Главная Дерматология Устройство космической ракеты. Методы навигации крылатых ракет. Силы, действующие на ракету в полёте

Устройство космической ракеты. Методы навигации крылатых ракет. Силы, действующие на ракету в полёте

Перед вами книга, рассказывающая об одном из главных достижений XX века - космонавтике, которую весь мир считает символом прошлого столетия. Однако космонавтика стала не только областью современнейших исследований науки и достижений техники, но и полем битвы за космос двух мировых сверхдержав - СССР и США. Гонка вооружений, «холодная война» подталкивали ученых противоборствующих систем создавать все новые фантастические проекты, опережающие реальность.

Данный том посвящен ракетным системам докосмической эры.

Книга содержит большой иллюстративный материал и будет интересна как специалистам, так и любителям истории.

Сразу после отделения первой ступени начинает работать двигатель второй ступени, при этом угол наклона траектории к горизонту непрерывно уменьшается. Все приборы управления находятся во второй ступени ракеты. В головной части третьей ступени под защитой обтекаемого конуса устанавливается сам искусственный спутник. С началом работы двигателя второй ступени ракета поднимается на такую высоту, что всякая необходимость в обтекаемом конусе отпадает и он становится бесполезным грузом. Поэтому вскоре после начала работы двигателя второй ступени носовой конус сбрасывается.

Окончание работы двигателя второй ступени совпадает с подъемом ракеты на высоту порядка 225 километров. Далее вторая ступень по инерции поднимается, в зависимости от угла наклона, до высоты 320–480 километров. Эта высота достигается ракетой через 10 минут после старта на удалении 1130 километров от места пуска, после чего вторая ступень отделяется и падает в океан, пролетев в общей сложности по горизонтали около 2250 километров.

В течение некоторого времени после выключения двигателя второй ступени вторая и третья ступени продолжают по инерции набирать высоту, оставаясь соединенными друг с другом. В какой-то определенной точке пассивного подъема ракета начинает вращаться, обеспечивая тем самым стабилизацию третьей ступени. Как только ракета достигает максимальной высоты и выходит на участок траектории, параллельный поверхности Земли, включается двигатель третьей ступени, а вторая ступень отделяется от нее.

После этого третья ступень, двигаясь по касательной к поверхности Земли, вылетает за пределы земной атмосферы. Во время пассивного подъема второй и третьей ступеней, естественно, теряется часть скорости, поэтому третья ступень начинает активный полет со скоростью, составляющей примерно половину орбитальной скорости, то есть не более 3,2 км/с. Когда в двигателе третьей ступени выгорает все топливо, она развивает скорость, необходимую для движения по орбите; в этот момент спутник и должен быть отделен от третьей ступени. Механизм, разработанный для этой цели, представляет собой сжатую пружину, которая отпускается по сигналу инерционного отметчика времени, рассчитанного на период работы двигателя третьей ступени. Растягиваясь, эта пружина выталкивает сферический спутник из ракеты-носителя. Это отделение происходит со скоростью всего лишь 0,9 м/с относительно ракеты-носителя, поэтому, окончательно отделившись от спутника, третья ступень (ракета-носитель) также продолжает движение по орбите, становясь вторым спутником Земли.

Принцип реактивного движения находит широкое практическое применение в авиации и космонавтике. В космическом пространстве нет среды, с которой тело могло бы взаимодействовать и тем самым изменять направление и модуль своей скорости. Поэтому для космических полётов могут быть использованы только реактивные летательные аппараты, т.е. ракеты.

Кто же придумал ракету?

Ракета была известна давно. Очевидно, она появилась много веков назад на Востоке, возможно, в Древнем Китае - родине пороха. Ракеты (см. ниже) использовали во время народных празднеств, устраивали фейерверки, зажигали в небе огненные дожди, фонтаны, колёса.

Древнекитайская ракета:

1 - ствол-направляющая;

2 - пороховой заряд орудия;

3 - пыж;

4 - ракета;

5 - пороховой заряд ракеты.

Ракеты применяли в военном деле. Долгое время ракета была одновременно и оружием, и игрушкой. При Петре I была создана и применялась однофунтовая сигнальная ракета образца 1717 года (см. ниже), остававшаяся на вооружении до конца XIX века. Она поднималась на высоту до \(1\) километра.

Некоторые изобретатели предлагали использовать ракету для воздухоплавания. Научившись подниматься на воздушных шарах, люди были беспомощны в воздухе. Первым, кто предложил использовать ракету как средство передвижения, был российский изобретатель, революционер Николай Иванович Кибальчич, осуждённый на казнь за покушение на царя.

За десять дней до смерти в Петропавловской крепости он завершил работу над своим изобретением и передал адвокату не просьбу о помиловании или жалобу, а «Проект воздухоплавательного прибора» (чертежи и математические расчёты ракеты). Именно ракета, считал он, откроет человеку путь в небо.

