшін бар болғаны 4 км/сек жылдамдықты дамыту қажет, бұл V-2 зымыранының жану өнімдерінің жылдамдығынан шамамен екі есе жоғары. Сондықтан газды шығару жылдамдығы V-2 зымыранының жылдамдығына ұқсас және салыстырмалы массасы 7,4: 1 зымыран шамамен 1300 км биіктікке көтерілуі керек.

Біз көрсеткен тәуелділік теориялық тұрғыдан дұрыс, бірақ тәжірибеде біршама нақтылауды қажет етеді. Ол тек ауасыз кеңістікте және жоқ кезде толығымен жарамды гравитациялық өріс. Бірақ Жерден көтерілген кезде зымыран ауаның кедергісін де, айнымалы мәнге ие ауырлық күшін де жеңуі керек. Салыстырмалы массасы 3:1 болатын V-2 зымыранының жылдамдығы оның қозғалтқышының шығу жылдамдығынан (2 км/сек) жоғары болуы керек. Алайда оның нақты максималды жылдамдығы небәрі 1,6 км/сек болды. Бұл айырмашылық ауаның кедергісі мен ауырлық күшінен туындайды және зымыраннан ракетаға дейін өзгереді.

Мысалы, шағын пиротехникалық ракета теориялық максималды жылдамдықтың 2-3% тең жылдамдықты дамытады. V-2 зымыраны өзінің максималды жобалық жылдамдығының 70% жылдамдығына дейін өсті. Зымыран неғұрлым үлкен болса, осы екі мән арасындағы айырмашылық соғұрлым аз болады; Жердің гравитациясынан қашып құтыла алатын зымыран оның максималды жобалық жылдамдығының 95% дейін болуы мүмкін.

Мұның бәрі соны меңзейді жоғары құндылықтарЗымыранның ұшу жылдамдығына жану өнімдерінің сарқылу жылдамдығын арттыру арқылы немесе жоғары салыстырмалы массаны таңдау арқылы қол жеткізуге болады, бірақ бұл факторлардың екеуін де қолданған жөн. Зымырандардың салыстырмалы массасының ұлғаюы толығымен даму деңгейіне байланысты зымыран технологиясы, жану өнімдерінің шығынын арттыру кезінде негізінен химия мәселесі болып табылады. Қазіргі уақытта қолданылатын кейбір отын қоспаларынан осыған байланысты не күтуге болатыны туралы жалпы түсінік беру үшін олардың негізгі тәжірибелік сипаттамалары төменде келтірілген.

Осы отындардың ішінде нитрометан ең мұқият зерттелген, ол моноотын деп аталады, өйткені оның құрамында отын да, тотықтырғыш та бар. Бұл отын кең тараған жоқ, өйткені сарапшылар оны соққылар мен соққыларға байланысты жарылғыш деп санайды. Соңғы қоспасы - сутегімен оттегі - әр жағдайда сыналған және одан әрі зерттеуді қажет етеді, бірақ ол қамтамасыз ететін жану өнімдерінің жоғары қарқынына қарамастан, ол идеалды зымыран отыны емес деп айтуға болады. Осылайша, сұйық оттегінің температурасы сұйық сутегінің қайнау температурасынан 70°С-қа асады, бұл қоспадағы сұйық сутегімен жұмыс істеуді және оны ұстауды өте қиындатады. Тағы бір кемшілігі - сутегі, тіпті сұйық күйде болса да, өте жеңіл, сондықтан үлкен көлемді алуы керек, бұл үлкен резервуарларға және жалпы салмағызымырандар.

Қазіргі уақытта зымыран отыны ретінде спирт, анилин және гидразин кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, басқалармен жұмыс жүргізілуде химиялық қосылыстар, дегенмен, осы заттардың формулаларын талдау нәтижесінде пайда болатын жалпы әсер, энергия мазмұны және жану сипаттамалары тұрғысынан отын қоспаларының тотығу бөлігін жақсарту саласында ең үлкен прогресске қол жеткізілген сияқты.

Солардың бірі перспективалы идеяларБұл бағытта сұйық оттегін сұйық озонмен алмастыру туралы ұсынысты атауға болады, ол қарапайым екі атомды оттегіге қарағанда әр молекуласында үш атомы бар оттегі болып табылады. Оның жоғарылығы бар үлес салмағы; Әдетте 2,7 кг сұйық оттегі бар баллон 4,5 кг дерлік сұйық озонды сақтай алады. Сұйық оттегінің қайнау температурасы -183°С, ал сұйық озонның қайнау температурасы -119°С. Өзінің жоғары тығыздығы мен қайнау температурасынан басқа, озонның тағы бір артықшылығы бар, ол сұйық озонның ыдырауы нәтижесінде өте көп өнім береді. үлкен мөлшержылу. Кәдімгі оттегі атомдары 719 г/кал энергияны жұтқанда ғана озон молекулаларына топтаса алады, бұл найзағай разрядтары мен ультракүлгін сәулелермен сәулелену кезінде байқалады. Егер озон тотықтырғыш ретінде пайдаланылса, онда отынның жануы кезінде ол қайтадан молекулалық оттегіге айналады, өзіне сіңірген энергияны босатады. Есептеулер көрсеткендей, озонмен тотыққан отын бір отын оттегімен тотыққан кездегіге қарағанда шамамен 10% жоғары газ шығынын қамтамасыз етеді.

Дегенмен, бұл артықшылықтардың барлығы қазіргі уақытта сұйық озонның өте тұрақсыз және аздап қызып кетуімен жарылыспен оттегіге айналуы мүмкін болғандықтан, маңыздылығын жоғалтуда. Ондағы кез келген қоспалардың болуы, сондай-ақ кейбір металдармен және органикалық заттармен байланысы бұл процесті тек жеделдетеді. Әрине, табиғатта озонды қауіпсіз ететін зат болуы мүмкін, бірақ мұндай антикатализаторды іздеу әлі сәтті болған жоқ.

Біз санамалаған отын компоненттерінің барлығы (сутегі асқын тотығы, азот қышқылы, озон және кейбір аталмаған азот қосылыстары, мысалы, NO 4) оттегі тасымалдаушылары болып табылады және отынды оттегімен тотықтыру арқылы жануды қамтамасыз етеді. Дегенмен, химиктер жанудың басқа түрін біледі, онда белсенді элемент оттегі емес, фтор. Өте жоғары белсенділігінің арқасында фтор ұзақ уақыт бойы ғылымға аз белгілі болды. Бұл затты тіпті зертханалық жағдайда сақтау мүмкін болмады; ол контейнерлердің қабырғаларын «жарып жіберді» және жанасқанның бәрін оңай жойды. Қазіргі кезде фтордың қасиеттерін зерттеуде үлкен жетістік. Мысалы, уран мен фтор қосылыстары өте тұрақты және тіпті таза фтормен де әрекеттеспейді. Химиктер алған жаңа заттардың арқасында қазір таза фторды ұзақ уақыт сақтауға болады.

