|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Pocisk balistyczny. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Pocisk balistyczny jest rodzajem broni rakietowej. Większość lotu wykonuje po trajektorii balistycznej, czyli jest w niekontrolowanym ruchu. Pożądana prędkość i kierunek lotu są przekazywane pociskowi balistycznemu w aktywnej fazie lotu przez system sterowania lotem pocisku. Po wyłączeniu silnika przez resztę drogi głowica będąca ładunkiem rakiety porusza się po trajektorii balistycznej. Pociski balistyczne mogą być wielostopniowe, w takim przypadku po osiągnięciu określonej prędkości zużyte stopnie są odrzucane. Ten schemat pozwala zmniejszyć obecną wagę rakiety, co pozwala zwiększyć jej prędkość.
W swojej prawie tysiącletniej historii rozwoju technologia rakietowa przeszła długą drogę od prymitywnych „ognistych strzał” do najpotężniejszych nowoczesnych pojazdów nośnych zdolnych do wystrzelenia wielotonowych statków kosmicznych na orbitę. Rakieta została wynaleziona w Chinach. Pierwsza udokumentowana informacja o jego bojowym zastosowaniu wiąże się z oblężeniem przez Mongołów chińskiego miasta Pien-King w 1232 roku. Chińskie rakiety, które następnie zostały wystrzelone z twierdzy i wzbudziły strach w mongolskiej kawalerii, były małymi workami wypełnionymi prochem i przywiązanymi do zwykłej strzały łukowej. W ślad za Chińczykami Hindusi i Arabowie zaczęli używać rakiet zapalających, ale wraz z rozpowszechnieniem się broni palnej rakiety straciły na znaczeniu i zostały przez wiele stuleci wyparte z powszechnego użytku wojskowego.
Ponownie zainteresowanie rakietą jako bronią wojskową obudziło się w XIX wieku. W 1804 roku znaczące ulepszenia w konstrukcji rakiety wprowadził angielski oficer William Congreve, któremu po raz pierwszy w Europie udało się uruchomić masową produkcję rakiet bojowych. Masa jego rakiet osiągnęła 20 kg, a zasięg lotu - 3 km. Przy odpowiedniej wprawie potrafiły trafiać w cele na odległość do 1000 m. W 1807 r. Brytyjczycy szeroko używali tej broni podczas bombardowania Kopenhagi. W krótkim czasie na miasto wystrzelono ponad 25 tysięcy rakiet, w wyniku czego miasto zostało prawie doszczętnie spalone. Wkrótce jednak rozwój broni palnej gwintowanej sprawił, że użycie pocisków stało się nieskuteczne. W drugiej połowie XIX wieku wycofano je ze służby w większości stanów. Znowu przez prawie sto lat rakieta została wycofana. Jednak różne projekty dotyczące użycia napędu odrzutowego już w tym czasie pojawiły się od jednego lub drugiego wynalazcy. W 1903 rosyjski naukowiec Konstantin Tsiołkowski opublikował swoją pracę „Badanie przestrzeni za pomocą instrumentów reaktywnych”. W nim Ciołkowski nie tylko przewidział, że rakieta kiedyś stanie się pojazdem, który zabierze człowieka w kosmos, ale także po raz pierwszy opracował schemat nowego silnika odrzutowego na paliwo ciekłe. Następnie, w 1909 roku, amerykański naukowiec Robert Goddard po raz pierwszy wyraził ideę stworzenia i użycia rakiety wielostopniowej. W 1914 roku opatentował ten projekt. Zaletą korzystania z wielu etapów jest to, że po wyczerpaniu się paliwa ze zbiorników etap jest wyrzucany. Zmniejsza to masę, którą należy rozpędzić do jeszcze większych prędkości. W 1921 roku Goddard przeprowadził pierwsze testy swojego silnika odrzutowego na paliwo ciekłe, który działał na ciekłym tlenie i eterze. W 1926 roku dokonał pierwszego publicznego startu rakiety z płynnym silnikiem, która jednak wzniosła się tylko o 12 m. W przyszłości Goddard przywiązywał dużą wagę do stabilności i sterowności rakiet. W 5 wystrzelił pierwszą rakietę ze sterami żyroskopowymi. Ostatecznie jego rakiety o masie początkowej do 1932 kg wzniosły się na wysokość do 350 km. W latach 3. w kilku krajach trwały już intensywne prace nad ulepszaniem rakiet. Zasada działania silnika odrzutowego na paliwo ciekłe jest ogólnie bardzo prosta. Paliwo i utleniacz znajdują się w oddzielnych zbiornikach. Pod wysokim ciśnieniem podawane są do komory spalania, gdzie są intensywnie mieszane, odparowują, reagują i zapalają się. Powstałe gorące gazy są wyrzucane z powrotem przez dyszę z dużą siłą, co prowadzi do pojawienia się ciągu strumieniowego.
