سرعت موشک از نظر آیرودینامیک

وقتی چیزی شرع به ایجاد نویز یا تولید صدا می نماید، صدای مزبور در هوا پخش و باعث می شود که مولکول های هوا در حوالی منبع تولید کننده آن در شعاع مشخص حرکت نماید. وقتی مولکول ها حرکت می کنند، ذرات مشابه مجاور را تحت تاثیر فشار حاصله از حرکت خود قرار می دهند و بدین ترتیب موج ناشی از فشار مولکول ها در هوا ایجاد می شود، که سرعت آن در سطح زمین 760 مایل در ساعت است.

 

انتشار امواج ناشی از فشار با امواج صدا، مانند امواجی است که در اثر سقوط قطعه سنگی در آب راکد ایجاد می شود. این پدیده درست به همان نحو که با افتادن سنگ در آب باعث فشرده شدن مولکول های اطراف آن و پخش اثر آن به محیط اطراف می شود توجیه می شود.

 

نیروی جاذبه، هوا را به اطراف خود می کشد. به این دلیل هوای نزدیک زمین غلیظ است و وقتی چیزی غلیظ می باشد مولکول های آن به هم نزدیک یا فشرده هستند. لذا مولکول ها در صورت حرکت در سطح زمین مولکول های مجاور را در فاصله کمتری تحت تاثیر قرار می دهند.

 

در ارتفاعات زیاد تراکم مولکول ها فرق دارد و مولکول ها از فاصله نسبی زیادی نسبت به زمین قرار دارند. لذا در صورت تحرک مولکول ها باید برای تحت تاثیر قرار دادن ذرات مجاور، فاصله زیادی طی نمایند. به این دلیل در ارتفاعات زیاد سرعت صوت ، کمتر از سرعت آن در سطح زمین می باشد . برای مثال در ارتفاع 30000 پایی سرعت صوت 675 مایل در ساعت که نزدیک به 90 کیلومتر از سرعت آن در سطح زمین کمتر می باشد.

 

وقتی هواپیما یا موشک در هوا حرکت می نماید، مشابه آنچه این مولکول ها در تولید صدا، عکس العمل نشان می دهند،‌ در جلوی بال و بدنه موشک یا هواپیما حرکت می کنند. فشار ناشی از پرواز موشک و هواپیما در هوا با سرعتی که به شتاب حرکت آنها بستگی دارد،‌ باعث می شود مولکول های هوا به یکدیگر برخورد نموده و امواج ضربه ای متناسب با ارتفاع پرواز موشک یا هواپیما ایجاد نمایند.

 

واحد اندازه گیری سرعت موشک یا هواپیما، ماخ می باشد. در حقیقت مقایسه سرعت یا هواپیما با سرعت صوت می باشد. بر این اساس وقتی موشک برابر یک ماخ است و اگر سرعت موشک دو برابر سرعت صوت باشد اندازه سرعت آن دو ماخ بیان می شود.

تعادل موشک باید در همه مراحل پرواز حفظ شود. وقتی موشک به سرعتهای فرا صوتی و مافوق می رسد در حقیقت موشک از امواج مغشوش و متلاتمی عبور می نماید که حفظ تعادل آن نیاز به فعال شدن سطوح کنترل با کنترل های آیرودینامیکی دارد. کنترل های آیرودینامیکی باید طوری طراحی و فعال شوند که ضمن تحمل و مقابله با فشار و شوک های بسیار قوی در موقعیت های ناهنجار کوچک و بزرگ،‌واکنش و عکس العمل مناسب نشان دهند.

 

هر جسمی که به هوا پرتاب می شود‌،‌پروفایل یا خط سیر قابل پیش بینی را می پیماید، که سیر بالستیکی گفته می شود. توسعه سلاح های جدید،‌ امروزه بر اساس دنبال نمودن و طی سیر بالستیکی که قبلا پیش بینی شده است می باشد. جسم بالستیکی برای مسیر پروفاتیل معین نیاز به نیرو و شرایطی دارد. راه عملی روان سازی و کمک به حرکت موشک برای پرواز در مسیر مشخص اینست که جهت حرکت،‌ زاویه و گرای آن را معین نماییم. برد موشک نیز به وسیله دو عامل نیروی موتور (تراست) و زاویه پرتاب تعیین می شود.

 

موشک بالستیکی که آزادانه در هوا پرواز می نماید،‌تحت تاثیر نیروی جاذبه زمین قرار می گیرد. این اثر باعث می شود که مسیر مستقیمی که موشک می پیماید کم کم متمایل به زمین شده و انحنا پیدا کرده و به مسیر بالستیکی تبدیل می شود. هر اندازه که موشک وارد اتمفسر شود با مقاومت هوا که به صورت نیروی پسا ظاهر می شود،‌بیشتر روبرو می شود. مقدار این مقاومت به غلظت هوا و سرعت موشک بستگی دارد. نیروی جاذبه زمین و آثار مقاومت هوا ضمن اینکه باعث کم شدن سرعت موشک و کاهش یافتن زاویه حمله می شود، باعث کوتاه شدن مسیر بالستیک نیز می شود.