एयरोस्पेस संरचनाओं का अर्थ: कोलियर के शब्दकोश में एयरोस्पेस संरचनाएं। उन्नत अंतरिक्ष सामग्री अंतरिक्ष संरचनाएँ

रिपोर्ट प्रस्तुत की गई एम्स एम. डब्ल्यू. जूनियर (मिल्टन डब्ल्यू. एम्स, जूनियर) परिचयवैमानिकी और अंतरिक्ष विज्ञान के इतिहास से पता चला है कि मुख्य दिशाओं या राष्ट्रीय लक्ष्यों की परिभाषा का प्रौद्योगिकी के विकास पर बहुत प्रभाव पड़ता है। चूंकि यह अतीत में हुआ है, मेरा मानना ​​है कि वर्ष 2000 में भी यही स्थिति होगी। चूंकि आधुनिक प्रौद्योगिकी के विश्लेषण के लिए एक व्यवस्थित दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है, मेरा मानना ​​है कि भविष्य के अंतरिक्ष अनुसंधान में, विभिन्न डिजाइन समस्याओं पर अधिक करीबी संबंध में विचार किया जाएगा। समग्र रूप से परियोजना के साथ-साथ विकास और कामकाज की समस्याओं के साथ, और परिणामस्वरूप, विभिन्न विज्ञानों के चौराहे पर हल की गई समस्याएं तेजी से महत्वपूर्ण हो जाएंगी। व्यावहारिक डिजाइन समस्याएं विमान के नए रूपों को जन्म देंगी और नई सामग्रियों के विकास की आवश्यकता होगी, जो बदले में नई समस्याएं पैदा करेंगी और बुनियादी और व्यावहारिक अनुसंधान दोनों में पुरानी समस्याओं के कई दिलचस्प पहलुओं को उजागर करेंगी। सामग्रीप्रौद्योगिकी के विकास का आधार सामग्रियों के गुणों के बारे में ज्ञान है। सभी अंतरिक्ष यान विभिन्न परिस्थितियों में विभिन्न प्रकार की सामग्रियों का उपयोग करते हैं। पिछले कुछ वर्षों में, अध्ययन की गई सामग्रियों की संख्या और हमारी रुचि की विशेषताओं में तेजी से वृद्धि हुई है। अंतरिक्ष यान बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीकी सामग्रियों की संख्या में तेजी से वृद्धि, साथ ही अंतरिक्ष यान के डिजाइन और भौतिक गुणों की बढ़ती परस्पर निर्भरता को तालिका में दर्शाया गया है। 1. 1953 में, एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, टाइटेनियम, स्टील और विशेष मिश्र धातुएं मुख्य रूप से विमान सामग्री के रूप में रुचि की थीं। पांच साल बाद, 1958 में, रॉकेट विज्ञान में इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाने लगा। 1963 में, सामग्री के इन समूहों में से प्रत्येक में पहले से ही तत्वों या घटकों के सैकड़ों संयोजन शामिल थे, और रुचि की सामग्रियों की संख्या में कई हजार की वृद्धि हुई। नई और बेहतर सामग्रियों की अब लगभग हर जगह आवश्यकता है, और भविष्य में इसमें बदलाव की संभावना नहीं है।

तालिका नंबर एक

अंतरिक्ष यान संरचनाओं में प्रयुक्त सामग्री

सामग्री	1953	1958	1963
फीरोज़ा			+
सामग्रियां जो थर्मल विनियमन प्रदान करती हैं			+
थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री			+
फोटोवोल्टिक सामग्री			+
सुरक्षात्मक लेप			+
मिट्टी के पात्र			+
धागों से प्रबलित सामग्री			+
एब्लेशनेबल कोटिंग्स (एब्लेटिव सामग्री)			+
टुकड़े टुकड़े में सामग्री		+	+
पॉलिमर		+	+
दुर्दम्य धातुएँ		+	+
विशेष मिश्र धातु	+	+	+
बनना	+	+	+
टाइटेनियम मिश्र धातु	+	+	+
मैग्नीशियम मिश्र धातु	+	+	+
एल्यूमीनियम मिश्र धातु	+	+	+

सामग्री विज्ञान और प्रौद्योगिकी में नए ज्ञान की आवश्यकता हमारे विश्वविद्यालयों, निजी कंपनियों, स्वतंत्र अनुसंधान संगठनों और विभिन्न सरकारी एजेंसियों में प्रतिध्वनित हो रही है। तालिका 2 नई सामग्रियों में नासा के अनुसंधान की प्रकृति और सीमा का कुछ अंदाज़ा देती है। इन कार्यों में बुनियादी और व्यावहारिक अनुसंधान दोनों शामिल हैं। सबसे बड़े प्रयास ठोस अवस्था भौतिकी और रसायन विज्ञान में मौलिक अनुसंधान के क्षेत्र में केंद्रित हैं। यहां रुचि की बात पदार्थ की परमाणु संरचना, अंतरपरमाणु बल अंतःक्रिया, परमाणुओं की गति और विशेष रूप से परमाणुओं के आकार के अनुरूप दोषों का प्रभाव है।

तालिका 2

सामग्री अनुसंधान कार्यक्रम

सामग्री का भौतिकी और रसायन विज्ञान	परमाणु और इलेक्ट्रॉनिक संरचना, थर्मोडायनामिक्स और कैनेटीक्स
निर्माण सामग्री	उच्च विशिष्ट शक्ति वाली सामग्रियाँ गर्मी प्रतिरोधी मिश्र धातु मिट्टी के पात्र पॉलिमर सुपरसोनिक परिवहन विमान के लिए सामग्री
इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रयुक्त सामग्री	सुपरकंडक्टर और लेजर अर्धचालक तापायनिक सामग्री
सामग्री अनुप्रयोग पर अनुसंधान	बाह्य अंतरिक्ष में विनाश चंद्र संसाधन

अगली श्रेणी में उच्च विशिष्ट शक्ति वाली संरचनात्मक सामग्री शामिल है, जैसे टाइटेनियम, एल्यूमीनियम और बेरिलियम, गर्मी प्रतिरोधी और दुर्दम्य मिश्र धातु, सिरेमिक और पॉलिमर। एक विशेष समूह में सुपरसोनिक परिवहन विमान के लिए सामग्री शामिल होनी चाहिए। नासा कार्यक्रम में इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की श्रेणी में रुचि बढ़ रही है। सुपरकंडक्टर्स और लेजर पर शोध चल रहा है। अर्धचालक समूह में कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों प्रकार के पदार्थों का अध्ययन किया जाता है। थर्मोनिक्स के क्षेत्र में भी अनुसंधान किया जा रहा है। अंत में, सामग्री अनुसंधान कार्यक्रम सामग्री के व्यावहारिक उपयोग के एक बहुत ही सामान्य विचार के साथ समाप्त होता है। सामग्री अनुसंधान के संभावित भविष्य के अनुप्रयोगों को दिखाने के लिए, मैं धातुओं के घर्षण गुणों पर परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था के प्रभाव से संबंधित अनुसंधान पर ध्यान केंद्रित करूंगा। यदि संपर्क धातु सतहों के बीच घर्षण को कम करना संभव होता, तो इससे चलते भागों के साथ लगभग सभी प्रकार के तंत्रों में सुधार करना संभव हो जाता। ज्यादातर मामलों में, संपर्क सतहों के बीच घर्षण अधिक होता है, और इसे कम करने के लिए स्नेहक का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, गैर-चिकनाई वाली सतहों के बीच घर्षण के तंत्र को समझना भी बहुत रुचि का है। चित्र 1 लुईस रिसर्च सेंटर में किए गए शोध के कुछ परिणाम प्रस्तुत करता है। प्रयोग गहरी निर्वात स्थितियों में किए गए, क्योंकि वायुमंडलीय गैसें सतहों को दूषित करती हैं और नाटकीय रूप से उनके घर्षण गुणों को बदल देती हैं। पहला महत्वपूर्ण निष्कर्ष यह है कि शुद्ध धातुओं की घर्षण विशेषताएँ उनकी प्राकृतिक परमाणु संरचना पर अत्यधिक निर्भर होती हैं (चित्र 1 का बायाँ भाग देखें)। जब धातुएँ जम जाती हैं, तो कुछ के परमाणु एक षट्कोणीय स्थानिक जाली बनाते हैं, जबकि अन्य के परमाणु एक घन जाली बनाते हैं। यह दिखाया गया है कि षट्कोणीय जाली वाली धातुओं में घन जाली वाली धातुओं की तुलना में बहुत कम घर्षण होता है।

फिर धातुओं की एक श्रृंखला का अध्ययन किया गया, जिनके परमाणु अपने आधारों के बीच अलग-अलग दूरी के साथ हेक्सागोनल प्रिज्म के शीर्ष पर स्थित हैं। अध्ययनों से पता चला है कि प्रिज्म की ऊंचाई बढ़ने के साथ घर्षण कम हो जाता है (चित्र 1 का केंद्रीय भाग देखें)। प्रिज्म के आधारों के बीच की दूरी और पार्श्व सतहों के बीच की दूरी के अधिकतम अनुपात वाली धातुओं में सबसे कम घर्षण होता है। यह प्रयोगात्मक परिणाम धातु विरूपण के सिद्धांत के निष्कर्षों के अनुरूप है। अगले चरण में, टाइटेनियम को अध्ययन की वस्तु के रूप में चुना गया, जिसे हेक्सागोनल संरचना और खराब घर्षण विशेषताओं के लिए जाना जाता है। टाइटेनियम की घर्षण विशेषताओं में सुधार करने के लिए, उन्होंने अन्य धातुओं के साथ इसके मिश्र धातुओं का अध्ययन करना शुरू किया, जिनकी उपस्थिति से परमाणु जाली के आकार में वृद्धि होनी थी। जैसा कि अपेक्षित था, जैसे-जैसे प्रिज्म के आधारों के बीच की दूरी बढ़ती गई, घर्षण तेजी से कम होता गया (चित्र 1 का दाहिना भाग देखें)। टाइटेनियम मिश्र धातुओं के गुणों को और बेहतर बनाने के लिए वर्तमान में अतिरिक्त प्रयोग किए जा रहे हैं। उदाहरण के लिए, हम एक मिश्र धातु को "ऑर्डर" कर सकते हैं, अर्थात। विभिन्न तत्वों के परमाणुओं को अधिक उपयुक्त तरीके से व्यवस्थित करने के लिए ताप उपचार का उपयोग करना और यह अध्ययन करना कि यह घर्षण को कैसे प्रभावित करता है। इस क्षेत्र में नई प्रगति से घूमने वाले हिस्सों वाली मशीनों की विश्वसनीयता में सुधार होगा और भविष्य में बड़े अवसर खुलने की संभावना है। हालांकि ऐसा लग सकता है कि हमने हाल ही में गर्मी प्रतिरोधी सामग्री विकसित करने में काफी प्रगति की है, अगले 35 वर्षों में अंतरिक्ष अन्वेषण में प्रगति नई सामग्रियों के विकास से निकटता से जुड़ी होगी जो उच्च तापमान पर कई घंटों तक काम कर सकती हैं, और कुछ मामले मामले और वर्ष। चित्र 2 दिखाता है कि यह कितना महत्वपूर्ण है। यहां ऑर्डिनेट अक्ष ऑपरेटिंग समय को घंटों में दिखाता है, और एब्सिस्सा अक्ष ऑपरेटिंग तापमान को डिग्री सेल्सियस में दिखाता है। 1100 से 3300 डिग्री सेल्सियस के छायांकित क्षेत्र में, एकमात्र धातु सामग्री जिसका उपयोग किया जा सकता है वह दुर्दम्य धातुएं हैं। Y-अक्ष पर, एक क्षैतिज रेखा एक वर्ष के बराबर कार्य की अवधि को चिह्नित करती है। परमाणु रॉकेट इंजन के ऑपरेटिंग मापदंडों की सीमा 2100 से 3200 डिग्री सेल्सियस के तापमान और 15 मिनट से 6 घंटे तक की संचालन अवधि तक सीमित है। (ये आंकड़े बहुत अनुमानित हैं और केवल ऑपरेटिंग पैरामीटर रेंज की सीमाओं को मोटे तौर पर निर्धारित करने के लिए प्रदान किए गए हैं।) "हाइपरसोनिक विमान" लेबल वाला क्षेत्र त्वचा सामग्री की परिचालन स्थितियों को दर्शाता है। इसके लिए काफी लंबे समय तक काम करना पड़ता है. पुन: प्रयोज्य अंतरिक्ष यान के लिए, केवल 60 से 80 घंटे का परिचालन समय उद्धृत किया गया है, लेकिन वास्तव में, 1320 से 1650 डिग्री सेल्सियस या उससे अधिक तापमान पर हजारों घंटों के क्रम के परिचालन समय की आवश्यकता हो सकती है। चित्र 2 से अंतरिक्ष अन्वेषण कार्यक्रम द्वारा उत्पन्न समस्याओं को हल करने के लिए दुर्दम्य धातुओं के महत्व का अंदाजा लगाया जा सकता है। इनमें से कुछ सामग्रियां पहले से ही उपयोग में हैं, और मुझे विश्वास है कि समय के साथ उनमें सुधार किया जाएगा और वे और भी महत्वपूर्ण हो जाएंगी। कभी-कभी आप सुन सकते हैं कि आधुनिक सामग्री प्रौद्योगिकी वास्तव में एक विज्ञान नहीं है, बल्कि एक अत्यधिक विकसित कला है। यह आंशिक रूप से सच हो सकता है, लेकिन मुझे यकीन है कि सामग्री विज्ञान और प्रौद्योगिकी पहले से ही विकास के बहुत उच्च स्तर पर पहुंच चुके हैं और 2000 के अंत में हमारे देश के जीवन में एक बड़ी भूमिका निभाएंगे। अंतरिक्ष यान डिज़ाइनआइए अब हम अंतरिक्ष यान डिज़ाइन के मुद्दों की ओर मुड़ें। चित्र 3 आधुनिक प्रक्षेपण वाहनों और अंतरिक्ष यान को डिजाइन करते समय उत्पन्न होने वाली मुख्य डिजाइन समस्याओं को दर्शाता है। इनमें शामिल हैं: उड़ान की संरचना, गतिशीलता और यांत्रिकी पर कार्य करने वाला भार; ऐसी संरचनाओं का विकास जो उच्च तापीय भार का सामना कर सकें; अंतरिक्ष स्थितियों के प्रभाव से सुरक्षा, साथ ही भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए नए डिजाइन और सामग्रियों के संयोजन का विकास।

अंतरिक्ष यान के डिजाइन का विकास अभी भी विकास के प्रारंभिक चरण में है और यह विमान और बैलिस्टिक मिसाइलों के डिजाइन में अनुभव पर आधारित है। चित्र 4 से यह पता चलता है कि बड़े आधुनिक प्रक्षेपण यान कई मायनों में बैलिस्टिक मिसाइलों से संबंधित हैं। उनके विन्यास की विशिष्ट विशेषताओं में एक बड़ा पहलू अनुपात शामिल है, जो वायुमंडलीय खिंचाव को कम करता है, और ईंधन द्वारा कब्जा की गई बड़ी मात्रा को कम करता है। ईंधन का भार प्रक्षेपण यान के प्रक्षेपण भार का 85 से 90% तक हो सकता है। संरचना का विशिष्ट गुरुत्व बहुत कम है, इसलिए यह अनिवार्य रूप से एक पतली दीवार वाला लचीला खोल है। चंद्रमा और ग्रहों की कक्षा या उड़ान पथ में लॉन्च किए गए पेलोड के प्रति यूनिट वजन की आज की उच्च लागत के साथ, मुख्य संरचना के वजन को स्वीकार्य न्यूनतम तक कम करना विशेष रूप से फायदेमंद है। डिज़ाइन की समस्याएँ तब और भी अधिक गंभीर रूप से उत्पन्न होती हैं जब तरल हाइड्रोजन और ऑक्सीजन, जिनका विशिष्ट गुरुत्व कम होता है, को ईंधन घटकों के रूप में उपयोग किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ईंधन को समायोजित करने के लिए बड़ी मात्रा में आवश्यकता होती है।

भविष्य के लॉन्च वाहनों के डिजाइनर को कई नई और जटिल समस्याओं का सामना करना पड़ेगा। लॉन्च वाहनों के बड़े, अधिक जटिल और अधिक महंगे होने की संभावना है। वापसी शिपिंग या मरम्मत की उच्च लागत के बिना उनका पुन: उपयोग करने के लिए, महत्वपूर्ण डिजाइन और सामग्री प्रौद्योगिकी चुनौतियों को संबोधित करने की आवश्यकता होगी। विभिन्न प्रकार के भविष्य के अंतरिक्ष यान पर रखी गई असामान्य मांगों ने पहले से ही नए प्रकार के डिजाइन और उत्पादन प्रक्रियाओं की खोज तेज कर दी है। बाहरी अंतरिक्ष में उल्कापिंड, कठोर और थर्मल विकिरण जैसे खतरों से सुरक्षा की आवश्यकताएं, अंतरिक्ष यान डिजाइन बनाने के लिए किए गए अनुसंधान को काफी तेज करती हैं। उदाहरण के लिए, बाहरी अंतरिक्ष में तरल हाइड्रोजन और अन्य क्रायोजेनिक तरल पदार्थों के दीर्घकालिक भंडारण के दौरान, जल निकासी प्रणाली और ईंधन टैंक में उल्कापिंड छेद के माध्यम से ईंधन घटकों के रिसाव को व्यावहारिक रूप से समाप्त किया जाना चाहिए। असाधारण रूप से कम तापीय चालकता वाली इन्सुलेट सामग्री के विकास में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। अब लॉन्च पैड पर बिताए गए समय और पृथ्वी के चारों ओर कई चक्करों के दौरान ईंधन भंडारण सुनिश्चित करना संभव है। हालाँकि, बाहरी अंतरिक्ष स्थितियों में एक वर्ष तक के दीर्घकालिक भंडारण के दौरान, टैंकों और पाइपलाइनों के संरचनात्मक तत्वों के माध्यम से गर्मी के प्रवाह से जुड़ी एक बहुत ही जटिल समस्या उत्पन्न होती है। आने वाले वर्षों में इस समस्या के समाधान पर अधिक ध्यान दिया जाना चाहिए। अन्य अंतरिक्ष उड़ान समस्याओं, जैसे कि कक्षा में प्रवेश के दौरान बड़े अंतरिक्ष यान या उनके हिस्सों को मोड़ने की समस्या और अंतरिक्ष में उनके बाद के संयोजन की समस्या के लिए भी नए डिजाइन समाधान की आवश्यकता होगी। साथ ही, अंतरिक्ष उड़ान के दौरान, अंतरिक्ष यान गुरुत्वाकर्षण या वायुगतिकीय बलों से प्रभावित नहीं होता है, जो संभावित डिजाइन समाधानों की सीमा का विस्तार करता है। चित्र 5 एक असामान्य डिज़ाइन समाधान का उदाहरण दिखाता है, जो केवल बाहरी अंतरिक्ष स्थितियों में ही संभव है। यह एक कक्षीय रेडियो दूरबीन के विकल्पों में से एक है, जिसका आकार पृथ्वी पर प्रदान की जा सकने वाली क्षमता से कहीं अधिक बड़ा है। तारों, आकाशगंगाओं और अन्य खगोलीय पिंडों के प्राकृतिक रेडियो उत्सर्जन का अध्ययन करने के लिए ऐसे उपकरणों की आवश्यकता होती है। खगोलविदों की रुचि के रेडियो फ्रीक्वेंसी बैंड में से एक 10 मेगाहर्ट्ज और उससे नीचे की सीमा में है। इस आवृत्ति वाली रेडियो तरंगें पृथ्वी के आयनमंडल से नहीं गुजरती हैं। कम आवृत्ति वाली रेडियो तरंगें प्राप्त करने के लिए अत्यंत बड़े कक्षीय एंटेना की आवश्यकता होती है। चित्र 5 के बाईं ओर प्राप्त विकिरण की आवृत्ति बनाम एंटीना व्यास का एक वक्र दिखाया गया है। यह देखा जा सकता है कि जैसे-जैसे आवृत्ति घटती है, एंटीना का व्यास बढ़ता है और 10 मेगाहर्ट्ज से कम आवृत्ति वाली रेडियो तरंगें प्राप्त करने के लिए 1.5 किमी से अधिक व्यास वाले एंटेना की आवश्यकता होती है।