Jednak faktyczna realizacja tych prostych zasad napotkała ogromne trudności techniczne, z którymi borykali się pierwsi projektanci. Najbardziej dotkliwymi z nich były problemy zapewnienia stabilnego spalania paliwa w komorze spalania oraz chłodzenia samego silnika. Bardzo trudne były również pytania o wysokoenergetyczne paliwo do silnika rakietowego i sposób dostarczania składników paliwowych do komory spalania, ponieważ dla całkowitego spalenia z uwolnieniem maksymalnej ilości ciepła musiały być dobrze zdyspergowane i równomiernie wymieszane ze sobą. inne w całej objętości komory. Ponadto konieczne było opracowanie niezawodnych systemów regulujących pracę silnika i sterowanie rakietą. Potrzeba było wielu eksperymentów, błędów i niepowodzeń, zanim wszystkie te trudności zostały skutecznie przezwyciężone. Ogólnie rzecz biorąc, silniki na paliwo ciekłe mogą również pracować na paliwie jednoskładnikowym, tzw. paliwie jednostkowym. Jako taki może działać na przykład stężony nadtlenek wodoru lub hydrazyna. W połączeniu z katalizatorem nadtlenek wodoru H2O2 z dużym wydzielaniem ciepła rozkłada się na tlen i wodę. Hydrazyna N2H4 w tych warunkach rozkłada się na wodór, azot i amoniak. Jednak liczne testy wykazały, że silniki pracujące na dwóch oddzielnych komponentach, z których jeden jest paliwem, a drugi utleniaczem, są bardziej wydajne. Dobrymi utleniaczami były ciekły tlen O2, kwas azotowy HNO3, różne tlenki azotu, a także ciekły fluor F2. Nafta, ciekły wodór H2, (w połączeniu z ciekłym tlenem jest niezwykle wydajnym paliwem), hydrazyna i jej pochodne. Na początkowych etapach rozwoju technologii rakietowej jako paliwo często stosowano alkohol etylowy lub metylowy. Dla lepszego rozpylania i mieszania paliwa (utleniacz i paliwo) zastosowano specjalne dysze umieszczone przed komorą spalania (ta część komory nazywana jest głowicą dyszy). Miał z reguły płaski kształt, utworzony z wielu dysz. Wszystkie te dysze zostały wykonane w postaci podwójnych rurek do jednoczesnego dostarczania utleniacza i paliwa. Wtrysk paliwa odbywał się pod wysokim ciśnieniem. Małe kropelki środka utleniającego i paliwa w wysokiej temperaturze intensywnie odparowują i wchodzą ze sobą w reakcję chemiczną. Główne spalanie paliwa następuje w pobliżu głowicy wtryskiwacza. Jednocześnie znacznie wzrosła temperatura i ciśnienie powstałych gazów, które następnie wpadły do dyszy i wybuchły z dużą prędkością. Ciśnienie w komorze spalania może sięgać setek atmosfer, więc paliwo i utleniacz muszą być dostarczane pod jeszcze wyższym ciśnieniem. W tym celu pierwsze rakiety wykorzystywały ciśnienie w zbiornikach paliwa sprężonym gazem lub oparami samych składników miotających (na przykład oparami ciekłego tlenu). Później zaczęto stosować specjalne wysokowydajne pompy dużej mocy napędzane turbinami gazowymi. Aby rozkręcić turbinę gazową w początkowej fazie pracy silnika, z wytwornicy gazu podawano gorący gaz. Później zaczęli używać gorącego gazu powstałego ze składników samego paliwa. Po przyspieszeniu turbiny gaz ten wszedł do komory spalania i został wykorzystany