Про свой аппарат (см. выше) он написал: «Если цилиндр поставлен закрытым дном кверху, то при известном давлении газов... цилиндр должен подняться наверх».

Какая же сила применима к воздухоплаванию? - ставит вопрос Н.И. Кибальчич и отвечает. - Такой силой, по моему мнению, является медленно горящие взрывчатые вещества... Применить энергию газов, образующихся при воспламенении взрывчатых веществ к какой-либо продолжительной работе возможно только под тем условием, если та громадная энергия, которая образуется при горении взрывчатых веществ, будет образовываться не сразу, а в течение более или менее продолжительного промежутка времени. Если мы возьмём фунт зернистого пороху, вспыхивающего при зажигании мгновенно, спрессуем его под большим давлением в форму цилиндра, то увидим, что горение не сразу охватит цилиндр, а будет распространяться довольно медленно от одного конца к другому и с определённой скоростью... На этом свойстве прессованного пороха основано устройство боевых ракет.

Изобретатель имеет здесь в виду старинные (первой половины XIX века) ракеты, которые перекидывали 50-килограммовые бомбы на \(2-3\) километра при заряде в \(20\) кг. Н.И. Кибальчич вполне ясно и совершенно правильно представлял себе механизм действия ракеты.

Конструкцию космической ракеты с жидкостным реактивным двигателем впервые предложил в \(1903\) году русский учёный Константин Эдуардович Циолковский.

Он разработал теорию движения космических ракет и вывел формулу для расчёта их скорости.

Рассмотрим вопрос об устройстве и запуске так называемых ракет-носителей, т.е. ракет, предназначенных для вывода в космос искусственных спутников Земли, космических кораблей, автоматических межпланетных станций и других полезных грузов.

В любой ракете, независимо от её конструкции, всегда имеется оболочка и топливо с окислителем. Оболочка ракеты включает в себя полезный груз (в данном случае это космический корабль), приборный отсек и двигатель (камера сгорания, насосы и пр.).

Основную массу ракеты составляет топливо с окислителем (окислитель нужен для поддержания горения топлива, поскольку в космосе нет кислорода).

Топливо и окислитель с помощью насосов подаются в камеру сгорания. Топливо, сгорая, превращается в газ высокой температуры и высокого давления, который мощной струёй устремляется наружу через раструб специальной формы, называемый соплом. Назначение сопла состоит в том, чтобы повысить скорость струи.

С какой целью увеличивают скорость выхода струи газа? Дело в том, что от этой скорости зависит скорость ракеты. Это можно показать с помощью закона сохранения импульса.

Поскольку до старта импульс ракеты был равен нулю, то по закону сохранения суммарный импульс движущейся оболочки и выбрасываемого из неё газа тоже должен быть равен нулю. Отсюда следует, что импульс оболочки и направленный противоположно ему импульс струи газа должны быть равны по модулю:

p оболочки = p газа

m оболочки v оболочки = m газа v газа.

v оболочки = m газа v газа m оболочки.

Значит, чем с большей скоростью вырывается газ из сопла или чем меньше масса оболочки ракеты, тем больше будет скорость оболочки ракеты.

В практике космических полётов обычно используют многоступенчатые ракеты, развивающие гораздо большие скорости и предназначенные для более дальних полётов, чем одноступенчатые.

Терри Эдмондс продолжает публикацию серии статей о методах доставки наживки и прикормки на дальние расстояния. На сей раз речь пойдет о нюансах прикармливания с помощью кормушки-ракеты. Оригинал статьи находится на сайте www.mainline-baits.co.uk.

В наши дни ракетное удилище, должно быть, самый распространенный способ прикармливания на карповых водоемах. Это очень эффективный способ доставки всех видов корма в участок ловли на расстояниях от нескольких до 150 ярдов. И я хочу помочь вам прикормить эти дальние участки ловли. Для эффективного исполнения этого требуются правильные снасти и методы, но, однажды приобретя это, можно добиться убедительных результатов и практически ничего не менять. Рыболовы-спортсмены также знают, что такое предельная дистанция.

Требования к снастям

Первое требование, которому должно соответствовать удилище для прикармливания на дальних дистанциях, - это качественный бланк с тестовой кривой не менее 4.5 lb, поскольку сложные условия заброса ракеты весом до 7 унций могут очень быстро выявить слабые места бланка. Это неоднократно видели люди, наблюдающие за моими показательными забросами. Сейчас для выполнения всей работы, связанной с прикармливанием, я отдаю предпочтение бланкам Harrison, поскольку они действительно доказали свою надежность. Я также без каких-либо проблем пользовался Fox Horizon, и много раз бросал им ракеты на расстояние до 150 ярдов. Если в процессе покупки ракетного удилища вы примете решение остановиться на изделии, выполненном на заказ, тем лучше, поскольку оно может быть сделано в соответствии с вашими личными требованиями. Многие ракетные удилища, представленные на рынке, имеют слишком короткую рукоятку, что приводит к тому, что во время заброса ось вращения сильно смещена к низу бланка. Это приводит к увеличению нагрузки в процессе прикармливания ракетой. Я рекомендовал бы поместить комель удилища подмышку, протянув руку вдоль бланка. То место бланка, в котором окажется ваша кисть, является идеальным для размещения катушкодержателя. Это смещает ось вращения удилища, облегчая заброс тяжелых ракет.

