درباره موشك وساختمان آن

مقدمه

امروزه تعداد متنوعی از موشکها موجود است و اغلب آنها اختلاف عمده‌ای باهم دارند. با این وصف ، موشکها در قسمتهای اصلی تشکیل دهنده شبیه به هم هستند. هر موشک از چهار قسمت اصلی به نام سازه (AIRFAME) ، سیستم هدایت موشک (GUIDANCE SYSTEM) ، کلاهک یا سرجنگی (WarHead) ، بخش پیشران Prou plision unit) یا موتور که نیروی لازم را برای هدایت موشک به جلو و سمت هدف تامین می‌نماید، تشکیل شده است.

اجزای اصلی موشک

بدنه موشک

قطعات بدنه موشک شامل اسکلت که الحاق کننده یا محافظ و نگهدارنده سایر قسمتهای موشک می‌باشد و در واقع اتصال قسمتهای مختلف موشک و استواری آن در حین پرواز در هوا به این قسمت متکی است. شاسی ، خود از بخشهای دیگر به نام بدنه اصلی موشک (Missils Main Body) با بالها و بالچه‌ها تشکیل شده است. سیستم هدایت ، موشک را به سوی هدف یا محوطه آن سوق می‌دهد.

وقتی موشک به شعاع مشخصی از هدف رسید، سرجنگی که قسمت از موشک و حاوی مقدار مشخصی از مواد منفجره می‌باشد ، منفجر و باعث انهدام و صدمه زدن به هدف می‌شود. بدنه اصلی موشک معمولا به شکل لوله از جنس محکم و از فلز سبک مانند آلومینیوم با دیگر فلز است که در مقابل درجه حرارت زیاد و فشارهای بالا (که در حین پرواز در هوا به موشک وارد می‌شود.) مقاوم باشد، ساخته می‌شود.

بالهای موشک (Wings)

بالها در اطراف و بیرون بدنه اصلی قرار گرفته‌اند و نیروی اصلی جهت پرواز در هواست تامین می‌نماید. لبه جلویی بالها به لبه مقاوم ، لبه عقبی آن به لبه فرار (Trailing EDGE) و بالای آن تیپ (TIP) گفته می‌شود.

بالکهای موشک (FINS)

بالکها کوچکتر از بالها بوده و بطور معمول در قسمت عقب موشک قرار می‌گیرند، ولی در بعضی از موشکها در قسمت جلو بدنه طراحی شده است. هدف از به کارگیری بالک ، متعادل نگهداشتن موشک و تامین پدیداری آن (انطباق محور موشک با زاویه حرکت) ، در مسیر پرواز می‌باشد به همین علت به بالکها ، تثبیت کننده نیز اطلاق می‌شود.

سیستم هدایت و کنترل موشک (Guidance and control system)

سیستم هدایت یکی از بخشهای عمده موشک است و کار هدایت موشک از محل روانه‌ سازی و پرتاب تا بخشی از مسیر و یا هدف را به عهده دارد. بعضی از موشکها از هدایتهای مختلفی ، در قسمتهای مسیر استفاده می‌کنند. سیستمهای هدایت جهت انجام وظایف مربوط ، دارای قسمتهای زیر می‌باشد

هدایت حساسه

این قسمت به انواع مختلف انرژی نظیر حرارت ، روشنایی ، امواج الکترومغناطیسی ، صدا و یا حرکت مکانیکی را تشخیص می‌دهند. این وسایل (حساسه‌ها) انرژی دریافتی را تجزیه و تحلیل کرده و به شکلی بکارگیری در می‌آورند و آنها را به قسمتهای مربوطه نظیر شتاب ‌سنجها به کامپیوتر ارجاع می‌دهند.

کامپیوتر

اطلاعات را از حساسه‌ها دریافت و آنها را پردازش می‌نمایند. خروجی به نحوی است که قابل دریافت و واکنش مناسب بوسیله قسمتهای کنترل باشد. این قسمت در واقع مغز موشک تلقی می‌شود. زیرا اطلاعات لازم برای قسمتهای داخلی و سطوح کنترل از این بخش صادر می‌شود.

کلاهک یا سرجنگی

سرجنگی که به آن کلاهک جنگی گفته می‌شود، از مهمترین بخشهای موشک بوده و هدف از طراحی موشک یا راکت ، (به عنوان تسلیحات نظامی) در واقع رساندن این قسمت به هدف و یا نزدیک آن است که با انجام عمل هدف آسیب یا منهدم می‌شود. اغلب محل قرار گرفتن این بخش جلو مورد نظر است. در صورتی که وقتی بحث کلاهک جنگی در اینگونه سلاحها باشد، محلی غیر از دماغه موشک مورد نظر است.

