¿Por qué los cohetes se lanzan verticalmente en lugar de diagonalmente?

Los cohetes pequeños y medianos, como los misiles tácticos, se lanzan con mayor frecuencia en una actitud inclinada (“en diagonal”) o incluso con puntería directa, como disparos de armas o artillería. Pero supongo que la pregunta era sobre vehículos de lanzamiento espacial, ICBM y misiles balísticos lanzados desde submarinos. De hecho, estos se lanzan verticalmente. Hay tres razones principales para eso.

R. Dichos vehículos cohete son extremadamente pesados ​​en el lanzamiento y no pueden soportar su propio peso a menos que estén de pie. Una estructura de soporte que sea adecuada para el lanzamiento inclinado de cohetes tan grandes (un lanzador) sería extremadamente compleja y costosa. También tendría que ocuparse de las enormes fuerzas de fricción entre el vehículo deslizante y los rieles sobre los que se apoya. El vehículo en sí tendría que incluir una estructura de refuerzo interna adicional y orejetas de deslizamiento masivas, con una penalización de peso considerable. Cuando se ponderan todos los pros y los contras, resulta que el lanzamiento vertical, con la consiguiente curvatura de la trayectoria en la inclinación requerida, es lo mejor.

B. En casos de cohetes propulsores líquidos, el diseño de tanques y sistemas propulsores para una actitud inclinada estática es mucho más difícil. Tenga en cuenta, sin embargo, que una vez que el vehículo está en camino, la aceleración resultante “sentida” por los líquidos es estrictamente axial, independientemente de la actitud del tanque con respecto al horizonte, y se comportan de la misma manera que si el vehículo se elevara. (¿Por qué? Eso es para hacer la tarea).

C. En su camino al espacio, el vehículo debe atravesar la atmósfera y también debe acelerar a velocidades hipersónicas mientras aún está en él. Este pasaje causa muchas pérdidas por arrastre que deben compensarse llevando más propulsor, una gran penalización de peso. Por lo tanto, es imperativo que la trayectoria inicial del vehículo se diseñe cuidadosamente para minimizar estas pérdidas. Como las capas más bajas de la atmósfera son más densas que las más altas y pueden generar más resistencia, resulta que deben penetrarse lo antes posible y mientras el vehículo aún es relativamente lento. Esto conlleva una trayectoria vertical inicial.

Pero al final, el vehículo debe apuntar adecuadamente para alcanzar su objetivo de órbita, y este objetivo nunca es vertical. No se preocupe: cada vehículo está equipado con un sistema de dirección de cohete a bordo. Una vez que se despeja la torre / silo de lanzamiento, el vehículo comienza a conducir a lo largo de su trayectoria inicial designada, terminando con la actitud adecuada para el disparo en órbita.

¿Depende de dónde quieres enviar tu cohete? ¿Y qué tan grande es?
Búnkeres enemigos? Claro, la trayectoria / vuelo angular será ideal.
Pero los cohetes espaciales tienen que subir, por fuerza de gravedad. Entonces, después del lanzamiento angular, el cohete tendría que ponerse vertical, y girar esa cosa mientras está bajo gravedad y alta velocidad requerirá una gran cantidad de energía, lea el combustible del cohete. Entonces, ¿por qué no simplemente lanzar vertical? Donde la posición vertical es proporcionada por la grúa con base en tierra. .

Otro problema es la estabilidad. En posición vertical, el centro de masa y el centro de fuerza están uno encima del otro. Alineado verticalmente. Entonces, toda la fuerza aplicada por el motor del cohete se usa para levantar el cohete, Fy = max, Fx, z = min. Pero en caso angular, (dependiendo del ángulo), la fuerza se dividirá en componentes x, y, z.
Otro problema: en vuelos angulares, inicialmente tenemos que proporcionar un soporte de riel deslizante hasta que el cohete gane suficiente velocidad para estabilizarse e ir por su cuenta.

Toma un lápiz, sostenlo verticalmente en la punta de tu dedo. . (no se requiere punta puntiaguda, el lado plano sí) Ahora intenta levantar el dedo rápidamente. Equilibrar el lápiz fue fácil, ¿verdad? Ahora, intente sostener el lápiz en un ángulo de 45 grados en la punta de su dedo. ¿Puede hacerlo sin usar dos manos o al menos dos dedos? No, no?
Ahora, sostenga ese lápiz como lo haría con una flecha de dardo. . Y tíralo a 45 o cualquier ángulo. . ¿Te diste cuenta de que antes de que saliera de tu mano, tu movimiento de avance rápido de tu brazo le proporcionaba la velocidad inicial? ¿Te diste cuenta de que, después de dejar tu mano, se fue por su cuenta?

En cohete, necesitamos lo mismo …
Y, como puede imaginar, cuanto más grande sea el cohete, mayor impulso inicial requeriría durante el lanzamiento angular.
Por eso, el lanzamiento angular generalmente se evita para cohetes con un alcance mayor de 150 km (no estoy seguro sobre el alcance exacto). Me gusta, múltiples lanzacohetes, etc. . Son pequeños amplificadores desmontables que proporcionan la velocidad inicial, antes de arrancar el motor principal.

No todos se lanzan verticalmente.

Aquí hay un lanzamiento de Pegasus.