Наилучший набор колец для ракетного удилища начинается с нижнего кольца диаметром 50 мм и заканчивается тюльпаном диаметром 16 мм. Нижнее кольцо диаметром 50 мм действительно способствует увеличению дистанции заброса с катушками типа биг пит, независимо от того, что кто-либо говорит по этому поводу. На соревнованиях, в которых я боролся с лучшими кастингистами мира, все они пользовались нижними кольцами диаметром не менее 50 мм. Я также использовал такие кольца, чтобы побить некоторые британские рекорды, что кое-что говорит в пользу их влияния на дальность заброса.

На рынке представлено много катушек, подходящих для дальнего прикармливания с помощью ракетных удилищ. К важным характеристикам таких катушек следует отнести высокую скорость обратной подмотки, большое тяговое усилие, хорошую укладку лески и удобную клипсу шпули. Катушки, которыми я пользуюсь, и которые никогда не подводили меня - Shimano Biomaster. Эти катушки делают все необходимое и не стоят целого состояния - превосходные катушки.

Я считаю, что использование шнура Whiplash 20 lb с лидером Whiplash 65 lb, связанных встречными 5-и оборотными гриннерами - очень эффективный способ прикормить с помощью ракеты на большом расстоянии. Шнур Whiplash облегчает прикармливание при помощи ракеты по нескольким причинам:

Поскольку плетенка плавает, это облегчает выматывание ракеты. Моно может тонуть, что делает выматывание более утомительным.
Узлы, соединяющие шок-лидер с основной леской, очень маленькие, поэтому они легче пролетают сквозь кольца и не будут цеплять витки лески на шпуле в процессе заброса, что фактически устраняет вероятность обрыва.
При забросах с леской, зажатой в клипсу, нерастяжимость плетенки способствует значительному повышению точности, особенно учитывая, на сколько растянется моно леска на длине более 100 ярдов.

Для беспрепятственной работы ракетным удилищем я окунаю катушку в воду перед первым забросом, чтобы намочить шнур - это помогает избежать образования "бороды". Во избежание обрезания лески о клипсу я помещаю немного изоляционной ленты вокруг той части шнура, которая заходит под клипсу. Моно также можно использовать без проблем, в этом случае я бы посоветовал остановиться на диаметре от 0.26 до 0.28 мм с лидером Whiplash 65 lb. Я также много пользуюсь моно леской, поскольку ее совсем не накладно заменять, и она не подвержена образованию "бород".

При выполнении всех дальних забросов не забывайте пользоваться напалечником, поскольку в противном случае палец можно порезать очень сильно. Я чаще всего пользуюсь напалечниками MCF.

Техника заброса

Если вы вернетесь к моей статье о забросе над головой, техника для заброса ракетным удилищем в точности такая же.

После того как ракета отправится в полет, направьте удилище таким образом, чтобы совместить его с линией, по которой движется сходящая леска. В конце заброса поднимите удилище вверх почти вертикально, Как только шнур/моно натянется, и вы почувствуете ракету, опустите вершинку удилища в горизонтальное положение. Это поможет амортизировать удар лески о клипсу и предотвратит обрезание лески, а ракета приводнится с меньшим всплеском.

Пока леска зажата в клипсе, дистанция заброса будет соответствовать расстоянию, на котором находится маркерный поплавок или нужный участок, точно выполняйте все необходимые действия для заброса над головой (см. статью о забросе над головой), и необходимая точность будет достигнута.

Типы кормушек-ракет

На рынке представлен широкий ассортимент ракет, и я пользовался многими из них, но остановился на тех, которые считаю лучшими в настоящее время. Я пользуюсь разными ракетами для доставки различных видов прикормки.

Первая ракета, которой я пользуюсь чаще всего, - это Korda Skyliner. Она действительно хорошо забрасывается, устойчива в полете и великолепно выматывается. В основном я пользуюсь ею для доставки тяжелых смесей на расстояние до 150 ярдов - большие отверстия действительно хорошо помогают выгружаться этим смесям.

Для прикармливания бойлами на больших дистанциях я использую бойловую ракету MCF, потому что она сделана из по-настоящему толстого пластика и довольно тяжелая для ракеты, что делает ее очень прочной и устойчивой даже при боковом ветре. Она хорошо выматывается если приподнять ее заднюю часть и может донести бойлы диаметром до 16 мм так далеко, как это может потребоваться. Я часто загружаю в ракету сначала коноплю, а уже затем бойлы и всегда окунаю ракету в воду перед забросом.

