موشک هوا به هوای سایدویندر

ترجمه: اصغر ناصری

موشک سایدویندر با نام اختصاری AIM-9 شناخته می شود که مخفف موشک رهگیر هوایی است (air intercept missile). موشک سایدویندر از نوع حرارتی است، یعنی با استفاده از یک سلول فوتولتائیک حرارت ساتع شده از موتورهای هدف را حس می کند. چنین موشکی می تواند بطور خودکار بر روی هدف قفل کرده و به تعقیب آن بپردازد. یعنی خلبان هواپیمای شلیک کننده نیازی به ماندن در صحنه نبرد و هدایت موشک در میانه راه آن ندارد و سیستم اصطلاحا از نوع شلیک کن و فراموش کن (fire and forget) است. سیستم موشک های حرارتی به مراتب ساده‌تر و ارزانتر از موشک های هدایت شونده راداری تمام می شود، لیکن محدودیت های خاص خود را نیز دارد.

موشک سایدویندر در نوک بال یک اف 16

فناوری سلاحهای هوشمند

موشک سایدویندر در زمره سلاحهای هوشمند (smart weapons) محسوب می شود زیرا دارای سیستم های جستجوگر داخلی است که می تواند هدف را یافته و بر روی آن قفل کند، به عبارتی هدف متحرک را در برد معینی مورد تعقیب قرار دهد تا با آن برخورد نماید.

فناوری سلاحهای هوشمند پس از جنگ جهانی دوم رو به توسعه نهاد. بیشتر نمونه های اولیه سلاحهای هدایت شونده بر پایه فناوری رادار ساخته شده بودند که گران قیمت و پرمشکل بود. این موشک های هدایت شونده راداری دارای حسگرهای راداری مخصوص به خود بودند لیکن واضح است که نمی توانستند یک فرستنده راداری حجیم را بر رو یخود حمل کنند. بنابراین باید یک رادار دوردست امواج خود را بر روی هدف می تاباند تا انعکاس آنها از روی هدف توسط حسگرهای موشک دریافت شود و موشک بتواند بر روی هدف قفل نماید. این امر بدین معنی است که خلبان هواپیمای شلیک کننده موشک باید در صحنه نبرد و نزدیک به هدف بماند و پیوسته امواج رادار خود را بر روی هدف بتاباند تا موشک بتواند هدف را پیدا کند. واضح است که این وضعیت خطرناکی را برای خلبان پدید می آورد. از طرفی تجهیزات راداری اولیه بسیار گران قیمت و سنگین وزن بودند. و بیشتر موشک های هدایت شونده اولیه در 90 درصد مواقع به خطا می رفتند.

حسگر حرارتی 

در سال 1947 یک دانشمند نیروی دریایی آمریکا به نام بیل مک لین (Bill McLean) سعی کرد موشکی بسازد که با استفاده از حرارت ساتع شده از هدف قادر به جستجوی آن باشد. از آنجایی که این موشک بجای امواج منعکس شده از هدف، بر حرارت ساتع شده از موتورهای آن تکیه دارد، نوعی قابلیت شلیک کن و فراموش کن به هواپیمای خودی می دهد. به عبارتی هواپیمای خودی می تواند موشک را شلیک کرده و از صحنه نبرد دور شود. این موشک از یک نوع سلول فوتوولتائیک کوچک جستجوگر حرارت برای دیدن هدف استفاده خواهد کرد. بنابراین سیستمی ساده تر و به مراتب کم هزینه تر از رادار خواهد داشت. 

مک لین به علت عدم علاقه نیروی دریایی به این موضوع، توسعه این سیستم جدید را تحت نام یک پروژه توسعه فیوز انجام داد. شش سال بعد در سپتامبر 1953 اولین موشک حرارتی دنیا نخستین تست موفق خود را انجام داد.

جنگنده چند منظوره اف 18 در حال پرتاب یک موشک سایدویندر

اجزای سیستم موشکی سایدویندر

موشک سایدویندر دارای نه بخش اصلی است:

1. موتور راکتی که نیروی پیش رانه لازم برای پرواز موشک را فراهم می‌سازد.

2. بالهای تثبیت عقبی که نیروی بالابر لازم را فراهم می کنند.

3. جستجوگر (seeker) که نور مادون قرمز ساتع شده از هدف را می بیند.

4. سیستم الکترونیکی کنترل هدایت که اطلاعات دریافت شده از جستجوگر را پردازش کرده و مسیر صحیح برای پرواز موشک را محاسبه می کند.

5. بخش کنترل فعال سازی که پره های پرواز نزدیک دماغه موشک را برپایه دستورات دریافتی ار سیستم هدایت تنظیم می کند.

6. پره های پرواز (flight fins) که موشک را در هوا هدایت کرده و باعث چرخش موشک به سمت مطلوب می شوند.

7. سرجنگی (warhead) که حاوی مهمات برای نابود کردن هدف است.

8. سیستم فیوز که با رسیدن موشک به هدف سرجنگی را فعال می کند.

9. باتری که توان لازم برای سیستم های الکترونیکی موشک را فراهم می کند.

بخش های مختلف موشک سایدویندر 

موتور این موشک از یک سوخت جامد کم دود استفاده می کند که با استفاده از آن می تواند به سرعتی حدود 3000 کیلومتر بر ساعت دست یابد. با تمام شدن سوخت موشک بقیه مسیر بسوی هدف را در هوا سر می خورد. 

