Vad är Thrust Vectoring?

Thrust vectoring är en form av attityd- eller riktningskontroll som kan utformas i vilket fordon som helst som kan röra sig i tre dimensioner genom motordriven dragkraft, såsom ett flygplan, rymdfarkost eller undervattensfarkost. Tendensen för ett fordon som drivs av raketmotorer eller jetmotorer är att röra sig i en riktning exakt motsatt den av avgaserna som kommer ut från dess bakåtvända tryckmunstycke. När denna dragkraft kanaliseras för att lämna fordonet i en annan vinkel än fordonets vinkel i förhållande till horisonten eller dess avsedda färdriktning, kan den hjälpa till vid snabba svängar istället för att helt enkelt förlita sig på aerodynamiska kontrollytor eller brytande raketer i rymdfarkoster att göra så.

Flera avancerade flygplan använder för närvarande dragkraftsvektoring från och med 2011, inklusive den ryska Sukhoi SU-30 MKI som också har sålts till Indien, F-22 Raptor-jaktplanet utplacerat av det amerikanska flygvapnet och EF eller Eurofighter 2000 byggt för militärtjänst i Storbritannien, Tyskland, Italien och Spanien. AV-8B Harrier II-jetplanet är också ett exempel på ett dragkraftsvektorflygplan som ursprungligen utvecklades i Storbritannien och som har varit i drift sedan 1981 av flera deltagande nationer i North Atlantic Treaty Organization (NATO), inklusive Spanien, Italien och USA . USA och Israel arbetade också på ett program för F-16 stridsflygplanet känt som multi-axis thrust vectoring (MATV) i början av 1990-talet.

Thrust vectoring har också använts på flera raket- och rymdfarkostsystem, med anmärkningsvärda nyliga exempel på 21-talet som den japanska Mu-raketen och European Space Agency (ESA) Small Missions for Advanced Research and Technology (SMART-1) månuppdrag som lanserades 2005. Tidigare system som har använt thrust vectoring inkluderar den amerikanska rymdfärjan samt de amerikanska Saturn V-månraketerna på 1960-talet. Flera strategiska kärnvapenmissilsystem i USA är också kända för att använda tekniken, inklusive den landbaserade Minuteman II interkontinentala ballistiska missilen (ICBM) och ubåtsuppskjutna ballistiska missiler (SLBMs) ​​utplacerade på atomubåtar.

Flera olika tillvägagångssätt har tagits för att uppnå dragkraftsvektorkontroll. Med flygplan är ett typiskt tillvägagångssätt att knyta rörelsen av avgasmunstycket till pilotens kontroller så att inte bara flygplansytor som rodret och skevroder reagerar på hans eller hennes vektorförändringar, utan avgasmunstycket rör sig i takt med dem. På US F-22 har avgasmunstycket rörelsefrihet inom ett 20-gradersintervall, vilket ger flygplanet en ökad rullhastighet på 50%. Rullhastighet är flygplanets förmåga att avvika i stigning – upp och ner – eller gira – vänster och höger – från sin centrala rörelseaxel under flygning. Den ryska SU-30 MKI har ett avgasmunstycke som kan rotera 32 grader i horisontalplanet och 15 grader i vertikalplanet, vilket gör att flygplanet kan utföra höghastighetsbankmanövrar på 3-4 sekunder vid lufthastigheter på runt 217 till 249 miles per timme (350 till 400 kilometer i timmen).

I rymdfarkoster eller raketer kan dragkraftsvektorering innebära att hela motorenheten flyttas in i fordonets kropp, känd som gimballing, vilket gjordes med den amerikanska Saturn V-raketen, eller så kan nyckelkomponenter i avgassystemet flyttas i tandem. Raketmotorer för fasta drivmedel som den japanska rymdfarkosten Mu kan inte ändra riktningen på drivbränslet, så de sprutar istället in en kylvätska längs ena sidan av avgasmunstycket som tvingar heta avgaser att lämna på den motsatta sidan för att ge en vektoreffekt . Detta görs också i den fastbränsleda Minuteman II-missilen som används av USA, där dess flytande bränsledrivna Trident SLBMS använder ett hydrauliskt system för att flytta själva munstycket.

I rymdfarkoster som är avsedda att lämna jordens gravitationsbrunn är ofta huvuddragmotorn separerad från attitydkontrollraketer eller dragkraftsvektorsystem, och varje system kan använda olika typer av framdrivningsmetoder och bränslen. Försök har gjorts i rymduppdrag från början av 21-talet för att binda samman dessa två framdrivningssystem till ett gemensamt bränsle. I ESA SMART-1-uppdraget var detta känt som en helelektrisk design för gemensam drift, kallad attityd and orbit control system (AOCS). European Student Moon Orbiter (ESMO) som planeras för uppskjutning mellan 2014 och 2015 använder också dragkraftsvektorering som en del av ett sofistikerat jonframdrivningssystem.