do przyspieszenia rakiety. Początkowo próbowali rozwiązać problem chłodzenia silnika za pomocą specjalnych materiałów żaroodpornych lub specjalnego płynu chłodzącego (na przykład wody). Jednak stopniowo znaleziono bardziej opłacalną i wydajną metodę chłodzenia, stosując jeden ze składników samego paliwa. Przed wejściem do komory jeden ze składników paliwa (na przykład ciekły tlen) przechodził między jej ścianą wewnętrzną i zewnętrzną i odprowadzał ze sobą znaczną część ciepła z najbardziej obciążonej cieplnie ścianki wewnętrznej. System ten nie został opracowany od razu, dlatego na pierwszych etapach tworzenia rakiet ich startom często towarzyszyły wypadki i wybuchy. Do sterowania pierwszymi rakietami wykorzystano stery pneumatyczne i gazowe. Stery gazowe znajdowały się na wylocie dyszy i wytwarzały siły i momenty sterujące poprzez odchylanie strumienia gazu wypływającego z silnika. Kształtem przypominały ostrza wiosła. Podczas lotu stery te szybko się paliły i zapadały. Dlatego w przyszłości zrezygnowano z ich stosowania i zaczęto stosować specjalne silniki rakietowe sterujące, które były w stanie obracać się względem osi montażowych. W ZSRR eksperymenty nad tworzeniem rakiet na paliwo ciekłe rozpoczęły się w latach 30. XX wieku. W 1933 roku Moskiewska Grupa Badań nad Napędami Odrzutowymi (GIRD) opracowała i wystrzeliła pierwszą radziecką rakietę GIRD-09 (projektanci Siergiej Korolow i Michaił Tichonrawow). Rakieta ta, o długości 2 mi średnicy 4 cm, miała masę startową 18 kg. Masa paliwa, składającego się z ciekłego tlenu i skroplonej benzyny, wynosiła około 19 kg. Silnik rozwijał ciąg do 5 kg i mógł pracować 32-15 s. Przy pierwszym starcie, z powodu wypalenia komory spalania, z boku zaczęły uciekać strumienie gazu, co doprowadziło do zablokowania rakiety i jej łagodnego lotu. Maksymalna wysokość lotu wynosiła 18 m. W kolejnych latach radzieccy naukowcy rakietowi przeprowadzili jeszcze kilka startów. Niestety, w 1939 roku Instytut Badań Reaktywnych (w który przekształcono GIRD w 1933) został pokonany przez NKWD. Wielu projektantów trafiło do więzień i obozów. Korolow został aresztowany w lipcu 1938 r. Wraz z Valentinem Głuszko, przyszłym głównym konstruktorem silników rakietowych, spędził kilka lat w specjalnym biurze projektowym w Kazaniu, gdzie Głuszko był wymieniony jako główny projektant układów napędowych samolotów, a Korolow jako jego zastępca. Od pewnego czasu rozwój nauki o rakietach w ZSRR ustał. Znacznie bardziej namacalne wyniki osiągnęli niemieccy badacze. W 1927 roku powstało tu Towarzystwo Podróży Międzyplanetarnych, kierowane przez Wernhera von Brauna i Klausa Riedla. Wraz z dojściem do władzy nazistów naukowcy ci zaczęli pracować nad stworzeniem rakiet bojowych. W 1937 r. w Peenemünde założono centrum rakietowe. W jego budowę w ciągu czterech lat zainwestowano 550 milionów marek. W 1943 r. liczba personelu podstawowego w Peenemünde wynosiła już 15 1. Znajdował się tu największy tunel aerodynamiczny w Europie oraz fabryka do produkcji ciekłego tlenu. Centrum opracowało pocisk V-2, a także