इस आकार के एंटीना को कक्षा में लॉन्च नहीं किया जा सकता है, और पारंपरिक डिजाइन सिद्धांतों का उपयोग करते हुए इसका वजन, सबसे बड़े लॉन्च वाहनों की क्षमताओं से कहीं अधिक होगा। गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति को ध्यान में रखते हुए भी, ऐसे एंटेना को डिजाइन करने में बड़ी कठिनाइयाँ आती हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप केवल 0.038 मिमी की मोटाई के साथ एल्यूमीनियम पन्नी से एंटीना परावर्तक ठोस बनाते हैं, तो प्राप्त की कम आवृत्ति के कारण, 1.6 किमी के एंटीना व्यास के साथ सतह सामग्री का वजन 214 टन होगा रेडियो उत्सर्जन, एंटीना की सतह को एक जाली में बनाया जा सकता है। बड़ी ओपनवर्क संरचनाओं के क्षेत्र में हालिया प्रगति ने जाली को पतले धागों से बनाने की अनुमति दी है। इस मामले में, एंटीना की सतह बनाने वाली सामग्री का वजन 90 से 140 किलोग्राम तक होगा। यह डिज़ाइन एंटीना को कक्षा में लॉन्च करने और फिर असेंबल करने की अनुमति देगा। साथ ही, स्थिरीकरण और बिजली आपूर्ति प्रणालियों के साथ-साथ एंटीना की सघन पैकेजिंग सुनिश्चित करना संभव है। बाहरी अंतरिक्ष में कठोर विकिरण अंतरिक्ष में प्रक्षेपित वाहनों के लिए मुख्य विनाशकारी कारक बना रहेगा। यह विनाश आंशिक रूप से विकिरण बेल्ट में उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन द्वारा अंतरिक्ष यान की बमबारी के साथ-साथ सौर ज्वालाओं के कारण होता है। इस तरह की बमबारी से उत्पन्न होने वाले प्रभावों का अध्ययन विनाश तंत्र के सार का अध्ययन करने और सुरक्षात्मक स्क्रीन के रूप में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की विशेषताओं को निर्धारित करने की आवश्यकता को इंगित करता है।

1 - सुपरकंडक्टिंग कॉइल्स; 2 - चुंबकीय क्षेत्र; 3 - अंतरिक्ष यान का सकारात्मक चार्ज; 4 - अवशोषक स्क्रीन; 5 - प्लाज्मा सुरक्षा।

सुरक्षा के नए तरीकों के विकास में सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट का उपयोग करके परिरक्षण की संभावना पर शोध भी शामिल होना चाहिए, जो सुरक्षात्मक उपकरणों के वजन को काफी कम कर देगा और जिससे लंबी अवधि की उड़ानों के लिए अंतरिक्ष यान के पेलोड में वृद्धि होगी। चित्र 6 इस नए विचार को दर्शाता है, जिसे प्लाज़्मा सुरक्षा कहा जाता है। प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों जैसे आवेशित कणों को विक्षेपित करने के लिए चुंबकीय और इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्रों के संयोजन का उपयोग किया जाता है। प्लाज्मा सुरक्षा का आधार अपेक्षाकृत हल्के सुपरकंडक्टिंग कॉइल्स द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र है, जो पूरे डिवाइस को घेरता है। टॉरॉयडल अंतरिक्ष स्टेशनों पर, चालक दल और उपकरण कम चुंबकीय क्षेत्र की ताकत वाले क्षेत्र में स्थित होते हैं। आसपास के चुंबकीय क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों के इंजेक्शन के कारण अंतरिक्ष यान सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाता है। ये इलेक्ट्रॉन अंतरिक्ष यान के धनात्मक आवेश के परिमाण के बराबर ऋणात्मक आवेश वहन करते हैं। उपकरण के आस-पास के स्थान से धनात्मक आवेश ले जाने वाले प्रोटॉन को उपकरण के धनात्मक आवेश द्वारा प्रतिकर्षित किया जाएगा। उपकरण के आस-पास के स्थान में घूमने वाले इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र का निर्वहन कर सकते हैं, लेकिन इसे चुंबकीय क्षेत्र द्वारा रोका जाता है, जो उनके प्रक्षेप पथ को मोड़ देता है। अंतरिक्ष यान के आयतन पर ऐसी सुरक्षात्मक प्रणालियों के वजन की निर्भरता चित्र 6 के निचले हिस्से में ग्राफिक रूप से प्रस्तुत की गई है। तुलना के लिए, सुरक्षात्मक स्क्रीन, जो विकिरण पथ में सामग्री की एक परत है, के संबंधित वजन दिए गए हैं। चूंकि इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की गति को नियंत्रित करने के लिए बहुत मध्यम शक्ति के चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है, सामान्य मामलों में प्लाज्मा सुरक्षा का वजन पारंपरिक अवशोषित स्क्रीन के वजन का लगभग 1/20 होगा। हालाँकि प्लाज्मा परिरक्षण का विचार आशाजनक है, लेकिन बाहरी अंतरिक्ष में यह कैसे काम करता है इसके बारे में अभी भी कई अज्ञात हैं। इस संबंध में, इलेक्ट्रॉन बादल की संभावित अस्थिरता या धूल और ब्रह्मांडीय प्लाज्मा के साथ बातचीत पर सैद्धांतिक और प्रायोगिक अध्ययन वर्तमान में चल रहे हैं। अब तक, कोई बुनियादी कठिनाइयों की खोज नहीं की गई है, और कोई उम्मीद कर सकता है कि प्लाज्मा सुरक्षा के साथ ब्रह्मांडीय विकिरण का मुकाबला किया जा सकता है, जिसकी वजन विशेषताएँ अन्य प्रकार की सुरक्षा की तुलना में काफी बेहतर होंगी। वायुमंडलीय पुनर्प्रवेशआइए अब हम पृथ्वी और अन्य ग्रहों के वायुमंडल में प्रवेश करने वाले अंतरिक्ष यान की समस्या की ओर मुड़ें। निस्संदेह, यहां मुख्य कठिनाई वायुमंडल में पुनः प्रवेश के दौरान उत्पन्न होने वाले ताप प्रवाह से सुरक्षा है। अंतरिक्ष यान की विशाल गतिज ऊर्जा को अन्य प्रकार की ऊर्जा, मुख्य रूप से यांत्रिक और थर्मल में परिवर्तित किया जाना चाहिए, अन्यथा उपकरण या तो जल जाएगा या क्षतिग्रस्त हो जाएगा। भविष्य के अंतरिक्ष यान की प्रवेश गति 7.6 से 18.3 किमी/सेकंड तक होगी। कम वेग पर, ऊष्मा प्रवाह का मुख्य भाग संवहनशील ऊष्मा प्रवाह होता है, लेकिन ~ 12.2 किमी/सेकंड से ऊपर की गति पर, बो शॉक से विकिरणशील ऊष्मा प्रवाह एक प्रमुख भूमिका निभाना शुरू कर देता है। आधुनिक ताप-परिरक्षण सामग्री कम वायुगतिकीय गुणवत्ता वाले वाहनों पर ~ 11 किमी/सेकंड की गति तक प्रभावी होती है, हालांकि, 15.2 से 18.3 किमी/सेकंड की प्रवेश गति पर, नई सामग्री की आवश्यकता होगी। चित्र 7 यह समझने में मदद करता है कि भविष्य में, मानवयुक्त अंतरिक्ष यान के वायुमंडल में प्रवेश की समस्याओं को हल करने के लिए, महत्वपूर्ण लिफ्ट विकसित करने में सक्षम उपकरण बहुत रुचि के क्यों होंगे। ऑर्डिनेट अक्ष हाइपरसोनिक गति पर लिफ्ट और ड्रैग बल एल/डी (वायुगतिकीय गुणवत्ता) का अनुपात दिखाता है, और एब्सिस्सा अक्ष प्रवेश गति दिखाता है। वायुगतिकीय दक्षता बढ़ाने की दिशा में रुझान के पहले संकेत बुध, जेमिनी और अपोलो अंतरिक्ष यान के उदाहरण में दिखाई देते हैं। भविष्य में, पृथ्वी के चारों ओर कक्षीय उड़ानें समकालिक कक्षाओं की ऊंचाई तक पहुंचने की उम्मीद है। बाहरी अंतरिक्ष के इस क्षेत्र से पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करने वाले जहाजों की गति 10.4 किमी/सेकंड तक होगी (चित्र 7 में "सिंक्रोनस ऑर्बिट्स" नामक एक ऊर्ध्वाधर रेखा है)। मंगल जैसे अन्य ग्रहों से लौटने वाले मानवयुक्त अंतरिक्ष यान की प्रवेश गति बहुत अधिक होती है। प्रक्षेपण समय के उचित चयन और शुक्र के गुरुत्वाकर्षण के उपयोग के साथ, वे 12.2 - 13.7 किमी/सेकंड तक पहुंच जाते हैं, जबकि मंगल से सीधी वापसी के साथ गति 15.2 किमी/सेकंड से अधिक हो जाती है। ऐसी उच्च प्रवेश गति में रुचि ग्रह से सीधे वापसी की विधि में अधिक लचीलेपन से जुड़ी है।

इतनी उच्च प्रवेश गति पर जहाज के चालक दल द्वारा अनुभव किए गए ओवरलोड को उचित सीमा के भीतर बनाए रखने के लिए, अपोलो अंतरिक्ष यान की तुलना में वायुगतिकीय लिफ्ट बल को बढ़ाना आवश्यक है। इसके अलावा, उच्च गति पर लिफ्ट (अधिक सही ढंग से, वायुगतिकीय गुणवत्ता एल/डी) में वृद्धि से अनुमेय प्रवेश गलियारों का विस्तार होगा, जो बैलिस्टिक मूल वाहनों के लिए शून्य तक सीमित है। जैसे-जैसे लिफ्ट बढ़ती है, पैंतरेबाज़ी और लैंडिंग सटीकता भी बढ़ती है। उठाने की शक्ति के साथ अंतरिक्ष यान की उड़ान के सबसे महत्वपूर्ण चरणों में से एक दृष्टिकोण और लैंडिंग ही है। कम गति वाले लिफ्ट वाले अंतरिक्ष यान की उड़ान विशेषताएँ पारंपरिक विमानों से इतनी भिन्न हैं कि उनका अध्ययन करने के लिए चित्र 8 में दिखाए गए दो विमानों का निर्माण करना पड़ा। ऊपरी तंत्र में एक सूचकांक होता है एचएल-10, और निचला वाला M2-F2 है।

इन उपकरणों को बी-52 विमान का उपयोग करके लगभग 14 किमी की ऊंचाई तक उठाया जाना चाहिए और 0.8 तक की मैक संख्या के अनुरूप उड़ान गति पर गिराया जाना चाहिए। एचएल-10 और एम2-एफ2 वाहन हाइड्रोजन पेरोक्साइड द्वारा संचालित छोटे रॉकेट इंजन से लैस हैं, जो परिवर्तनीय लिफ्ट-टू-ड्रैग अनुपात को अनुकरण करने की अनुमति देते हैं। इन इंजनों का उपयोग करके, समान विन्यास के भविष्य के मानवयुक्त अंतरिक्ष यान की इष्टतम उड़ान विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए प्रक्षेपवक्र के दृष्टिकोण कोण, साथ ही स्थैतिक स्थिरता मार्जिन को बदलना संभव है। इस आकार के जहाजों का वजन भविष्य के अंतरिक्ष यान के वजन के करीब होगा। वर्तमान में उनका उपकरणीकरण किया जा रहा है, जमीनी परीक्षण किया जा रहा है और उड़ान परीक्षण की तैयारी की जा रही है। समापन टिप्पणीमैंने वायुमंडल में अंतरिक्ष यान के पुनः प्रवेश के लिए नई सामग्रियों, संरचनाओं और तकनीकों के विकास में हाल की प्रगति का एक संक्षिप्त विवरण देने का प्रयास किया है। इससे हमें भविष्य के शोध के लिए कुछ दिशाएँ इंगित करने की अनुमति मिली। चूंकि हमारा अंतरिक्ष अन्वेषण कार्यक्रम एक दशक से भी कम समय से अस्तित्व में है, इसलिए यह कोई भी अनुमान लगा सकता है कि अगले 35 वर्षों में क्या प्रगति होगी। किसी भी मामले में, यह स्पष्ट है कि भविष्य की समस्याओं को हल करने के लिए बहुत प्रयास की आवश्यकता होगी। इसलिए, सबसे महत्वपूर्ण प्रश्न यह प्रतीत होता है कि इस कार्य को सर्वोत्तम तरीके से कैसे किया जाए।

नासा के उन्नत अनुसंधान क्षेत्र के प्रमुख।

मई 1970 में, एचएल-10 विमान की पहली प्रायोगिक उड़ानें भरी गईं (इंटरविया संख्या 7007, पृष्ठ 6, 1970; उड़ान 97, संख्या 3195, पृष्ठ 947, 1970)। - लगभग। अनुवाद

एयरोस्पेस संरचनाएं: एयरोस्पेस संरचनाएं

विमानन और अंतरिक्ष संरचनाएं लेख के लिए

परिवहन विमान और लड़ाकू विमान। आधुनिक परिवहन विमान के विशिष्ट लेआउट में ट्विन-स्पर पंख और ट्विन-स्पर टेल तत्वों के साथ एक प्रबलित मोनोकोक धड़ होता है। विमान संरचनाओं में मुख्य रूप से एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है, लेकिन व्यक्तिगत संरचनात्मक तत्वों के लिए अन्य सामग्रियों का भी उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, भारी भार वाले विंग रूट भागों को टाइटेनियम मिश्र धातु से बनाया जा सकता है, और नियंत्रण सतहों को पॉलियामाइड या कांच के धागे के साथ मिश्रित सामग्री से बनाया जा सकता है। कुछ विमानों की पिछली सतहों में ग्रेफाइट-एपॉक्सी सामग्री का उपयोग किया जाता है। आधुनिक लड़ाकू विमान का डिज़ाइन विमान निर्माण के क्षेत्र में नवीनतम उपलब्धियों का प्रतीक है। चित्र में. चित्र 16 मल्टी-स्पार डेल्टा विंग और एक प्रबलित मोनोकोक धड़ के साथ एक विशिष्ट लड़ाकू विमान का डिज़ाइन दिखाता है। इस विमान के पंख और पूंछ के अलग-अलग तत्व मिश्रित सामग्री से बने हैं।

कोलियर. कोलियर डिक्शनरी। 2012

शब्द की व्याख्या, पर्यायवाची शब्द, अर्थ और विमानन और अंतरिक्ष संरचनाएं क्या हैं, यह भी देखें: शब्दकोशों, विश्वकोशों और संदर्भ पुस्तकों में रूसी में एयरोस्पेस संरचनाएं:

• अंतरिक्ष
  अंतरिक्ष गति, पहला पलायन वेग, तीसरा पलायन वेग, परवलयिक… देखें
• अंतरिक्ष बिग रशियन इनसाइक्लोपीडिक डिक्शनरी में:
  कॉस्मिक किरणें, बाहरी अंतरिक्ष से पृथ्वी पर आने वाले स्थिर उच्च-ऊर्जा कणों (लगभग 1 से 10 12 GeV तक) की एक धारा ...
• अंतरिक्ष बिग रशियन इनसाइक्लोपीडिक डिक्शनरी में:
  "अंतरिक्ष अनुसंधान", वैज्ञानिक। रूसी विज्ञान अकादमी का जर्नल, 1963 से, मास्को। संस्थापक (1998) - रूसी विज्ञान अकादमी का प्रेसीडियम। 6 कमरों में…
• विमानन रूसी भाषा के पर्यायवाची शब्दकोष में।
• विमानन और अंतरिक्ष संरचनाएँ कोलियर डिक्शनरी में:
  विमान और एयरोस्पेस विमान संरचनाओं के मुख्य (शक्ति) तत्व, आधुनिक सामग्री और एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी की महत्वपूर्ण डिजाइन विशेषताओं पर यहां चर्चा की गई है। सेमी। …
• एयरोस्पेस संरचनाएँ: फ़्रेम संरचनाएँ कोलियर डिक्शनरी में:
  विमान की गति बढ़ाने के लिए लेख विमानन और अंतरिक्ष संरचनाओं के लिए, इसके डिजाइन को मौलिक रूप से बदलना आवश्यक था - फ्रेम संरचनाओं की ओर बढ़ना। बुनियाद...
• एयरोस्पेस संरचनाएं: मोनोकॉक संरचना कोलियर डिक्शनरी में:
  लेख के लिए विमानन और अंतरिक्ष संरचनाएं मोनोकॉक सिद्धांत। जैसे-जैसे विमान की उड़ान की गति बढ़ती गई, ड्रैग को कम करने की समस्या तेजी से महत्वपूर्ण होती गई। अत्यंत...
• भवन निर्माण
  इमारतों और संरचनाओं की संरचनाएं, भार वहन करने वाली और घेरने वाली संरचनाएं। वर्गीकरण और आवेदन के क्षेत्र. लोड-बेयरिंग में उनके कार्यात्मक उद्देश्य के अनुसार सर्किट का विभाजन ...
• इस्पात संरचनाएं ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  इमारतों और संरचनाओं की संरचनाएं, संरचनाएं जिनके तत्व स्टील से बने होते हैं और वेल्डिंग, रिवेट्स या बोल्ट द्वारा जुड़े होते हैं। स्टील की उच्च शक्ति के लिए धन्यवाद...
• पूर्वनिर्मित संरचनाएँ ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  निर्माण में संरचनाएं, तैयार किए गए तत्वों से एकत्रित (घुड़सवार) संरचनाएं जिन्हें अतिरिक्त घटकों की आवश्यकता नहीं होती है। निर्माण स्थल पर प्रसंस्करण (ट्रिमिंग, फिटिंग, आदि)। ...
• दीवार ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  इमारतों और संरचनाओं की संरचनाएं, भवन संरचनाएं (दीवारें, फर्श, आवरण, खुलेपन, विभाजन आदि भरना), एक इमारत (संरचना) की मात्रा को सीमित करना और अलग करना...
• धातु निर्माण ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  संरचनाएं, धातु संरचनाएं, धातुओं से बनी और निर्माण में उपयोग की जाने वाली संरचनाओं का सामान्य नाम। आधुनिक स्टील फ़्रेमों को स्टील फ़्रेमों में विभाजित किया गया है (स्टील देखें...
• बड़े पैनल निर्माण ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  संरचनाएं, इमारतों की पूर्वनिर्मित संरचनाएं और निर्माण स्थल पर लगे बड़े आकार, पूर्व-निर्मित समतल तत्वों (पैनलों) से बनी संरचनाएं। के.के.-...
• पत्थर की संरचनाएँ ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  इमारतों की संरचनाएं, भार वहन करने वाली और घेरने वाली संरचनाएं और चिनाई से बनी संरचनाएं (नींव, दीवारें, खंभे, लिंटल्स, मेहराब, मेहराब, आदि)। के लिए …
• प्रबलित कंक्रीट संरचनाएं और उत्पाद ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  संरचनाएं और उत्पाद, इमारतों के तत्व और प्रबलित कंक्रीट से बनी संरचनाएं, और इन तत्वों का संयोजन। आवास परिसर के उच्च तकनीकी और आर्थिक संकेतक...
• लकड़ी की संरचनाएँ ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  संरचनाएं, लकड़ी से बनी भवन संरचनाएं: रॉड सिस्टम के रूप में डी.के. में धातु, आमतौर पर फैले हुए, तत्व (निचले ...) हो सकते हैं।
• संरचना की ताकत की गणना कोलियर डिक्शनरी में:
  किसी संरचना को डिजाइन करने का प्रारंभिक चरण, जिस पर उस पर कार्य करने वाली ताकतों का निर्धारण किया जाता है। गणना और डिज़ाइन के बीच संबंध. यहां मुख्य कार्य है...
• विमानन और अंतरिक्ष संरचनाएँ: सुपरसोनिक विमान, आदि। कोलियर डिक्शनरी में:
  लेख के लिए विमानन और अंतरिक्ष संरचनाएं एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी के विकास को जोर-से-भार अनुपात में वृद्धि की एक स्थिर प्रवृत्ति की विशेषता है (जोर-से-भार अनुपात एक विमान के बिजली संयंत्र के जोर का अनुपात है ...
• विमानन और अंतरिक्ष संरचनाएँ: क्यूसी शटल कोलियर डिक्शनरी में:
  लेख के लिए विमानन और अंतरिक्ष संरचनाएं कक्षीय अंतरिक्ष यान "शटल" हाइपरसोनिक गति से पृथ्वी के वायुमंडल में उड़ान भरने में सक्षम है। डिवाइस के पंखों में मल्टी-स्पैर...
• एयरोस्पेस संरचनाएँ: एयरोस्पेस सामग्री कोलियर डिक्शनरी में:
  लेख में विमानन और अंतरिक्ष संरचनाएं सुपरसोनिक उड़ान के दौरान उत्पन्न होने वाले उच्च तापमान पर कई सामग्रियां अपनी ताकत खो देती हैं। इसलिए, एयरोस्पेस के लिए...
• समानांतर वाक्यात्मक निर्माण भाषाई शब्दों के शब्दकोश में:
  ऐसे निर्माण जो अर्थ में समान हैं, लेकिन विभिन्न वाक्यात्मक इकाइयों द्वारा व्यक्त किए गए हैं (cf.: पर्यायवाची निर्माण)। आमतौर पर समानांतर वाक्य रचनाएँ बनती हैं...
• यूएसएसआर। तकनीकी विज्ञान ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  विज्ञान विमानन विज्ञान और प्रौद्योगिकी पूर्व-क्रांतिकारी रूस में, मूल डिजाइन के कई विमान बनाए गए थे। हां एम. ने अपने स्वयं के हवाई जहाज बनाए (1909-1914) ...
• अंतरिक्ष स्टेशन: शीत युद्ध अंतरिक्ष स्टेशन कोलियर डिक्शनरी में:
  1950 के दशक के उत्तरार्ध में स्पेस स्टेशन लेख के अनुसार, संयुक्त राज्य अमेरिका और सोवियत संघ दोनों में विशेषज्ञ नहीं थे...
• एयरोस्पेस: व्यवसायों द्वारा विशेषज्ञता कोलियर डिक्शनरी में:
  एयरोस्पेस विमान निर्माण लेख में एक विशिष्ट एयरोस्पेस कंपनी की संरचना में, आप विशिष्ट कार्य करने वाले विशेषज्ञों के कई समूह पा सकते हैं। डिज़ाइन। ...
• अंतरिक्ष अंधविश्वास चमत्कारों, असामान्य घटनाओं, यूएफओ और अन्य चीजों की निर्देशिका में:
  अंतरिक्ष यात्रियों, रॉकेट वैज्ञानिकों और अंतरिक्ष विशेषज्ञों के बीच बड़ी संख्या में पूर्वाग्रह और विश्वास मौजूद हैं, जिनका उद्भव आदर्शवादी भावनाओं से इतना जुड़ा नहीं है, ...
• विमानन और अंतरिक्ष विष विज्ञान चिकित्सीय दृष्टि से:
  अनुभाग टी., विमान केबिनों के वातावरण को प्रदूषित करने वाले हानिकारक रसायनों के शरीर पर प्रभाव का अध्ययन करना, और उचित स्वच्छता मानकों का विकास करना और ...
• ब्रह्मांडीय किरणों बिग इनसाइक्लोपीडिक डिक्शनरी में:
  