Другая хорошая ракета, которой я пользуюсь - небольшая ракета MCF без отверстий. Эта ракета прекрасно подходит для прикармливания опарышами и сухими смесями на расстоянии до 130 ярдов. Она имеет устройство, отстегивающееся после заброса, и позволяющее развернуть ракету носом к берегу перед выматыванием. Это превосходная идея для ракет без отверстий, значительно облегчающая процесс прикармливания. Ракеты выпускаются нескольких типоразмеров.

Последний вид ракет, которыми я пользуюсь - это изделия Gardner, размером от карманной ракеты до XXL, в зависимости от того, сколько корма я хочу забросить. Я пользуюсь ими для жидких смесей. Они летят превосходно, но выматывать их тяжело. Они обладают очень высокой плавучестью, что помогает вытекать жидким смесям.

Загружайте ракету только на 3/4 ее полного объема, в противном случае она не будет лететь ровно, а дальность и точность очень сильно пострадают.

Смеси для ракет

Существует бесчисленное множество смесей для ракет, и у каждого есть свои фавориты. Мои смеси остаются очень простыми. Я отдаю им предпочтение, поскольку главным образом выезжаю на короткие рыбалки и не хочу брать с собой несметное количество различных прикормок. Я просто предпочитаю пользоваться тем, в чем уверен.

Моя стандартная смесь на 60% состоит из зерен конопли или зерновой смеси, которые хорошо привлекают карпа, а также способствуют лучшей выгрузке прикормки из ракеты, и на 40% из пеллетса различных размеров, крошеных бойлов и некоторого количества применяемой насадки, какой бы она ни была. Затем я добавляю жидкие аттрактанты, например, превосходную патоку Mainline и немного соли и сахара.

Жидкие смеси - это просто переувлажненные смеси, предназначенные для создания в воде столба мути. Они часто используются при ловле на оснастки зиг риг для создания привлекающего эффекта без риска перекормить или в кристально чистых местах, где облако мути может привести к тому, что рыба будет более уверенно кормиться. Это отличный способ максимального привлечения с подачей минимального количества корма, что особенно эффективно зимой.

Моя обычная смесь - это прекрасно работающая донная прикормка из линейки Active от Mainline, дробленая конопля и много жидких аттрактантов, таких как кокосовое молоко и кленовая патока Maple 8 Mainline, которые дают много мути и обладают сильным привлекающим эффектом. Донная прикормка очень активна и будет подниматься сквозь слои воды с различной скоростью.

В процессе прикармливания с помощью ракеты на большой дистанции старайтесь держать все необходимое под рукой и войти в ритм, это поможет в плане точности и равномерности, а следовательно, и эффективности прикармливания.

Испытайте вашу прикормочную смесь у берега, чтобы увидеть, как она будет взаимодействовать с водой. Просто загрузите ракету и бросьте ее в воду у берега, это позволит вам увидеть, чего вы сможете добиться на расстоянии более 100 ярдов. Это также позволит понять, какое время требуется для выгрузки содержимого ракеты. После приводнения ракеты поддерните ее несколько раз - это поможет выгрузить прикормочную смесь на участке ловли, что является очень важным, если вы не хотите выматывать обратно ракету с прикормкой, рассыпая ее где ни попадя.

Пока ракета летит к прикармливаемому участку, некоторое количество смеси часто вылетает из ее задней части, в результате прикормка будет рассыпана на большой площади. Во избежание этого можно посоветовать запечатать конец ракеты недоувлажненной донной прикормкой, после чего снова убедитесь в том, что ракета заполнена не более чем на 3/4 своего объема.

Прикармливание с помощью ракеты на больших расстояниях может быть тяжелой работой, но если вы обладаете правильной техникой, снастями и прикормкой, это может стать приятной и выполнимой задачей.

Удачи и удачных забросов.

Я помогу любому, кто обратится за помощью в области совершенствования своих методов ловли рыбы на большом расстоянии.
Пишите мне по адресу:

Учитывая опыт боевого применения крылатых ракет, охватывающий шесть с половиной десятилетий, их можно рассматривать как зрелую и хорошо зарекомендовавшую себя технологию. За время их существования произошло значительное развитие технологий, используемых при создании крылатых ракет, охватывающих планер, двигатели, средства преодоления ПВО и системы навигации.

Благодаря технологиям создания, планера ракеты становились все более и более компактными. Теперь их можно разместить во внутренних отсеках и на внешних подвесках самолетов, корабельных пусковых установках трубного типа или торпедных аппаратах подводных лодок. Двигатели изменились от простых пульсирующих воздушно-реактивных двигателей через турбореактивные и жидкотопливные ракетные двигатели или прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД) к нынешней комбинации турбореактивных двигателей для дозвуковых тактических крылатых ракет, турбовентиляторных для дозвуковых стратегических крылатых ракет и прямоточных воздушно-реактивных двигателей или смешанных турбореактивных/ракетных конструкций для сверхзвуковых тактических крылатых ракет.