هرکدام از چهار بالک عقبی که نیروی بالابر لازم برای حفظ موشک در حالت پرواز را تامین می کنند، با اسباب تثبیت کننده ساده ای به نام رولرون (rolleron) مجهز شده اند. یک رولرون چرخی فلزی است که شیارهایی درون آن بریده شده است. با سرعت گرفتن موشک، جریان هوا درون رولرون گردش می کند (مانند یک فرفره).  

رولرون ها دارای اثر ژیروسکوپی هستند، یعنی چرخش آنها با تمایل موشک به غلتیدن به پهلو مخالفت می کند. بنابراین تعادل موشک در هوا حفظ می شود و مجموعه جستجوگر نصب شده در موشک در هوا چرخش نمی نماید. بنابراین ردیابی هدف آسانتر می شود. 

 

 رولرون ها در انتهای بالک عقبی

جستجوگر مادون قرمز 

جستجوگر ساید ویندر چیزی شبیه دوربین های CCD در یک دوربین ویدیویی است. این جستجوگر آرایه ای از حسگرهایی دارد که با تابش نور مادون قرمز بر آنها تولید سیگنال الکتریکی می کنند. از آنجایی که این جستجوگر فقط بین اشیا بسیار داغ و معمولی تمایز می گذارد، سیستم مادون قرمز بسیار ساده تر از یک سیستم آشکارسازی نور مرئی (مانند یک دوربین ویدیویی معمولی) است. 

از این گذشته جستجوگرهای مادون قرمز نیاز به منبع نور خارجی برای عمل کردن ندارند و در نتیجه در شب نیز بخوبی روز عمل می کنند. 

در مدلهای کنونی سایدویندر، حسگرهای مادون قرمز با یک سامانه پویش مخروطی (conical scanning system) جفت شده اند. در این ترتیب، مجموعه لنزها و آینه هایی که نور را بسوی حسگر جهت می دهند حول یک آینه کوچک گردیده و بخش بزرگی از آسمان را مورد پویش قرار می‌دهند. وقتی این مجموعه چرخان بطور تصادفی با یک منبع حرارت زیاد در یک سوی موشک تلاقی می کند، سیستم جستجوگر در می یابد که در آن سو یک هدف قرار دارد و موشک را بدان سو هدایت می کند. 

سیستم کنترل هدایت 

کارکرد اصلی سیستم کنترل هدایت، نگهداشتن تصویر مادون قرمز هواپیمای دشمن در مرکز است به گونه ای که نوک موشک به نشانه گیری هدف ادامه دهد. اگر تصویر مادون قرمز از موقعیت مرکزی دور شود، سیستم کنترل یک سیگنال به مجموعه سروو (servo assembly) می فرستد. این مجموعه شامل یک مولد گاز است که گازی با فشار بالا به پشت پیستون های پنوماتیکی تغذیه می‌کند. پیستون ها به میل اسبک هایی متصل هستند که پره ها با به عقب و جلو حرکت می‌دهند. سیگنال فرمان صادر شده از کنترل هدایت سیم پیچ هایی الکتریکی را فعال می کند که سوپاپهای منتهی به پیستون ها را برای حرکت دادن پره ها باز و بسته می نماید. 

وقتی موشک به نزدیکی هدف می رسد آشکارساز نوری هدف (optical target detector) ففعال می شود. این آشکارساز از هشت دیود ساتع کننده نور لیزر تشکیل شده که پیرامون بدنه خارجی موشک درست پشت پره ها نصب شده اند. اگر نور لیزر تابیده شده از این دیودها به هدف برخورده و منعکس شود سیستم کنترل موشک در می یابد که به اندازه کافی به هدف نزدیک شده و سرجنگی موشک را منفجر می کند. 

منبع: 

How Stuff Works Website

محاسبه عدم قطعیت اندازه گیری

مقاله زیر با استفاده از یکی از منابع معتبر در زمینه محاسبه عدم قطعیت آزمون‌های اندازه گیری تهیه شده است. برای دانلود روی لینک زیر کلیک کنید.

محاسبه عدم قطعیت اندازه گیری 

گردآوری و ترجمه: اصغر ناصری 

روشهای ابتکاری تست زدن (11)

به تست زیر از کنکور ریاضی 1391 توجه کنید: 

 

شکل گزینه 4 یک تابع نیست. همچنین دامنه تایع  عبارت است از  در نتیجه x نمی تواند به سمت بی نهایت میل کند و گزینه 3 نیز جواب نیست. با نقطه یابی ساده زیر می توان دید که گزینه 2 صحیح است: 

 

راه حل تشریحی این مساله بصورت زیر است:  

 

و می دانیم که نمودار تابع  به صورت شکل گزینه 2 می باشد. 

برای سایر مطالب مشابه به لینکهای زیر مراجعه کنید: 

http://scitech.blogsky.com/category/cat-21/ 

http://scitech.blogsky.com/category/cat-26/

روشهای ابتکاری تست زدن (10)

به تست زیر از کنکور ریاضی 1391 توجه کنید: 

  

برای حل تشریحی این تست باید مبین معادله درجه دوم و ضریب جمله درجه دو را کوچکتر از صفر قرار دهیم و سپس دو نامعادله بدست آمده را حل کرده بین جوابهای آنها اشتراک بگیریم تا حدود متغیر a تعیین شود. اما اگر توجه کنید به ازای x=0 داریم y=1. بنابراین مقدار این عبارت درجه دوم همواره نمی تواند منفی باشد. یعنی هیچ مقداری برای a وجود ندارد که همواره y<0 . پس جواب تهی یعنی گزینه 3 صحیح است. 

برای سایر مطالب مشابه به لینک زیر مراجعه کنید: 

http://scitech.blogsky.com/category/cat-21/