טיל

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Disambig RTL.svg המונח "טיל" מפנה לכאן. אם התכוונתם למשמעות אחרת, ראו טיל (פירושונים).

טיל או טיל מונחה הוא עצם הנע באוויר או בחלל בעל מנוע רקטי או מנוע סילוני עם מערכת הנחיה המכוונת אותו למטרתו. המונח טיל משמש בדרך כלל לתיאור סוג של כלי נשק, אולם יש המכנים כך בעברית גם משגר לוויינים וחלליות. רקטה היא מונח קרוב, שבעברית משמש לתיאור עצם בעל מנוע רקטי וללא מערכת הנחייה ויכולת ניהוג.

איור של טיל מווריק
שיגור טיל מונחה "פינגווין" כנגד ספינות, ממסוק "בלק הוק"

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

מקורות עתיקים[עריכת קוד מקור | עריכה]

מזה כאלפיים שנה מוכרות רקטות בתצורות כאלו ואחרות, בסין הקדומה הומצאו רקטות כאמצעי לבידור, כגון זיקוקי די-נור, כבר בשנת 300 לפנה"ס[דרוש מקור].
קיים קושי באיתור תאריך הופעת הרקטות משום שהמונח הסיני לחץ-אש ולרקטה זהים. על כל פנים ציור סיני משנת 1045 מראה בבירור רקטות היורות את עצמן מתוך אשפת חצים, כמו גם את הלוחם היורה מחזיק בלפיד לצורך הצתת הרקטות.

פיתוח הנשק הרקטי בהודו, מהמאה ה-13 עד למאה ה-17[עריכת קוד מקור | עריכה]

העדויות הראשונות לשימוש ברקטות בהודו מאוחרות יותר ב-150 שנה, אך עדויות אלו מעידות על רקטות מתקדמות הרבה יותר, כך שייתכן שההמצאה ההודית קדמה לסינית. בעוד טכנולוגיית הרקטות הסינית נותרה פרימיטיבית - רקטות קטנות בגלילי נייר, שהטווח שלהן נמוך מ 300 מטר - טכנולוגיית הרקטות ההודית כללה שימוש בגלילי מתכת, המסוגלים לעמוד בלחצים גבוהים הרבה יותר. טווח הרקטות ההודיות הגיע לשני קילומטר כבר במאה ה-15 ומשקלן עלה לשלושה קילוגרם, והן היו הנשק בעל הטווח הארוך ביותר בתקופה זו. סולטאן ממלכת מייסור היידר עלי הקים חיל רקטות של 1,200 איש. בנו טיפּוּ סאהיב הרחיב את חיל הרקטות ל5,000 איש, בניסיון לעצור את חילות הכיבוש הבריטיים, אך הדיוק הנמוך של הרקטות עמד בעוכריו.

קטלוג מאוייר של "קונגריביות" מתחילת המאה ה-19

פיתוח הנשק הרקטי במערב, המאות ה-18 וה-19[עריכת קוד מקור | עריכה]

הרקטות היו ידועות באירופה כבר במאה ה-13, אם לא קודם לכן, אך למרות מספר ניסיונות ראשוניים הן נותרו אטרקציה שולית. המערכה הבריטית בהודו שינתה מצב זה. בקרב צ'רינגפטם בשנת 1792 נפצע יזם בריטי בשם סר ויליאם קונגריב מאש הרקטות של טיפו סאהיב. קונגריב הביא עמו את הרעיון למערב, ושילב אותו בשיטות מערביות של ייצור המוני. הוא הציע בקטלוג שלו עשרה דגמי מנוע רקטי, משלושה ק"ג ועד 150 ק"ג, עליהם היה ניתן להרכיב ארבעה סוגים של ראש קרבי: ראש נפץ, ראש נפץ עם רסיסים (שרפנל), ראש הצתה וראש תאורה. עם הרקטות הוא סיפק ערכת כלים אחידה. הרקטות החדישות כונו על שמו, קונגריביות.

הקונגריביות, בזכות ייצור תעשייתי אחיד, היו מדויקות וצפויות הרבה יותר מהמהדורות של דרום-מזרח אסיה, וזכו לשימוש נרחב. ב 1806 השתמשו הבריטים במאות קונגריביות בהתקפה על בולון. שנה לאחר מכן קונגריביות בעלות ראש הצתה שרפו את קופנהגן עד עפר. הקונגריביות היו נשק משלים מצוין לתותחים - הטווח שלהן היה גדול יותר, אך התותחים היו מדויקים. בשל הרתע, תותחים ניתן היה להתקין רק על ספינות בינוניות ומעלה, אך רקטות ניתן היה לשגר גם מתוך סירות.