• शैलीगत आंकड़े ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  शैलीगत (ग्रीक स्कीमा, लैटिन फिगुरा - रूपरेखा, उपस्थिति; भाषण का आंकड़ा), भाषण के वाक्यात्मक संगठन के ऐतिहासिक रूप से स्थापित तरीकों की एक प्रणाली, जिसका उपयोग मुख्य रूप से किया जाता है ...
• लोचदार प्रणालियों की स्थिरता ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  लोचदार प्रणालियाँ, इस अवस्था से छोटे विचलन के बाद संतुलन की स्थिति में लौटने के लिए लोचदार प्रणालियों की संपत्ति। यू. की अवधारणा। साथ। ...
• औद्योगिक इमारत ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  इमारतें, औद्योगिक उद्यमों की उत्पादन इमारतें, औद्योगिक उत्पादन को बढ़ावा देने और लोगों के काम और संचालन के लिए आवश्यक शर्तें प्रदान करने वाली इमारतें...
• पंप (तकनीकी) ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  इसके साथ संचार के परिणामस्वरूप मुख्य रूप से छोटी बूंद तरल के दबाव आंदोलन (चूषण और इंजेक्शन) के लिए एक उपकरण (हाइड्रोलिक मशीन, उपकरण या उपकरण) ...
• पुल (संरचना) ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  एक संरचना जो किसी बाधा पर रास्ता बनाती है। एम. प्रतिष्ठित हैं: दूर की जाने वाली बाधा के प्रकार से - एम. ​​नदियों और अन्य जलस्रोतों के माध्यम से (एम. स्वयं), ...
• महानगर ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  मेट्रो (फ्रांसीसी महानगर, शाब्दिक रूप से - राजधानी, ग्रीक महानगर से - मुख्य शहर, राजधानी), बड़े पैमाने पर उच्च गति के लिए शहरी ऑफ-स्ट्रीट रेलवे ...
• ब्रह्मांडीय किरणों ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  किरणें, उच्च-ऊर्जा कणों की एक धारा, मुख्य रूप से प्रोटॉन, बाहरी अंतरिक्ष (प्राथमिक विकिरण) से पृथ्वी पर आती हैं, साथ ही उनके द्वारा उत्पन्न ...
• अंतरिक्ष अन्वेषण ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  जांच, अंतरिक्ष यान निकट-पृथ्वी अंतरग्रहीय अंतरिक्ष, सौर मंडल के खगोलीय पिंडों और उनके वातावरण का भौतिक अनुसंधान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ...
• प्रबलित कंक्रीट ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  कंक्रीट और स्टील सुदृढीकरण का एक संयोजन, अखंड रूप से जुड़ा हुआ और एक संरचना में एक साथ काम करना। शब्द "एफ।" अक्सर प्रबलित कंक्रीट के लिए सामूहिक नाम के रूप में उपयोग किया जाता है...
• वास्तुकला ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  (लैटिन आर्किटेक्चर, ग्रीक आर्किटेक्चर से - बिल्डर), वास्तुकला, इमारतों और संरचनाओं की एक प्रणाली जो लोगों के जीवन और गतिविधियों के लिए स्थानिक वातावरण बनाती है, ...
• विमानन ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  (फ्रांसीसी विमानन, लैटिन एविस से - पक्षी), निकट-पृथ्वी के हवाई क्षेत्र में हवा से भारी वाहनों पर उड़ान। 60 के दशक में 20…
• उड्डयन उद्योग ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
  उद्योग, 20वीं सदी की शुरुआत में उत्पन्न हुआ, प्रथम विश्व युद्ध 1914-18 के वर्षों के दौरान विकसित उद्योग की एक बड़ी शाखा के रूप में, भारी विकास तक पहुंच गया ...
• अंतरिक्ष गति. में
  
• ब्रह्मांडीय किरणों आधुनिक विश्वकोश शब्दकोश में:
  
• अंतरिक्ष गति. में
  खगोल विज्ञान और अंतरिक्ष उड़ान गतिशीलता में, तीन ब्रह्मांडीय वेगों की अवधारणाओं का उपयोग किया जाता है। पहला ब्रह्मांडीय वेग (वृत्ताकार वेग) सबसे छोटा प्रारंभिक वेग है...
• ब्रह्मांडीय किरणों विश्वकोश शब्दकोश में:
  उच्च-ऊर्जा आवेशित कणों (~1020 eV तक) की धाराएँ बाहरी अंतरिक्ष से पृथ्वी पर आ रही हैं। ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी डब्ल्यू. हेस द्वारा खोजा गया...
• विद्युत स्टेशन*
• घड़ी, समय मापने का उपकरण ब्रॉकहॉस और एफ्रॉन के विश्वकोश में।
• गरम करना* ब्रॉकहॉस और एफ्रॉन के विश्वकोश में।
• उड़ान सिद्धांत और अभ्यास: शक्ति समस्याओं का समाधान कोलियर डिक्शनरी में:
  लेख में उड़ान सिद्धांत और अभ्यास विमान की ताकत की समस्याएं संरचना के द्रव्यमान को कम करने की आवश्यकता से जुड़ी हैं, हालांकि यह उजागर है ...
• बाँध कोलियर डिक्शनरी में:
  जल प्रवाह को बनाए रखने के लिए बनाया गया एक विशाल बांध, जल संसाधनों के उपयोग और विनियमन के लिए मुख्य हाइड्रोलिक संरचना। पहले से ही प्रागैतिहासिक काल में...
• मानवयुक्त अंतरिक्ष उड़ानें: चंद्रमा पर उड़ान भरने का निर्णय कोलियर डिक्शनरी में:
  लेख के अनुसार मानवयुक्त अंतरिक्ष उड़ानें "बुध" अभी अपनी पहली उड़ान की तैयारी कर रही थी, और नासा प्रबंधन और विशेषज्ञ भविष्य की योजना बना रहे थे...
• कोलियर डिक्शनरी में:
  लेख के लिए विमानन और अंतरिक्ष संरचनाएं वायुगतिकीय विशेषताएं। विमान के संरचनात्मक तत्वों में उच्च शक्ति होनी चाहिए, क्योंकि वे भारी भार के अधीन हैं...
• विमानन और अंतरिक्ष निर्माण: प्रथम विश्व युद्ध से पहले विमानन कोलियर डिक्शनरी में:
  लेख विमानन और अंतरिक्ष डिजाइन के लिए विमानन विकास के पहले दशकों के दौरान, डिजाइनरों ने विभिन्न विकल्पों के साथ प्रयोग करके विमान के डिजाइन को अनुकूलित करने का प्रयास किया ...
• विमानन और अंतरिक्ष उद्योग: बिक्री बाजार कोलियर डिक्शनरी में:
  विमानन और अंतरिक्ष उद्योग लेख के अनुसार एयरोस्पेस उत्पादों की बिक्री पांच मुख्य क्षेत्रों में की जाती है। सैन्य विमान और मिसाइलें। सैन्य विमान अलग-अलग होते हैं...
• एयरोस्पेस उद्योग: विशेषताएं कोलियर डिक्शनरी में:
  लेख विमानन और अंतरिक्ष उद्योग के लिए एयरोस्पेस उद्योग के उत्पादन उपकरण इसके उत्पादों की जटिलता से मेल खाते हैं। यह व्यापक रूप से नवीनतम मशीनों का उपयोग करता है और...
• विमानन और अंतरिक्ष उद्योग कोलियर डिक्शनरी में:
  विमान, रॉकेट, अंतरिक्ष यान और जहाजों के साथ-साथ उनके इंजन और ऑन-बोर्ड उपकरणों के डिजाइन, उत्पादन और परीक्षण में लगे उद्यमों का एक समूह...
• प्रतिज्ञा भाषाई विश्वकोश शब्दकोश में:
  (ग्रीक डायथेसिस) क्रिया की एक व्याकरणिक श्रेणी है, जो हाल तक व्यापक दृष्टिकोण के अनुसार, विषय-वस्तु संबंधों को व्यक्त करती है। तथापि …
• ब्रह्मांडीय किरणों आधुनिक व्याख्यात्मक शब्दकोश, टीएसबी में:
  बाहरी अंतरिक्ष (प्राथमिक विकिरण) से पृथ्वी पर आने वाले स्थिर उच्च-ऊर्जा कणों (लगभग 1 से 1012 GeV तक) की एक धारा, और ...
• एरोड्रम मेडिकल पोस्ट चिकित्सीय दृष्टि से:
  वायु सेना में चिकित्सा निकासी का चरण, प्राथमिक चिकित्सा प्रदान करने और घायलों को निकालने के लिए विमानन तकनीकी इकाई की चिकित्सा सेवा द्वारा हवाई क्षेत्र में तैनात किया गया...

परिचय

भौतिकी पाठ्यक्रम से मैंने सीखा कि किसी पिंड को पृथ्वी का कृत्रिम उपग्रह बनने के लिए, उसे 8 किमी/सेकेंड (आई एस्केप वेलोसिटी) की गति दी जानी चाहिए। यदि पृथ्वी की सतह पर क्षैतिज दिशा में किसी पिंड को ऐसी गति प्रदान की जाए, तो वायुमंडल की अनुपस्थिति में वह पृथ्वी का एक उपग्रह बन जाएगा, जो एक वृत्ताकार कक्षा में उसके चारों ओर चक्कर लगाएगा।

केवल पर्याप्त शक्तिशाली अंतरिक्ष रॉकेट ही उपग्रहों तक ऐसी गति पहुंचा सकते हैं। वर्तमान में, हजारों कृत्रिम उपग्रह पृथ्वी की परिक्रमा करते हैं!

और अन्य ग्रहों तक पहुँचने के लिए, अंतरिक्ष यान को पलायन वेग II दिया जाना चाहिए, जो लगभग 11.6 किमी/सेकेंड है! उदाहरण के लिए, मंगल ग्रह तक पहुँचने के लिए, जिसे अमेरिकी जल्द ही करने की योजना बना रहे हैं, आपको साढ़े आठ महीने से अधिक समय तक इतनी तेज़ गति से उड़ान भरने की ज़रूरत है! और वह पृथ्वी पर वापसी का रास्ता नहीं गिन रहा है।

इतनी विशाल, अकल्पनीय गति प्राप्त करने के लिए एक अंतरिक्ष यान की संरचना किस प्रकार की होनी चाहिए?! इस विषय में मेरी बहुत रुचि थी और मैंने अंतरिक्ष यान डिज़ाइन की सभी पेचीदगियों को सीखने का निर्णय लिया। जैसा कि यह पता चला है, व्यावहारिक डिजाइन समस्याएं विमान के नए रूपों को जन्म देती हैं और नई सामग्रियों के विकास की आवश्यकता होती है, जो बदले में नई समस्याएं पैदा करती हैं और मौलिक और व्यावहारिक अनुसंधान दोनों में पुरानी समस्याओं के कई दिलचस्प पहलुओं को प्रकट करती हैं।

सामग्री

प्रौद्योगिकी के विकास का आधार सामग्रियों के गुणों के बारे में ज्ञान है। सभी अंतरिक्ष यान विभिन्न परिस्थितियों में विभिन्न प्रकार की सामग्रियों का उपयोग करते हैं।

पिछले कुछ वर्षों में, अध्ययन की गई सामग्रियों की संख्या और हमारी रुचि की विशेषताओं में तेजी से वृद्धि हुई है। अंतरिक्ष यान बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीकी सामग्रियों की संख्या में तेजी से वृद्धि, साथ ही अंतरिक्ष यान के डिजाइन और भौतिक गुणों की बढ़ती परस्पर निर्भरता को तालिका में दर्शाया गया है। 1. 1953 में, एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, टाइटेनियम, स्टील और विशेष मिश्र धातुएं मुख्य रूप से विमान सामग्री के रूप में रुचि की थीं। पांच साल बाद, 1958 में, रॉकेट विज्ञान में इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाने लगा। 1963 में, सामग्री के इन समूहों में से प्रत्येक में पहले से ही तत्वों या घटकों के सैकड़ों संयोजन शामिल थे, और रुचि की सामग्रियों की संख्या में कई हजार की वृद्धि हुई। नई और बेहतर सामग्रियों की अब लगभग हर जगह आवश्यकता है, और भविष्य में इसमें बदलाव की संभावना नहीं है।

तालिका नंबर एक

अंतरिक्ष यान संरचनाओं में प्रयुक्त सामग्री

सामग्री
फीरोज़ा
सामग्रियां जो थर्मल विनियमन प्रदान करती हैं
थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री
फोटोवोल्टिक सामग्री
सुरक्षात्मक लेप
मिट्टी के पात्र
धागों से प्रबलित सामग्री
एब्लेशन कोटिंग्स (एब्लेशन सामग्री)
टुकड़े टुकड़े में सामग्री
पॉलिमर
दुर्दम्य धातुएँ
विशेष मिश्र धातु
टाइटेनियम मिश्र धातु
मैग्नीशियम मिश्र धातु
एल्यूमीनियम मिश्र धातु

सामग्री विज्ञान और प्रौद्योगिकी में नए ज्ञान की आवश्यकता हमारे विश्वविद्यालयों, निजी कंपनियों, स्वतंत्र अनुसंधान संगठनों और विभिन्न सरकारी एजेंसियों में प्रतिध्वनित हो रही है। तालिका 2 नई सामग्रियों में नासा के अनुसंधान की प्रकृति और सीमा का कुछ अंदाज़ा देती है। इन कार्यों में बुनियादी और व्यावहारिक अनुसंधान दोनों शामिल हैं। सबसे बड़े प्रयास ठोस अवस्था भौतिकी और रसायन विज्ञान में मौलिक अनुसंधान के क्षेत्र में केंद्रित हैं। यहां रुचि की बात पदार्थ की परमाणु संरचना, अंतरपरमाणु बल अंतःक्रिया, परमाणुओं की गति और विशेष रूप से परमाणुओं के आकार के अनुरूप दोषों का प्रभाव है।

तालिका 2

सामग्री अनुसंधान कार्यक्रम

अगली श्रेणी में उच्च विशिष्ट शक्ति वाली संरचनात्मक सामग्री शामिल है, जैसे टाइटेनियम, एल्यूमीनियम और बेरिलियम, गर्मी प्रतिरोधी और दुर्दम्य मिश्र धातु, सिरेमिक और पॉलिमर। एक विशेष समूह में सुपरसोनिक परिवहन विमान के लिए सामग्री शामिल होनी चाहिए।

नासा कार्यक्रम में इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की श्रेणी में रुचि बढ़ रही है। सुपरकंडक्टर्स और लेजर पर शोध चल रहा है। अर्धचालक समूह में कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों प्रकार के पदार्थों का अध्ययन किया जाता है। थर्मोनिक्स के क्षेत्र में भी अनुसंधान किया जा रहा है।

अंत में, सामग्री अनुसंधान कार्यक्रम सामग्री के व्यावहारिक उपयोग के एक बहुत ही सामान्य विचार के साथ समाप्त होता है।

सामग्री अनुसंधान के संभावित भविष्य के अनुप्रयोगों को दिखाने के लिए, मैं धातुओं के घर्षण गुणों पर परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था के प्रभाव से संबंधित अनुसंधान पर ध्यान केंद्रित करूंगा।

यदि संपर्क धातु सतहों के बीच घर्षण को कम करना संभव होता, तो इससे चलते भागों के साथ लगभग सभी प्रकार के तंत्रों में सुधार करना संभव हो जाता। ज्यादातर मामलों में, संपर्क सतहों के बीच घर्षण अधिक होता है, और इसे कम करने के लिए स्नेहक का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, गैर-चिकनाई वाली सतहों के बीच घर्षण के तंत्र को समझना भी बहुत रुचि का है।

