מערכת בקרת תגובה

מערכת בקרת תגובה (מאנגלית:Reaction Control System או:RCS) היא מערכת אשר משמשת חלליות לשלוט בנטייתן ומיקומן באמצעות מדחפים, לשיפור היציבות בזמן המראות אנכיות ומקוצרות, ולנחיתות במהירויות נמוכות מהממוצע. דוגמה מפורסמת למערכת בקרה תגובה, הם המדחפים המופנים של מטוס ההרייר ("המטוס הקופץ" הבריטי) היכול להמריא במאונך.

תפקידן של מערכת הבקרה תגובה היא לספק דחף קטן יחסית לכיוון מסוים ובכך לשלוט על סיבוב הכלי בשלושת הצירים (עלרוד, סבסוב, גלגול). אמנם, מערכות אלו מצוידות לרוב בכמה מנועים גדולים וקטנים (ורניר) כדי לאפשר תגובה בעוצמות שונות.

שתיים מתוך ארבע מערכות בקרת התגובה של רכב הנחיתה הירחי של אפולו

שימושים של המערכת

שימושיהם העיקריים של מערכות אלו הם:

• שליטה בנטייתו של הכלי בעת החדירה לאטמוספירה
• שמירת עצמים במסלול כבידתי יציב
• ביצוע תנועות זעירות בזמן עגינת שני כלים
• שליטה בכיוון אליו פונה הכלי
• גיבוי למערכות ירידה ממסלול
• ביצוע בעירות קטנות המשמשות להעברת דלק למנועים הראשיים

  

  שלושת צירי הטיס

משום שהחללית מכילה כמות נמוכה יחסית של דלק למערכות אלה והסיכוי לתדלק אותן קטן, מערכות בקרת תגובה חלופיות פותחו כדי לחסוך דלק. עבור שמירת מסלול יציב, חלליות (במיוחד אלה במסלול גיאו סינכרוני) משתמשות במנועים בעלי מתקף סגולי גבוה יחסית כגון מנועי יונים שונים ומנועי פריקה חשמלית. כדי לשלוט בנטייה, מספר חלליות, כולל תחנת החלל הבינלאומית, משתמשות בגלגלי מומנטום אשר מסתובבים כדי לשלוט בקצבי הסיבוב של הכלי.

מיקום המדחפים בחלליות ידועות

קפסולת החלל מרקורי ומודול החזרה של ג'מיני, גם השתמשו בקבוצות של חרירים כדי לספק בקרה על נטיית הכלי. המדחפים היו ממוקמים מחוץ למרכז הכובד שלהם, ובכך סיפקו מומנט סיבוב גבוה לקפסולה. קפסולת ג'מיני יכלה גם להתאים את מסלול כניסתה מחדש לאטמוספירה על ידי גלגול, אשר מזיז את הדחף אשר לא במרכזה. המדחפים במרקורי השתמשו במי חמצן כדלק יחיד אשר נהפכו לאדים כאשר הועברו דרך מסך טונגסטן. מדחפי ג'מיני השתמשו בהידרזין מונו-מתילי הייפרגולי (CH₃(NH)NH₂) כדלק ובחנקן ארבע-חמצני כמחמצן(N₂O₄).

מערכות השליטה וההנעה של קפסולת ג'מיני

החללית ג'מיני הייתה מצוידת גם במערכת נטייה ותנועה במסלול ומערכת תמרון, דבר אשר הפך אותה לחללית המאוישת הראשונה עם האפשרות לתרגם את מקומה, כמו גם יכולת סיבוב. בקרת נטייה במסלול הושגה על ידי הפעלה בזוגות של שמונה מנועים עם 25 פאונד (110 ניוטונים) כוח אשר מוקמו סביב היקף מודול המתאם שלה בקצהו האחורי. בקרת העתקת המיקום הצדדית סופקה על ידי ארבעה מנועים בעלי כוח של 100 פאונד

(440 ניוטונים) אשר מוקמו סביב ההיקף בקצה הקדמי של מודול המתאם (קרוב למרכז המסה של החללית). שני מדחפים אשר פנו קדימה עם כוח של 85 פאונד

(380 ניוטונים) באותו מיקום, סיפקו העתקת מיקום לאחור. שני מדחפים בעלי כוח של 100 פאונד (440 ניוטונים) הממוקמים בחלקו האחורי של מודול המתאם, סיפקו דחף קדמי, שיכל לשמש לשינוי מסלול הכלי.

תא הפיקוד של אפולו היה מצויד ב-12 מדחפים הייפרגולים לשליטה בנטייה שלו ובכיוון כניסתו לאטמוספירה בדומה לג'מיני.

תא השירות של אפולו ומודול הנחיתה הירחי היו מצוידים כל אחד ב-16 מנועי RD-4 הייפרגוליים מקובצים לאשכולות חיצוניים של ארבעה, כדי לספק שליטה בנטייתו ובהעתקת מיקומו של הכלי. האשכולות היו ממוקמים ליד מרכזי הכובד של הכלים, ונורו בזוגות בכיוונים מנוגדים לשליטה על הנטייה והסיבוב של הכלים.

בחלקה האחורי של החללית סויוז ממוקמים זוג מדחפי העתקה. מדחפי הפעולה הנגדית מתואמים באופן דומה באמצע החללית (ליד מרכז המסה) ופונים קדימה וכלפי חוץ.

אלה פועלים בזוגות כדי למנוע מהחללית להסתובב בצורה בלתי רצויה. מדחפי התנועה הרוחבית מורכבים קרוב למרכז המסה של החללית בזוגות.

מיקום המדחפים במטוסי חלל

מדחפי המערכת על מקפת מעבורת החלל דיסקברי

ה- X-15 התת-מסלולי ומקבילו לאימוני כלי אוויר-חלל, ה- NF-104 AST, נועדו לטוס בגובה רב, שהפך את משטחי השליטה האווירודינמיים שלהם לבלתי שמישים. הפתרון היה ביסוס מיקומים עבור מדחפים שנועדו לשליטה על כלים מכונפים. המדחפים המיועדים לעלרוד וסבסוב הכלי ממוקמים בחרטום, קדמית לתא הטייס, ומחליפים מערכת מכ"ם במיקומה הסטנדרטי. ואילו המדחפים המיועדים לגלגול הכלי ממוקמים על הכנפיים. גם מטוס ה-X-20, שנועד להיכנס למסלול סביב כדור הארץ, המשיך דפוס מיקום זה.

שלא כמו אלה, למעבורת החלל היו הרבה יותר מדחפים, מפני שנדרשה לבצע תמרוני עגינה במסלול. מדחפי המעבורתו ששימשו להרמת אף (עלרוד חיובי), מקובצים בצידי המקפת, והיו מופנים כלפי מטה, מכיוון שלא ניתן לעשות חרירים במגן החום. המדחפים ששימשו להורדת האף (עלרוד שלילי) היו מורכבים על כיסויי המנועים מאחור/בחלקו האחורי של הכלי.

מערכות בתחנת החלל

תחנת החלל הבינלאומית משתמשת בגירוסקופים מונעי חשמל כמערכת העיקרית לשמירת נטייתה, ובמערכות בקרת תגובה כגיבוי ותוספת לג'יירוסקופים.

קישורים חיצוניים

• Space Shuttle RCS
• RCS statistics

הערות שוליים

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

25001509מערכת בקרת תגובה