Brauchen Raketen Vereisungsschutz?

In einer Geschichte des Eisforschungstunnels der NASA, „We Freeze to Please“, NASA SP-2002-4226, zeigt Abb. 5-2 Hellfire-Raketen, die getestet werden. Aber es erwähnt auffälligerweise nichts über Enteisungssysteme für sie, im Gegensatz zu den vielen Seiten, die es der Enteisung anderer Flugzeuge und Flugzeugteile widmet. Daher ist es wahrscheinlich, dass solche Enteiser entweder noch klassifiziert sind oder als unnötig erachtet wurden.
Dohn Joes Bemerkung, dass so eisige Höllenfeuer nicht lasergelenkt werden könnten, legt nahe, dass eine Klassifizierung wahrscheinlicher ist.

Brauchen Raketen Vereisungsschutz?

Anscheinend nicht, weil sie dafür keine Vorkehrungen getroffen haben. Zumindest keine der USAF/NATO-Raketen, die ich je gesehen habe.

Und es wären nicht nur Raketen, sondern auch Bomben. Die Scharfschaltfahne der Standard-M904-Nasensicherung hat eine Fahne, die sich X Sekunden lang drehen muss, um sich selbst zu aktivieren. Sowie die Steuerflächen auf intelligenten Bomben.

Wenn Anti-Eis eine notwendige Sache wäre, würde man annehmen, dass es eingebaut worden wäre.

Nein, hauptsächlich aus den gleichen Gründen, aus denen Jäger keine speziellen Vorkehrungen für solche Systeme haben : Höhe, Gewicht und Komplexität / Ausfallraten.

Höhe: Vereisungsbedingungen treten nur in einem relativ kleinen Fenster von etwa 3.000 bis 6.000 Metern über dem Meeresspiegel auf. Da weder ein Kämpfer noch sein Gegner unter solch widrigen Bedingungen kämpfen wollen (oder auch nur können) (siehe verknüpfte Frage), würden sie einfach in höhere eisfreie Höhen steigen – an welchem ​​​​Punkt ihre Waffensysteme implizit nicht mehr unterliegen Vereisungsprobleme.

Gewicht: Jedes Waffensystem wird durch viele Faktoren eingeschränkt, einer der wichtigsten davon ist sein Gewicht. Und eine Rakete hat schon relativ wenig Gewicht zum Spielen (zB die AIM-9H "Sidewinder" ist ~87kg). Das Hinzufügen von Subsystemen zu einem Raketendesign würde entweder das Gewicht der Rakete erhöhen, was bedeutet, dass möglicherweise weniger transportiert werden kann, und / oder ihre Leistung und Ausdauer verringern. oder die Menge an explosiver Nutzlast oder Treibstoff verringern, wodurch es weniger effektiv wird. In jedem Fall zahlen Sie jetzt für das Gewicht dieses zusätzlichen Subsystems, unabhängig von den tatsächlichen Wetterbedingungen, unter denen die Rakete eingesetzt wird. Da Vereisungsbedingungen relativ selten sind, bedeutet dies, dass in den meisten Fällen des Einsatzes von Raketen Anti-Eis-Ausrüstung erforderlich wäre Eigengewicht sein.

Komplexität: Das Hinzufügen eines weiteren Subsystems zu einer bereits komplexen Waffe würde die Ausfallwahrscheinlichkeit aufgrund des Zusammenspiels zwischen dem neuen Subsystem und den vorhandenen exponentiell erhöhen. Was ist schlimmer: eine Rakete zu haben, von der Sie wissen, dass sie bei bestimmten Wetterbedingungen nicht funktionieren kann, oder eine mit einer höheren Ausfallwahrscheinlichkeit bei jedem Wetter?

Sogar ein „Winter“-Feind wie die UdSSR/Russland unterliegt denselben Beschränkungen wie oben. Ihre Flugzeuge und Waffensysteme sind bei eisigen Bedingungen wahrscheinlich etwas leistungsfähiger, einfach weil sie mehr Erfahrung mit solchen Bedingungen haben, und es ist möglich, dass sie aufgrund dieser Erfahrung in der Lage waren, leichtere und/oder einfachere Enteisungen zu entwickeln Systeme - aber die einfache Realität bleibt, dass, wenn es die Wahl gibt, ein ganzes Subsystem einzubauen oder den Piloten einfach zu sagen, dass sie über die Eisbildung hinauskommen sollen, letzteres die einfachste und logischste Wahl ist.

Es ist auch wichtig anzumerken, dass Jäger, die intern Raketen tragen, implizit fähigere Kämpfer wären, da diese Waffen vor dem Start keiner Vereisung ausgesetzt wären und nach dem Start ihre Geschwindigkeit dies ausschließen würde - aber das setzt natürlich voraus, dass der Jäger selbst tatsächlich in der Lage ist um von vornherein unter Vereisungsbedingungen zu arbeiten!