این بخش در موشک‌ها اکتشافی یا عملی شامل تجهیزاتی است که برای مثال به منظور جمع‌آوری اطلاعات جوی ، عکسبرداری جمع‌آوری اطلاعات علمی و سرانجام عملیاتی نظیر قرار دادن ماهواره در مدار زمین می‌باشد که به علت اهمیت این بخش شاخه علمی به نام «بالستیک انتهایی» بوجود آمده و موضع آن طراحی سرجنگی‌های مختلفی با توجه به اهداف متفاوت است.

انواع سرجنگی متعارف

    سرجنگی انفجاری
    سرجنگی متلاشی یا ترکشی
    سرجنگی با خرج شکل‌دار

پیشران (موتور)

موتور یکی از بخشهای عمده موشک است که نسبت به سایر قسمت‌ها هزینه و دقت زیادی صرف تکمیل آن شده است. کار این قسمت ایجاد نیروی محرکه لازم (برای اینکه موشک مسافت مشخصی را طی نماید) می‌باشد. انواع موتور موشکها با توجه به سوخت و مکانیزم طراحی و ساختشان به قسمتهای مختلف تقسیم می‌شود.
تعداد زیادی از موتورهای موشک برای تولید نیرو اکسیژن مصرف می‌کنند این اکسیژن ممکن است مستقیما از اتمسفر که پرواز می‌کنند دریافت کنند و یا از اکسیژن تحت فشار که با خود حمل می‌کنند و یا از اکسیژن مواد سوختی (سوخت جامد) دریافت می‌کنند. این عامل سبب می‌شود که موشکها در خارج از جو نیز حرکت کنند.

ساختمان موتور موشك

دامنه استفاده از راکت‌ها فقط به ارتش و جنگ ختم نمی‌شود، بلکه از آن برای ارسال ماهواره یا سفینه‌های فضانورد و مکتشف نیز استفاده می‌گردد. اولین مورد استفاده نظامی از موشک یا به اصطلاح دیگر راکت مربوط به قرن سیزدهم و در چین بوده است. در این هنگام چینی‌ها از سلاحهائی به نام « تیرهای آتش » برای محاصره و سقوط « قلعه کیفینگ » استفاده کردند. این تیرها در حقیقت راکت‌های سوخت جامد (باروت تفنگ) بودند. ایده طرح و ساخت راکت‌ها از آن زمان به بعد مورد توجه قرار گرفت. بطوری که امروزه راکت‌های سوخت مایع نیز ساخته شده و تکامل بسیاری یافته‌اند.

سیر تحولی رشد

در سال 1285 راکت‌ها در « کولوگن » اروپا مورد استفاده قرار گرفتند و از آن تاریخ تا به حال به عنوان یک اسلحه مورد توجه می‌باشند. از میان جنگهای معروفی که در آنها از راکت به عنوان اسلحه استفاده شد، می‌توان جنگهای « سرنیگاپاتا » در هند و در سالهای 1722 و 1799 جنگهای « بولوگن » ، در سال 1806 جنگ « دانزیگ » و جنگ « کپنهاگ » در 1807 و همچنین حمله انگلیس در « فورت مک هنری » را نام برد.
در طی جنگ جهانی دوم ، چند کشور از جمله ایالات متحده آمریکا با موفقیت از مقرهای پرتاپ چند موشکه استفاده کردند. راکت‌هائی که در جنگ « استالینگراد » توسط شوروی بکار گرفته شدند، در طی جنگ دوم جهانی توسط آمریکا در اختیار شوروی قرار گرفته بودند. راکت‌های سوخت مایع در ایالات متحده توسط پروفسور « رابرت راچ گادارد » ساخته شده و تکامل یافتند. گادارد چندین سال سعی کرد تا ایده‌های خود را به دولت امریکا قبولاند و وسایل مورد نیاز خود را تهیه کرد. گادارد با همکاری « چارلز لیندبرگ » بالاخره توانستند تعدادی راکت سوخت مایع که با بنزین و اکسیژن مایع تغذیه می‌شدند را ساخته و با موفقیت به پرواز در آورند

تقریبا در همین زمان چند دانشمند آلمانی به رهبری « هرمان اوبرت » بر روی موتورهای سوخت مایع کار می‌کردند. این گروه توسط « ورنهر ون براوف » که بعدها اسیر شده و به امریکا منتقل شد، کمک می‌شدند. ون براون بعدها در امریکا رهبری دانشمندان امریکایی را که بر روی پروژه راکت سوخت مایع کار می‌کردند، بر عهده گرفت. در پایان جنگ جهانی دوم موشک‌های وی _ 2 که توسط براون در آلمان طراحی شده بود، به سمت انگلستان پرتاپ شده و قدرت و کفایت خود را به اثبان رساندند. امروزه انواع مختلف راکت‌ها برای مقاصد گوناگون ساخته و بکار گرفته شده‌اند.