Средства преодоления ПВО возникли в 1960-х годах когда системы противовоздушной обороны приобрели большую эффективность. К ним относятся низкая высота полета с огибанием рельефа местности или полёт ракеты на предельно малой высоте над поверхностью моря с целью скрыться от радаров и все чаще форма повышающая малозаметность и радиопоглощающие материалы, призванные снизить радиолокационную заметность. Некоторые советские крылатые ракеты были также оборудованы передатчиками помех оборонительного назначения, призванных сорвать перехват зенитноракетных комплексов.

Наконец, за этот период значительно развилась и разнообразилась система навигации крылатых ракет.

Проблемы навигации крылатых ракет
Основной идеей всех крылатых ракет является то, что это может быть запущено в цель вне пределов досягаемости систем противовоздушной обороны противника с целью не подвергать стартовую платформу ответной атаке. Это создает серьезные проблемы проектирования, первой из которых становится задача заставить крылатую ракету надежно переместиться на расстояние до тысячи километров в непосредственную близость к намеченной цели - и как только она будет находиться в непосредственной близости от цели, обеспечить боевой части точное наведение на цель чтобы произвести запланированный военный эффект.

Первая боевая крылатая ракета FZG-76/V-1

Первой боевой крылатой ракетой была немецкая FZG-76/V-1, более 8000 которых было применено, причем, в основном, по целям в Великобритании. Если судить по современным меркам то ее система навигации была достаточно примитивной: автопилот на базе гироскопа выдерживал курс, а анемометр расстояние до цели. Ракета выставлялась по намеченному курсу перед запуском и на ней выставлялось рассчетное расстояние до цели и как только одометр указывал, что ракета находится над целью, автопилот уводил её в крутое пикирование. Ракета обладала точностью в около мили и этого было достаточно для бомбардировки крупных городских целей, таких как Лондон. Главной целью бомбардировок было терроризирование гражданского населения и отвлечение воинских сил Великобритании от наступательных операций и направление их на выполнение задач ПВО.

Первая американская крылатая ракета JB-2 являющаяся копией немецкой V-1

В непосредственно послевоенный период США и СССР воссоздали V-1 и начали развитие своих собственных программ крылатых ракет. Первое поколение театра военных действий и тактического ядерного оружия вызвало создание крылатых ракет серии Regulus ВМС США, серии Mace/Matador ВВС США и советских серий Комета КС-1 и Комета-20 и дальнейшего развития технологии навигации. Все эти ракеты первоначально используют автопилоты на основе точных гироскопов, но также возможности корректировки траектории ракеты по каналам радиосвязи так, что ядерная боеголовка могла быть доставлена как можно точнее. Промаха в сотни метров может быть достаточно, чтобы уменьшить избыточное давление произведенное ядерной боеголовкой было ниже летального порога укрепленных целей. В 1950-х годах на вооружение поступили первые конвенциональные послевоенные тактические крылатые ракеты, прежде всего в качестве противокорабельного оружия. В то время как на маршевом участке траектории наведение продолжалось на основе гироскопа, а иногда и корректировалось по радиосвязи, точность наведения на конечном участке траектории обеспечивалась ГСН с РЛС малой дальности действия, полуактивной на самых ранних версиях, но вскоре вытесненной активными радарами. Ракеты этого поколения обычно летят на средних и больших высотах, пикируя при атаке на цель.

Межконтинентальная крылатая ракета Northrop SM-62 Snark

Следующий важный этап в технологии навигации крылатых ракет последовал с принятием на вооружение межконтинентальных крылатых ракет наземного базирования Northrop SM-62 Snark, предназначенных для автономного полета над полярными регионами для атаки крупными ядерными боеголовками целей на территории Советского Союза. Межконтинентальные расстояния представили перед конструкторами новый вызов - создать ракету способную поражать цели на расстоянии в десять раз больше, чем это могли сделать более ранние версии крылатых ракет. На Snark была установлена надлежащая инерциальная навигационная система использующая гиростабилизированный платформу и точные акселерометры для измерения движения ракеты в пространстве, а также аналоговый компьютер используемый для накопления измерений и определения положения ракеты в пространстве. Однако вскоре выявилась проблема, дрейф в инерциальной системе был слишком велик для оперативного использования ракеты, а ошибки инерциальной системы позиционирования оказались кумулятивными - таким образом, погрешность позиционирования накапливалась с каждым часом полета.

Решением этой проблемы стало другое устройство, предназначенное для выполнения прецизионных измерений географического положения ракеты на траектории её полета и способное исправить или "привязать" ошибки генерированные в инерциальной системе. Это фундаментальная идея и сегодня остается центральной в конструкции современного управляемого оружия. Так, накопленные ошибки инерциальной системы периодически сводятся к ошибке позиционного измерительного прибора.