בשל יתרונות אלו השימוש ברקטות התפשט במערב, והן זכו לסדרת שיפורים. מוט הייצוב הצדדי המסורתי, שנשאר ללא שינוי מהמאה ה-10, הוחלף במוט ייצוב מרכזי. כך שופרה יציבות המסלול של הרקטה, ובנוסף ניתן היה לירות אותה מתוך קנה גלילי שקבע את מסלולה. בחציה הראשון של המאה ה-19 פותחו טכניקות לדחיסת אבק השריפה שהגדילו את טווח הרקטות ואת משקל הראש הקרבי כמה מונים. יזם אנגלי בשם הייל הגה את רעיון פתחי הפליטה המוטים, שגרמו לסחרור הרקטה סביב צירה ושיפרו עוד יותר את הדיוק - עד לרמה המודרנית של כאחוז אחד מטווח הרקטה (לרקטה ללא מנגנון הנחיה).

בחצי השני של המאה ה-19 ירדה קרנן של הרקטות. טכניקות לייצור המוני של פלדה, והמעבר לתותחים בעלי מכנס אחורי, שיפרו את טווח התותחים, את דיוק התותחים ואת קצב הירי עד לרמה שהרקטות בנות התקופה לא יכלו להתחרות בה.

המאה ה-20 וטילאות בת זמננו[עריכת קוד מקור | עריכה]

המאה ה-20 הביאה לפריצת דרכים רבות ולפריחת הטילאות. קונסטנטין צ'יאולוקובסקי הציע את רעיון הטיל הרב שלבי כפתרון להארכת טווחי הטילים בסדרי גודל שלמים, והציע שימוש בטילים למסע בחלל. מהנדסים שגדלו על סיפוריו של ז'ול ורן מימשו חזונות מוקדמים אלו.

פיתוחיו של גודרד[עריכת קוד מקור | עריכה]

רוברט גודרד פיתח בשנות ה-20 של המאה ה-20 את עקרונות הטיל המודרני. בסך הכל רשם גודארד מאות פטנטים שכיסו את כל הבעיות המעשיות - הנעה בדלק ומחמצן נוזלים, מנגנוני הפרדת שלבים, משאבות דלק לטמפרטורה נמוכה ולחץ גבוה, הנחיה באמצעות גירוסקופ ועוד. פיתוחיו של גודארד זכו להד מועט בארצות הברית, אך נלמדו בקפדנות בגרמניה.

הטילים המודרניים הראשונים בייצור סידרתי[עריכת קוד מקור | עריכה]

ה-V-1 הוא הטיל המונחה הראשון בהיסטוריה. הוא פותח בגרמניה במהלך מלחמת העולם השנייה, על ידי חיל האוויר הגרמני, נכנס לשימוש מבצעי החל מיוני 1944, ושימש ככלי נשק הרסני לטווח ארוך.

ה-V-2, הוא הטיל הבליסטי הראשון בהיסטוריה, וככל הנראה הטיל הראשון שהגיע לחלל.

התמקצעות הטילאות במלחמה הקרה ולאחריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

לאחר מלחמת העולם השנייה הפוטנציאל הגלום בטילים היה ברור לכל. המעצמות השקיעו סכומים ומאמצים גדולים, וההישגים לא אחרו לבוא. צוותים המבוססים על מומחים גרמניים פיתחו בארצות הברית ובברית המועצות טילים ארוכי טווח שנועדו מחד לנשיאת מטען מועיל לחלל, ומאידך ליכולת שיגור ביניבשתית. מאמצים אלו הביאו בארצות הברית לפיתוח הטיל סטורן 5, המחזיק בשיא העוצמה עד ימינו והביא את משימות אפולו לירח, ואילו הסובייטים פיתחו את פלטפורמת סויוז האמינה יחסית, המחזיקה בשיא בלתי מעורער של שיגורים מוצלחים ובטיחות ונמצאת בשימוש עד ימינו.

פיתוח הטילים התרחב לכלי נשק קצרי טווח אך מדויקים וקטלניים. במהלך שנות ה-50 של המאה ה-20 פותחו טילי אוויר-אוויר שנועדו להפיל מפציצים נושאי חימוש גרעיני, ובהדרגה התפתחו עד שהחליפו כמעט לגמרי את השימוש בתותחים בקרבות אוויר-אוויר. במקביל פותחו מערכות טילים נגד מטוסים, ו-טילים נגד טנקים שהם למעשה דורות ההמשך של הרקטות נגד טנקים משנות מלחמת העולם השנייה. קיימים טילים בעלי יכולת הנחיה עצמאית לחלוטין, או נשלטים מרחוק בעזרת קשר רדיו ומצלמה, ומשפחות רבות מסוגים שונים של טילים.