موتور راکت با سوخت مایع

یک موتور موشک که با سوخت مایع کار می‌کند، شامل تزریق کننده ، اتاقک احتراق ، گلوگاه و شیپور می‌باشد. بخش پشتی اتاقک انفجار یا احتراق که محل تزریق سوخت است را اینجکتور یا تزریق کننده می‌نامند. لایه داخلی اتاقک احتراق دارای جداری تو خالی است که گاز خنک کننده‌ای در آن جریان دارد. شیپور در قسمت عقب دارای شکلی همگرا بوده و ایجاد گلو می‌کند و در قسمت جلو شکلی واگرا داشته و تولید دهانه بزرگ خروجی را می‌نماید. در پشت شیپور اتاقک احتراق قرار دارد. معمول‌ترین طرح شیپور ، شیپور دلاوال نام دارد. این نام از اسم دکتر « گوستاو پاتریک دلاواو » یک مهندس سوئدی بود، گرفته شده است.

پمپ مواد سوختی

معمولا پمپ مواد سوختی در هر موتور موشک شامل یک توربین گازی است که دو پمپ سانتریفوژی (گریز از مرکز) که بر روی شافت (محور) همان توربین سوار است را می‌گرداند. جنس توربین گازی و لوله سفید آن از آلیاژ نیکل است که در مقابل حرارت زیاد مقاوم می‌باشد. بدنه پمپ مواد سوختی و پروانه‌های آنها از آلیاژ آلومینیوم ساخته می‌شود تا از وزن آنها کاسته شود. ژنراتور گاز توربو پمپ شبیه به اتاقک احتراق موتور راکت است. سوخت ژنراتور گاز معمولا از منبع اصلی سوخت موشک تامین می‌شود.

سیستم اشتعال در موتورهای سوخت مایع موشک

سیستم اشتعال در راکت‌های سوخت مایع می‌تواند یک سیستم جرقه زنی الکتریکی یا یک سیستم هیپرگولیک باشد. در سیستم الکتریکی ، سوخت و اکسید کننده به صورت پودر به اتاقک احتراق تزریق شده و پس از مخلوط شدن توسط جرقه‌های الکتریکی مشتعل می‌شوند.

اینجکتورها

اینجکتورها در شکلهای مختلف طراحی شده و ساخته می‌شوند. در همه اینجکتورها سوخت و اکسید کننده به هنگام خروج به خوبی و بطور کامل با هم مخلوط می‌شوند. در بعضی از اینجکتورها سوخت و اکسید کننده پس از ورود به اتاقک با هم مخلوط می‌شوند. در این روش ذرات کوچکتر که همان گازهای حاصل از احتراق باشند، تولید می‌شوند. در روش دیگر ، سوخت و مایع اکسید کننده بر روی صفحاتی که در مقابل اینجکتور تعبیه شده‌اند، پاشیده می‌شوند. در این عمل سوخت و ماده اکسید کننده با هم مخلوط شده و مشتعل می‌شوند.

مواد سوختی مایع

مواد سوختی به مجموعه سوخت و ماده اکسید کننده اطلاق می‌شود. برای موتورهای موشک سوخت مایع انواع بسیاری سوخت و اکسید کننده وجود دارد، اما باید توجه داشت که خصوصیات این مواد با هم متفاوتند. از مواد اکسید کننده می‌توان اکسیژن مایع ، فلورین ، پراکسید هیدروژن ، اسید نیتریک سفید دود کننده و کلرین را نام برد. بعضی از ترکیبات سوختی بسیار آتش‌زا هستند. برای مثال اکسید کننده فلورین در ترکیب با آمونیاک ترکیب بسیار قابل احتراقی را تولید می‌کند.

کار با مواد سوختی مایع

تکنسین یا تعمیرکار موشک که مسئول مواد سوختی راکت است، باید بطور کامل با تکنیکهای این موضوع آشنا باشد. وی ابتدا باید با طبیعت این مواد آشنا بوده و ترکیبات و خصوصیات هر کدام را بداند. برای مثال اکسیژن مایع همیشه در دمای کم نگهداری می‌شود و در صورت تماس با ترکیبات آلی و بافتهای زنده بلافاصله آنها را منجمد می‌کند و به همین دلیل هرگز نباید اکسژن مایع با پوست تماس پیدا کند، زیرا در اثر تبخیر شدید و گرفتن مقدار زیادی از دمای پوست باعث صدمه زدن به آن می‌شود.

کاربرد موتورهای راکت

موتورهای راکت در موشک‌های نظامی مانند موشک‌های هوا به هوا (ای ای ام) ، زمین به هوا (اس ای ام) ، هوا به زمین (ای اس ام) ، زمین به زمین (اس اس ام) و غیره استفاده می‌شود. موتورهای راکت که در موشکهای رزمی بکار می‌رود هم از نوع سوخت مایع و هم از نوع سوخت جامد می‌باشد. قدرت این موتورها بین چند صد تا چند میلیون پوند متغیر است.