Rokitdyne компаниясының үлкен сұйықтықты стендтік сынағы зымыран қозғалтқышыЛос-Анджелес маңындағы Санта-Сюзанна тауларында

Сұйық фтор -187°С, яғни оттегінің қайнау температурасынан 4°С төмен қайнайтын сары түсті сұйықтық; оның меншікті салмағы сұйық оттегінің меншікті салмағынан сәл жоғары және 1,265-ке тең (оттегінің меншікті салмағы 1,15). Таза сұйық фтор сұйық сутегімен белсенді әрекеттессе, оның оксиді (F 2 O) соншалықты белсенді емес, сондықтан зымыран қозғалтқыштарында тотықтырғыш ретінде пайдалы және өте қолайлы болуы мүмкін.

Осылайша, жанармай цистерналарының өлшемдері жанармай компоненттерінің тығыздығы мен энергетикалық параметрлеріне байланысты болғандықтан, зымыранның салыстырмалы массасы белгілі бір дәрежеде қолданылатын отын қоспасына байланысты. Дизайнердің негізгі міндеті - зымыранның ұшыру салмағы минималды болатын отынды таңдау. Резервуарлар мен қозғалтқыштың салмағын азайту мүмкіндіктері өте шектеулі. Осыған байланысты зымыранның жалғыз перспективалы құрамдас бөлігі - турбосорғы қондырғысы. Қазіргі уақытта турбосорғы мен бу газын өндіруге арналған отынмен жабдықтау жүйесіне сутегі асқын тотығы мен перманганатқа арналған резервуарлар, сондай-ақ бу газы генераторы және клапандар мен құбырлар жүйесі кіреді. Осының барлығын, егер қондырғыны басқару үшін негізгі зымыран отынын пайдалану мүмкін болса, жоюға болады. Бұл мәселе қазір 10 жыл бұрын шекті деп есептелгеннен әлдеқайда жоғары температурада жұмыс істей алатын турбиналарды жасау арқылы шешілуде. Қажет болса, мұндай турбина жану температурасы рұқсат етілген шектерде сақталуы үшін қайта байытылған отын қоспасында жұмыс істей алады. Бұл жағдайда жанармайдың бір бөлігі сөзсіз жоғалады, бірақ бұл шығындар турбосорғы блогының салмағынан аз болады.

Су мен спирт буынан, сондай-ақ көмірқышқыл газынан тұратын турбинаның пайдаланылған газдарының жылу энергиясын тотықтырғыш резервуарында күшейту жасау үшін кейбір оттегін буландыру үшін жылу алмастырғышта пайдалануға болады. Жылу алмастырғышта салқындағаннан кейін газдар қысым жасау үшін жанармай багына қайта жіберіледі. Нәтижесінде конденсацияланған спирт буы оның резервуарына қайта ағып кетеді. Будан конденсацияланған судың аз мөлшері іс жүзінде отынның калориялық құндылығын төмендетпейді, бірақ көміртегі диоксидіарттыру үшін пайдалануға болады.

Қарастырылған шаралар зымыранның өнімділігін сәл ғана жақсарта алады; ең бастысы, 1300 км биіктікке көтерілу үшін зымыранның салыстырмалы массасы шамамен 7,5:1 болуы керек. Ал бұл көптеген инженерлік мәселелердің түбегейлі жаңа шешімін талап етеді. Бұл шешім көп сатылы зымырандарды жасау болып табылады, олардың алғашқы мысалдары неміс Reinbote зымыраны және американдық Бампер зымырандары болды.

«Бампер жобасын» жүзеге асыру кезінде принцип қолданыстағы зымырандарды біріктіру принципіне негізделген.

Бұл шешім бірқатар маңызды практикалық артықшылықтарды ұсынады; атап айтқанда, жүйенің әрбір кезеңінің дамуын күтудің қажеті жоқ; Зымырандардың өнімділік сипаттамалары, әдетте, қазірдің өзінде белгілі, сонымен қатар мұндай жүйе әлдеқайда аз тұрады. Бірақ бұл жағдайда нәтиже - кезеңдердің әртүрлі салыстырмалы массасы бар ракета. Және бұл кезеңдер әртүрлі отындарда жұмыс істейтіндіктен, олар пайдаланылған жану өнімдерінің әртүрлі жылдамдығын көрсетеді. Көп сатылы зымыранның өнімділігін есептеу өте күрделі, бірақ біз оны негіз ретінде екі сатысы бірдей отынмен жұмыс істейтін және салыстырмалы массалары бірдей (әрқайсысы 2,72:1) екі сатылы зымыранды пайдалану арқылы біршама жеңілдетеміз. ). Сондай-ақ эксперимент ауасыз кеңістікте және ешқандай гравитациялық өріс болмаған жағдайда жүргізілді делік. Бірінші кезең біздің зымыранға шығу жылдамдығына (1с) тең жылдамдықты береді, ал екіншісі оны екі есе арттырады (2с), өйткені екінші кезеңнің соңғы жылдамдығы газ шығару жылдамдығынан екі есеге тең болады. Бір сатылы дизайнмен бұл салыстырмалы массасы 7,4: 1, бұл 3-тен аспайтын немесе 2,72 X 2,72 зымыран жасауды талап етеді. Бұдан шығатыны, көп сатылы ракетада соңғы жылдамдық салыстырмалы массасы барлық сатылардың салыстырмалы массаларының көбейтіндісіне тең бір сатылы зымыранның максималды үдеу жылдамдығына сәйкес келеді.

Осыны біле отырып, 1300 км биіктікке ұшыруды әрбір сатының салыстырмалы массасы 3:1 болатын екі сатылы зымыранмен жүзеге асыру керек екенін оңай есептеуге болады. Екі кезең де этил спирті мен сұйық оттегімен теңіз деңгейінде шамамен 2 км/сек шығару жылдамдығымен жұмыс істеуі керек. Бұл жағдайда бірінші кезең іс жүзінде сору жылдамдығына тең жылдамдықты дамыта алмайды, өйткені нақты жағдайда ауырлық күші мен ауа кедергісін жеңуге тура келеді, бірақ екінші кезең, бұл жағымсыз аспектілерді қарастырмайды, жану өнімдерінің екі есе ағынының жылдамдығына жақын жылдамдықты дамыта алады. Мұндай зымыранның қаншалықты үлкен болуы керектігі туралы түсінік алу үшін екінші сатыдағы пайдалы жүктің салмағы 9 кг болсын делік. Содан кейін барлық салмақ сипаттамалары келесі пішінді алады (кг):

Бұл салмақ 374 кг пайдалы жүкпен 254 км биіктікке жеткен №11 «Викинг» зымыранының салмағына дерлік тең, бұл біздің мысалдағы екінші кезеңнің салмағынан айтарлықтай жоғары.

