از سبکی کلاهک تا تحولات در موتور؛ استراتژی‌های مهندسی جهت افزایش دامنه موشک‌های بالستیک
براساس گزارش خبرآنلاین و به نقل از فارس، در عرصه فیزیک پرواز و مهندسی پرتابه‌های بالستیک، دستیابی به افزایش برد تنها به معنای افزودن سوخت نیست. موشک بالستیک همچون یک منجنیق بزرگ کار می‌کند؛ موتور قدرتمند فقط در لحظات اولیه عمل می‌کند (انرژی آغازین) تا پرتابه را با سرعت و زاویه معین به خارج از جو نماید.
پس از خاموش شدن موتور، کلاهک به‌عنوان یک پرتابه آزاد، مسیری بیضوی را طی می‌کند تا به زمین برگردد. بنابراین، برای دستیابی به برد بیشتر، باید به سرعت نهایی بالاتری در لحظه خاموشی موتور رسید؛ فرمولی که در علم هوافضا به وزن ساختار، مقدار سوخت و کارایی موتور وابسته است.
اولین و سریع‌ترین راهکار برای افزایش مسافت سفر، تغییر در جرم سرجنگی یا محموله است. در محاسبات مکانیک پرواز، هرچه وزن بار خروجی کمتر باشد، همان نیروی پیشرانه می‌تواند سازه را به شتاب و سرعت ثانویه بالاتری برساند.
مهندسان برای کار با این متغیر به دو روش اقدام می‌کنند: در نخستین روش، فلزات سنگین کلاهک با آلیاژهای نوین آلومینیوم، تیتانیوم و لایه‌های کامپوزیتی فیبر کربن جایگزین می‌شوند تا وزن بدنه کلاهک کاهش یابد در حالی که حجم مواد منفجره دست‌نخورده باقی می‌ماند.
در روش دوم، کاهش مستقیم وزن مواد ناریه انجام می‌گیرد که به سیستم انرژی جنبشی بیشتری می‌بخشد، اما در عوض، قدرت تخریب را نیز کاهش می‌دهد.
علاوه بر این، به‌کارگیری فرم‌های آیرودینامیکی باریک با ضریب پَسار پایین باعث کاهش اصطکاک هوا در زمان شیرجه نهایی می‌شود و کمک می‌کند تا انرژی جنبشی تا نقطه تماس با زمین پایدار بماند.
در حوزه تاکتیک‌های متعارف، می‌توان با افزایش تعداد پرتابه‌ها، مشکل کاهش قدرت سرجنگی را برطرف کرد.
دومین متغیر اساسی، ساختار و ترکیب شیمیایی سوخت است. اما چالش اصلی اینجا است که افزودن سوخت، به معنی افزایش وزن پرتابه در مرحله پرتاب خواهد بود. این مشکل می‌تواند با کاهش ضخامت و وزن خود مخازن حل شود؛ به این معنا که از آلیاژهای فوق‌سبک آلومینیوم-لیتیوم با اتصالات پیشرفته استفاده کنیم تا مخازن نازک‌تر شوند و در عین حال بتوانند فشار زیاد ناشی از سوخت و شتاب پرتاب را تحمل کنند. با این روش، فضای مرده سازه کاهش یافته و نسبت سوخت به وزن کلی افزایش می‌یابد.
در زمینه پیشرانه، تنها حجم سوخت نمی‌تواند تعیین‌کننده باشد بلکه کیفیت احتراق یا نیروی ویژه موتور نیز نقش کلیدی دارد. با بهینه‌سازی شکل هندسی نازل و استفاده از توربوپمپ‌های سریع‌الذکر برای پمپاژ پیشران با فشاری فوق‌العاده به داخل محفظه احتراق، گازها با سرعتی بیش از سرعت صوت تخلیه می‌شوند. هرچه خروجی گاز سریع‌تر و احتراق کامل‌تر انجام شود، انرژی بیشتری به ازای هر کیلوگرم سوخت آزاد خواهد شد و این امر موجب افزایش برد پرتابه می‌گردد.
سازوکار دیگری برای بهینه‌سازی برد، جدایش کلاهک است (روشی رایج در سیستم‌های موشکی کشورهای پیشرفته) و حمل مخازن خالی و موتورهای سنگین پس از پایان سوخت، باعث مصرف بی‌فایده انرژی حرکتی می‌شود. با انفجار پیچ‌های انفجاری و شلیک بوسترهای جدایش، بدنه مصرف‌شده رها می‌شود و فقط کلاهک جنگی به مسیر بالستیک خود ادامه می‌دهد.
برخی از سرهای جنگی پیشرفته حتی به موتورهای هدایت‌پذیر در خلأ مجهز هستند تا در مراحل بیرون از جو، با تولید رانش‌های کوچک، مسیر و جهت بالستیک را بهینه‌سازی کنند و به این ترتیب، کلاهک بیشترین فاصله ممکن را بدون کاهش دقت طی نماید.
در نهایت، پلتفرم‌های طراحی شده برای عملیات در برد مشخص، با بهینه‌سازی و ارتقاء ساختار و سیستم‌ها، این قابلیت را دارند که بدون نیاز به طراحی موشک جدید، برد خود را افزایش دهند و این مسأله برای کشورهای پیشرو در صنعت موشک‌سازی چالش فنی چندانی به‌شمار نمی‌آید.
۵۸۵۸