Крылатая ракета Martin Matador

Для решения этой задачи была применена астронавигационная система или ориентация по звездам, автоматизированное оптическое устройство, осуществляющее угловые измерения известного положения звезд и использующая их для расчета положения ракеты в пространстве. Астронавигационная система оказались весьма точной, но и довольно дорогой в производстве и сложной в обслуживании. Также требовалось, чтобы ракеты, оснащенные этой системой, летели на большой высоте во избежание влияния облачности на линию визирования к звездам.

Менее известно, что успех астронавигационных систем, повсеместно послужил толчком в развитии в настоящее время спутниковых навигационных систем, таких как GPS и ГЛОНАСС. Спутниковая навигация основывается на аналогичной астронавигации концепции, но вместо звезд используются искусственные спутники Земли на полярных орбитах, а вместо естественного света искусственные СВЧ сигналы, а также используются измерения псевдо-диапазона, а не угловые измерения. В итоге эта система значительно снизила расходы и позволила осуществлять определение местоположения на всех высотах в любых погодных условиях. Несмотря на то, что технологии спутниковой навигации были изобретены в начале 1960-х годов, они стали оперативно использоваться только в 1980-е годы.

В 1960-е годы произошли существенные улучшения точности инерциальных систем, а также увеличилась стоимость такого оборудования. В результате это привело к противоречивым требованиям по точности и стоимости. Как результат возникла новая технология в области навигации крылатых ракет основанная на системе определения местоположения ракеты путем сопоставления радиолокационного отображения местности с эталонной картографической программой. Данная технология поступила на вооружение крылатых ракет США в 1970-е годы и советских ракет в 1980-е. Технология TERCOM (система цифровой корреляции с рельефом местности блока наведения крылатой ракеты) была использована, как и система астронавигации, для обнуления совокупных инерциальных системных ошибок.

Крылатая ракета Комета

Технология TERCOM относительно проста по замыслу, хотя и сложна в деталях. Крылатая ракета непрерывно измеряет высоту местности под траекторией своего полета, используя для этого радиолокационный высотомер, и сравнивает результаты этих измерений с показаниями барометрического высотомера. Навигационная система TERCOM также хранит в себе цифровые карты высот местности, над которой ей предстоит лететь. Затем с помощью компьютерной программы профиль местности, над которым пролетает ракета сравнивается с сохраненной в памяти цифровой картой высот с целью определить наилучшее их соответствие. Как только профиль согласован с базой данных, можно с большой точностью определить положение ракеты на цифровой карте, что используется для исправления совокупных ошибок инерциальной системы.

TERCOM обладала огромным преимуществом перед астронавигационными системами: она позволяла крылатым ракетам осуществлять полет на предельно низкой высоте необходимой для преодоления ПВО противника, она оказалась относительно дешевой в производстве и очень точной (до десятка метров). Это более чем достаточно для 220 килотонной ядерной боеголовки и достаточно для 500 килограммовой конвенциональной боеголовки применяемой против множества типов целей. И всё же TERCOM не была лишена недостатков. Ракета которая должна была пролететь над уникальной холмистой местностью, легко сравниваемой с профилем высоты цифровых карт, обладала превосходной точностью. Однако TERCOM оказалась неэффективна над водной поверхностью, над сезонно изменяемой местностью, такой как песчаные дюны и местностью с различной сезонной отражательной способностью радара, такой как сибирская тундра и тайга, где снегопады могут изменить высоту местности или скрыть её особенности. Ограниченная емкость памяти ракет часто затрудняла хранение достаточного количества картографических данных.

Крылатая ракета Boeing AGM-86 CALCM

Будучи достаточной для оснащенных ядерными боеголовками КР Томагавк RGM-109A ВМФ и AGM-86 ALCM ВВС, TERCOM была явно не достаточной для уничтожения обычной боеголовкой отдельных зданий или сооружений. В связи с этим ВМС США оснастили TERCOM крылатых ракет Томагавк RGM-109C/D дополнительной системой основанной на так называемой технологии корреляции отображения объекта с его эталонным цифровым образом. Эта технология была использована в 1980-е годы на баллистических ракетах Першинг II, советских КАБ-500/1500Кр и американских высокоточных бомбах DAMASK/JDAM, а также на последних китайских управляемых противокорабельных ракетных комплексах, предназначенных для борьбы с авианосцами.