Жиырма жыл бұрын ғалымдар екі мәселені үлкен қызу талқылады; зымыран жер атмосферасының шегінен шыға ала ма және ауырлық күшін жеңе ала ма? Сонымен қатар, зымыран өте қысқа уақыт ішінде тым жоғары жылдамдықты дамытады және энергиясының басым көпшілігін ауа кедергісін жеңуге жұмсайды деп алаңдаушылық білдірді. Бүгінгі күні бұл қорқыныштардың көпшілігі негізсіз деп санауға болады; зымырандар Жер атмосферасынан бірнеше рет шықты. Тәжірибе көрсеткендей, зымыран тропопаузаға оңтайлы режимде жеткенде, оның одан әрі жоғары қозғалысына барлық дерлік кедергілер жойылады. Бұл түсіндіріледі атмосфералық қабат, тропопаузадан төмен жатқан, ауаның жалпы массасының 79% құрайды; Стратосфера массасының 20%-ын алып жатыр, ал ионосферада жалпы ауа массасының 1%-дан азы шашыранды.

Атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы ауаның сирек болу дәрежесін ауа молекулаларының орташа еркін жүру жолы одан да жақсырақ көрсетеді. Теңіз деңгейінде +15°С температурадағы 1см 3 ауада үнемі жылдам қозғалыста болатын 2,568 X 10 19 молекула болатыны белгілі. Молекулалар көп болғандықтан, олар бір-бірімен жиі соқтығысады. Молекуланың бір соқтығысудан екіншісіне дейінгі түзу сызықтағы орташа қашықтығы орташа еркін жол деп аталады. Бұл параметр молекуланың қозғалыс жылдамдығына, демек, ортаның температурасына байланысты емес. Теңіз деңгейінде ауа молекулаларының орташа еркін жүру жолы 9,744 X 10 -6 см, 18 км биіктікте ол қазірдің өзінде 0,001 мм, 50 км биіктікте 0,1 мм, ал Жерден 400 км қашықтықта ол 8 шақырымға жақындайды.

Одан да жоғары биіктікте молекулалардың орташа еркін жолы ұғымы барлық мағынасын жоғалтады, өйткені мұндағы ауа үздіксіз орта болуды тоқтатады және тәуелсіз астрономиялық орбиталарда Жерді айнала қозғалатын молекулалар шоғырына айналады. Үздіксіз атмосфераның орнына бұл биіктіктерде астрофизиктер «экзосфера» деп атайтын «молекулярлық серіктердің» аймағы бар.

Атмосфераның жоғарғы қабаттарында жоғары температура аймақтары бар. Сонымен, 80 км биіктікте температура 350 ° C. Бірақ бір қарағанда өте әсерлі болып табылатын бұл мән, негізінен, мұнда ауа молекулаларының өте жоғары жылдамдықпен қозғалатынын ғана білдіреді. Бір бұрышында бірнеше мың градусқа дейін қыздырылған жіпі бар шам ілулі тұрған кең қорада жатқан адамдар өлмейтіні сияқты, мұнда келген дене аз уақыт осында тұрып, мұндай температураға дейін қыза алмайды. ыстықтан.

Арнайы әдебиеттерде зымыранның ауа кедергісі мен ауырлық күшін жеңуге жеткілікті болатын, бірақ зымыранның қызып кетуіне әкелетіндей жоғары емес «оңтайлы жылдамдығын» табу туралы мәселе бірнеше рет көтерілді. Практика бұл сұрақты көрсетеді практикалық маңызыжоқ, өйткені үлкен сұйық зымырандар өте баяу қозғалады төменгі қабаттарАтмосферада траекторияның осы бөлігіндегі «оңтайлы жылдамдыққа» дейін олардың үдеуін қамтамасыз ететін үдеулер болуы мүмкін емес. Зымырандар осы жылдамдыққа жеткенде, олар әдетте шегінен асып кетеді төменгі қабаттаратмосфераға ұшырамайды және әсер етпейді көбірек қауіпқызып кету

Бірнеше жыл бұрын қатты отынмен жұмыс істейтін алғашқы үлкен зымырандар пайда болды, бұл оларды әзірлеу кезінде көптеген белгіленген зымыран дизайн стандарттарын өзгертуді қажет етті. Ұлттық авиациялық консультативтік комитет (NACA) осы мақсатта жоғары жылдамдықта ұшуға арналған зымырандардың корпусы, құйрығы және қанаттарының ең қолайлы пішіндерін таңдау үшін бірқатар зерттеулер жүргізді. Эксперименттік модельдер қатты отын қозғалтқыштарымен салынып, іске қосылды, олардың пайдалы жүктемелері соншалықты үлкен және қозғалтқыштардың жұмыс уақыты соншалықты қысқа болды, сондықтан «оңтайлы жылдамдықтан» асып кету қаупі жоқ. Кейіннен қатты отынды зымырандар, әсіресе Дикон зымырандары қолданыла бастады ғылыми зерттеулер, және бәрінен бұрын ғарыштық сәулелерді зерттеуге арналған.

Ғарыштық сәулелер жылдам қозғалады элементар бөлшектер(негізінен протондар). Мұндай бөлшек Жерге жақындағанда, Жердің магнит өрісі оны бұрып жібереді және ол атмосфераға мүлдем енбей қалуы мүмкін. Атмосфераның ең жоғарғы қабаттарында протондар оттегі немесе сутегі атомдарымен соқтығысады, нәтижесінде сапалы жаңа ғарыштық сәулелер пайда болады, олар техникада ғарыштан келетіндерден айырмашылығы «екінші реттік», яғни «бастапқы» деп аталады. Ғарыштық сәулелердің максималды тығыздығы шамамен 40 км биіктікте байқалады, бұл жерде қайталама сәулелер атмосфераға әлі жұтып үлгермеген.

Алғашқы ғарыштық сәулелердің шығу көзі әлі белгісіз, өйткені Жердің магнит өрісі оларды қатты бұрады, сондықтан олардың ғарыштағы қозғалысының бастапқы бағытын анықтау мүмкін емес.

Жер бетіне жақын ғарыштық сәулеленудің қарқындылығы іс жүзінде жыл және тәулік уақытына тәуелсіз, бірақ ол әртүрлі магниттік ендіктерде өзгереді. Ол магниттік экваторда минималды мәндерге, ал 22,5 км биіктікте магниттік полюстерден жоғары максималды мәндерге ие.