pierwszy w historii seryjny pocisk balistyczny V-12700 o masie startowej XNUMX XNUMX kg, jak luźno rzucony kamień). Prace nad rakietą rozpoczęły się już w 1936 roku, kiedy Brownowi i Riedelowi przydzielono do pomocy 120 pracowników i kilkuset pracowników. Pierwsze eksperymentalne uruchomienie V-2 miało miejsce w 1942 roku i zakończyło się niepowodzeniem. Z powodu awarii systemu sterowania rakieta uderzyła w ziemię 1,5 minuty po wystrzeleniu. Nowy start w październiku 1942 roku był udany. Rakieta wzniosła się na wysokość 96 km, osiągnęła zasięg 190 km i eksplodowała cztery km od celu. Podczas tworzenia tej rakiety dokonano wielu odkryć, które następnie były szeroko stosowane w nauce rakietowej, ale było też wiele wad. Fau jako pierwszy zastosował turbopompę do dostarczania paliwa do komory spalania (wcześniej zwykle stosowano jej wypieranie sprężonym azotem). Do rozkręcenia turbiny gazowej użyto nadtlenku wodoru. Początkowo próbowano rozwiązać problem chłodzenia silnika, stosując grube blachy stalowe o słabej przewodności cieplnej na ścianki komory spalania. Ale już pierwsze starty pokazały, że z tego powodu silnik szybko się przegrzewa. Aby obniżyć temperaturę spalania, alkohol etylowy trzeba było rozcieńczyć 25% wodą, co z kolei znacznie obniżyło sprawność silnika.
W styczniu 1944 roku rozpoczęła się seryjna produkcja „V”. Ten pocisk o zasięgu do 300 km niósł głowicę o masie do 1 t. Od września 1944 r. Niemcy zaczęli nimi bombardować terytorium brytyjskie. W sumie wyprodukowano 6100 pocisków i przeprowadzono 4300 startów bojowych. 1050 rakiet poleciało do Anglii, a połowa z nich eksplodowała bezpośrednio w Londynie. W efekcie zginęło około 3 tys. osób, a dwukrotnie więcej zostało rannych.
Maksymalna prędkość lotu V-2 sięgała 1,5 km/s, a wysokość lotu wynosiła około 90 km. Brytyjczycy nie mieli możliwości przechwycenia lub zestrzelenia tego pocisku. Ale ze względu na niedoskonały system naprowadzania okazały się jako całość raczej nieskuteczną bronią. Jednak z punktu widzenia rozwoju technologii rakietowej V-y stanowiły ogromny krok naprzód. Najważniejsze było to, że świat uwierzył w przyszłość rakiet. Po wojnie nauka o rakietach otrzymała potężne wsparcie państwa we wszystkich stanach. Początkowo Stany Zjednoczone znalazły się w korzystniejszych warunkach, wielu niemieckich rakietowców, dowodzonych przez samego Browna, zostało dostarczonych do Ameryki po klęsce Niemiec, podobnie jak kilka gotowych V. Potencjał ten posłużył jako punkt wyjścia dla rozwoju amerykańskiego przemysłu rakietowego. W 1949 roku, po zainstalowaniu V-2 na małej rakiecie badawczej Vak-Corporal, Amerykanie wystrzelili go na wysokość 400 km. Na podstawie tego samego „V”, pod dowództwem Browna, w 1951 roku powstał amerykański pocisk balistyczny „Viking”, rozwijający prędkość około 6400 km/h. W 1952 r. ten sam Brown opracował dla Stanów Zjednoczonych pocisk balistyczny Redstone o zasięgu do 900 km (to właśnie ten pocisk został użyty w 1958 r. jako pierwszy etap wyniesienia na orbitę pierwszego amerykańskiego satelity Explorer 1). . ZSRR musiał