При корреляции отображения объекта используется камера для фиксации местности перед ракетой, а затем информация с камеры сравнивается с цифровым изображением полученным с помощью спутников или воздушной разведки и хранящейся в памяти ракеты. Измеряя угол поворота и смещение, необходимые для точного совпадения двух изображений, прибор способен очень точно определить ошибку местоположения ракеты и использовать её для коррекции ошибок инерциальной и TERCOM навигационных систем. Блок цифровой корреляции системы наведения крылатых ракет DSMAC используемый на нескольких блоках КР Томагавк были действительно точными, но обладал побочными оперативными эффектами похожими на TERCOM, которую необходимо было программировать на полет ракеты над легко узнаваемой местностью особенно в непосредственной близости от цели. В 1991-ом году во время операции Буря в пустыне, это привело к тому ряд шоссейных развязок в Багдаде были использованы в качестве таких привязок, что в свою очередь позволило войскам противовоздушной обороны Саддама расположить там зенитные батареи и сбить несколько Томагавков. Также как и TERCOM блок цифровой корреляции системы наведения крылатых ракет чувствителен к сезонным изменениям контраста местности. Томагавки, оснащенные DSMAC также несли лампы-вспышки для освещения местности в ночное время.

В 1980-е годы в американские крылатые ракеты были интегрированы первые приемники GPS. Технология GPS была привлекательна, поскольку она позволяла ракете постоянно исправлять свои инерциальные ошибки независимо от рельефа местности и погодных условий, а также она действовала одинаково как над водой, так и над землей.

Эти преимущества были сведены на нет проблемой слабой помехозащищенности GPS, так как сигнал GPS по своей природе очень слабый, восприимчивый к эффекту "повторного изображения" (когда сигнал GPS отражается от рельефа местности или зданий) и изменению точности в зависимости от количества принимаемых спутников и тому, как они распределены по небу. Все американские крылатые ракеты на сегодняшний день оснащены приемниками GPS и пакетом инерциальной системы наведения, причем в конце 1980-х и начале 1990-х годов технологию механической инерциальной системы заменили более дешевой и более точной инерциальной навигационной системой на кольцевых лазерных гироскопах.

Крылатая ракета AGM-158 JASSM

Проблемы связанные с основной точностью GPS постепенно решаются путем введения широкодиапазонных методов GPS (Wide Area Differential GPS) при которых коррекционные сигналы действительные для данного географического положения транслируются на приемник GPS по радиоканалу (в случае американских ракет используется WAGE -Wide Area GPS Enhancement). Основными источниками сигналов этой системы являются радионавигационные маяки и спутники на геостационарной орбите. Наиболее точные технологии подобного рода, разработанные в США в 1990-е годы, способны исправить ошибки GPS до нескольких дюймов в трех измерениях и являются достаточно точными, чтобы попасть ракетой в открытый люк бронемашины.

Проблемы с помехоустойчивостью и "повторным изображением" оказались наиболее трудно решаемыми. Они привели к внедрению технологии так называемых "умных" антенн, как правило, основанных на "цифровом формировании луча" в программном обеспечении. Идея, стоящая за этой технологией проста, но как водится сложна в деталях. Обычная антенна GPS принимает сигналы со всей верхней полусферы над ракетой, таким образом, включая спутники GPS, а также вражеские помехи. Так называемая антенна с управляемой диаграммой направленности (Controlled Reception Pattern Antenna, CRPA) при помощи программного обеспечения синтезирует узкие пучки, направленные к предполагаемому месторасположению спутников GPS, в результате чего антенна оказывается "слепа" во всех других направлениях. Наиболее продвинутые конструкции антенн этого типа производят так называемые "нули" в диаграмме направленности антенны направленные на источники помех для дальнейшего подавления их влияния.

Крылатая ракетаТомагавк

Большая часть проблем получивших широкую огласку в начале производства крылатых ракет AGM-158 JASSM были результатом проблем с программным обеспечением приемника GPS, в результате которых ракета теряла спутники GPS и сбивалась со своей траектории.

Продвинутые приемники GPS обеспечивают высокий уровень точности и надежную помехоустойчивость к расположенным на земной поверхности источникам помех GPS. Они менее эффективны против сложных источников помех GPS развернутых на спутниках, беспилотных летательных аппаратах или аэростатах.

Последнее поколение американских крылатых ракет использует GPS-инерциальную систему наведения, дополняет её установленной в носовой части ракеты цифровой тепловизионной камерой, преследующей цель обеспечить возможности подобные DSMAC против неподвижных целей с соответствующим программным обеспечением и возможностью автоматического опознавания образов и против подвижных целей, таких как зенитно-ракетные системы или ракетные пусковые установки. Линии передачи данных, как правило, происходят от технологии JTIDS/Link-16, внедряемой для обеспечения возможности перенацеливания оружия в случае, когда подвижная цель изменила своё местоположение в время нахождения ракеты на марше. Использование этой функции главным образом зависит от пользователей обладающих разведкой и возможностями выявления таких перемещений цели.

Долгосрочные тенденции в развитии навигации крылатых ракет приведут к их большей интеллектуальности, большей автономности, большему разнообразию в датчиках, повышенной надежности и снижению стоимости.