Ұлы өнертабыстарды тудыратын шабыт туралы трактат кітабынан автор Орлов Владимир Иванович

Өнертапқыштар өткен жылдардағы техникалық идеяларды кейде жаңа, бас айналдыратын жоғары деңгейде қайталайтынын дәлелдейтін ОН ТАРАУ, Наполеон соғыстары дәуірінде Дания өзінің бейтараптығын ауызша түрде жариялады және

«Танк, уақыттың алдында» кітабынан автор Вишняков Василий Алексеевич

Он тарау. Соңғы күндер Северский Донецтің жағасында тамаша бұрыш бар. Құдіретті Қарағаймұнда кең, жарқын алқапқа жол ашады. Көктемде бәрі жабайы гүлдердің жарқыраған бастарымен жарқырайды. Шипалы қарағай ауасы, көк бұлтсыз аспан,

№ кітабынан автор Маркуша Анатолий Маркович

Он тарау Жоғары, биік, биік... Баратын жер жоқ, қозғалтқыш одан әрі тарта алмайды.Басыңыздың үстіндегі аспан толығымен күлгін, қалың, қалың және бұлт, найзағай, жалпы алғанда, барлық ауа-райы әлдеқайда төмен, аяғыңыздың астында қалады. Міне, тозақтық аяз, шексіз бос және күлгін

Авиациядағы жарты ғасыр кітабынан. Академиктің жазбалары автор Федосов Евгений Александрович

Он тарау Ол жақсара бастады. Күн сайын жағдай жақсарып, жақсырақ болды, айтарлықтай жақсарды. Ал ауру тарихындағы жазбалар қысқарып, асығыс болды; жоқ, немқұрайлы емес, елеусізірек. Оларда көрінбейтін субтекст барған сайын анық естілді: «Мен жазуым керек - жазып жатырмын, бірақ

Кітаптан Жауынгерлік кеме автор Перля Зигмунд Наумович

Американдық Sidewinder зымыранын қайта жасау тәжірибесі. Американдық Sidewinder зымыраны маневрлі әуе жауынгерлік зымырандары. Бұл инженерлік тұрғыдан өте қызықты зымыран тұтас сызықбір адам тапқан нағыз тамаша шешімдер. Оның тегі МакКлин, ол

BIOS кітабынан. Экспресс курс автор Трасковский Антон Викторович

Он тарау ОТАН ҚОРҒАУДА Ұлы Отан соғысындағы Әскери-теңіз күштерінің іс-әрекеттеріне жалпы баға беру Отан соғысы 1945 жылғы 22 шілдедегі генералиссимус бұйрығымен берілген Кеңес одағыСталин жолдас: «Қызыл Армияның қорғанысы мен шабуылы кезінде біздің флот сенімді болды.

Джордж және Әлемнің қазыналары кітабынан автор Хокинг Стивен Уильям

4-тарау Компьютерді іске қосу Жүктеу процесі өте алуан түрлі процестерден тұрады: компьютердің негізгі компоненттерін тексеруден бастап (мысалы, жедел жады) компьютерде орнатылған құрылғылардың әртүрлі жұмыс режимдерін қоспас бұрын.

«Құм түйірінің құпиясы» кітабынан автор Курганов Оскар Еремеевич

Он тарау Дүниежүзілік ғарыш агенттігінің штаб-пәтерінен алыс жерде (әрине, жердегі өлшемдер бойынша) Джордждың анасы Тынық мұхитының үстінен таң атқанын тамашалады. Сапфир түнгі аспан көкке айналды, жұлдыздар күңгірттеніп, көрінбей кетті, жоғарыда

«Жүректер мен тастар» кітабынан автор Курганов Оскар Еремеевич

Он тарау Келесі күні полициямен кездесу өтті. Олар түнгі қиын жорықтан кейін шаршап, аш, шарасыз күйде шөп үйіндісінде жатты.Юри шабындықтан шығып, өзенге баруға дайындалды. Ол су алғысы келді. Бірақ ол жасырынған жерінен шыққан бойда Хинт

«Болашақты жобалау» кітабынан Фреско Жак жазған

Он тарау Полицеймен кездесу келесі күні болды.Лехт пен Юрий қиын түнгі жолдан шаршап, аш, шарасыздан кейін өзен жағасында үйілген шөпте жатыр.Юри өзенге баруға дайындалып жатыр. Бірақ жасырынған жерінен шыға салысымен Лехт оны күшпен сүйреп апарды

Кітаптан Windows 10. Құпиялар мен құрылғы автор Алмаметов Владимир

Он тарау «Әйелдер әрқашан күту керек», - деп ойлады Нелли Александровна сағатына қарап. Осы жылдар ішінде ол барлық талқылауларда, дауларда және силикалцит айналасындағы барлық күресте көрінбейтін серіктес болды. Дәлірек - көрінбейтін. Лехтпен үйден алыс жерде болғанның бәрі ол

Автордың кітабынан

Автордың кітабынан

3.3. Бағдарламалар мен терезелерді іске қосу Компьютерде жұмыс істеудің негізгі құралдары тінтуір мен пернетақта болып табылады. Оларды «енгізу құрылғылары» деп те атайды, өйткені олардың арқасында сіз компьютерге ақпаратты «енгізесіз». Пернетақта, оның түймелерінен көрініп тұрғандай,

Автордың кітабынан

6.5. Жиі пайдаланылмайтын бағдарламаларды автоматты түрде іске қосу Өте жиі, компьютердің баяу іске қосылуының, содан кейін жұмыс кезінде баяулауының себебі, қажетсіз бағдарламалардың, дәлірек айтқанда, басқалар сияқты жиі пайдаланылмайтын бағдарламалардың үнемі жұмыс істеуі болып табылады.

Қосымша есептеулер үшін R-9 / R-9A (8K75)SS-8/(Sasin) континентаралық баллистикалық зымыранын алайық. Ол үшін негізгі параметрлер каталогта анықталады:

Бастапқы масса

Зымыран диаметрі

Бөлінген бөлшектердің жылдамдығы

Атмосфераның параметрлерін әрі қарай анықтайық:

Жер бетіндегі ауаның тығыздығы

Теңіз деңгейінен биіктік

Жердің радиусы

Жер массасы

Жердің экватордағы айналу жылдамдығы

Жердің гравитациялық тұрақтысы

Бастапқы шарттарды және теңдеулер жүйесін пайдалана отырып, 1.3-тармақта сипатталған дифференциалдау әдісін қолдана отырып, ICBM траекториясын анықтауға болады.

Біз теңдеулерді дискретті түрде белгілі бір қадаммен дифференциациялайтындықтан, бұл ICBM ICBM орналасқан биіктікке айналған жағдайда ғана одан әрі қозғалысын тоқтататынын білдіреді. нөлден аз. Бұл кемшілікті жою үшін біз 1.4-тармақта сипатталған әдісті қолданамыз, бірақ біз оны өз жағдайымызға қолданамыз:

Біз айнымалылардың a және b коэффициенттерін іздейміз Және , Қайда – ICBM жер деңгейінен биіктігі, – ауытқу бұрышы. Нәтижесінде теңдеулерді аламыз:

Біздің жағдайда
, нәтижесінде біз аламыз

ICBM биіктігі Жер деңгейіне тең болатын ауытқу бұрышын анықтау арқылы. ICBM ұшу ауқымын табайық:

Қозғалтқыштың жұмыс уақыты мына формуламен анықталады:

Қайда
– оқтұмсық массасы. Нақтырақ ұшу үшін біз сахна қабығының массасын ескереміз, ол үшін осы формулаға коэффициент қосамыз.
, ол кезең массасының отын массасына қатынасын көрсетеді.

Біз қазір берілген бастапқы шарттарда ICBM траекториясын анықтай аламыз.

2-тарау. Нәтижелер

2.1. Бір сатылы MBR параметрлік қисықтары

Құрылыста қолданылатын бастапқы параметрлер күріш. 1.

Жанармайдың лезде жану жылдамдығы Mu = 400 кг/с;

ICBM ұшу қашықтығының шабуыл бұрышына қарсы графигі

Суретте. 1. максималды ұшу қашықтығы шабуыл бұрышында екенін көруге болады =38 градус, бірақ бұл жанармайдың лезде жану жылдамдығы мен соңғы массасының тұрақты параметрлері бар оңтайлы шабуыл бұрышының мәні. Mu және Mk басқа мәндері үшін оңтайлы шабуыл бұрышы әртүрлі болуы мүмкін.

Құрылыста қолданылатын бастапқы параметрлер күріш. 2.

Шабуыл бұрышы = 30 градус.

Соңғы массасы (соғыс боелігі) Mk = 2,2 тонна.

ICBM ұшу қашықтығының жанармайдың лезде жану жылдамдығына қатысты графигі

2-суретте отынның лездік жану жылдамдығының оңтайлы мәні = 1000 кг/с көрсетілген. Бұл мәннің мүмкін еместігі анық көрінеді. Бұл қарама-қайшылық қарастырылып отырған R9 ICBM ауыр (зымыран массасы = 80,4 тонна) және ол үшін бір сатыны пайдалану мүмкін еместігіне байланысты туындайды.

Оңтайлы параметрлерді табу үшін градиентті түсіру әдісін қолданамыз. Бір сатылы зымыран үшін шабуыл бұрышы тұрақты деп есептесек, оңтайлы параметрлер:

Жанармайдың лезде жану жылдамдығы Mu = 945 кг/с;

Шабуыл бұрышы = 44,1 градус.

Бұған дейін біздің зерттеуіміз шабуыл бұрышы тұрақты шамаға тең деген болжаммен жүргізілді, тағы бір тәуелділікті енгізуге тырысайық, шабуыл бұрышы биіктікке тәуелді болсын.
.

Бұл жағдайда оңтайлы параметрлер:

Жанармайдың лезде жану жылдамдығы Mu = 1095 кг/с;

Тұрақты С = 0,0047.

Оңтайлы параметрлер бойынша ұшу қашықтығының графигі

Күріш. 3. 1 – тәуелді болса
, 2 – тәуелді болса

Суретте. 3. Шабуыл бұрышы тұрақты шамаға тең болмаған кезде зымыранның қашықтығы көбірек болатынын көруге болады. Бұл екінші жағдайда зымыран жер атмосферасын тезірек тастайтындығына байланысты, яғни атмосфера оны баяулатады. Әрі қарай зерттеуде біз тәуелділікті аламыз
.

2014 жылғы 24 наурызда сағат 19:05

Бірнеше кезеңдерді және гравитациялық шығындарды ескере отырып, зымыранның пайдалы жүктемесін есептеуге арналған оқу/ойын бағдарламасы

• Космонавтика,
• Физика,
• Ойындар мен ойын консольдері

Параметрлер ескерілмейді

• Мәселені жеңілдету үшін мыналар ескерілмейді:
• Ауаның үйкелісінің жоғалуы.
• Атмосфералық қысымға байланысты күштің өзгеруі.
• Өрмелеу.
• Қадамдарды бөлуге уақыт жоғалту.
• Максималды жылдамдық қысымы аймағында қозғалтқыштың күшінің өзгеруі.
• Тек бір орналасу ескеріледі - қадамдардың дәйекті орналасуымен.

Кішкене физика мен математика

Жылдамдықты есептеу

Модельдегі зымыранның үдеуі келесідей:


Ұшу биіктігі тұрақты деп есептеледі. Сонда зымыранның соққысын екі проекцияға бөлуге болады: FxЖәне Fy. Fyтең болуы керек мг, бұл біздің гравитациялық шығындарымыз, және Fx- бұл зымыранның жылдамдығын арттыратын күш. Фтұрақты, бұл қозғалтқыштардың күші, мотын шығынына байланысты өзгереді.
Бастапқыда зымыран қозғалысының теңдеуін аналитикалық шешу әрекеті болды. Дегенмен, бұл сәтті болмады, өйткені гравитациялық шығындар зымыран жылдамдығына байланысты. Ойлау экспериментін жасайық:

1. Ұшудың басында қозғалтқыштардың күші зымыран салмағынан аз болса, зымыран ұшыру алаңынан көтерілмейді.
2. Жеделдеудің соңында зымыран Жерге әлі де күшпен тартылады мг, бірақ бұл маңызды емес, өйткені оның жылдамдығы құлап үлгермейтіндіктен және ол айналмалы орбитаға кіргенде, ол өзінің жылдамдығына байланысты Жерге үнемі құлап, оны «сағынып» отырады.

Нақты гравитациялық жоғалтулар зымыранның массасы мен жылдамдығының функциясы болып табылады. Жеңілдетілген жуықтау ретінде мен гравитациялық шығындарды келесідей есептеуді шештім:

V1- бұл бірінші ғарыштық жылдамдық.
Соңғы жылдамдықты есептеу үшін біз қолдануға тура келді сандық модельдеу. Келесі есептеулер бір секундтық қадаммен орындалады:

Жоғарғы t – ағымдағы секунд, t-1 – алдыңғы.

Немесе бағдарламалау тілінде

үшін (int time = 0; уақыт< iBurnTime; time++) { int m1 = m0 - iEngineFuelUsage * iEngineQuantity; double ms = ((m0 + m1) / 2); double Fy = (1-Math.pow(result/7900,2))*9.81*ms; if (Fy < 0) { Fy = 0; } double Fx = Math.sqrt(Math.pow(iEngineThrust * iEngineQuantity * 1000, 2)-Math.pow(Fy, 2)); if (Fx < 0) { Fx = 0; } result = (result + Fx / ms); m0 = m1; }

Максималды пайдалы жүктемені есептеу

Әрбір рұқсат етілген пайдалы жүктеме үшін алынған жылдамдықты біле отырып, пайдалы жүктемені максимизациялау мәселесін сызықтық емес теңдеудің түбірін табу есебі ретінде шешуге болады.

Маған бұл теңдеуді жартыға бөлу әдісімен шешу ыңғайлы болып көрінді:

Код толығымен стандартты

public static int accountMaxPN(int кезеңдері) ( deltaV = жаңа қос; int нәтиже = 0; int PNLeft = 50; while (calculateVelocity(PNLeft, кезеңдер, жалған) > 7900) ( PNLeft = PNLeft + 1000; ) System.out.println (calculateVelocity(PNLeft, кезеңдер, false)); int PNRight = PNLeft - 1000; қос қате = Math.abs(calculateVelocity(PNLeft, кезеңдер, жалған) - 7900); System.out.println("Сол" + Double.toString (PNLeft) + "; Оң жақ " + Double.toString(PNRight) + "; Қате " + Double.toString(қате)); логикалық calcError = жалған; while ((қате / 7900 > 0.001) && !calcError) ( қос ескі қате = қате; егер (calculateVelocity((PNLeft + PNRight) / 2, кезеңдер, жалған) > 7900) ( PNRight = (PNLeft + PNRight) / 2; ) басқа ( PNLeft = (PNLeft + PNRight) / 2; ) қате = Математикалық .abs(calculateVelocity((PNLeft + PNRight) / 2, кезеңдер, жалған) - 7900); System.out.println("Солға" + Double.toString(PNLeft) + "; Оңға " + Double.toString(PNRight) + "; Қате " + Double.toString(қате)); егер (Math.abs(ескі қате - қате))< 0.0001) { //аварийный выход если алгоритм уйдет не туда PNLeft = 0; PNRight = 0; calcError = true; } } result = (PNLeft + PNRight) / 2; calculateVelocity(result, stages, true); return result; }

Ойнауға ше?

Енді теориялық бөлімнен кейін сіз ойнай аласыз.
Жоба GitHub сайтында орналасқан. MIT лицензиясын пайдалануға және өзгертуге еркін болыңыз және қайта бөлу құпталады.

Бағдарламаның негізгі және жалғыз терезесі:

Белгіленген PN үшін зымыранның соңғы жылдамдығын параметр мәтін өрістерін толтырып, жоғарғы жағында PN енгізіп, «Жылдамдықты есептеу» түймесін басу арқылы есептей аласыз.
Сондай-ақ берілген зымыран параметрлері үшін максималды пайдалы жүктемені есептеуге болады, бұл жағдайда «PN» өрісі ескерілмейді.
«Минотавр V» бес сатысы бар нағыз зымыран бар. «Минотавр V» түймесі бағдарламаның жұмыс істеу үлгісін көрсету үшін осы зымыранға ұқсас параметрлерді жүктейді.
Бұл негізінен әртүрлі параметрлердің ракетаның пайдалы жүктемесіне қалай әсер ететінін зерттей отырып, ерікті параметрлері бар зымырандар жасауға болатын құм жәшігінің режимі.

Жарыс

Жарыс режимі «Бәсеке» түймесін басу арқылы іске қосылады. Бұл режимде бірдей бәсеке шарттарын қамтамасыз ету үшін басқарылатын параметрлердің саны айтарлықтай шектеледі. Барлық кезеңдерде қозғалтқыштардың бір түрі бар (бұл бірнеше кезеңнің қажеттілігін көрсету үшін қажет). Сіз қозғалтқыштардың санын басқара аласыз. Сондай-ақ, отынның бөлінуін кезеңдер мен кезеңдердің саны бойынша басқаруға болады. Жанармайдың максималды салмағы - 300 тонна. Сіз аз отын қосуға болады.
Тапсырма: қолдану ең аз сомамаксималды PN жету үшін қозғалтқыштар. Егер ойнауға дайын адамдар көп болса, онда қозғалтқыштардың әрбір санының өзіндік классификациясы болады.
Қызығушылық танытқандар өз нәтижелерін түсініктемелерде пайдаланылған параметрлермен қалдыра алады. Іске сәт!

Тарту немесе басқару күші мен моменті жоқ болса, ол баллистикалық траектория деп аталады. Объектіні қуаттандыратын механизм бүкіл қозғалыс кезеңінде жұмыс істеп тұрса, ол авиациялық немесе динамикалық санатқа жатады. Жоғары биіктікте қозғалтқыштары өшірілген ұшу кезінде ұшақтың траекториясын баллистикалық деп те атауға болады.

Берілген координаталар бойымен қозғалатын объектке тек денені қозғаушы механизм, қарсылық және ауырлық күштері әсер етеді. Мұндай факторлардың жиынтығы мүмкіндігін жоққа шығарады түзу сызықты қозғалыс. Бұл ережеғарышта да жұмыс істейді.

Дене эллипс, гипербола, парабола немесе шеңберге ұқсас траекторияны сипаттайды. Соңғы екі нұсқаға екінші және бірінші ғарыштық жылдамдықтарда қол жеткізіледі. Траекторияны анықтау үшін парабола немесе шеңбер бойымен қозғалысты есептеулер жүргізіледі баллистикалық зымыран.

Ұшу және ұшу кезіндегі барлық параметрлерді (салмақ, жылдамдық, температура және т.б.) ескере отырып, келесі траектория ерекшеліктерін ажыратады:

• Зымыранды мүмкіндігінше ұшыру үшін дұрыс бұрышты таңдау керек. Ең жақсысы өткір, шамамен 45º.
• Объектінің бастапқы және соңғы жылдамдығы бірдей.
• Дене ұшырылған кезде бірдей бұрышта қонады.
• Нысанның басынан ортасына, сондай-ақ ортасынан аяқталу нүктесіне дейін жылжу уақыты бірдей.

Траекторияның қасиеттері және практикалық салдары

Қозғаушы күштің әсері тоқтағаннан кейін дененің қозғалысын сыртқы баллистика зерттейді. Бұл ғылым есептерді, кестелерді, таразыларды, көрнекті жерлерді береді және шығарады оңтайлы опциялартүсіру үшін. Оқтың баллистикалық траекториясы - бұл ұшу кезіндегі заттың ауырлық центрімен сипатталған қисық сызық.

Денеге ауырлық күші мен қарсылық әсер ететіндіктен, оқ (снаряд) сипаттайтын жол қисық сызықтың пішінін құрайды. Осы күштердің әсерінен заттың жылдамдығы мен биіктігі бірте-бірте төмендейді. Бірнеше траекториялар бар: тегіс, монтаждалған және конъюгаттық.

Біріншісіне ең үлкен диапазон бұрышынан аз биіктік бұрышын пайдалану арқылы қол жеткізіледі. Ұшу қашықтығы әртүрлі траекториялар үшін бірдей болып қалса, мұндай траекторияны конъюгат деп атауға болады. Егер биіктік бұрышы ең үлкен диапазондағы бұрыштан үлкен болса, жол тоқтатылған жол деп аталады.

Нысанның баллистикалық қозғалысының траекториясы (оқ, снаряд) нүктелер мен қималардан тұрады:

• Шығу(мысалы, бөшкенің тұмсығы) - бұл нүкте жолдың басы, сәйкесінше сілтеме.
• Қару-жарақ көкжиегі- бұл бөлім жөнелту нүктесі арқылы өтеді. Траектория оны екі рет кесіп өтеді: босату кезінде және құлау кезінде.
• Биіктігі аймағы- бұл көкжиектің жалғасы болып табылатын және тік жазықтықты құрайтын сызық. Бұл аймақ атыс ұшағы деп аталады.
• Траекторияның шыңдары- бұл бастапқы және соңғы нүктелердің (ату және құлау) ортасында орналасқан, бүкіл жол бойындағы ең үлкен бұрышқа ие нүкте.
• Кеңестер- нысана немесе көру орны және объект қозғалысының басы көздеу сызығын құрайды. Қару көкжиегі мен соңғы нысана арасында көздеу бұрышы қалыптасады.

Зымырандар: ұшыру және қозғалу ерекшеліктері

Басқарылатын және басқарылмайтын баллистикалық зымырандар бар. Траекторияның қалыптасуына сыртқы және сыртқы факторлар да әсер етеді (қарсылық күштері, үйкеліс, салмақ, температура, қажетті ұшу қашықтығы және т.б.).

Іске қосылған дененің жалпы жолын келесі кезеңдермен сипаттауға болады:

• Іске қосу. Бұл жағдайда зымыран бірінші кезеңге өтіп, қозғалысын бастайды. Осы сәттен бастап баллистикалық зымыранның ұшу жолының биіктігін өлшеу басталады.
• Шамамен бір минуттан кейін екінші қозғалтқыш іске қосылады.
• Екінші кезеңнен кейін 60 секундтан кейін үшінші қозғалтқыш іске қосылады.
• Содан кейін дене атмосфераға енеді.
• Соңында оқтұмсықтар жарылады.

Зымыран ұшыру және қозғалыс қисығын қалыптастыру

Зымыранның қозғалыс қисығы үш бөліктен тұрады: ұшыру кезеңі, еркін ұшу және жер атмосферасына қайта кіру.

Тірі снарядтар қозғалмалы қондырғыларда бекітілген нүктеден ұшырылады, сонымен қатар Көлік(кемелер, сүңгуір қайықтар). Ұшуды бастау секундтың оннан мыңнан бірнеше минутқа дейін созылады. Еркін құлау баллистикалық зымыранның ұшу жолының ең үлкен бөлігін құрайды.

Мұндай құрылғыны іске қосудың артықшылықтары:

• Ұзақ тегін ұшу уақыты. Осы қасиетінің арқасында отын шығыны басқа зымырандармен салыстырғанда айтарлықтай төмендейді. Прототиптік ұшу үшін ( қанатты зымырандар) тиімдірек қозғалтқыштар қолданылады (мысалы, реактивті қозғалтқыштар).
• Құрлықаралық қару қозғалатын жылдамдықта (шамамен 5 мың м/с) ұстап алу өте қиын.
• Баллистикалық зымыран 10 мың км-ге дейінгі қашықтықтағы нысананы дәл тигізе алады.

Теориялық тұрғыдан снарядтың қозғалу жолы - бұл құбылыс жалпы теорияфизика, қозғалыстағы қатты денелер динамикасының бөлімі. Бұл объектілерге қатысты массалар центрінің қозғалысы және оның айналасындағы қозғалыс қарастырылады. Біріншісі ұшу кезіндегі объектінің сипаттамаларына, екіншісі тұрақтылық пен басқаруға қатысты.

Дене ұшуға арналған траекторияларды бағдарламалағандықтан, зымыранның баллистикалық траекториясын есептеу физикалық және динамикалық есептеулер арқылы анықталады.

Баллистикадағы заманауи әзірлемелер

Өйткені жауынгерлік ракеталаркез келген түрі өмірге қауіпті, қорғаныстың негізгі міндеті – жойқын жүйелерді іске қосу пункттерін жетілдіру. Соңғысы қозғалыстың кез келген нүктесінде континентаралық және баллистикалық қаруды толық бейтараптандыруды қамтамасыз етуі керек. Көп деңгейлі жүйе қарастыруға ұсынылады:

• Бұл өнертабыс әрқайсысының өзіндік мақсаты бар жеке деңгейлерден тұрады: алғашқы екеуі лазерлік типтегі қарулармен (мақсатты зымырандар, электромагниттік зеңбіректер) жабдықталады.
• Келесі екі бөлім бірдей қарумен жабдықталған, бірақ жау қаруының бас бөліктерін жоюға арналған.

Қорғаныс зымырандық технологияларындағы даму әлі тоқтап тұрған жоқ. Ғалымдар квазибаллистикалық зымыранды модернизациялауда. Соңғысы атмосферада төмен жолға ие, бірақ сонымен бірге бағыты мен ауқымын күрт өзгертетін объект ретінде ұсынылған.

Мұндай зымыранның баллистикалық траекториясы оның жылдамдығына әсер етпейді: тіпті өте төмен биіктікте объект қалыптыдан жылдамырақ қозғалады. Мысалы, ресейлік әзірлеген Искандер дыбыстан жоғары жылдамдықпен ұшады - массасы 4 кг 615 г болатын 2100-ден 2600 м/с-қа дейін; зымыран круиздері салмағы 800 кг-ға дейінгі оқтұмсықты жылжытады. Ұшу кезінде ол маневр жасайды және зымыранға қарсы қорғанысты айналып өтеді.

Құрлықаралық қарулар: басқару теориясы және құрамдас бөліктері

Көп сатылы баллистикалық зымырандар континентаралық зымырандар деп аталады. Бұл атау белгілі бір себептермен пайда болды: ұзақ ұшу қашықтығына байланысты жүктерді Жердің екінші шетіне тасымалдауға болады. Негізгі жауынгерлік зат (заряд) негізінен атомдық немесе термоядролық зат болып табылады. Соңғысы снарядтың алдыңғы жағында орналасқан.

Әрі қарай дизайнда басқару жүйесі, қозғалтқыштар мен жанармай бактары орнатылған. Өлшемдері мен салмағы қажетті ұшу қашықтығына байланысты: қашықтық неғұрлым үлкен болса, ұшыру салмағы мен құрылымның өлшемдері соғұрлым жоғары болады.

ICBM баллистикалық ұшу траекториясы басқа зымырандардың траекториясынан биіктігі бойынша ерекшеленеді. Көп сатылы зымыран ұшыру процесінен өтеді, содан кейін бірнеше секунд бойы тік бұрышпен жоғары қарай жылжиды. Басқару жүйесі мылтықтың нысанаға бағытталғанын қамтамасыз етеді. Зымыран жетегінің бірінші сатысы толық күйіп болғаннан кейін дербес бөлінеді, ал дәл сол сәтте келесісі іске қосылады. Белгіленген жылдамдық пен ұшу биіктігіне жеткеннен кейін зымыран нысанаға қарай жылдам қозғала бастайды. Межелі жерге ұшу жылдамдығы 25 мың км/сағ жетеді.

Арнайы мақсаттағы зымырандардың әлемдік дамуы

Шамамен 20 жыл бұрын орташа қашықтықтағы зымырандық жүйелердің бірін жаңғырту кезінде кемеге қарсы баллистикалық зымырандар жобасы қабылданған болатын. Бұл дизайн автономды ұшыру платформасында орналастырылған. Снарядтың салмағы 15 тонна, ұшыру қашықтығы 1,5 шақырымға жуық.

Кемелерді жоюға арналған баллистикалық зымыранның траекториясы жылдам есептеулерге жарамайды, сондықтан жаудың әрекеттерін болжаңыз және жойыңыз. бұл қарумүмкін емес.

Бұл дамудың келесі артықшылықтары бар:

• Іске қосу ауқымы. Бұл мән прототиптерге қарағанда 2-3 есе артық.
• Ұшу жылдамдығы мен биіктігін жасайды әскери қарузымыранға қарсы қорғанысқа қолайсыз.

Әлемдік сарапшылар жаппай қырып-жою қаруын әлі де тауып, залалсыздандыруға болатынына сенімді. Мұндай мақсаттар үшін орбиталық арнайы барлау станциялары, авиация, сүңгуір қайықтар, кемелер және т.б. Ең маңызды «қарсы әрекет» радиолокациялық станциялар түрінде ұсынылған ғарыштық барлау болып табылады.

Баллистикалық траектория барлау жүйесімен анықталады. Алынған деректер тағайындалған жерге жіберіледі. Негізгі мәселе - ақпараттың тез ескіруі - үшін қысқа мерзімУақыт өте келе деректер өзектілігін жоғалтады және 50 км-ге дейінгі қашықтықта қарудың нақты орналасқан жерінен ауытқуы мүмкін.

Отандық қорғаныс өнеркәсібінің жауынгерлік жүйелерінің сипаттамасы

Көпшілігі қуатты қаруҚазіргі уақытта континентаралық баллистикалық зымыран стационарлық болып саналады. Ішкі зымыран жүйесі«R-36M2» - ең жақсылардың бірі. Онда 36-ға дейін дәлдікпен басқарылатын ядролық снарядтарды алып жүруге қабілетті ауыр салмақты 15А18М жауынгерлік қаруы бар.

Мұндай қарудың баллистикалық ұшу бағытын болжау мүмкін емес, тиісінше, зымыранды бейтараптандыру да қиындықтар тудырады. Снарядтың жауынгерлік қуаты 20 Мт. Егер бұл оқ-дәрі төмен биіктікте жарылып кетсе, байланыс, басқару және зымыранға қарсы қорғаныс жүйелері істен шығады.

Жоғарыда аталған зымыран тасығыштың модификациялары бейбіт мақсатта да қолданылуы мүмкін.

Қатты отындық зымырандардың ішінде RT-23 UTTH әсіресе қуатты болып саналады. Мұндай құрылғы автономды (мобильді) негізделген. Стационарлық прототиптік станцияда («15Ж60») іске қосу күші мобильді нұсқамен салыстырғанда 0,3 жоғары.

Станциялардан тікелей жүзеге асырылатын зымырандарды залалсыздандыру қиын, өйткені снарядтардың саны 92 бірлікке жетуі мүмкін.

Шетелдік қорғаныс өнеркәсібінің зымырандық жүйелері мен қондырғылары

Американдық Minuteman-3 зымыранының баллистикалық траекториясының биіктігі отандық өнертабыстардың ұшу сипаттамаларынан айтарлықтай ерекшеленбейді.

АҚШ-та жасалған кешен жалғыз «қорғаушы» болып табылады. Солтүстік америкадейін осы түрдегі қарулар арасында бүгін. Өнертабыстың жасына қарамастан, мылтықтың тұрақтылық көрсеткіштері өте жақсы қазіргі уақыт, өйткені кешеннің зымырандары зымыранға қарсы қорғанысқа төтеп бере алады, сонымен қатар нысанаға тиді жоғары деңгейқорғау. Ұшудың белсенді бөлігі қысқа және 160 секундқа созылады.

Тағы бір американдық өнертабыс - Пиккипер. Ол сондай-ақ баллистикалық қозғалыстың ең қолайлы траекториясының арқасында нысанаға дәл тиюді қамтамасыз ете алады. Мамандар осылай дейді жауынгерлік қабілеттерберілген кешен Минутманнан 8 есе дерлік жоғары. Бітімгердің жауынгерлік міндеті 30 секундты құрады.

Снарядтың ұшуы және атмосферадағы қозғалысы

Динамика бөлімінен атмосфераның әртүрлі қабаттарындағы кез келген дененің қозғалыс жылдамдығына ауа тығыздығының әсерін білеміз. Соңғы параметрдің функциясы тығыздықтың тікелей ұшу биіктігіне тәуелділігін ескереді және келесі функция ретінде көрсетіледі:

N (y) = 20000-y/20000+y;

мұндағы y – снарядтың биіктігі (м).

Құрлықаралық баллистикалық зымыранның параметрлері мен траекториясын арнайы компьютерлік бағдарламалар арқылы есептеуге болады. Соңғысы мәлімдемелерді, сондай-ақ ұшу биіктігі, жылдамдығы мен үдеуі және әрбір кезеңнің ұзақтығы туралы деректерді береді.

Эксперименттік бөлім есептелген сипаттамаларды растайды және жылдамдыққа снарядтың пішіні әсер ететінін дәлелдейді (оңайлау неғұрлым жақсы болса, жылдамдық соғұрлым жоғары болады).

Өткен ғасырдағы басшылыққа алынған жаппай қырып-жоятын қарулар

Бұл түрдегі барлық қаруларды екі топқа бөлуге болады: жердегі және әуе десанты. Жер үсті құрылғылары – стационарлық станциялардан (мысалы, шахталардан) іске қосылатын құрылғылар. Авиация, сәйкесінше, тасымалдаушы кемеден (ұшақтан) ұшырылады.

Құрлықтағы топқа баллистикалық, қанатты және зениттік зымырандар кіреді. Авиация - снарядты ұшақтар, АДБ және басқарылатын әуе жауынгерлік зымырандар.

Баллистикалық траекторияны есептеудің негізгі сипаттамасы - биіктік (атмосфералық қабаттан бірнеше мың километр жоғары). Жер үстіндегі белгілі бір деңгейде снарядтар жоғары жылдамдыққа жетеді және оларды анықтау және зымыранға қарсы қорғанысты бейтараптандыру үшін үлкен қиындықтар тудырады.

арналған белгілі баллистикалық зымырандар орташа диапазонұшулар: «Титан», «Тор», «Юпитер», «Атлас» т.б.

Нүктеден ұшырылатын және белгіленген координаттарға тиетін зымыранның баллистикалық траекториясы эллипс пішініне ие. Доғаның өлшемі мен ұзындығы бастапқы параметрлерге байланысты: жылдамдық, ұшыру бұрышы, масса. Егер снарядтың жылдамдығы бірінші ғарыштық жылдамдыққа (8 км/с) тең болса, көкжиекке параллель ұшырылатын әскери қару айналмалы орбитасы бар планетаның серігіне айналады.

Қорғаныс саласындағы тұрақты жақсартуларға қарамастан, әскери снарядтың ұшу жолы іс жүзінде өзгеріссіз қалады. Қазіргі уақытта техника барлық денелер бағынатын физика заңдарын бұзуға қауқарсыз. Кішкентай ерекшелік - мақсатты зымырандар - олар нысананың қозғалысына байланысты бағытты өзгерте алады.

Өнертапқыштар зымыранға қарсы жүйелеролар сондай-ақ қаражатты жою үшін қаруды модернизациялауда және әзірлеуде жаппай қырып-жоюжаңа ұрпақ.