Raketen, zumindest die fraglichen, brauchen nicht so viel Enteisung wie Flugzeuge.

Die typische Luft-Luft-Rakete hat ungefähr das folgende Missionsprofil:

• 0 - 2 Sekunden: Drop vom Pylon oder internen Werfer
• 2 - 10 Sekunden: Beschleunigen Sie mit dem Feststoffraketenmotor
• 10 - 120 Sekunden: Passen Sie die Flugbahn mit den Flossen an, um das Ziel zu treffen
• 120+ Sekunden: Auf den Boden fallen oder sich selbst zerstören, modellabhängig

Die Zahlen sind sehr ungefähr, geben oder nehmen 500 %, modellabhängig, aber das ist die allgemeine Idee. Eine Luft-Luft-Rakete ist kein Flächenflugzeug. Es ist eher eine Kugel, die sich ein wenig (oder viel) drehen kann, um auf den genauen Abfangkurs zu ihrem Ziel zu gelangen.

Was passiert, wenn eine Oberfläche vereist wird, ist ein teilweiser Verlust der Auftriebsproduktion.
Starrflügelflugzeuge benötigen L = W (Auftrieb = Gewicht), um einen Horizontalflug aufrechtzuerhalten. wenn L < W, verlieren sie an Höhe. Der Flügel kann nur so viel Auftrieb erzeugen. Das Erhöhen des Anstellwinkels zum Hinzufügen von Auftrieb verringert das L / D-Verhältnis, sodass das Flugzeug an Reichweite verliert - möglicherweise so viel, dass es nicht landen kann.

Kraftstoff ist die Grenze. Flugzeuge versuchen aus Effizienzgründen, gerade genug Treibstoff zum Ziel zu bringen, plus die obligatorische Reserve. Kampfflugzeuge müssen sich zwischen Treibstoff und Nutzlast entscheiden. Alles in allem haben Mehrzweckflugzeuge einen begrenzten Schub, begrenzten Treibstoff und ein zu erreichendes Ziel, so dass der Spielraum für einen akzeptablen Auftriebsverlust begrenzt ist.

Eine Luft-Luft-Rakete befindet sich niemals in einem anhaltenden Horizontalflug, wie es ein Flugzeug ist. Es kann L > W oder L < W haben und seine kinetische Energie aus der anfänglichen Beschleunigungsphase verwenden, um seine Flugbahn anzupassen. Die maximale Reichweite von AAM kann bis zu 100 Meilen und mehr betragen, aber die durchschnittliche Reichweite, auf die sie abgefeuert werden, ist aus vielen Gründen ein Bruchteil dieses Maximums - Erkennung, Einsatzregeln, Effektivität, wiederholte Starts. Kurz gesagt, die Reichweite ist nicht sehr wichtig.

Vereisung wird die Leistung einer Rakete stark beeinträchtigen, hauptsächlich durch die Verringerung der Fähigkeiten des Suchers. Der Verlust der Steuerflächenwirksamkeit ist ein sekundärer, weniger signifikanter Effekt. Aber das Steuersystem in jeder modernen Rakete ist vollständig computerisiert und stützt sich auf die Rückmeldung des INS und des Sensors, um die erforderliche Ruderauslenkung zu beurteilen, und nicht nur auf die Annahme einer bestimmten Übertragungsfunktion. Mit anderen Worten, wenn die Lamellen nur zu 30 % wirksam sind, müssen sie stärker und länger ausgelenkt werden. Die Rakete wird weniger Reichweite und Manövrierfähigkeit haben, aber sie ist immer noch nützlich.

Halber Witz, aber "sie nennen sie nicht Hit-iles". Jeder Raketenstart, der getroffen oder verfehlt wird, ist eine Selbstverständlichkeit. Vereisungsbedingungen verringern ihre Wirksamkeit erheblich. Aber als Design-Balance, wenn Sie erwarten, dass z. B. 5 % Ihrer Starts unter Vereisungsbedingungen stattfinden und die Vereisung den Pk um 50 % reduziert, könnte der Einbau eines Anti-Icing-Systems einen Unterschied zwischen einem Gesamt-Pk von 39 % und 40 ausmachen %.

Bei einem Einweggerät wie einer Rakete ist es nicht entscheidend, dass 1 % der Zeit zusätzlich ausfällt. Bei einem Mehrzweckflugzeug hingegen wäre diese Ausfallrate von 1 % völlig untragbar.

Kurz gesagt, Luft-Luft-Raketen werden nicht enteist, weil:

1. Luft-Luft-Raketen haben einen viel größeren Spielraum für den Verlust des Auftriebs (da er nur zur Kontrolle benötigt wird, der Flug selbst ist ballistisch) als Starrflügelflugzeuge.
2. Raketen sind von Natur aus zum einmaligen Gebrauch bestimmt und von vornherein nicht sehr zuverlässig, sodass seltene Vereisungsfehler keinen großen Unterschied machen.

