جهت دهی رانش

جهت دهی رانش ( انگلیسی: Thrust vectoring ) یا کنترل جهت رانش، قابلیتی در یک هواگرد، راکت یا وسیله ای دیگر است که به آن امکان مدیریت جهت رانش موتور را می دهد تا با این کار، امکان کنترل ارتفاع و سرعت زاویه ای برای وسیله فراهم باشد. [ ۱] [ ۲]
در راکت ها و موشک های بالستیک که خارج از اتمسفر پرواز می کنند، استفاده از باله ها و سطوح ایرودینامیکی کنترلی عملاً ناممکن است، به همین دلیل استفاده از جهت دهی رانش، اصلی ترین روش کنترل جهت است. [ ۳]
دلیل اصلی گنجانده شدن این قابلیت در هواگردها، فراهم آوردن امکان عمودپرواز و نشست و برخاست کوتاه بود. پس از آن، مهندسان متوجه شدند که استفاده از جهت دهی رانش در موقعیت نبرد، انجام حرکات و مانورهای مختلفی را برای هواگرد میسر می سازد که با هواگردهای با موتورهای سابق قابل انجام نبود. برای مثال، هواگرد بدون جهت دهی رانش برای چرخش فقط باید از سطوح آیرودینامیکی مثل شهپر یا بالابرنده استفاده کند. البته هواگرد دارای جهت دهی رانش هم برای چرخش، نیازمند سطوح آیرودینامیکی است، اما نه به میزان هواگردهای معمولی.
در ادبیات مربوط به موشک ها که از منابع روسی نشأت می گیرد، [ ۴] گاهی به جای "Thrust Vectoring" از عبارت "gas - dynamic steering" یا "gas - dynamic control" به معنای "کنترل دینامیک گازی" استفاده می شود.
کنترل پرواز با نازل های جهت دهنده ( TVFC ) از طریق خم کردن جت یا جت های خروجی هواگرد به چپ و راست ( yaw ) ، بالا و پایین ( Pitch ) یا حول محور ( Roll ) یا ترکیبی از هر سه انجام می شود.
• متقارن محوری یا متقارن نسبت - به - محور ( Axisymmetric ) : نازل های با خروجی دایره ای شکل.
• کنترل پرواز معمولی آیرودینامیکی: چرخش به چپ و راست، چپ و راست و بالا و پایین، چپ و راست و بالا و پایین و حول محور یا هر ترکیب دیگری از این چرخش ها که از طریق انحراف در باله های آیرودینامیکی ایجاد می شود.
• نازل همگرا: نازل هایی که معمولاً در هواگردهای با سرعت زیرصوت ( Subsonic ) یا بین - صوتی ( Transonic ) استفاده می شود و نسبت فشار نازل در آن کمتر از ۳ می باشد. گازهای خروجی ( اگزاست ) در یک مسیر همگرا تا رسیدن به ماخ ۱ یا کمتر ( در نسبت فشارهای کمتر ) ، منبسط می شوند. [ ۵]
• نازل همگرا - واگرا: معمولاً از این نوع نازل در هواگردهای مافوق - صوت ( Supersonic ) استفاده می شود که در آن نسبت فشار نازل بیشتر از ۳ می باشد.
• زاویه جهت دهی مؤثر ( Effective Vectoring Angle ) : میانگین زاویه انحراف خط مرکزی جریان جت در هر لحظه معین.
• نازل ثابت ( Fixed Nozzle ) : یک نازل جهت دهنده با هندسه ثابت یا یکی از انواع نازل های متغیر که در هنگام جهت دهی هندسه آن ثابت باقی بماند.
• نازل متغیر ( Variable Nozzle ) : یک نازل جهت دهنده رانش با هندسه قابل تغییر شکل که یک نسبت سطح مؤثر نازل ثابت را حفظ کرده یا اجازه یک نسبت سطح مؤثر متغیر را در هنگام جهت دهی می دهد.
• جهت دهی رانش با سیال ( Fluidic Thrust Vectoring ) : کنترل جریان گاز خروجی ( اگزاست ) با استفاده از یک منبع هوای ثانویه، که معمولاً هوای انشعاب گرفته شده از کمپرسور موتور یا فن می باشد. [ ۶]
• دو - بعدی ( 2D ) : نازل های با خروجی مربع یا مستطیل شکل. علاوه بر شکل هندسی عبارت دوبعدی می تواند به درجه آزادی کنترل نیز اشاره کند، که تک محوری یا فقط چرخش به بالا و پایین ( Pitch - only ) باشد، که در هر دو حالت شامل نازل های دایره ای شکل نیز می شود. [ ۷]
• سه - بعدی ( 3D ) : نازل های با کنترل چند محوره یا دارای قابلیت چرخش به بالا و پایین و چپ و راست. [ ۸]