dogonić Amerykanów. Tworzenie własnych ciężkich pocisków balistycznych tutaj również rozpoczęło się od badań niemieckiego V-2. W tym celu zaraz po zwycięstwie grupa projektantów została wysłana do Niemiec (m.in. Korolow i Głuszko). Co prawda nie udało im się przygotować ani jednego kompletnego „Fau”, ale według pośrednich znaków i licznych zeznań pomysł na to był całkiem kompletny. W 1946 r. ZSRR rozpoczął własne intensywne prace nad stworzeniem automatycznie kierowanych pocisków balistycznych dalekiego zasięgu. Zorganizowany przez Korolowa NII-88 (później TsNIIMash w Podlipkach pod Moskwą, obecnie miasto Korolev) natychmiast otrzymał znaczne fundusze i wszechstronne wsparcie państwa. W 1947 roku na bazie V-2 powstał pierwszy sowiecki pocisk balistyczny R-1. Ten pierwszy sukces przyszedł z wielkim trudem. Podczas rozwoju rakiety radzieccy inżynierowie napotkali wiele problemów.
Przemysł radziecki nie produkował wtedy gatunków stali niezbędnych do nauki o rakietach, nie było potrzebnej gumy i niezbędnych tworzyw sztucznych. Podczas pracy z ciekłym tlenem pojawiły się ogromne trudności, ponieważ wszystkie dostępne wówczas oleje smarowe natychmiast gęstniały w niskich temperaturach, a stery przestały działać. Musiałem opracować nowe rodzaje olejków. Ogólna kultura produkcji w żaden sposób nie odpowiadała poziomowi technologii rakietowej. Dokładność wykonania części, jakość spawania przez długi czas pozostawiała wiele do życzenia. Testy przeprowadzone w 1948 roku na poligonie w Kapustin Yar wykazały, że P-1 nie tylko nie przewyższał V-2, ale był od nich gorszy pod wieloma względami. Prawie żaden ze startów nie przebiegał gładko. Starty niektórych pocisków były wielokrotnie opóźniane z powodu awarii. Z 12 pocisków przeznaczonych do testów tylko 9 zostało wystrzelonych z dużym trudem. Testy przeprowadzone w 1949 roku dały już znacznie lepsze wyniki: z 20 pocisków 16 trafiło w dany prostokąt 16 na 8 km. Nie było ani jednej awarii w uruchomieniu silnika. Ale nawet po tym upłynęło dużo czasu, zanim nauczyli się projektować niezawodne pociski, które startowały, latały i trafiały w cel. W 1949 r. na bazie R-1 opracowano wysokogórską rakietę geofizyczną V-1A o masie startowej około 14 ton (przy średnicy około 1,5 m, miała wysokość 15 m). W 1949 r. rakieta ta dostarczyła pojemnik z instrumentami naukowymi na wysokość 102 km, który następnie bezpiecznie wrócił na ziemię. W 1950 r. R-1 został oddany do użytku. Od tego momentu radzieccy naukowcy rakietowi polegali już na własnym doświadczeniu i wkrótce przewyższyli nie tylko swoich niemieckich nauczycieli, ale także amerykańskich projektantów. W 1950 roku stworzono całkowicie nowy pocisk balistyczny R-2 z jednym zbiornikiem nośnym i odłączaną głowicą. (Zbiorniki paliwa w V były zawieszone, to znaczy nie przenosiły żadnego obciążenia mocy. Sowieccy projektanci początkowo przyjęli ten schemat. Ale później przeszli na stosowanie zbiorników nośnych, gdy służył zewnętrzny pancerz, czyli korpus rakiety jako ścianki zbiorników paliwa, czyli zbiorników paliwa stanowiących korpus rakiety.) R-2 