Dies ist für AAM. Einige Langstrecken-Marschflugkörper (AGM-109 und ausländische Gegenstücke) haben eine Enteisung, jedoch nur für den Triebwerkseinlass, da er für die Flügel zu sperrig ist.

Ich habe einen Kollegen gefragt, der als Kampfflugzeugpilot bei der russischen Luftwaffe gearbeitet hat. Er sagte, dass Kampfflugkörper (z. B. - Kh- 25 ) nach seinem Wissen nicht mit Vereisungsschutzsystemen ausgestattet sind, ABER sie sind abgedeckt mit speziellem Anti-Icing-Lack.

Offtopic: Trotzdem gibt es Raketenkühlsysteme für den Betrieb bei hohen Temperaturen

Erinnern Sie sich an Ironman "Also, wie haben Sie das Vereisungsproblem behoben?". Die Idee der Enteisung, geschweige denn die Implementierung von externer Ausrüstung wie Bomben, Raketen, Flügelspitzen und Treibstofftanks, wurde früher klassifiziert. Die Theorie war, dass Feinde, die versuchen, die Technologie zu kopieren, irgendwann eine Überraschung erleben und davon abgehalten würden, die Machthaber herauszufordern.

Natürlich bräuchten sie eine Möglichkeit zum Enteisen, um die aerodynamische Bewegung aufrechtzuerhalten, insbesondere. diejenigen, die genaue Ziele erfordern. Einige Methoden umfassen Temperatur/Druck erhöhen, Druck verringern, Reibung erhöhen, Höhe verringern oder chemische Frostschutzmittel, z. Salz oder Glykol. Beim Hochgeschwindigkeitsflug kann ein gewisses Maß an Enteisung erreicht werden, ähnlich wie beim Auftragen von Anti-Eis-Flüssigkeit mit Druckluft .

Hier ist ein Diagramm , das die Auswirkungen von Höhe und Druck auf Phasenpunkte von Wasser zeigt; es zeigt, dass Wasser bei 100 °C bei 2,216 GPa oder 350 °C bei etwa 150 kbar gefroren bleiben kann.

Flydog-Update:
Eine zunehmende Höhe führt im Allgemeinen zu einem niedrigeren Umgebungsluftdruck. Der Effekt von Bernoulli ist die Verringerung des Drucks aufgrund der Erhöhung der (relativen) Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, was eine der Quellen des Auftriebs in der aktuellen Luftfahrt ist . Der Druck innerhalb des Flugzeugs hat keinen Einfluss auf den Druck außerhalb des Flugzeugs und damit auf die Vereisungsbedingungen und ist im Flug immer größer als der Außendruck. Zusätzlich zum Auftrieb wirkt sich Vereisung auch auf Druckinstrumente wie Höhenmesser, Fluggeschwindigkeitsanzeiger und vertikale Geschwindigkeitsanzeiger aus.

Während des Kaltflugs beginnt sich Eis an den Vorderkanten des Flugzeugs zu bilden. Jets (Düsenflugzeuge) haben normalerweise "heiße Flügel" (heiße Luft, die aus dem Triebwerkskompressor abgelassen wird), um Vereisung zu verhindern (Kampfflugzeuge fliegen normalerweise nicht unter Vereisungsbedingungen oder vermeiden sie im Allgemeinen; siehe F-14- und F16-Flughandbücher ) . Eine andere Methode, um die Bildung von Eiskristallen zu brechen, besteht darin, den Druck zu erhöhen und ihn dann zu verringern (Erzeugung von Wärme und dann Kälte um den vereisten Bereich herum), um einen Schock zu erzeugen (ähnlich dem von Gummistiefeln), wie bei diesem Vulkanflug demonstriert, und ist oft so einfach wie Höhe ändern. Der gleiche Grund führt zur Bildung von Dampfkegeln/Ballerina-Röcken, wenn ein erhöhter lokalisierter Luftdruck, der durch Luftkompression durch Überschallfahrt erzeugt wird, plötzlich abfällt (normalerweise hinter Flügelspitzen oder Canard). Der Luftdruck kann durch Zugabe von Molekülen (wie bei Überschallfahrten, die führende Luft komprimieren) oder durch Zugabe von Wärme erhöht werden, z. B. durch "heiße Flügel" oder durch Komprimieren von Luft (durch Überschallfahrt, wie in Staustrahltriebwerken). Wenn Ihre Verwirrung auf das Diagramm zurückzuführen ist, veranschaulicht das Diagramm die Auswirkung des Drucks auf den Zustand (und die Temperatur) der Materie. es ist kein Höhen-Druck-Diagramm.