Ракеты являются отличной иллюстрацией третьего закона движения Ньютона: "Действию всегда есть равное и противоположное противодействие." Считается, что первой ракетой был паровой деревянный голубь, изобретенный Архитом Тарентским в 4 веке до нашей эры. Паровой двигатель был превзойден пороховыми трубками Китайской армии, а затем ракетами, работающими на жидком топлеве, изобретенными Константином Циолковским и разработанными Робертом Годдардом. Эта статья описывает пять способов построения ракеты в домашних условиях, от простых до более сложных; в конце вы можете найти дополнительную секцию, объясняющую базовые принципы построения ракет.

Шаги

Ракета из воздушного шарика

Привяжите один конец лески или нити к опоре. Опорой может служить спинка стула или дверная ручка.

Пропустите нить через пластиковую трубочку для питья. Нить и трубочка послужат системой навигации, с помощью которой вы сможете контролировать траекторию движения вашей ракеты из воздушного шарика.

Наборы для построения моделей ракет использую похожую технологию, где трубочка похожей длины прикрепляется к корпусу ракеты. Эта трубочка продевается через металлическую трубку на стартовой платформе, чтобы удерживать ракету в вертикальном положении до пуска.

Ракета из баночки из-под фотопленки

Решите, какой длины/высоты вы хотите построить вашу ракету. Рекомендованная длина - 15 см, но вы можете сделать ее длиннее или короче.

Раздобудьте баночку из-под фотопленки. Она послужит камерой сгорания для вашей ракеты. Вы можете найти такую баночку в фотомагазинах, которые еще работают с фотопленкой.
- Найдите баночку, которая защелкивается изнутри, а не снаружи.
- Если вы не можете найти баночку из-под фотопленки, вы можете использовать старую пластиковую баночку из-под лекарств с защелкивающейся крышкой. Если вы не можете найти баночку с защелкивающейся крышкой, вы можете найти пробку, которая туго поместится в горлышко баночки.
Соберите ракету. Легче всего сделать корпус ракеты тем же способом, что и в случае с бумажной ракетой, запускающейся через трубочку: просто оберните лист бумаги вокруг баночки из-под пленки. Поскольку эта баночка послужит пусковым устройством вашей ракеты, вам стоит приклеить бумагу к ней, чтобы она не улетела.

Решите, где вы хотите запустить вашу ракету. Рекомендуется запускать этот тип ракет в открытом пространстве или на улице, так как ракета может взлететь достаточно высоко.

Наполните баночку водой на 1/3. Если рядом с вашей стартовой площадкой нет источника воды, вы можете наполнить ракету где-либо еще и донести ее до площадки вниз головой или принести воду к платформе и наполнить ракету там.

Разломайте пополам шипучую таблетку и опустите одну половинку в воду.

Закройте баночку и переверните ракету носом вверх.

Отойдите на безопасное расстояние. Растворяясь в воде, таблетка выпустит двуокись углерода. Давление накопится внутри баночки и сорвет крышку, запуская вашу ракету ввысь.

Спичечная ракета

Вырежьте небольшой треугольник алюминиевой фольги. Это должен быть равнобедренный треугольник с основанием в 2,5 см и медианой 5 см.

Возьмите спичку из спичечного коробка.

Приложите спичку к прямой булавке таким образом, чтобы острый кончик булавки доставал до головки спички, но не был длиннее ее.

Оберните алюминиевый треугольник вокруг головок спички и булавки, начиная с самой верхушки. Оберните фольгу как можно туже вокруг спички, не сбивая иголку с позиции. Когда вы завершили этот процесс, обертка должна спускаться примерно на 6,25 мм ниже головки спички.

Помните фольгу ногтями. Это подтолкнет фольгу ближе к головке спички и лучше отметит канал, сформированный булавкой под фольгой.

Аккуратно вытащите иголку, чтобы не порвать фольгу.

Сделайте стартовую площадку из скрепки.

Согните внешний сгиб скрепки под углом в 60 градусов. Это будет основой стартовой платформы.
Загните внутренний сгиб скрепки вверх и немного в сторону, чтобы образовался открытый треугольник. К нему вы и прикрепите обернутую фольгой головку спички.

Поместите стартовую площадку на место запуска ракеты. Опять же, найдите открытое место на улице, так как эта ракета может пролететь довольно большое расстояние. Избегайте сухие места, так как спичечная ракета может начать пожар.
- Убедитесь, что вблизи вашего космодрома нет людей и животных, прежде чем запускать ракету.
Поместите спичечную ракету на стартовую площадку головкой вверх. Ракета должна располагаться как минимум под углом в 60 градусов от основы стартовой площадки и земли. Если она немного ниже, согните скрепку еще больше, пока вы не получите необходимый угол.

Запустите ракету. Зажгите спичку и поместите огонь сразу под обернутую головку спичечной ракеты. Когда фосфор в ракете зажжется, ракета взлетит.
- Держите поблизости ведро с водой, чтобы погасить использованные спички, чтобы убедиться, что они полностью потухли.
- Если ракета неожиданно попадет в вас, замрите, упадите на землю и покатайтесь по ней, пока вы не собьете с себя огонь.