był dwa razy większy od R-1, ale dzięki zastosowaniu specjalnie zaprojektowanych stopów aluminium przekroczył swoją wagę tylko o 350 kg. Jako paliwo nadal stosowano alkohol etylowy i ciekły tlen. W 1953 roku do służby wprowadzono rakietę R-5 o zasięgu 1200 km. Stworzona na jego bazie rakieta geofizyczna V-5A (długość – 29 m, masa startowa ok. 29 ton) mogła podnosić ładunki na wysokość do 500 km. W 1956 roku przetestowano rakietę R-5M, która po raz pierwszy na świecie przeniosła w kosmos głowicę z ładunkiem jądrowym. Jej lot zakończył się prawdziwą eksplozją nuklearną na danym obszarze Aral Karakum, 1200 km od miejsca startu. Korolow i Głuszko otrzymali wtedy gwiazdy Bohaterów Pracy Socjalistycznej. Do połowy lat 50. wszystkie sowieckie pociski były jednostopniowe. W 1957 roku z nowego kosmodromu w Bajkonurze z powodzeniem wystrzelono bojowy międzykontynentalny wielostopniowy pocisk balistyczny R-7. Rakieta ta o długości ok. 30 m i wadze ok. 270 ton składała się z czterech bloków bocznych pierwszego stopnia oraz bloku centralnego z własnym silnikiem, który służył jako drugi stopień. W pierwszym etapie zastosowano silnik RD-107, w drugim RD-108 na paliwie tlenowo-naftowym. Na początku wszystkie silniki były włączane jednocześnie i rozwijały ciąg około 400 ton.
Zalety rakiet wielostopniowych nad jednostopniowymi zostały już omówione powyżej. Istnieją dwa możliwe układy stopni. W pierwszym przypadku najbardziej masywna rakieta, znajdująca się na dole i wystrzelona na samym początku lotu, nazywana jest pierwszym stopniem. Zwykle instalowana jest na nim druga rakieta o mniejszych rozmiarach i masie, która służy jako drugi stopień. Na nim z kolei można umieścić trzecią rakietę i tak dalej, w zależności od tego, ile etapów jest wymaganych. Jest to rodzaj rakiety z sekwencyjnym układem etapów. R-7 należał do innego typu - z podłużną separacją stopni. Oddzielne bloki (silniki i zbiorniki paliwa) pierwszego stopnia umieszczono w nim wokół korpusu drugiego stopnia, a na starcie silniki obu stopni zaczęły pracować jednocześnie. Po wyczerpaniu się paliwa bloki z pierwszego etapu zostały wyrzucone, a silniki drugiego etapu kontynuowały pracę. Kilka miesięcy później, w tym samym 1957 roku, to właśnie ta rakieta wystrzeliła na orbitę pierwszego w historii sztucznego satelitę Ziemi. Autor: Ryzhov K.V.
▪ Celuloid
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Odkryto najzimniejszą gwiazdę emitującą fale radiowe ▪ Ptaki o dużych mózgach łatwiej aklimatyzują się ▪ Krótkie godziny dzienne wpływają na zdolności umysłowe ▪ Szkodliwość antybiotyków i środków antyseptycznych
▪ sekcja witryny Montaż kostki Rubika. Wybór artykułu ▪ Artykuł Przytulny kącik. Wskazówki dla mistrza domu ▪ artykuł Czym są sztuki piękne? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł zapachowy Muretia. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Antena na zakres 144-146 MHz. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Kolorowe krążki w galaretkach. Doświadczenie chemiczne
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony