Vzhledem k neustálému uvádění dosti zásadních nepřesností právě v souvislosti s balistickými raketami (BR) v různých IT médiích, jsem se rozhodl sestavit tabulku s hlavními údaji OPTIMÁLNÍCH drah balistických raket – rychlosti a výšky apogea.
Jedná se o údaje Orientační a Teoretické, protože prakticky záleží na konstrukci každé jednotlivé rakety a jejich technických parametrech.
Principielně ale lze z těchto údajů orientačně vycházet, protože většina konstrukcí BR se těmto optimálním balistickým drahám snaží přiblížit. Snahou je použít co nejmenší rychlost, vektor vůči stojícímu bodu a dolet, z čehož vyjde právě optimální dráha s relativně vysokým apogeem.
Balistická raketa startuje kolmo vzhůru(optimální na spotřebu paliva) a po několika desítkách sekund po startu zahajuje manévr během něhož získá tzv. úhel vypuštění, který odpovídá vzdálenosti cíle. Rozsah úhlů se pohybuje cca 38° od doletu 3000 km po cca 18° pro dolet 12.000 km .
Vlastní dráhu pak ovlivňuje spoustu faktorů jako je hustota prostředí, čelní odpor, povětrnostní vlivy, výrobní a funkční nepřesnosti, ale těmi má smysl se zabývat až v případě konkrétní rakety a konkrétní situace.
Principielně se jedná o fyzikální jev „vrh šikmý“, který se skládá z rovnoměrného přímočarého pohybu šikmo k povrchu Země a volného pádu, jehož výsledkem je ve vakuu parabola a v atmosféře balistická křivka, která je vždy kratší než parabola, protože ve vzduchu proti pohybu působí odpor prostředí.
Nemá smysl zde stránku zahlcovat mraky vzorečků pro vrh šikmý, Keplerovy zákony, Ciolkovského rovnici či Coriolisovu sílu. Ti s hlubším zájmem o tuto problematiku si je mohou snadno dohledat. Úmyslem není vytvořit vědeckou studii, ale laicky pochopitelný nástin problematiky.
Principielně je jakákoli balistická křivka část elipsy po jejímž obvodu střela letí. Rychlostí a směrem letu je dáno apogeum (max. výška od země) a délka tětivy, resp. elipsa bude podle toho excentrická.
Výsledná excentrická bal.křivka BR Minuteman se zakalkulovanou rotací země:
To se bude lišit podle toho jestli letí na východ a nebo západ (rotace země) a hlavně podle rychlosti.
(Rotace země na rovníku činí 15° za hodinu což odpovídá cca 1660km. Směrem k pólům se tato vzdálenost snižuje.)
Bal.křivka BR s doletem 4000km - bez zakalkulování rotace a zakřivení země:
Rychlost BR pak není konstantní. V první fázi dochází ke zrychlení na maximální potřebnou rychlost (viz údaj v tabulce) . Tato fáze v závislosti na typu BR trvá 200-400 sekund(3-6minut) přičemž dochází k oddělení nosných stupňů rakety a po dosažení maximální rychlosti již pokračuje v bal.dráze pouze návratový prostředek NP (ang. Reentry Vehicle) obsahující hlavici/ce či samotná hlavice.
V další fázi pak dochází k postupnému zpomalování vlivem gravitace (viz obr.RV dynamics..) až po dosažení apogea (max. výška od země), kdy je NP/hlavice přitažená gravitací na trajektorii volného pádu zpět na zem.
V průběhu volného pádu dochází nejprve ke zrychlení a poté k dramatickému úbytku rychlosti vlivem tření o atmosféru. Zpomalení je díky tření tak silné, že ve výšce 300km nad zemí již může být rychlost NP/hlavice 1/3 - 1/2 z původní maximální rychlosti. Ve 100 - 150km pak 2/3 z původní maximální rychlosti
O jaký nápor se jedná je patrné z obrázku o tepelném působení na NP/RV a je zřejmé jaký nápor musí zvládnout tepelný štít.
V poslední –dopadové fázi – dochází k iniciaci hlavice a v závislosti na konstrukci (jaderná, chemická) se jedná o vzdušnou iniciaci (1-5km nad zemí) či dopadovou – těsně nebo přímo při dopadu na zem.
Co se týče DOBY LETU, opět je to silně individuální údaj závislý na konkrétním typu a dráze BR.
Pokud chce tento údaj někdo laicky odvodit, dá se ODHADNÍHO času dosáhnout přibližně metodou, jako u tohoto příkladu:
Pro dolet 3500km činní max. rychlost optimální dráhy cca 5km/s.
3500 : 5 = 700s – JENŽE !! – to by BR musela letět celou dráhu konstantní rychlostí.
Jenže po 2/3 dráhy je ztráta na max. rychlost průměrně 10 % a u 1/3 dráhy pak cca 50 -60% .
Rozdělí se tedy 700s na 2/3 a 1/3. Ty 2/3 se násobí 1,1 (tj. + 10%) = 514s a 1/3 násobí 1,5 (+ 50%) = 350s . Sečte se 514+ 350 = 863s = 14,3 minuty.
Těch 14,3 minuty je ale odhadní čas pro Optimální dráhu – v reálu je to o 1-2 minuty VÍC – záleží na konkrétním typu BR.
Jak již bylo zmíněno, většina konstrukcí BR se těmto optimálním balistickým drahám snaží přiblížit. Snahou je použít co nejmenší rychlost, vektor vůči stojícímu bodu a dolet, z čehož vyjde právě optimální dráha s relativně vysokým apogeem.
Zabývat se neoptimálními drahami nemá smysl, jelikož prudce spadá dolet a technologie pro to nutná je mimo dosah většiny zemí, vyjma velmocí. Musí dojít k velkému specifickému impulzu a dolet může padnout i pod polovinu.
Na závěr je ještě dobré zmínit, že velmi významným faktorem ovlivňující výkony balistické rakety je váha užitečné zátěže. Asi nejlépe patrné to bude z přiloženého grafu, na kterém je zakreslen dolet Indických BR Angi 2 a 3 v závislosti na váze užitečné nesené zátěže.
PS:
Obrázkem s Tabulku optim.parametrů jsem autorizoval "vodoznakem" pro Palbu.cz. Doufám že to nebude příliž na obtíž a pochopíte toto opatření.
.
.