चित्र 1 लुईस रिसर्च सेंटर में किए गए शोध के कुछ परिणाम दिखाता है। प्रयोग गहरी निर्वात स्थितियों में किए गए, क्योंकि वायुमंडलीय गैसें सतहों को दूषित करती हैं और नाटकीय रूप से उनके घर्षण गुणों को बदल देती हैं। पहला महत्वपूर्ण निष्कर्ष यह है कि शुद्ध धातुओं की घर्षण विशेषताएँ उनकी प्राकृतिक परमाणु संरचना पर अत्यधिक निर्भर होती हैं (चित्र 1 का बायाँ भाग देखें)। जब धातुएँ जम जाती हैं, तो कुछ के परमाणु एक षट्कोणीय स्थानिक जाली बनाते हैं, जबकि अन्य के परमाणु एक घन जाली बनाते हैं। यह दिखाया गया है कि षट्कोणीय जाली वाली धातुओं में घन जाली वाली धातुओं की तुलना में बहुत कम घर्षण होता है।

चित्र 1. शुष्क घर्षण (स्नेहन के बिना) पर परमाणु संरचना का प्रभाव।

अंक 2। गर्मी प्रतिरोधी सामग्री के लिए आवश्यकताएँ।

फिर धातुओं की एक श्रृंखला का अध्ययन किया गया, जिनके परमाणु अपने आधारों के बीच अलग-अलग दूरी के साथ हेक्सागोनल प्रिज्म के शीर्ष पर स्थित हैं। अनुसंधान से पता चला है कि प्रिज्म की ऊँचाई बढ़ने के साथ घर्षण कम हो जाता है (चित्र 1 का मध्य भाग देखें)। प्रिज्म के आधारों के बीच की दूरी और पार्श्व सतहों के बीच की दूरी के अधिकतम अनुपात वाली धातुओं में सबसे कम घर्षण होता है। यह प्रयोगात्मक परिणाम धातु विरूपण के सिद्धांत के निष्कर्षों के अनुरूप है।

अगले चरण में, टाइटेनियम को अध्ययन की वस्तु के रूप में चुना गया, जिसे हेक्सागोनल संरचना और खराब घर्षण विशेषताओं के लिए जाना जाता है। टाइटेनियम की घर्षण विशेषताओं में सुधार करने के लिए, उन्होंने अन्य धातुओं के साथ इसके मिश्र धातुओं का अध्ययन करना शुरू किया, जिनकी उपस्थिति से परमाणु जाली के आकार में वृद्धि होनी थी। जैसा कि अपेक्षित था, प्रिज्म के आधारों के बीच बढ़ती दूरी के साथ, घर्षण तेजी से कम हो गया (चित्र 1 का दाहिना भाग देखें)। टाइटेनियम मिश्र धातुओं के गुणों को और बेहतर बनाने के लिए वर्तमान में अतिरिक्त प्रयोग किए जा रहे हैं। उदाहरण के लिए, हम एक मिश्र धातु को "ऑर्डर" कर सकते हैं, अर्थात। विभिन्न तत्वों के परमाणुओं को अधिक उपयुक्त तरीके से व्यवस्थित करने के लिए ताप उपचार का उपयोग करना और यह अध्ययन करना कि यह घर्षण को कैसे प्रभावित करता है। इस क्षेत्र में नई प्रगति से घूमने वाले हिस्सों वाली मशीनों की विश्वसनीयता में सुधार होगा और भविष्य में बड़े अवसर खुलने की संभावना है।

हालांकि ऐसा लग सकता है कि हमने हाल ही में गर्मी प्रतिरोधी सामग्री विकसित करने में काफी प्रगति की है, अगले 35 वर्षों में अंतरिक्ष अन्वेषण में प्रगति नई सामग्रियों के विकास से निकटता से जुड़ी होगी जो उच्च तापमान पर कई घंटों तक काम कर सकती हैं, और कुछ मामले मामले और वर्ष।

चित्र 2 दिखाता है कि यह कितना महत्वपूर्ण है। यहां ऑर्डिनेट अक्ष ऑपरेटिंग समय को घंटों में दिखाता है, और एब्सिस्सा अक्ष ऑपरेटिंग तापमान को डिग्री सेल्सियस में दिखाता है। 1100 से 3300 डिग्री सेल्सियस के छायांकित क्षेत्र में, एकमात्र धातु सामग्री जिसका उपयोग किया जा सकता है वह दुर्दम्य धातुएं हैं। Y-अक्ष पर, एक क्षैतिज रेखा एक वर्ष के बराबर कार्य की अवधि को चिह्नित करती है। परमाणु रॉकेट इंजन के ऑपरेटिंग मापदंडों की सीमा 2100 से 3200 डिग्री सेल्सियस के तापमान और 15 मिनट से 6 घंटे तक की संचालन अवधि तक सीमित है। (ये आंकड़े बहुत अनुमानित हैं और केवल ऑपरेटिंग पैरामीटर रेंज की सीमाओं के अनुमानित निर्धारण के लिए प्रदान किए गए हैं।)

"हाइपरसोनिक विमान" लेबल वाला क्षेत्र त्वचा सामग्री की परिचालन स्थितियों को दर्शाता है। इसके लिए काफी लंबे समय तक काम करना पड़ता है. पुन: प्रयोज्य अंतरिक्ष यान के लिए, केवल 60 से 80 घंटे का परिचालन समय उद्धृत किया गया है, लेकिन वास्तव में, 1320 से 1650 डिग्री सेल्सियस या उससे अधिक तापमान पर हजारों घंटों के क्रम के परिचालन समय की आवश्यकता हो सकती है।

चित्र 2 से अंतरिक्ष अन्वेषण कार्यक्रम द्वारा उत्पन्न समस्याओं को हल करने के लिए दुर्दम्य धातुओं के महत्व का अंदाजा लगाया जा सकता है। इनमें से कुछ सामग्रियां पहले से ही उपयोग में हैं, और मुझे विश्वास है कि समय के साथ उनमें सुधार किया जाएगा और वे और भी महत्वपूर्ण हो जाएंगी।

कभी-कभी आप सुन सकते हैं कि आधुनिक सामग्री प्रौद्योगिकी वास्तव में एक विज्ञान नहीं है, बल्कि एक अत्यधिक विकसित कला है। यह आंशिक रूप से सच हो सकता है, लेकिन मुझे यकीन है कि सामग्री विज्ञान और प्रौद्योगिकी पहले से ही विकास के बहुत उच्च स्तर पर पहुंच चुके हैं और हमारे देश के जीवन में एक बड़ी भूमिका निभाएंगे।

अंतरिक्ष यान डिज़ाइन

आइए अब हम अंतरिक्ष यान डिज़ाइन के मुद्दों की ओर मुड़ें। चित्र 3 आधुनिक प्रक्षेपण वाहनों और अंतरिक्ष यान को डिजाइन करते समय उत्पन्न होने वाली मुख्य डिजाइन समस्याओं को दर्शाता है। इनमें शामिल हैं: उड़ान की संरचना, गतिशीलता और यांत्रिकी पर कार्य करने वाला भार; ऐसी संरचनाओं का विकास जो उच्च तापीय भार का सामना कर सकें; अंतरिक्ष स्थितियों के प्रभाव से सुरक्षा, साथ ही भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए नए डिजाइन और सामग्रियों के संयोजन का विकास।

चित्र 3. अंतरिक्ष यान डिजाइन.

अंतरिक्ष यान के डिजाइन का विकास अभी भी विकास के प्रारंभिक चरण में है और यह विमान और बैलिस्टिक मिसाइलों के डिजाइन में अनुभव पर आधारित है। चित्र 4 से यह पता चलता है कि बड़े आधुनिक प्रक्षेपण यान कई मायनों में बैलिस्टिक मिसाइलों से संबंधित हैं। उनके विन्यास की विशिष्ट विशेषताओं में एक बड़ा पहलू अनुपात शामिल है, जो वायुमंडलीय खिंचाव को कम करता है, और ईंधन द्वारा कब्जा की गई बड़ी मात्रा को कम करता है। ईंधन का भार प्रक्षेपण यान के प्रक्षेपण भार का 85 से 90% तक हो सकता है। संरचना का विशिष्ट गुरुत्व बहुत कम है, इसलिए यह अनिवार्य रूप से एक पतली दीवार वाला लचीला खोल है। चंद्रमा और ग्रहों की कक्षा या उड़ान पथ में लॉन्च किए गए पेलोड के प्रति यूनिट वजन की आज की उच्च लागत के साथ, मुख्य संरचना के वजन को स्वीकार्य न्यूनतम तक कम करना विशेष रूप से फायदेमंद है। डिज़ाइन की समस्याएँ तब और भी अधिक गंभीर रूप से उत्पन्न होती हैं जब तरल हाइड्रोजन और ऑक्सीजन, जिनका विशिष्ट गुरुत्व कम होता है, को ईंधन घटकों के रूप में उपयोग किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ईंधन को समायोजित करने के लिए बड़ी मात्रा में आवश्यकता होती है।

चित्र.4. बड़े प्रक्षेपण यान.

भविष्य के लॉन्च वाहनों के डिजाइनर को कई नई और जटिल समस्याओं का सामना करना पड़ेगा। लॉन्च वाहनों के बड़े, अधिक जटिल और अधिक महंगे होने की संभावना है। वापसी शिपिंग या मरम्मत की उच्च लागत के बिना उनका पुन: उपयोग करने के लिए, महत्वपूर्ण डिजाइन और सामग्री प्रौद्योगिकी चुनौतियों को संबोधित करने की आवश्यकता होगी।

विभिन्न प्रकार के भविष्य के अंतरिक्ष यान पर रखी गई असामान्य मांगों ने पहले से ही नए प्रकार के डिजाइन और उत्पादन प्रक्रियाओं की खोज तेज कर दी है।

बाहरी अंतरिक्ष में उल्कापिंड, कठोर और थर्मल विकिरण जैसे खतरों से सुरक्षा की आवश्यकताएं, अंतरिक्ष यान डिजाइन बनाने के लिए किए गए अनुसंधान को काफी तेज करती हैं। उदाहरण के लिए, बाहरी अंतरिक्ष में तरल हाइड्रोजन और अन्य क्रायोजेनिक तरल पदार्थों के दीर्घकालिक भंडारण के दौरान, जल निकासी प्रणाली और ईंधन टैंक में उल्कापिंड छेद के माध्यम से ईंधन घटकों के रिसाव को व्यावहारिक रूप से समाप्त किया जाना चाहिए। असाधारण रूप से कम तापीय चालकता वाली इन्सुलेट सामग्री के विकास में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। अब लॉन्च पैड पर बिताए गए समय और पृथ्वी के चारों ओर कई चक्करों के दौरान ईंधन भंडारण सुनिश्चित करना संभव है। हालाँकि, बाहरी अंतरिक्ष स्थितियों में एक वर्ष तक के दीर्घकालिक भंडारण के दौरान, टैंकों और पाइपलाइनों के संरचनात्मक तत्वों के माध्यम से गर्मी के प्रवाह से जुड़ी एक बहुत ही जटिल समस्या उत्पन्न होती है।

अन्य अंतरिक्ष उड़ान समस्याओं, जैसे कि कक्षा में प्रवेश के दौरान बड़े अंतरिक्ष यान या उनके हिस्सों को मोड़ने की समस्या और अंतरिक्ष में उनके बाद के संयोजन की समस्या के लिए भी नए डिजाइन समाधान की आवश्यकता होगी। साथ ही, अंतरिक्ष उड़ान के दौरान, अंतरिक्ष यान गुरुत्वाकर्षण या वायुगतिकीय बलों से प्रभावित नहीं होता है, जो संभावित डिजाइन समाधानों की सीमा का विस्तार करता है। चित्र 5 एक असामान्य डिज़ाइन समाधान का उदाहरण दिखाता है, जो केवल बाहरी अंतरिक्ष स्थितियों में ही संभव है। यह एक कक्षीय रेडियो दूरबीन के विकल्पों में से एक है, जिसका आकार पृथ्वी पर प्रदान की जा सकने वाली क्षमता से कहीं अधिक बड़ा है।

तारों, आकाशगंगाओं और अन्य खगोलीय पिंडों के प्राकृतिक रेडियो उत्सर्जन का अध्ययन करने के लिए ऐसे उपकरणों की आवश्यकता होती है। खगोलविदों की रुचि के रेडियो फ्रीक्वेंसी बैंड में से एक 10 मेगाहर्ट्ज और उससे नीचे की सीमा में है। इस आवृत्ति वाली रेडियो तरंगें पृथ्वी के आयनमंडल से नहीं गुजरती हैं। कम आवृत्ति वाली रेडियो तरंगें प्राप्त करने के लिए अत्यंत बड़े कक्षीय एंटेना की आवश्यकता होती है। चित्र 5 के बाईं ओर प्राप्त विकिरण की आवृत्ति बनाम एंटीना व्यास का एक वक्र दिखाया गया है। यह देखा जा सकता है कि जैसे-जैसे आवृत्ति घटती है, एंटीना का व्यास बढ़ता है और 10 मेगाहर्ट्ज से कम आवृत्ति वाली रेडियो तरंगें प्राप्त करने के लिए 1.5 किमी से अधिक व्यास वाले एंटेना की आवश्यकता होती है।

चित्र 5. नए डिज़ाइन. कक्षीय एंटेना.

इस आकार के एंटीना को कक्षा में लॉन्च नहीं किया जा सकता है, और पारंपरिक डिजाइन सिद्धांतों का उपयोग करते हुए इसका वजन, सबसे बड़े लॉन्च वाहनों की क्षमताओं से कहीं अधिक होगा। गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति को ध्यान में रखते हुए भी, ऐसे एंटेना को डिजाइन करने में बड़ी कठिनाइयाँ आती हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप केवल 0.038 मिमी की मोटाई के साथ एल्यूमीनियम पन्नी से एंटीना परावर्तक ठोस बनाते हैं, तो प्राप्त की कम आवृत्ति के कारण, 1.6 किमी के एंटीना व्यास के साथ सतह सामग्री का वजन 214 टन होगा रेडियो उत्सर्जन, एंटीना की सतह को एक जाली में बनाया जा सकता है। बड़ी ओपनवर्क संरचनाओं के क्षेत्र में हालिया प्रगति ने जाली को पतले धागों से बनाने की अनुमति दी है। इस मामले में, एंटीना की सतह बनाने वाली सामग्री का वजन 90 से 140 किलोग्राम तक होगा। यह डिज़ाइन एंटीना को कक्षा में लॉन्च करने और फिर असेंबल करने की अनुमति देगा। साथ ही, स्थिरीकरण और बिजली आपूर्ति प्रणालियों के साथ-साथ एंटीना की सघन पैकेजिंग सुनिश्चित करना संभव है।

बाहरी अंतरिक्ष में कठोर विकिरण अंतरिक्ष में प्रक्षेपित वाहनों के लिए मुख्य विनाशकारी कारक बना रहेगा। यह विनाश आंशिक रूप से विकिरण बेल्ट में उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन द्वारा अंतरिक्ष यान की बमबारी के साथ-साथ सौर ज्वालाओं के कारण होता है। इस तरह की बमबारी से उत्पन्न होने वाले प्रभावों का अध्ययन विनाश तंत्र के सार का अध्ययन करने और सुरक्षात्मक स्क्रीन के रूप में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की विशेषताओं को निर्धारित करने की आवश्यकता को इंगित करता है।

चित्र 6. परिरक्षण के नए सिद्धांत.
1 - सुपरकंडक्टिंग कॉइल्स; 2 - चुंबकीय क्षेत्र; 3 - अंतरिक्ष यान का सकारात्मक चार्ज; 4 - अवशोषक स्क्रीन; 5 - प्लाज्मा सुरक्षा।

सुरक्षा के नए तरीकों के विकास में सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट का उपयोग करके परिरक्षण की संभावना पर शोध भी शामिल होना चाहिए, जो सुरक्षात्मक उपकरणों के वजन को काफी कम कर देगा और जिससे लंबी अवधि की उड़ानों के लिए अंतरिक्ष यान के पेलोड में वृद्धि होगी।

चित्र 6 इस नए विचार को दर्शाता है, जिसे प्लाज़्मा सुरक्षा कहा जाता है। प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों जैसे आवेशित कणों को विक्षेपित करने के लिए चुंबकीय और इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्रों के संयोजन का उपयोग किया जाता है। प्लाज्मा सुरक्षा का आधार अपेक्षाकृत हल्के सुपरकंडक्टिंग कॉइल्स द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र है, जो पूरे डिवाइस को घेरता है। टॉरॉयडल अंतरिक्ष स्टेशनों पर, चालक दल और उपकरण कम चुंबकीय क्षेत्र की ताकत वाले क्षेत्र में स्थित होते हैं। आसपास के चुंबकीय क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों के इंजेक्शन के कारण अंतरिक्ष यान सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाता है। ये इलेक्ट्रॉन अंतरिक्ष यान के धनात्मक आवेश के परिमाण के बराबर ऋणात्मक आवेश वहन करते हैं। उपकरण के आस-पास के स्थान से धनात्मक आवेश ले जाने वाले प्रोटॉन को उपकरण के धनात्मक आवेश द्वारा प्रतिकर्षित किया जाएगा। उपकरण के आस-पास के स्थान में घूमने वाले इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र का निर्वहन कर सकते हैं, लेकिन इसे चुंबकीय क्षेत्र द्वारा रोका जाता है, जो उनके प्रक्षेप पथ को मोड़ देता है।

अंतरिक्ष यान के आयतन पर ऐसी सुरक्षात्मक प्रणालियों के वजन की निर्भरता चित्र 6 के निचले हिस्से में ग्राफिक रूप से प्रस्तुत की गई है। तुलना के लिए, सुरक्षात्मक स्क्रीन, जो विकिरण पथ में सामग्री की एक परत है, के संबंधित वजन दिए गए हैं। चूंकि इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की गति को नियंत्रित करने के लिए बहुत मध्यम शक्ति के चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है, सामान्य मामलों में प्लाज्मा सुरक्षा का वजन पारंपरिक अवशोषित स्क्रीन के वजन का लगभग 1/20 होगा।

हालाँकि प्लाज्मा परिरक्षण का विचार आशाजनक है, लेकिन बाहरी अंतरिक्ष में यह कैसे काम करता है इसके बारे में अभी भी कई अज्ञात हैं। इस संबंध में, इलेक्ट्रॉन बादल की संभावित अस्थिरता या धूल और ब्रह्मांडीय प्लाज्मा के साथ बातचीत पर सैद्धांतिक और प्रायोगिक अध्ययन वर्तमान में चल रहे हैं। अब तक, कोई बुनियादी कठिनाइयों की खोज नहीं की गई है, और कोई उम्मीद कर सकता है कि प्लाज्मा सुरक्षा के साथ ब्रह्मांडीय विकिरण का मुकाबला किया जा सकता है, जिसकी वजन विशेषताएँ अन्य प्रकार की सुरक्षा की तुलना में काफी बेहतर होंगी।

वायुमंडलीय पुनर्प्रवेश

आइए अब हम पृथ्वी और अन्य ग्रहों के वायुमंडल में प्रवेश करने वाले अंतरिक्ष यान की समस्या की ओर मुड़ें। निस्संदेह, यहां मुख्य कठिनाई वायुमंडल में पुनः प्रवेश के दौरान उत्पन्न होने वाले ताप प्रवाह से सुरक्षा है। अंतरिक्ष यान की विशाल गतिज ऊर्जा को अन्य प्रकार की ऊर्जा, मुख्य रूप से यांत्रिक और थर्मल में परिवर्तित किया जाना चाहिए, अन्यथा उपकरण या तो जल जाएगा या क्षतिग्रस्त हो जाएगा। अंतरिक्ष यान प्रवेश वेग 7.6 से 18.3 किमी/सेकंड तक होता है। कम वेग पर, ऊष्मा प्रवाह का मुख्य भाग संवहनशील ऊष्मा प्रवाह होता है, लेकिन ~ 12.2 किमी/सेकंड से ऊपर की गति पर, बो शॉक से विकिरणशील ऊष्मा प्रवाह एक प्रमुख भूमिका निभाना शुरू कर देता है। आधुनिक ताप-परिरक्षण सामग्री कम वायुगतिकीय गुणवत्ता वाले वाहनों पर ~ 11 किमी/सेकंड की गति तक प्रभावी होती है, हालांकि, 15.2 से 18.3 किमी/सेकंड की प्रवेश गति पर, नई सामग्री की आवश्यकता होती है।

चित्र 7 यह समझने में मदद करता है कि भविष्य में, मानवयुक्त अंतरिक्ष यान के वायुमंडल में प्रवेश की समस्याओं को हल करने के लिए, महत्वपूर्ण लिफ्ट विकसित करने में सक्षम उपकरण बहुत रुचि के क्यों होंगे। ऑर्डिनेट अक्ष हाइपरसोनिक गति पर लिफ्ट और ड्रैग बल एल/डी (वायुगतिकीय गुणवत्ता) का अनुपात दिखाता है, और एब्सिस्सा अक्ष प्रवेश गति दिखाता है। वायुगतिकीय दक्षता बढ़ाने की दिशा में रुझान के पहले संकेत बुध, जेमिनी और अपोलो अंतरिक्ष यान के उदाहरण में दिखाई देते हैं। भविष्य में, पृथ्वी के चारों ओर कक्षीय उड़ानें समकालिक कक्षाओं की ऊंचाई तक पहुंचने की उम्मीद है। बाहरी अंतरिक्ष के इस क्षेत्र से पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करने वाले जहाजों की गति 10.4 किमी/सेकंड तक होगी (चित्र 7 में "सिंक्रोनस ऑर्बिट्स" नामक एक ऊर्ध्वाधर रेखा है)।

मंगल जैसे अन्य ग्रहों से लौटने वाले मानवयुक्त अंतरिक्ष यान की प्रवेश गति बहुत अधिक होती है। प्रक्षेपण समय के उचित चयन और शुक्र के गुरुत्वाकर्षण के उपयोग के साथ, वे 12.2 - 13.7 किमी/सेकंड तक पहुंच जाते हैं, जबकि मंगल से सीधी वापसी के साथ गति 15.2 किमी/सेकंड से अधिक हो जाती है। ऐसी उच्च प्रवेश गति में रुचि ग्रह से सीधे वापसी की विधि में अधिक लचीलेपन से जुड़ी है।

चित्र 7. अंतरिक्ष यान की वायुगतिकीय गुणवत्ता और पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश की गति को बढ़ाने के रुझान।

इतनी उच्च प्रवेश गति पर जहाज के चालक दल द्वारा अनुभव किए गए ओवरलोड को उचित सीमा के भीतर बनाए रखने के लिए, अपोलो अंतरिक्ष यान की तुलना में वायुगतिकीय लिफ्ट बल को बढ़ाना आवश्यक है। इसके अलावा, उच्च गति पर लिफ्ट (अधिक सही ढंग से, वायुगतिकीय गुणवत्ता एल/डी) में वृद्धि से अनुमेय प्रवेश गलियारों का विस्तार होगा, जो बैलिस्टिक मूल वाहनों के लिए शून्य तक सीमित है। जैसे-जैसे लिफ्ट बढ़ती है, पैंतरेबाज़ी और लैंडिंग सटीकता भी बढ़ती है। उठाने की शक्ति के साथ अंतरिक्ष यान की उड़ान के सबसे महत्वपूर्ण चरणों में से एक दृष्टिकोण और लैंडिंग ही है। कम गति वाले लिफ्ट वाले अंतरिक्ष यान की उड़ान विशेषताएँ पारंपरिक विमानों से इतनी भिन्न हैं कि उनका अध्ययन करने के लिए चित्र 8 में दिखाए गए दो विमानों का निर्माण करना पड़ा। ऊपरी डिवाइस में इंडेक्स HL-10 है, और निचले में M2-F2 है।

चावल। 8. हवाई अनुसंधान वाहन HL-10 और M2-F2।

इन उपकरणों को बी-52 विमान का उपयोग करके लगभग 14 किमी की ऊंचाई तक उठाया जाना चाहिए और 0.8 तक की मैक संख्या के अनुरूप उड़ान गति पर गिराया जाना चाहिए। एचएल-10 और एम2-एफ2 वाहन हाइड्रोजन पेरोक्साइड द्वारा संचालित छोटे रॉकेट इंजन से लैस हैं, जो परिवर्तनीय लिफ्ट-टू-ड्रैग अनुपात को अनुकरण करने की अनुमति देते हैं। इन इंजनों का उपयोग करके, समान विन्यास के भविष्य के मानवयुक्त अंतरिक्ष यान की इष्टतम उड़ान विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए प्रक्षेपवक्र के दृष्टिकोण कोण, साथ ही स्थैतिक स्थिरता मार्जिन को बदलना संभव है। इस आकार के जहाजों का वजन भविष्य के अंतरिक्ष यान के वजन के करीब होगा। और इन अंतरिक्ष यान मॉडलों के समान एक जहाज पहले ही बनाया जा चुका है, यह कक्षीय अंतरिक्ष शटल है।

अंतरिक्ष शटल

कक्षीय अंतरिक्ष शटल पृथ्वी के वायुमंडल में हाइपरसोनिक गति से उड़ान भरने में सक्षम है। डिवाइस के पंखों में एक मल्टी-स्पार फ्रेम होता है; पंखों की तरह प्रबलित मोनोकोक कॉकपिट एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बना है। कार्गो डिब्बे के दरवाजे ग्रेफाइट-एपॉक्सी मिश्रित सामग्री से बने होते हैं। डिवाइस की थर्मल सुरक्षा कई हजार हल्के सिरेमिक टाइलों द्वारा प्रदान की जाती है, जो बड़े ताप प्रवाह के संपर्क में आने वाले सतह के हिस्सों को कवर करती हैं।

समापन टिप्पणी

मैंने वायुमंडल में अंतरिक्ष यान के पुनः प्रवेश के लिए नई सामग्रियों, संरचनाओं और तकनीकों के विकास में नवीनतम प्रगति का एक संक्षिप्त विवरण देने का प्रयास किया। इससे हमें भविष्य के शोध के लिए कुछ दिशाएँ इंगित करने की अनुमति मिली। और, ऐसा लगता है, मैंने स्वयं मानव विकास के वर्तमान चरण में अंतरिक्ष यान की सहायता से अंतरिक्ष अन्वेषण की समस्याओं के बारे में थोड़ा सीखा है

वायुगतिकीय विशेषताएँ.

विमान के संरचनात्मक तत्वों में उच्च शक्ति होनी चाहिए, क्योंकि वे उड़ान, लैंडिंग और जमीन पर विमान की आवाजाही के दौरान भारी भार के अधीन होते हैं। जबकि इमारतों या पुलों जैसी स्थिर जमीनी संरचनाओं का आकार डिजाइनर द्वारा ताकत और अर्थव्यवस्था के कारणों से निर्धारित किया जा सकता है, इसके अलावा, विमान के डिजाइन को विशेष रूप से वायुगतिकीय सहित कई कठोर अतिरिक्त आवश्यकताओं को पूरा करना होगा। उदाहरण के लिए, पंख को झुकने और मरोड़ने वाली ताकतों और पंख की सतह पर वायु प्रवाह की अस्थिर बल कार्रवाई के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाले क्षणों का सामना करना होगा। एक कठोरता से एम्बेडेड बीम सबसे प्रभावी ढंग से ऐसे भार का सामना कर सकता है, लेकिन ऐसा डिज़ाइन वायुगतिकी के दृष्टिकोण से अनुपयुक्त है, जिसके अनुसार विंग के क्रॉस सेक्शन पतले, अच्छी तरह से सुव्यवस्थित प्रोफाइल होने चाहिए। यह उदाहरण विमान संरचनाओं की एक महत्वपूर्ण विशेषता को दर्शाता है, जिसके डिजाइन के दौरान, ताकत की आवश्यकताओं को पूरा करने के साथ-साथ, उच्च वायुगतिकीय विशेषताओं को सुनिश्चित करना आवश्यक है।

वज़न विशेषताएँ.

एयरोस्पेस संरचनाओं की दूसरी विशेषता उनके वजन को न्यूनतम संभव तक कम करने की इच्छा है। अन्यथा, विमान या रॉकेट आवश्यक पेलोड उतारने या ले जाने में सक्षम नहीं होगा। इस कारण से, एयरोस्पेस संरचनाओं का डिज़ाइन और गणना इतनी सटीकता से की जाती है कि केवल उतना ही वजन की अनुमति होती है जो ताकत के लिए बिल्कुल आवश्यक है। संरचना का इतना कम वजन केवल उच्च शक्ति वाली सामग्रियों से बने पतले और लम्बे संरचनात्मक तत्वों के उपयोग के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है।

रचना विवेचन।

इस प्रकार, दो मुख्य विशेषताएं जो वैमानिक संरचनाओं को जमीन-आधारित इंजीनियरिंग संरचनाओं से अलग करती हैं, वे संरचना के आकार पर वायुगतिकीय भार का प्रभाव और उच्च शक्ति सामग्री से बने विशेष रूप से हल्के लम्बी और पतली दीवार वाले तत्वों का उपयोग हैं। विमानन विकास के विभिन्न चरणों में, विमान के लिए विभिन्न डिज़ाइन समाधान प्रस्तावित किए गए थे। किसी विमान के इष्टतम डिज़ाइन और उसकी गति के बीच एक स्पष्ट संबंध है। यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि विमानन विकास के शुरुआती चरणों में किए गए कुछ डिज़ाइन निर्णय समान गति सीमा में उड़ान भरने वाले आधुनिक विमानों के लिए स्वीकार्य साबित हुए हैं। इस प्रकार, प्रथम विश्व युद्ध के दौरान स्टील ट्यूबों से बना एक वेल्डेड धड़ एक नवीनता थी, जिसने लड़ाकू विमानों के प्रदर्शन में सुधार करना और उनकी उड़ान की गति को 160 किमी/घंटा तक बढ़ाना संभव बना दिया। ऐसे डिज़ाइन द्वितीय विश्व युद्ध के लड़ाकू विमानों के लिए पूरी तरह से अनुपयुक्त हो गए, जो लगभग 640 किमी/घंटा की गति से उड़ान भरते थे। दूसरी ओर, खेल और व्यक्तिगत विमान, जो बहुत बाद में सामने आए, शायद ही कभी 160 किमी/घंटा से अधिक की गति तक पहुंचते हैं, और उनके धड़ संरचनाओं में वेल्डेड धातु ट्यूबों का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है।

प्रथम विश्व युद्ध से पहले विमानन

विमानन के पहले दशकों के दौरान, डिजाइनरों ने विभिन्न विकल्पों और डिजाइनों के साथ प्रयोग करके विमान डिजाइन को अनुकूलित करने का प्रयास किया। यह पता चला कि 1930 के दशक में आविष्कारों के लिए अनुप्रयोगों में प्रस्तावित कई डिज़ाइन योजनाओं के अपने प्रोटोटाइप थे, जो इस सदी की शुरुआत में ही प्रस्तावित किए गए थे, लेकिन समय के साथ खारिज कर दिए गए और भुला दिए गए। प्रथम विश्व युद्ध से पहले निर्मित सभी विमानों में एक महत्वपूर्ण विशेषता यह थी कि उनमें बेहद पतले पंखों का उपयोग किया जाता था। तब यह माना जाता था कि आवश्यक लिफ्ट केवल बहुत पतली, सपाट या थोड़ी घुमावदार वायुगतिकीय सतहों पर ही प्राप्त की जा सकती है। एक पतली प्लेट की तरह इतना पतला पंख, एक छोटे से भार के प्रभाव में भी झुक जाता है। आवश्यक कठोरता और मजबूती प्रदान करने के लिए, विंग को बाहरी ब्रेसिज़ के साथ मजबूत किया गया था।

ब्रेस्ड मोनोप्लेन.

विमानन विकास के प्रारंभिक चरण में, दो विमान लेआउट का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया - एक ब्रेस्ड मोनोप्लेन (चित्र 1, ए) और बाइप्लेन (चित्र 2)। मोनोप्लेन के उदाहरण अल्बर्टो सैंटोस-ड्यूमॉन्ट और लुई ब्लेरियट द्वारा डिजाइन किए गए विमान हैं। बाइप्लेन का डिज़ाइन राइट बंधुओं द्वारा किया गया था। एक साधारण बल और क्षण संतुलन विश्लेषण से पता चलता है कि बाहरी ब्रेसिज़ और स्ट्रट्स किसी संरचना की ताकत को कैसे बढ़ाते हैं। चित्र में. 1, बीयह स्पष्ट है कि वजन जीविमान लिफ्ट द्वारा संतुलित होता है वाई, जो तब होता है जब हवा पंख के चारों ओर बहती है। दूरी पर भारोत्तोलन बल लगाया गया डीगुरुत्वाकर्षण के केंद्र से और एक क्षण बनाता है यार्ड. इस क्षण को प्रतिक्रिया बलों के क्षण द्वारा संतुलित किया जाना चाहिए, क्योंकि विंग-ब्रेस प्रणाली संतुलन में है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 1, बी. उठाने वाले बल की कार्रवाई के तहत, निचला ब्रेस तनावग्रस्त हो जाता है, और ऊपरी ब्रेस कमजोर हो जाता है। नतीजतन, उड़ान में, ऊपरी ब्रेस किसी भी बल को धड़ तक प्रेषित नहीं करता है, और प्रतिक्रिया बल केवल निचले ब्रेस के साथ पंख के जंक्शन पर उत्पन्न होंगे। ये ताकत है एचचित्र में 1, बी. उनके परिमाण की गणना क्षणों के लिए संतुलन स्थिति से की जा सकती है:

इस सरल बीजगणितीय समीकरण से हम क्षैतिज प्रतिक्रिया बल का परिमाण ज्ञात करते हैं एच:

सूत्र (2) से पता चलता है कि क्षैतिज प्रतिक्रिया बल जितना छोटा होगा, दूरी उतनी ही अधिक होगी एचपंख और उस स्थान के बीच जहां निचला ब्रेस धड़ से जुड़ा होता है। जब कोई हवाई जहाज रनवे पर उतरता है या नीचे जाता है, तो पंख पर थोड़ा लिफ्ट होता है क्योंकि यह गति के वर्ग के समानुपाती होता है। ऐसी स्थितियों में, पंख के वजन का कुछ हिस्सा ऊपरी ब्रेस द्वारा समर्थित होना चाहिए, जबकि निचला ब्रेस उतार दिया जाता है। इस कारण से, शीर्ष ब्रेस को "लैंडिंग" या रिटर्न ब्रेस कहा जाता है, और निचले ब्रेस को "फ़्लाइट" या लोड-बेयरिंग ब्रेस कहा जाता है। एक पतला पंख भारी भार का सामना नहीं कर सकता। इसलिए दूरी बढ़ाना जरूरी है एच, अर्थात। सहायक ब्रेस को लैंडिंग गियर के पास और ऊपरी ब्रेस को तोरण से जोड़ें, जो इन उद्देश्यों के लिए धड़ के ऊपर रखा गया है।

ब्रेस बाइप्लेन.

ब्रेसिज़ जोड़ते समय ऊर्ध्वाधर दूरी बढ़ाने के लिए, एक बाइप्लेन डिज़ाइन प्रस्तावित किया गया था (चित्र 2)। बाइप्लेन के ऊपरी और निचले पंखों के बीच की दूरी दूरी से मेल खाती है एच, जबकि मोनोप्लेन के डिजाइन के संबंध में ऊपर चर्चा की गई है डीस्ट्रट और धड़ के बीच की दूरी ली जाती है। समीकरण (1) और (2) बाइप्लेन पर लागू होते हैं, जो ऊंचाई बढ़ाने की अनुमति देता है एचएक मोनोप्लेन की तुलना में।

विमानन सामग्री.

पहले विमान के डिज़ाइन में मुख्य रूप से टिकाऊ लकड़ी की प्रजातियों, जैसे स्प्रूस और बांस का उपयोग किया गया था। एक राय थी कि धातु जैसी भारी सामग्री विमान संरचनाओं के निर्माण के लिए अनुपयुक्त थी। ब्रेसिज़ के लिए स्टील का उपयोग किया जाता था। लकड़ी निस्संदेह एक उत्कृष्ट संरचनात्मक सामग्री है, जो कम मृत भार के साथ झुकने वाले भार को सफलतापूर्वक अवशोषित करती है। इस मामले में, पंख और धड़ की बाहरी आकृति कैनवास को लकड़ी के फ्रेम पर खींचकर प्राप्त की गई थी।

खींचने की समस्या.

ब्रेस्ड संरचनाओं का मुख्य नुकसान कई सहायक संरचनात्मक तत्वों, जैसे ब्रेसिज़, स्ट्रट्स, लैंडिंग गियर व्हील, शाफ्ट और शॉक अवशोषक की उपस्थिति के कारण बड़ा ड्रैग (हवा में वाहन की आगे की गति के खिलाफ प्रतिरोध बल) है। लैंडिंग उपकरण, जो वायु प्रवाह के संपर्क में हैं। ऐसा विमान अपेक्षाकृत कम अधिकतम गति तक पहुंच सकता है (1910 में विश्व उड़ान गति रिकॉर्ड केवल 106 किमी/घंटा था)।

फ़्रेम संरचनाएँ

विमान की गति बढ़ाने के लिए, इसके डिज़ाइन को मौलिक रूप से बदलना आवश्यक था - फ्रेम संरचनाओं पर स्विच करना। एक फ़्रेम विमान का आधार उसका धड़ होता है, जिसमें कॉकपिट, यात्री डिब्बे और कार्गो डिब्बे होते हैं। बड़े भार को भी धड़ में स्थानांतरित किया जाता है, जो तीव्र युद्धाभ्यास के दौरान विमान की पूंछ पर कार्य करता है। चित्र में दिखाए गए फ़्रेम संरचना का ताकत सेट। 3, ए, हल्का है और साथ ही महत्वपूर्ण भार का सामना करने में सक्षम है।

स्टील ट्यूबों से बने वेल्डेड फ़्यूज़लेज।

कुछ शुरुआती हवाई जहाज़ों के ढाँचे स्प्रूस या बाँस की पट्टियों से बने होते थे जो स्टील के तार से जुड़े होते थे। हालाँकि, ऐसी संरचनाएँ पर्याप्त मजबूत नहीं थीं; प्रथम विश्व युद्ध के दौरान ए. फोकर द्वारा प्रस्तावित स्टील ट्यूबों से बनी वेल्डेड धड़ संरचना एक महत्वपूर्ण प्रगति थी। फोककर ने विमान संरचनाओं के लिए 0.12% से कम कार्बन सामग्री वाले हल्के स्टील का उपयोग किया, क्योंकि इससे बने तत्व आसानी से एक दूसरे से वेल्ड हो जाते हैं। सबसे पहले, इस प्रकार के धड़ को अविश्वसनीय माना जाता था, लेकिन धीरे-धीरे इसका व्यापक उपयोग होने लगा, और उच्च शक्ति वाले क्रोम-मोलिब्डेनम ट्यूबों के आगमन के साथ, धड़ के वजन को काफी कम करना संभव हो गया।

तत्वों के वियोज्य कनेक्शन के साथ धड़।

इंग्लैंड में पूरी तरह से अलग विमान संरचनाएं विकसित की गईं, जहां वेल्डिंग को जुड़ने का एक अविश्वसनीय तरीका माना जाता था और व्यक्तिगत फ्रेम तत्वों को यांत्रिक, अक्सर बहुत कुशल कनेक्टर्स का उपयोग करके जोड़ा जाता था। वेल्डिंग के परित्याग ने ब्रिटिशों के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु और उच्च-मिश्र धातु स्टील्स का उपयोग करने की व्यापक संभावनाएं खोल दीं जिन्हें वेल्ड नहीं किया जा सकता था। जोड़ों के अतिरिक्त वजन के बावजूद, इन उच्च शक्ति वाली सामग्रियों ने विमान संरचना का वजन कम कर दिया। तत्वों के वियोज्य कनेक्शन वाले धड़ का मुख्य नुकसान उत्पादन की उच्च लागत थी, भले ही विमान बड़ी श्रृंखला में उत्पादित किए गए हों। स्टील ट्यूबों से वेल्डेड फ़्यूज़लेज का उत्पादन बहुत सस्ता था।

आवरण।

यात्रियों के लिए आरामदायक स्थिति बनाने के लिए, फ्रेम को शीथिंग से ढंकना चाहिए। इसके अलावा, सदी की शुरुआत में यह स्थापित किया गया था कि गति बढ़ाने और ड्रैग को कम करने के लिए, यह आवश्यक है कि विमान की बाहरी सतह चिकनी हो। सबसे सरल आवरण कैनवास था, जिसे एक बीम फ्रेम पर फैलाया जाता था और फिर पेंट या वार्निश से ढक दिया जाता था। हालाँकि, इस प्रकार प्राप्त आकृति में चिकनी आकृति नहीं थी: फ्रेम के बाहरी तत्व त्वचा के नीचे से उभरे हुए थे। जाहिर है, ऐसे अजीब आकार के साथ न्यूनतम प्रतिरोध के साथ सहज प्रवाह प्राप्त करना असंभव था। इस खामी को खत्म करने के लिए, उच्च गति वाले विमानों के डिजाइनरों ने बीम (स्पर्स) और अनुदैर्ध्य स्ट्रिंगर्स से जुड़े अंडाकार आकार के फ्रेम से बने फ्रेम धड़ का उपयोग करना शुरू कर दिया, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 3, बी. इन फ़्रेमों और स्ट्रिंगरों ने आयताकार फ़्रेम को एक सुव्यवस्थित आकार दिया। हालाँकि, उभार अभी भी फैब्रिक शीथिंग के नीचे से निकले हुए थे, और उन्हें खत्म करने के लिए, डिजाइनरों ने पतली प्लाईवुड शीथिंग का उपयोग करना शुरू कर दिया।

बाइप्लेन पंख.

विशिष्ट फ्रेम विमान का डिज़ाइन बाइप्लेन था, जिसका उपयोग प्रथम विश्व युद्ध के दौरान लगभग हर जगह किया गया था। 1930 के दशक के मध्य तक इसे प्राथमिकता दी जाती थी। लड़ाकू पायलटों का मोनोप्लेन के प्रति नकारात्मक दृष्टिकोण था, और उनका मुख्य तर्क यह था कि बाइप्लेन अधिक गतिशील था। दरअसल, पंखों के छोटे विस्तार के कारण बाइप्लेन में अच्छी गतिशीलता होती है, जिसके परिणामस्वरूप विमान का वजन धड़ के पास केंद्रित होता है। विमानन इंजीनियर इस संपत्ति को अलग ढंग से तैयार करते हैं, उनका कहना है कि बाइप्लेन में जड़ता का एक छोटा क्षण होता है।

लकड़ी के बाइप्लेन विंग का पारंपरिक डिज़ाइन चित्र में दिखाया गया है। 4. इसमें दो मुख्य भार वहन करने वाले तत्व होते हैं - विंग स्पार्स। पंख का बाहरी समोच्च पसलियों नामक तत्वों और उनके ऊपर फैले कपड़े की परत का उपयोग करके बनाया गया है। यह विमान डिज़ाइन 1920 के दशक तक अपरिवर्तित रहा, जब अंग्रेजी विमान उद्योग ने पूर्ण-धातु निर्माण पर स्विच किया। अब स्पार्स को उच्च-मिश्र धातु स्टील की पट्टियों से और पसलियों को आवश्यक प्रोफाइल पर मोहर लगाकर स्टील या एल्यूमीनियम प्लेटों से बनाया जाने लगा। स्पार्स और पसलियों को एक ओपनवर्क फ्रेम-प्रकार की संरचना में इकट्ठा किया गया था।

हाई विंग मोनोप्लेन.

1930 के दशक में हाई-विंग मोनोप्लेन दिखाई दिए और बाइप्लेन डिज़ाइन को बदलने के लिए दो-सीट वाले निजी विमान और प्रशिक्षकों के रूप में तेजी से लोकप्रिय हो गए। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद भी, इस प्रकार के कई विमानों में ब्रेसिज़ थे।

यह मोनोप्लेन अपने पूर्ववर्ती से काफी अलग था। इसका अधिक मोटा पंख धड़ के ऊपर स्थित होता है, और ब्रेसिज़ के स्थान पर स्ट्रट्स का उपयोग किया जाता है। स्ट्रट्स संपीड़न और तनाव दोनों में बड़ी ताकतों का समर्थन कर सकते हैं, और एक स्ट्रट ब्रेसिज़ की एक जोड़ी की जगह लेता है। इस तरह के विमान में ब्रेस्ड मोनोप्लेन के कई संरचनात्मक तत्व नहीं होते हैं और इसमें ड्रैग काफी कम होता है (चित्र 5)।

ब्रैकट मोनोप्लेन.

बाइप्लेन की तुलना में एक महत्वपूर्ण कदम कैंटिलीवर मोनोप्लेन डिज़ाइन था, जिसका 1920 के दशक में फोककर विमान में व्यापक उपयोग पाया गया था। चित्र में. चित्र 6 फोककर हाई-विंग विमान का एक योजनाबद्ध आरेख दिखाता है, जिस पर कई उड़ान रेंज रिकॉर्ड स्थापित किए गए थे। इस योजना के संबंध में, आइए एक बार फिर समीकरण (1) की ओर मुड़ें, जो क्षणों की समानता को व्यक्त करता है। अब ताकत एचस्पार के फ्लैंग्स पर कार्य करने वाले तन्य या संपीड़ित बल हैं, और एच- फ्लैंज के बीच की दूरी। फ्लैंज के बीच की दूरी बढ़ाकर फ्लैंज पर भार को कम किया जा सकता है, जिसके लिए विंग अनुभाग की मोटाई बढ़ाने की आवश्यकता होती है। 20% की सापेक्ष मोटाई (विंग कॉर्ड के लिए अधिकतम प्रोफ़ाइल मोटाई का अनुपात) के साथ फोककर विंग डिज़ाइन में अच्छी वायुगतिकीय विशेषताएं हैं।

फोककर डिज़ाइन के ब्रैकट विंग में लकड़ी के स्पार और पसलियाँ और एक प्लाईवुड त्वचा थी। बहुत टिकाऊ और कठोर, फिर भी यह अन्य समान संरचनाओं की तुलना में कुछ हद तक भारी था। कई देशों में, उदाहरण के लिए इंग्लैंड, इटली और सोवियत संघ में, स्टील और एल्यूमीनियम स्पार्स और पसलियों और फैब्रिक कवरिंग के साथ धातु ब्रैकट पंख बनाए गए थे। इसके बाद, धातु की त्वचा के उपयोग से पंख की ताकत में उल्लेखनीय वृद्धि करना संभव हो गया। ऐसे पंख को आमतौर पर कामकाजी त्वचा वाला पंख कहा जाता है। विनिर्माण और असेंबली विधियां, साथ ही ऐसी संरचनाओं की गणना, फ्रेम संरचना के विंग के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों से काफी भिन्न होती हैं।

मोनोकॉक निर्माण

मोनोकॉक सिद्धांत.

जैसे-जैसे विमान की उड़ान की गति बढ़ती गई, ड्रैग को कम करने की समस्या तेजी से महत्वपूर्ण होती गई। पंख की कपड़े की त्वचा को एल्यूमीनियम मिश्र धातु की पतली शीट से बनी धातु की त्वचा से बदलना एक पूरी तरह से प्राकृतिक कदम था। धातु की त्वचा ने पसलियों के बीच विक्षेपण को खत्म करना संभव बना दिया और इसलिए, सैद्धांतिक गणना और पवन सुरंगों में प्रयोगात्मक अध्ययनों के आधार पर वायुगतिकीविदों द्वारा अनुशंसित आकृतियों को अधिक सटीक रूप से पुन: पेश किया। उसी समय, धड़ का डिज़ाइन बदल गया। एक आयताकार भार वहन करने वाला फ्रेम हल्के फ्रेम और स्ट्रिंगर्स से बनी एक शेल संरचना के अंदर रखा गया था; यह डिज़ाइन धड़ के आकार के लिए वायुगतिकीय आवश्यकताओं को बेहतर ढंग से पूरा करता है। एकल इंजन वाले विमान में, आग लगने की संभावना को कम करने के लिए धड़ के सामने के हिस्से को भी शीट धातु से मढ़ दिया गया था। जब सतह की चिकनाई में सुधार करना आवश्यक था, तो कपड़े की त्वचा को धड़ की पूरी लंबाई के साथ प्लाईवुड या धातु से बदल दिया गया था, लेकिन ऐसी खाल बेहद महंगी और भारी हो गईं। संरचना का वजन बढ़ाना और वायुगतिकीय भार को अवशोषित करने के लिए इसकी बढ़ी हुई ताकत गुणों का उपयोग न करना बहुत बेकार था।

अगला कदम स्पष्ट था. चूंकि धड़ का बाहरी आवरण काफी मजबूत हो गया था, इसलिए भीतरी ढांचे को हटाना संभव हो गया। यह मोनोकोक निर्माण का सिद्धांत है। मोनोकोक एक एकल-टुकड़ा खोल है, जिसका आकार वायुगतिकी की आवश्यकताओं को पूरा करता है और साथ ही जमीन पर विमान की उड़ान, लैंडिंग और आंदोलन के दौरान उत्पन्न होने वाले भार को अवशोषित और संचारित करने के लिए पर्याप्त मजबूत होता है। शब्द "मोनोकोक" ग्रीक और फ्रेंच शब्दों से बना एक संकर है और इसका शाब्दिक अनुवाद "वन-पीस शेल" है। यह शब्द पंखों और धड़ों पर लागू होता है जिनमें त्वचा मुख्य भार वहन करने वाला तत्व है।

मोनोकॉक डिज़ाइन का दूसरा महत्वपूर्ण लाभ चित्र में दिखाया गया है। 7. फ्रेम संरचना का क्रॉस-सेक्शन, जिसे इसके अंदर दो लोगों को समायोजित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, में एक आयताकार आकार है, जिसे एक ठोस रेखा द्वारा दर्शाया गया है। धड़ के कपड़े से ढके बाहरी आवरण को एक धराशायी रेखा के साथ दिखाया गया है। मोनोकोक धड़ की बाहरी रूपरेखा, जिसमें दो लोग बैठ सकते हैं, एक डैश-बिंदीदार रेखा द्वारा दर्शायी गई है। प्लैनीमीटर का उपयोग करके, यह स्थापित करना आसान है कि एक मोनोकोक संरचना का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र एक अच्छी तरह से सुव्यवस्थित फ्रेम धड़ की तुलना में 33% कम है। अन्य सभी चीजें समान होने पर, धड़ का प्रतिरोध उसके क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के समानुपाती होता है। नतीजतन, मोनोकोक डिज़ाइन, पहले सन्निकटन के लिए, फ्रेम संरचना की तुलना में छोटे क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के कारण केवल 33% तक ड्रैग में कमी की अनुमति देता है। इसके अलावा, चारों ओर बेहतर प्रवाह और सतह की चिकनाई के कारण लिफ्ट में लाभ होता है। हालाँकि, फ्रेम संरचनाएँ, उनकी कम उत्पादन लागत और अपेक्षाकृत कम वजन के कारण, द्वितीय विश्व युद्ध के बाद भी कम गति वाले विमानों के लिए उपयोग की जाती रहीं। 320 किमी/घंटा से अधिक की गति से उड़ान भरने वाले विमानों पर मोनोकॉक संरचनाओं का उपयोग किया गया था।

पतली दीवार वाले मोनोकोक।

परिवहन विमान के लिए एक विशिष्ट पतली दीवार वाला मोनोकॉक आमतौर पर एल्यूमीनियम मिश्र धातु की पतली प्लेटों से बनाया जाता है, जिन्हें वायुगतिकीय आवश्यकताओं के अनुरूप आकार दिया जाता है। इस शेल को अनुप्रस्थ भार वहन करने वाले तत्वों - फ़्रेम, और अनुदैर्ध्य भार वहन करने वाले तत्वों - स्पार्स या स्ट्रिंगर्स के साथ प्रबलित किया जाता है। (ये शब्द धड़ की संरचना को संदर्भित करते हैं। पंख संरचना में, अनुदैर्ध्य शक्ति तत्व स्ट्रिंगर हैं, और अनुप्रस्थ पसलियां हैं।) चित्र में। चित्र 8 दिखाता है कि एक विशिष्ट मोनोकोक धड़ का निर्माण कैसे किया जाता है। (इस डिज़ाइन को अब आमतौर पर "अर्ध-मोनोकोक" या "प्रबलित मोनोकॉक" कहा जाता है, जबकि "शुद्ध मोनोकॉक" या बस "मोनोकोक" शब्द का उपयोग कम या बिना किसी सुदृढीकरण वाले बाहरी आवरणों के लिए किया जाता है।)

धड़ के बड़े आकार और अपेक्षाकृत छोटे वायुगतिकीय भार के कारण, मोनोकोक शेल बहुत पतला बनाया जाता है (आमतौर पर 0.5 से 1.5 मिमी तक)। यदि इस पर तन्य बल कार्य करते हैं तो ऐसा पतला खोल अपना आकार बनाए रखता है, लेकिन यह संपीड़न या कतरनी बलों के प्रभाव में विकृत हो जाता है। चित्र में. चित्र 9 एक आयताकार धातु प्लेट पर संपीड़न बलों के प्रभाव को दर्शाता है। ऐसे संपीड़न बलों का अनुभव किया जाता है, उदाहरण के लिए, धड़ के शीर्ष पर स्ट्रिंगरों द्वारा किनारों पर बंधे धातु पैनलों द्वारा जब विमान की पूंछ पर कार्य करने वाले वायुगतिकीय बल ऊपर की ओर निर्देशित होते हैं।

ठोस यांत्रिकी के नियमों के अनुसार, क्रांतिक तनाव (अर्थात प्रति इकाई क्षेत्र भार) जिस पर एक सपाट प्लेट मुड़ने लगती है, सूत्र का उपयोग करके गणना की जा सकती है

कहाँ एफकेआर - गंभीर तनाव जिसके कारण प्लेट विकृत हो जाती है, इ- सामग्री का लोचदार मापांक, टी– मोटाई और बी- सपोर्ट के बीच प्लेट की चौड़ाई (वास्तविक डिज़ाइन में यह स्ट्रिंगर्स के बीच की दूरी है)। उदाहरण के लिए, यदि 0.5 मिमी की मोटाई और 150 मिमी की चौड़ाई वाला एक पैनल एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बना है, तो इसकी लोच का मापांक लगभग 70,000 एमपीए है। इन मानों को सूत्र (3) में प्रतिस्थापित करने पर, हम पाते हैं कि महत्वपूर्ण तनाव का मान जिस पर त्वचा में विकृति आती है, 2.8 एमपीए है। यह सामग्री की उपज शक्ति (280 एमपीए) और तन्य शक्ति (440 एमपीए) से काफी कम है।

मोनोकोक सामग्री का प्रभावी ढंग से उपयोग नहीं किया जाएगा यदि विकृत होने का मतलब है कि प्लेट भार का समर्थन करने की क्षमता खो देती है। सौभाग्य से, यह मामला नहीं है. यूएस नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी द्वारा किए गए परीक्षणों से पता चला है कि पैनल के किनारे पर लागू भार बकलिंग की शुरुआत के अनुरूप महत्वपूर्ण भार के मूल्य से काफी अधिक हो सकता है, क्योंकि पैनल पर लागू भार लगभग पूरी तरह से अवशोषित हो जाता है। इसके किनारों पर सामग्री की पट्टियाँ।

इन पट्टियों की कुल चौड़ाई को टी. वॉन कर्मन ने प्लेट की "प्रभावी चौड़ाई" कहा था। उनके सिद्धांत के अनुसार, क्लैंप किए गए किनारों के पास सामग्री की उपज की घटना के कारण पैनल के विनाश के समय पैनल द्वारा अनुभव किए गए अंतिम भार की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है

यहाँ पी- विनाश के समय पैनल पर अभिनय करने वाला कुल भार, टी- पैनल की मोटाई, इ– लोच का मापांक और एफप्रवाह - किसी सामग्री की उपज शक्ति (वह तनाव जिस पर भार को और बढ़ाए बिना विरूपण बढ़ना शुरू हो जाता है)। सूत्र (3) और (4) का उपयोग करके गणना से पता चलता है कि बकलिंग का कारण बनने वाला महत्वपूर्ण भार विनाश का कारण बनने वाले अंतिम भार से लगभग परिमाण का एक क्रम कम है। किसी विमान को डिज़ाइन करते समय इस निष्कर्ष को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

वॉर्पिंग के लिए सुपरक्रिटिकल स्थिति में पतली प्लेटों का उपयोग पतली दीवार वाली मोनोकोक संरचनाओं की मुख्य विशिष्ट विशेषताओं में से एक है। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान परिवहन विमानों, बमवर्षकों और लड़ाकू विमानों के विकास में प्रगति इस तथ्य को समझे बिना संभव नहीं थी कि एक पतली प्लेट के विकृत होने से उसका विनाश नहीं होता है। इंजीनियरिंग यांत्रिकी के अधिक रूढ़िवादी क्षेत्रों में, जैसे पुल और भवन डिजाइन में, पैनल वारपिंग की अनुमति नहीं है। दूसरी ओर, हजारों हवाई जहाज अपनी संरचनाओं में कुछ धातु प्लेटों के साथ उड़ान भरते हैं, जो उड़ान के अधिकांश समय के लिए विकृत स्थितियों के अधीन होते हैं। उचित रूप से डिज़ाइन किए गए पैनल जो उड़ान में विकृति का अनुभव करते हैं, विमान के उतरते ही पूरी तरह से चिकने हो जाते हैं और उड़ान में संरचना पर काम करने वाला वायुगतिकीय भार गायब हो जाता है।

पतली दीवार वाली किरण.

एक अन्य प्रकार की बकलिंग पतली दीवार वाली बीम में होती है, जो विमान संरचनाओं में एक महत्वपूर्ण तत्व है। पतली दीवार वाली बीम की अवधारणा को चित्र में समझाया गया है। 10. बलपूर्वक डब्ल्यूएक पतली दीवार वाली बीम के मुक्त सिरे पर, इसका ऊपरी निकला हुआ किनारा तन्य बलों के अधीन होगा, और निचला निकला हुआ किनारा संपीड़न बलों के अधीन होगा। फ्लैंजों पर कार्य करने वाले बलों के परिमाण की गणना स्थैतिक संतुलन की स्थिति से की जा सकती है। बल द्वारा उत्पन्न अपरूपण बल डब्ल्यू, बीम की पतली दीवार के साथ संचारित होता है। ऐसी पतली प्लेट स्थिरता खो देती है और काफी छोटे भार के नीचे मुड़ने लगती है। इस पर विकर्ण सिलवटें बनती हैं, अर्थात्। इसके विरूपण का विन्यास अर्धगोलाकार उत्तलता से काफी भिन्न होता है जो तब दिखाई देता है जब प्लेट की सतह इसके संपीड़न के कारण विकृत होती है।

जी वैगनर ने दीवारों पर सिलवटों के निर्माण की स्थितियों के तहत एक पतली दीवार वाली बीम में तनाव की गणना के लिए एक व्यावहारिक विधि विकसित की और प्रयोगात्मक रूप से साबित किया कि एक पतली दीवार वाली बीम को डिजाइन करना संभव है जो उड़ान भार की कार्रवाई के तहत ढहती नहीं है। उस भार से 100 गुना अधिक जिस पर एक पतली दीवार का विरूपण शुरू होता है। विकृतियाँ लोचदार रहती हैं, और भार हटा दिए जाने पर सिलवटें पूरी तरह से गायब हो जाती हैं।

चित्र में दिखाए गए भार के तहत पूरी संरचना के झुकने के कारण। 10, बीम का ऊपरी निकला हुआ किनारा फैला हुआ है, और निचला निकला हुआ किनारा संकुचित है। जब सिलवटें दिखाई देती हैं, तो पतली दीवार बड़ी संख्या में विकर्ण ब्रेसिज़ के एक सेट के रूप में कार्य करती है, जो ब्रेस्ड मोनोप्लेन विंग के बाहरी ब्रेसिज़ की तरह कतरनी बलों को अवशोषित करती है (चित्र 1)। ऊर्ध्वाधर पदों का उद्देश्य बीम के फ्लैंग्स के बीच की दूरी बनाए रखना है।

1930 के दशक में, पतली दीवार वाली बीम अवधारणा का उपयोग विमान उद्योग में पतली दीवार वाले मोनोकोक के डिजाइन के लिए व्यापक रूप से किया जाने लगा, विशेष रूप से कतरनी दीवारों वाले विंग स्पार्स के लिए।

पतली दीवार वाले मोनोकॉक में संरचनात्मक तत्वों की व्यवस्था।

आदर्श पतली दीवार वाले मोनोकोक धड़ में पतली प्लेटें होती हैं जो बड़ी संख्या में कम या ज्यादा समान रूप से वितरित स्ट्रिंगर्स और फ़्रेमों द्वारा समर्थित होती हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 8. हालाँकि, यात्री विमान या गन बुर्ज और सैन्य विमान पर बमबारी हैच पर खिड़कियों और दरवाजों को समायोजित करने के लिए कटआउट को धड़ में ही बनाना पड़ता है। बड़े छिद्रों के मामले में, जैसे कि पूरी तरह से भरे हुए ट्रैक किए गए वाहनों को ले जाने के लिए डिज़ाइन किए गए भारी विमान, या धड़ के अंदर बड़े टॉरपीडो ले जाने वाले टारपीडो बमवर्षकों पर, उद्घाटन के पास तनाव एकाग्रता एक गंभीर समस्या बन जाती है। अक्सर ऐसे कटआउट के किनारों को मजबूत स्पार्स से मजबूत किया जाता है। कुछ विमानों पर, फ़्यूज़लेज में इतनी बड़ी संख्या में कटआउट प्रदान करना आवश्यक है कि डिजाइनर चार मुख्य स्पार्स के लोड-असर गुणों का उपयोग करना पसंद करते हैं और शॉर्ट स्ट्रिंगर्स का उपयोग केवल सहायक शक्ति तत्वों के रूप में करते हैं, क्योंकि कट ताकत तत्व है भार संचारित करने में सक्षम नहीं।

इस तथ्य के कारण कि भार मुख्य रूप से चार मुख्य संरचनात्मक तत्वों पर कार्य करता है, इस प्रकार का धड़ वास्तव में एक फ्रेम संरचना और एक प्रबलित मोनोकोक के बीच मध्यवर्ती होता है। इसे आंशिक रूप से प्रबलित मोनोकॉक माना जा सकता है। इस तरह के मोनोकॉक का उपयोग अक्सर धड़ की तुलना में पंखों के लिए किया जाता है, क्योंकि विमान के पंखों में वापस लेने योग्य लैंडिंग गियर, ईंधन टैंक, इंजन, वापस लेने योग्य फ्लैप, एलेरॉन, मशीन गन, तोप और कई छोटे हिस्से शामिल होने चाहिए। प्रबलित मोनोकोक संरचना की अखंडता के कारण होने वाली सबसे गंभीर समस्याएं लैंडिंग गियर और ईंधन टैंक की नियुक्ति से जुड़ी हैं, क्योंकि ये इकाइयां विंग रूट के पास स्थित हैं, जहां संरचना को सबसे मजबूत होना चाहिए। इसके अलावा, कई लेआउट विंग को धड़ से गुजरने की अनुमति नहीं देते हैं क्योंकि चालक दल, यात्रियों या इंजनों को समायोजित करने के लिए इस स्थान की आवश्यकता होती है। इसलिए, विंग डिज़ाइन में दो मजबूत स्पार्स का उपयोग किया जाता है, जैसा कि उच्च विंग वाले मोनोप्लेन पर किया जाता है। दोनों तरफ के सदस्यों के बीच की जगह का उपयोग उपर्युक्त इकाइयों और घटकों को समायोजित करने के लिए किया जा सकता है। पंख के उन क्षेत्रों में जहां स्लॉट नहीं हैं, त्वचा को स्ट्रिंगर्स के साथ मजबूत किया जाता है, जो पंख की ताकत को और बढ़ाता है। हालाँकि, अधिकांश भार दो मुख्य स्परों द्वारा लिया जाता है।

बाहरी विंग कंसोल में शुद्ध मोनोकॉक डिज़ाइन है (चित्र 11)। भार कंसोल के आवरण और अनुदैर्ध्य शक्ति तत्वों द्वारा अवशोषित होते हैं। वर्टिकल वेब और स्पर के बीच अंतर यह है कि वेब में एक कनेक्टिंग सदस्य होता है जिसका आकार अन्य स्ट्रिंगर्स के समान होता है, जबकि स्पर अधिक विशाल फ्लैंज का उपयोग करके जुड़ा होता है।

मोटी दीवार वाली मोनोकोक निर्माण अवधारणा।

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, प्रायोगिक विमानों की गति ध्वनि की गति के करीब पहुंचने लगी, और पतली दीवार वाली मोनोकोक संरचनाएं अब बढ़ी हुई आवश्यकताओं को पूरा नहीं करतीं। उड़ान की गति में वृद्धि में योगदान देने वाले कारकों में से एक तथाकथित का निर्माण था। लेमिनर विंग प्रोफाइल जिनमें बहुत कम खिंचाव था। हालाँकि, लैमिनर पंखों के फायदे केवल तभी महसूस किए जा सकते हैं जब पंख की सतह के आवश्यक आकार का सख्ती से पालन किया जाए, और सतह की चिकनाई में थोड़ी सी भी गड़बड़ी (काउंटरसंक रिवेट्स के लिए उभरे हुए रिवेट्स या अवकाश) ने लैमिनर प्रोफाइल के सभी फायदों को खत्म कर दिया। . इस कारण से, पतली दीवार वाले, प्रबलित मोनोकॉक उच्च गति वाले विमानों के लिए लामिना प्रवाह पंख बनाने के लिए अनुपयुक्त साबित हुए हैं।

एक अन्य कारक जिसके लिए उच्च गति वाले विमान के पंख और धड़ के आकार का सटीक पालन आवश्यक है, वह है ट्रांसोनिक प्रवाह की अस्थिरता। ट्रांसोनिक प्रवाह में, सुव्यवस्थित सतह के आकार में बहुत छोटे परिवर्तन प्रवाह पैटर्न में पूर्ण परिवर्तन और सदमे तरंगों की उपस्थिति का कारण बन सकते हैं, जिससे ड्रैग बल में तेज वृद्धि होती है।

चूँकि पतली प्लेटों से बनी सतह के बिल्कुल वांछित आकार को बनाए रखना बहुत मुश्किल है, इसलिए विमान संरचनाओं की त्वचा की मोटाई बढ़ाना आवश्यक था। क्लैडिंग की मोटाई बढ़ाने का एक अन्य कारण इमारत की ऊंचाई (दूरी) का अपर्याप्त मूल्य था एचचित्र में 6) विमान विंग डिजाइन। उच्च उड़ान गति के लिए डिज़ाइन किए गए विंग प्रोफाइल बहुत पतले होने चाहिए (सुपरसोनिक विमान और रॉकेट के लिए पंखों की अधिकतम सापेक्ष मोटाई आमतौर पर कॉर्ड के 10% से कम होती है)। ऐसे पंख की निचली और ऊपरी सतहों पर लगने वाला भार बहुत बड़ा होता है और केवल मोटी त्वचा ही उनका सामना कर सकती है।

सैंडविच अवधारणा.

सैंडविच अवधारणा का उपयोग करने वाली पहली मोटी दीवार वाली संरचना हैविलैंड मॉस्किटो लड़ाकू विमान की त्वचा थी। इस डिज़ाइन में, दो पतली, मजबूत खालों (भार-वहन करने वाली परतों) के बीच का स्थान बहुत हल्के पदार्थ से भरा होता है; ऐसा मिश्रित पैनल बिना कोर जुड़े दो लोड-असर वाली खालों की तुलना में अधिक झुकने वाले भार का सामना कर सकता है। इसके अलावा, यह बहु-परत संरचना हल्की रहती है क्योंकि कोर का घनत्व कम होता है। हल्के बहु-परत संरचना का एक उदाहरण जिसने ताकत बढ़ा दी है वह पैकेजिंग कार्डबोर्ड है, जिसमें कार्डबोर्ड की दो बाहरी शीटों के बीच एक नालीदार कागज की परत होती है। मल्टी-लेयर कार्डबोर्ड में समान वजन के कार्डबोर्ड की शीट की तुलना में अधिक झुकने की कठोरता और ताकत होती है। सतह के विरूपण को रोकने वाला एक महत्वपूर्ण कारक पैनल की झुकने वाले भार को झेलने की क्षमता है। बढ़ी हुई झुकने वाली कठोरता के साथ मोटी दीवार वाली बहु-परत वाली खालें सामान्य उड़ान स्थितियों के दौरान सतह के विरूपण को रोकती हैं और पंख और धड़ की सतहों के चिकने आकार को बनाए रखने में मदद करती हैं। लोड-असर परतें चिपकने वाले पदार्थ का उपयोग करके कोर परत से जुड़ी होती हैं। किसी भी रिवेटिंग का उपयोग नहीं किया जाता है और यह एक चिकनी सतह सुनिश्चित करता है।

बहुपरत संरचनाओं के उत्पादन की विधियाँ।

जटिल आकार की बहुपरत संरचनाओं के तत्वों का उत्पादन करने के लिए कई विधियों का उपयोग किया जाता है। उनमें से एक को चित्र में समझाया गया है। 12. एक साँचा बनाया जाता है जो बहुपरत तत्व के वांछित आकार को सटीक रूप से पुन: प्रस्तुत करता है। बहुपरत संरचना की परतों को सिंथेटिक गोंद से चिकना किया जाता है और एक सांचे में रखा जाता है। बहुपरत संरचना का आवरण एक वायुरोधी सामग्री, जैसे टिकाऊ रबर से बने खोल से ढका होता है, और मोल्ड को ढक्कन के साथ कसकर बंद किया जाता है। गर्म भाप को दबाव में खोल में पंप किया जाता है, और उच्च तापमान और समान भाप दबाव के प्रभाव में, गोंद कठोर हो जाता है और लोड-असर परतों को भराव के साथ विश्वसनीय रूप से जोड़ता है। इस निर्माण तकनीक का उपयोग विभिन्न मोटाई की घुमावदार दीवारों के साथ जटिल आकार के संरचनात्मक तत्वों का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है।

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, सिंथेटिक चिपकने वाले और लेयर बॉन्डिंग तकनीक का विमान उद्योग में व्यापक उपयोग पाया गया। इस तकनीक ने लकड़ी और धातुओं जैसी असमान सामग्रियों के बीच टिकाऊ कनेक्शन प्रदान किया, और चिकनी सतहों के साथ सस्ते में खाल का उत्पादन करना संभव बना दिया।

बहुपरतीय संरचना का विनाश।

फ़्रेम संरचनाओं और पतली दीवार वाले मोनोकॉक की तरह, सैंडविच संरचना की विफलता उस तरफ से शुरू होती है जो संपीड़न के अधीन होती है। सैंडविच पैनल की बड़ी मोटाई के कारण, सिकुड़न और विकृति पैदा करने वाला संपीड़न बल उस मूल्य से काफी अधिक होता है जिस पर पतली दीवार वाले प्रबलित मोनोकोक की सतह पर विकृति के लक्षण सबसे पहले दिखाई देते हैं। इन मूल्यों का अनुपात 20 या 50 तक भी पहुंच सकता है। हालांकि, यह याद रखना चाहिए कि पतली दीवार वाले मोनोकॉक मल्टीलेयर की सतह के विरूपण के दौरान, युद्ध की शुरुआत के लिए महत्वपूर्ण भार से कहीं अधिक भार के तहत काम कर सकते हैं त्वचा हमेशा उत्तरार्द्ध के विनाश का कारण बनती है।

मल्टी-लेयर शेल के बकलिंग के कारण होने वाले महत्वपूर्ण भार का अनुमान सजातीय प्लेट और सिंगल-लेयर शेल डिज़ाइन विधियों का उपयोग करके लगाया जा सकता है। हालाँकि, हल्के समुच्चय सामग्री का अपेक्षाकृत छोटा कतरनी प्रतिरोध महत्वपूर्ण तनाव के परिमाण को काफी कम कर देता है, और इस प्रभाव को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है।

बहु-परत संरचना की स्थिरता के नुकसान से आमतौर पर पतले भार वहन करने वाले गोले की सतह विकृत या झुर्रीदार हो जाती है। चित्र में. चित्र 13 दो प्रकार की अस्थिरता दिखाता है: सममित सूजन और तिरछा। भराव के साथ परत की बड़ी मोटाई के मामले में सममित सूजन होती है, और ऐसी परत की छोटी मोटाई के मामले में विकृति होती है।

बहुपरत संरचना की स्थिरता के नुकसान का कारण बनने वाला गंभीर तनाव, साथ ही सतह के दोनों प्रकार के विरूपण की उपस्थिति को सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है

कहाँ एफकेआर - भार वहन करने वाली परतों के लिए महत्वपूर्ण तनाव मान, एफई- सहायक परत की सामग्री की लोच का मापांक, ई सी- भराव सामग्री की लोच का मापांक, जी सी- भराव सामग्री का कतरनी मापांक।

उदाहरण के तौर पर, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लोड-असर परतों और सेलूलोज़ एसीटेट फाइबर के छिद्रपूर्ण कोर के साथ एक बहुपरत संरचना पर विचार करें। एल्यूमीनियम मिश्र धातु का लोचदार मापांक लगभग 70,000 एमपीए है, जबकि मुख्य सामग्री के लिए यह 28 एमपीए है। भराव सामग्री के लिए कतरनी मापांक 14 एमपीए है। इन मानों को सूत्र (5) में प्रतिस्थापित करने पर, हम पाते हैं कि बकलिंग के लिए महत्वपूर्ण तनाव मान 150 एमपीए है।

ध्यान दें कि संबंध (5) में पैनल की ज्यामितीय विशेषताएं शामिल नहीं हैं। नतीजतन, महत्वपूर्ण तनाव लोड-असर परतों की मोटाई और भराव वाली परत पर निर्भर नहीं करता है। वॉरपिंग के संबंध में किसी संरचना की भार-वहन क्षमता बढ़ाने का एकमात्र तरीका बेहतर यांत्रिक गुणों वाले फिलर का उपयोग करना है।

अन्य प्रकार की मोटी दीवार वाले गोले।

द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, ऊपर वर्णित मूल सैंडविच निर्माण के विभिन्न संशोधन विकसित किए गए और उत्पादन में लगाए गए। चित्र में. 14 एक मधुकोश संरचना दिखाता है। इसमें मध्यवर्ती परत एक मधुकोश (सेलुलर) भराव है। चित्र में. चित्र 15 एक अन्य प्रकार के सैंडविच निर्माण को दर्शाता है जिसमें कोर नालीदार एल्यूमीनियम है। यह निर्माण, पैकेजिंग बोर्ड के समान, अत्यधिक कठोर और स्थिर है, लेकिन नालीदार टेप को रिवेट्स का उपयोग करके लोड-असर वाले गोले से नहीं जोड़ा जाना चाहिए।

अन्य डिज़ाइनों में, त्वचा और उसकी कठोरता को बढ़ाने वाली परत को लपेटा जाता है और एक पंख या धड़ के क्रॉस-सेक्शन में आकार दिया जाता है। अंत में, भारी भार वाले, बहुत पतले पंखों के लिए, लगभग 19 मिमी की अधिकतम मोटाई के साथ टिकाऊ एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बनी चर-मोटाई वाली खाल का उत्पादन स्थापित किया गया। ऐसी मजबूत खालें एक ऐसे पंख का निर्माण करना संभव बनाती हैं जो केवल त्वचा की कठोरता के कारण पसलियों के बिना भी अपना आकार बनाए रखता है, जो कि स्पार्स पर टिकी तीन या चार कतरनी दीवारों द्वारा प्रबलित होता है।

सुपरसोनिक हवाई जहाज, अंतरिक्ष वाहन और बैलिस्टिक मिसाइलें

एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी के विकास को थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात में वृद्धि की एक स्थिर प्रवृत्ति की विशेषता है (थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात विमान के बिजली संयंत्र के जोर और उसके वजन का अनुपात है)। ऊर्ध्वाधर टेक-ऑफ और लैंडिंग विमान के लिए, यह मान एक से अधिक है। एक बैलिस्टिक मिसाइल की प्रणोदन प्रणाली को लॉन्च पैड से उठाने, इसे तेज करने और वांछित प्रक्षेपवक्र पर रखने के लिए मिसाइल के वजन से कहीं अधिक जोर उत्पन्न करना चाहिए।

थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात और उड़ान गति में निरंतर वृद्धि से ऐसे विमानों का उदय हुआ है जो विंग द्वारा बनाए गए वायुगतिकीय बलों पर कम निर्भर होते जा रहे हैं। पंखों का आकार कम होने लगा (वे बैलिस्टिक मिसाइलों पर पूरी तरह से अनुपस्थित हैं)। हालाँकि, बूस्टर का उपयोग करके बाहरी अंतरिक्ष में लॉन्च किए गए ग्लाइडिंग विमानों में पृथ्वी पर लौटने के लिए पंख होने चाहिए।

सुपरसोनिक विमानों के पंख और स्टेबलाइजर्स सबसोनिक विमानों की तुलना में छोटे होते हैं, न केवल क्षेत्रफल में; वे पतले भी होते हैं और उनमें लम्बाई भी कम होती है। सुपरसोनिक विमान के पंख और पूंछ की सतह घुमावदार या त्रिकोणीय आकार की होती है। ऐसे पंखों की त्वचा की मोटाई सबसोनिक विमानों के पंखों की तुलना में बहुत अधिक होती है।

पतली दीवार वाले गोले के उदाहरण.

अंतरिक्ष यान डिज़ाइन में वज़न कम करना सर्वोच्च प्राथमिकता है। पतली दीवार वाले गोले बनाने के क्षेत्र में कई प्रगतियाँ इसी आवश्यकता के कारण हुई हैं।

इस डिज़ाइन के विशिष्ट उदाहरण एटलस तरल प्रक्षेपण यान और ठोस रॉकेट डिज़ाइन हैं। एटलस के लिए एक विशेष सुपरचार्ज्ड मोनोकोक शेल बनाया गया था। एक ठोस प्रणोदक इंजन वाला रॉकेट एक ठोस प्रणोदक आवेश के आकार के मेन्ड्रेल के चारों ओर एक ग्लास फिलामेंट को लपेटकर और एक विशेष राल के साथ घाव की परत को संसेचित करके बनाया जाता है, जो वल्कनीकरण के बाद कठोर हो जाता है। इस तकनीक से विमान का सपोर्टिंग शेल और नोजल वाला रॉकेट इंजन दोनों एक ही बार में प्राप्त हो जाते हैं।

पुन: प्रवेश अंतरिक्ष यान को एक शंक्वाकार खोल के साथ डिजाइन किया गया था, जो गर्मी-सुरक्षात्मक सामग्री की एक परत से ढका हुआ था जो उच्च तापमान पर पृथक्करण के अधीन था (एक प्रवेशित कोटिंग की मदद से ठंडा करने की अवधारणा)।

एयरोस्पेस सामग्री

सुपरसोनिक उड़ान के दौरान होने वाले उच्च तापमान पर कई सामग्रियां अपनी ताकत खो देती हैं। इसलिए, हल्के गर्मी प्रतिरोधी सामग्री एयरोस्पेस विमानों के लिए विशेष रुचि रखते हैं।

एयरोस्पेस संरचनाएँ

परिवहन विमान और लड़ाकू विमान।

आधुनिक परिवहन विमान के विशिष्ट लेआउट में ट्विन-स्पर पंख और ट्विन-स्पर टेल तत्वों के साथ एक प्रबलित मोनोकोक धड़ होता है। विमान संरचनाओं में मुख्य रूप से एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है, लेकिन व्यक्तिगत संरचनात्मक तत्वों के लिए अन्य सामग्रियों का भी उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, भारी भार वाले विंग रूट भागों को टाइटेनियम मिश्र धातु से बनाया जा सकता है, और नियंत्रण सतहों को पॉलियामाइड या कांच के धागे के साथ मिश्रित सामग्री से बनाया जा सकता है। कुछ विमानों की पिछली सतहों में ग्रेफाइट-एपॉक्सी सामग्री का उपयोग किया जाता है। आधुनिक लड़ाकू विमान का डिज़ाइन विमान निर्माण के क्षेत्र में नवीनतम उपलब्धियों का प्रतीक है। चित्र में. चित्र 16 मल्टी-स्पार डेल्टा विंग और एक प्रबलित मोनोकोक धड़ के साथ एक विशिष्ट लड़ाकू विमान का डिज़ाइन दिखाता है। इस विमान के पंख और पूंछ के अलग-अलग तत्व मिश्रित सामग्री से बने हैं।

अंतरिक्ष की अज्ञात गहराइयों में कई सदियों से मानवता की रुचि रही है। खोजकर्ताओं और वैज्ञानिकों ने हमेशा नक्षत्रों और बाहरी अंतरिक्ष को समझने की दिशा में कदम उठाए हैं। ये उस समय की पहली, लेकिन महत्वपूर्ण उपलब्धियाँ थीं, जिन्होंने इस उद्योग में अनुसंधान को और विकसित करने का काम किया।

एक महत्वपूर्ण उपलब्धि दूरबीन का आविष्कार था, जिसकी मदद से मानवता बाहरी अंतरिक्ष में बहुत आगे तक देखने और हमारे ग्रह को घेरने वाली अंतरिक्ष वस्तुओं को और अधिक करीब से जानने में सक्षम हुई। आजकल, अंतरिक्ष अन्वेषण उन वर्षों की तुलना में बहुत आसान है। हमारी पोर्टल साइट आपको अंतरिक्ष और उसके रहस्यों के बारे में बहुत सारे रोचक और आकर्षक तथ्य प्रदान करती है।

पहला अंतरिक्ष यान और प्रौद्योगिकी

बाहरी अंतरिक्ष की सक्रिय खोज हमारे ग्रह के पहले कृत्रिम रूप से निर्मित उपग्रह के प्रक्षेपण के साथ शुरू हुई। यह घटना 1957 की है, जब इसे पृथ्वी की कक्षा में प्रक्षेपित किया गया था। जहाँ तक कक्षा में दिखाई देने वाले पहले उपकरण की बात है, तो इसका डिज़ाइन बेहद सरल था। यह उपकरण काफी सरल रेडियो ट्रांसमीटर से सुसज्जित था। इसे बनाते समय, डिजाइनरों ने सबसे न्यूनतम तकनीकी सेट के साथ काम करने का फैसला किया। फिर भी, पहले सरल उपग्रह ने अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी और उपकरणों के एक नए युग के विकास की शुरुआत के रूप में कार्य किया। आज हम कह सकते हैं कि यह उपकरण मानवता और अनुसंधान की कई वैज्ञानिक शाखाओं के विकास के लिए एक बड़ी उपलब्धि बन गया है। इसके अलावा, उपग्रह को कक्षा में स्थापित करना केवल यूएसएसआर के लिए ही नहीं, बल्कि पूरी दुनिया के लिए एक उपलब्धि थी। यह अंतरमहाद्वीपीय बैलिस्टिक मिसाइल बनाने के लिए डिजाइनरों की कड़ी मेहनत के कारण संभव हुआ।

यह रॉकेट विज्ञान में उच्च उपलब्धियाँ थीं जिसने डिजाइनरों के लिए यह महसूस करना संभव बना दिया कि लॉन्च वाहन के पेलोड को कम करके, बहुत उच्च उड़ान गति प्राप्त की जा सकती है, जो ~ 7.9 किमी/सेकेंड के भागने के वेग से अधिक होगी। इस सबने पहले उपग्रह को पृथ्वी की कक्षा में प्रक्षेपित करना संभव बनाया। अंतरिक्ष यान और प्रौद्योगिकी दिलचस्प हैं क्योंकि कई अलग-अलग डिज़ाइन और अवधारणाएँ प्रस्तावित की गई हैं।

व्यापक अवधारणा में, अंतरिक्ष यान एक उपकरण है जो उपकरण या लोगों को उस सीमा तक पहुँचाता है जहाँ पृथ्वी के वायुमंडल का ऊपरी भाग समाप्त होता है। लेकिन यह केवल निकट अंतरिक्ष तक ही जाने का निकास है। विभिन्न अंतरिक्ष समस्याओं को हल करते समय, अंतरिक्ष यान को निम्नलिखित श्रेणियों में विभाजित किया जाता है:

उपकक्षीय;

कक्षीय या पृथ्वी के निकट, जो भूकेन्द्रित कक्षाओं में घूमते हैं;

अंतर्ग्रही;

ग्रह पर।

अंतरिक्ष में उपग्रह प्रक्षेपित करने वाले पहले रॉकेट का निर्माण यूएसएसआर डिजाइनरों द्वारा किया गया था, और इसके निर्माण में सभी प्रणालियों की फाइन-ट्यूनिंग और डिबगिंग की तुलना में कम समय लगा। इसके अलावा, समय कारक ने उपग्रह के आदिम विन्यास को प्रभावित किया, क्योंकि यह यूएसएसआर था जिसने इसके निर्माण की पहली ब्रह्मांडीय गति प्राप्त करने की मांग की थी। इसके अलावा, ग्रह से परे रॉकेट लॉन्च करने का तथ्य उस समय उपग्रह पर स्थापित उपकरणों की मात्रा और गुणवत्ता की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण उपलब्धि थी। किए गए सभी कार्यों को पूरी मानवता के लिए विजय का ताज पहनाया गया।

जैसा कि आप जानते हैं, बाहरी अंतरिक्ष पर विजय अभी शुरू हुई थी, यही कारण है कि डिजाइनरों ने रॉकेट विज्ञान में अधिक से अधिक हासिल किया, जिससे अधिक उन्नत अंतरिक्ष यान और प्रौद्योगिकी बनाना संभव हो गया जिसने अंतरिक्ष अन्वेषण में एक बड़ी छलांग लगाने में मदद की। इसके अलावा, रॉकेट और उनके घटकों के आगे के विकास और आधुनिकीकरण ने दूसरे पलायन वेग को प्राप्त करना और बोर्ड पर पेलोड के द्रव्यमान को बढ़ाना संभव बना दिया। इन सबके कारण, 1961 में एक व्यक्ति को लेकर रॉकेट का पहला प्रक्षेपण संभव हो सका।

पोर्टल साइट आपको सभी वर्षों में और दुनिया के सभी देशों में अंतरिक्ष यान और प्रौद्योगिकी के विकास के बारे में बहुत सी दिलचस्प बातें बता सकती है। कम ही लोग जानते हैं कि अंतरिक्ष अनुसंधान वास्तव में 1957 से पहले वैज्ञानिकों द्वारा शुरू किया गया था। अध्ययन के लिए पहला वैज्ञानिक उपकरण 40 के दशक के अंत में बाहरी अंतरिक्ष में भेजा गया था। पहले घरेलू रॉकेट वैज्ञानिक उपकरणों को 100 किलोमीटर की ऊंचाई तक ले जाने में सक्षम थे। इसके अलावा, यह एक भी प्रक्षेपण नहीं था, उन्हें अक्सर किया गया था, और उनकी वृद्धि की अधिकतम ऊंचाई 500 किलोमीटर तक पहुंच गई थी, जिसका अर्थ है कि बाहरी अंतरिक्ष के बारे में पहला विचार अंतरिक्ष युग की शुरुआत से पहले ही मौजूद था। आजकल, नवीनतम तकनीकों का उपयोग करते हुए, वे उपलब्धियाँ आदिम लग सकती हैं, लेकिन उन्होंने ही वह हासिल करना संभव बनाया है जो इस समय हमारे पास है।

निर्मित अंतरिक्ष यान और प्रौद्योगिकी के लिए बड़ी संख्या में विभिन्न समस्याओं के समाधान की आवश्यकता थी। सबसे महत्वपूर्ण समस्याएँ थीं:

1. अंतरिक्ष यान के सही उड़ान प्रक्षेप पथ का चयन और उसकी गति का आगे का विश्लेषण। इस समस्या को हल करने के लिए, आकाशीय यांत्रिकी को अधिक सक्रिय रूप से विकसित करना आवश्यक था, जो एक व्यावहारिक विज्ञान बन गया।
2. अंतरिक्ष की निर्वात और भारहीनता ने वैज्ञानिकों के लिए अपनी-अपनी चुनौतियाँ खड़ी कर दी हैं। और यह न केवल एक विश्वसनीय सीलबंद आवास का निर्माण है जो काफी कठोर अंतरिक्ष स्थितियों का सामना कर सकता है, बल्कि ऐसे उपकरणों का विकास भी है जो अंतरिक्ष में अपने कार्यों को पृथ्वी के समान प्रभावी ढंग से कर सकते हैं। चूँकि सभी तंत्र भारहीनता और निर्वात के साथ-साथ स्थलीय स्थितियों में भी पूरी तरह से काम नहीं कर सकते। मुख्य समस्या सीलबंद मात्राओं में थर्मल संवहन का बहिष्कार था, इसने कई प्रक्रियाओं के सामान्य पाठ्यक्रम को बाधित कर दिया;

1. सूर्य से आने वाले तापीय विकिरण के कारण उपकरण का संचालन भी बाधित हो गया। इस प्रभाव को खत्म करने के लिए, उपकरणों के लिए नई गणना विधियों पर विचार करना आवश्यक था। अंतरिक्ष यान के अंदर सामान्य तापमान की स्थिति बनाए रखने के लिए कई उपकरणों के बारे में भी सोचा गया।
2. अंतरिक्ष उपकरणों के लिए बिजली आपूर्ति एक बड़ी समस्या बन गई है। डिजाइनरों का सबसे इष्टतम समाधान सौर विकिरण को बिजली में परिवर्तित करना था।
3. रेडियो संचार और अंतरिक्ष यान के नियंत्रण की समस्या को हल करने में काफी लंबा समय लगा, क्योंकि जमीन-आधारित रडार उपकरण केवल 20 हजार किलोमीटर तक की दूरी पर ही काम कर सकते थे, और यह बाहरी अंतरिक्ष के लिए पर्याप्त नहीं है। हमारे समय में अल्ट्रा-लॉन्ग-रेंज रेडियो संचार का विकास लाखों किलोमीटर की दूरी पर जांच और अन्य उपकरणों के साथ संचार बनाए रखना संभव बनाता है।
4. फिर भी, सबसे बड़ी समस्या अंतरिक्ष उपकरणों को सुसज्जित करने वाले उपकरणों की फाइन-ट्यूनिंग बनी रही। सबसे पहले, उपकरण विश्वसनीय होना चाहिए, क्योंकि अंतरिक्ष में मरम्मत, एक नियम के रूप में, असंभव थी। सूचनाओं की प्रतिलिपि बनाने और उन्हें रिकॉर्ड करने के नए तरीकों के बारे में भी सोचा गया।

जो समस्याएं उत्पन्न हुईं, उन्होंने ज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों के शोधकर्ताओं और वैज्ञानिकों की रुचि जगाई। संयुक्त सहयोग से सौंपे गए कार्यों को हल करने में सकारात्मक परिणाम प्राप्त करना संभव हो गया। इन सबके फलस्वरूप, ज्ञान का एक नया क्षेत्र उभरने लगा, जिसका नाम था अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी। इस प्रकार के डिज़ाइन का उद्भव इसकी विशिष्टता, विशेष ज्ञान और कार्य कौशल के कारण विमानन और अन्य उद्योगों से अलग हो गया था।

पहले कृत्रिम पृथ्वी उपग्रह के निर्माण और सफल प्रक्षेपण के तुरंत बाद, अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी का विकास तीन मुख्य दिशाओं में हुआ, अर्थात्:

1. विभिन्न कार्यों को करने के लिए पृथ्वी उपग्रहों का डिज़ाइन और निर्माण। इसके अलावा, उद्योग इन उपकरणों का आधुनिकीकरण और सुधार कर रहा है, जिससे उनका अधिक व्यापक रूप से उपयोग करना संभव हो सके।
2. अंतरग्रहीय अंतरिक्ष और अन्य ग्रहों की सतहों की खोज के लिए उपकरणों का निर्माण। आमतौर पर, ये उपकरण प्रोग्राम किए गए कार्यों को अंजाम देते हैं और इन्हें दूर से भी नियंत्रित किया जा सकता है।
3. अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी अंतरिक्ष स्टेशन बनाने के लिए विभिन्न मॉडलों पर काम कर रही है जहां वैज्ञानिक अनुसंधान गतिविधियां संचालित कर सकें। यह उद्योग मानवयुक्त अंतरिक्ष यान का डिज़ाइन और निर्माण भी करता है।

अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के कई क्षेत्रों और पलायन वेग की उपलब्धि ने वैज्ञानिकों को अधिक दूर की अंतरिक्ष वस्तुओं तक पहुंच प्राप्त करने की अनुमति दी है। यही कारण है कि 50 के दशक के अंत में चंद्रमा की ओर एक उपग्रह लॉन्च करना संभव था, इसके अलावा, उस समय की तकनीक ने पहले से ही पृथ्वी के निकटतम ग्रहों पर अनुसंधान उपग्रह भेजना संभव बना दिया था। इस प्रकार, चंद्रमा का अध्ययन करने के लिए भेजे गए पहले उपकरणों ने मानवता को पहली बार बाहरी अंतरिक्ष के मापदंडों के बारे में जानने और चंद्रमा के दूर के हिस्से को देखने की अनुमति दी। फिर भी, अंतरिक्ष युग की शुरुआत की अंतरिक्ष तकनीक अभी भी अपूर्ण और अनियंत्रित थी, और प्रक्षेपण यान से अलग होने के बाद, मुख्य भाग अपने द्रव्यमान के केंद्र के चारों ओर काफी अव्यवस्थित रूप से घूमता था। अनियंत्रित घूर्णन ने वैज्ञानिकों को अधिक शोध करने की अनुमति नहीं दी, जिसके परिणामस्वरूप, डिजाइनरों को अधिक उन्नत अंतरिक्ष यान और प्रौद्योगिकी बनाने के लिए प्रेरित किया गया।

यह नियंत्रित वाहनों का विकास था जिसने वैज्ञानिकों को और भी अधिक शोध करने और बाहरी अंतरिक्ष और उसके गुणों के बारे में और अधिक जानने की अनुमति दी। इसके अलावा, अंतरिक्ष में लॉन्च किए गए उपग्रहों और अन्य स्वचालित उपकरणों की नियंत्रित और स्थिर उड़ान एंटेना के अभिविन्यास के कारण पृथ्वी पर जानकारी के अधिक सटीक और उच्च गुणवत्ता वाले प्रसारण की अनुमति देती है। नियंत्रित नियंत्रण के कारण आवश्यक युद्धाभ्यास को अंजाम दिया जा सकता है।

60 के दशक की शुरुआत में, निकटतम ग्रहों पर उपग्रह प्रक्षेपण सक्रिय रूप से किए गए थे। इन प्रक्षेपणों ने पड़ोसी ग्रहों की स्थितियों से अधिक परिचित होना संभव बना दिया। लेकिन फिर भी, हमारे ग्रह पर पूरी मानवता के लिए इस समय की सबसे बड़ी सफलता यू.ए. की उड़ान है। गगारिन. अंतरिक्ष उपकरणों के निर्माण में यूएसएसआर की उपलब्धियों के बाद, दुनिया के अधिकांश देशों ने रॉकेट विज्ञान और अपनी स्वयं की अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के निर्माण पर भी विशेष ध्यान दिया। फिर भी, यूएसएसआर इस उद्योग में अग्रणी था, क्योंकि वह चंद्रमा पर नरम लैंडिंग करने वाला उपकरण बनाने वाला पहला था। चंद्रमा और अन्य ग्रहों पर पहली सफल लैंडिंग के बाद, सतहों का अध्ययन करने और पृथ्वी पर फ़ोटो और वीडियो प्रसारित करने के लिए स्वचालित उपकरणों का उपयोग करके ब्रह्मांडीय निकायों की सतहों के अधिक विस्तृत अध्ययन के लिए कार्य निर्धारित किया गया था।

जैसा कि ऊपर बताया गया है, पहला अंतरिक्ष यान बेकाबू हो गया और पृथ्वी पर वापस नहीं लौट सका। नियंत्रित उपकरण बनाते समय, डिजाइनरों को उपकरणों और चालक दल की सुरक्षित लैंडिंग की समस्या का सामना करना पड़ा। चूंकि उपकरण का पृथ्वी के वायुमंडल में बहुत तेजी से प्रवेश घर्षण के कारण उच्च तापमान से इसे आसानी से जला सकता है। इसके अलावा, वापसी पर, उपकरणों को विभिन्न परिस्थितियों में सुरक्षित रूप से उतरना और गिरना पड़ा।

अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के आगे के विकास ने कक्षीय स्टेशनों का निर्माण करना संभव बना दिया, जिनका उपयोग कई वर्षों तक किया जा सकता है, जबकि बोर्ड पर शोधकर्ताओं की संरचना में बदलाव किया जा सकता है। इस प्रकार का पहला कक्षीय वाहन सोवियत सैल्युट स्टेशन था। इसका निर्माण बाहरी अंतरिक्ष और घटनाओं के ज्ञान में मानवता के लिए एक और बड़ी छलांग थी।

ऊपर अंतरिक्ष यान और प्रौद्योगिकी के निर्माण और उपयोग की सभी घटनाओं और उपलब्धियों का एक बहुत छोटा सा हिस्सा है जो अंतरिक्ष के अध्ययन के लिए दुनिया में बनाई गई थी। लेकिन फिर भी, सबसे महत्वपूर्ण वर्ष 1957 था, जिससे सक्रिय रॉकेट विज्ञान और अंतरिक्ष अन्वेषण का युग शुरू हुआ। यह पहली जांच का प्रक्षेपण था जिसने दुनिया भर में अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के विस्फोटक विकास को जन्म दिया। और यह यूएसएसआर में एक नई पीढ़ी के लॉन्च वाहन के निर्माण के कारण संभव हुआ, जो जांच को पृथ्वी की कक्षा की ऊंचाई तक उठाने में सक्षम था।

यह सब और बहुत कुछ जानने के लिए, हमारी पोर्टल वेबसाइट आपको अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी और वस्तुओं के बहुत सारे आकर्षक लेख, वीडियो और तस्वीरें प्रदान करती है।