החל משנות ה-60 פותחו במסגרת התוכנית האמריקאית Safeguard טילים נגד טילים. טילים אלו נדרשו לתאוצה עצומה, להנחייה מהירה מאד ולכושר תמרון חסר תקדים. הטילים משנות ה-60 לא הגיעו לרמת הדיוק הנדרשת לפגיעה ישירה או כמעט ישירה, ולכן השתמשו בראשי נפץ גרעיניים, מה שהגביל את השימוש בהם ליירוט טילים בליסטיים בגובה רב.

טילים נגד טילים זכו לסבב פיתוח משמעותי שני במאה ה-21, ובפרט בישראל, בה פותחו טילי החץ וכיפת ברזל שהציגה הצלחות מרשימות. טכנולוגיות חדשות ומיזעור המיחשוב הביאו ליכולת פגיעה ישירה בסבירות גבוהה, מה שביטל את הצורך בראש נפץ רב עוצמה ומסוכן לסביבה ואפשר שימוש לטווח קצר ובינוני.

מבנה[עריכת קוד מקור | עריכה]

המבנה הכללי של טילים, ללא תלות בייעודם, הוא דומה (יוצא דופן משגר לוויינים) - דמוי גליל המורכב ממספר מקטעים:

  • מקטע ההנעה, המורכב ממנוע ומכל דלק, נוזלי או מוצק המיועד להניע את הטיל לייעדו. לעתים ובטילים בליסטיים - ישנם מספר מקטעי הנעה שונים המיועדים לשלבים שונים במעוף או מספר מכלי דלק (מנוע דו-שלבי או תלת-שלבי). החלוקה לשלבים מאפשרת לוותר במהלך מעוף הטיל על חלק ניכר ממשקלו, וכך להגדיל את הטווח.
  • מקטע ניווט וההנחיה (נקרא גם ראש הנחיה - רה"ן), המיועד להוביל את הטיל אל ייעדו. הניווט מתבצע לרוב באמצעות מערכת ניווט אינרציאלית ו/או לווינית המעבדות את מצב הטיל ובהתאם לתוכנית הטיסה המחשב המוטס (OBC) מעביר פקודות הנחיה לאמצעי הניהוג לתיקון.
    • ראש ביות (רב"ת) - משמש רק חלק מהטילים וממוקם לרוב בחלק הקדמי של טיל. המידע ממנו מועבר למקטע הניווט וההנחייה שמעבד אותן לפקודות היגוי ותיקון סופי לעבר המטרה.
  • ראש קרב (רש"ק) - המקטע שכיל את המטען שנדרש להגיע למטרה. לרוב מדובר בחומר נפץ, פצצת אטום או נשק כימי ונשק ביולוגי. בטילי אימונים הרש"ק עשוי מגבס או חומר דומה. הרש"ק מצויד במרעום שתכליתו ליזום את הפעלת הרש"ק שתביא לפגיעה במטרה או בסמוך לה.
  • מקטע ניהוג וייצוב - ייצוב טיל מתבצע באמצעות כנפונים סטטים השומרים על מעוף אווירודינאמי, ואילו תיקוני ההיגוי יכולים להתבצע בשיטות שונות: שימוש בקנארדים, הנעה וקטורית, הטיית דחף, נחיר גמיש ועוד.

סיווג[עריכת קוד מקור | עריכה]

טיל חץ 2 במהלך ניסוי בקליפורניה, יולי 2004
מטוס F-15 איגל משגר טיל נגד לווין ASM-135 במהלך ניסוי. הטיל השמיד לווין מחקר

סיווג מקובל[עריכת קוד מקור | עריכה]

ניתן לסווג טילים על פי מספר קריטריונים שונים. אולם עם השנים התקבעו שמות נפוצים לסוגים השונים שלא על פי קריטריון אחיד, אלא כסיווג מקובל.

  • טיל נגד מטוסים (נ"מ): נקרא גם טיל קרקע-אוויר. טיל המשוגר מהקרקע ומיועד להפיל כלי טיס.
  • טיל אוויר-אוויר: טיל המשוגר מכלי טיס, המיועד להפיל כלי טיס אחר.
  • טיל נגד טנקים (נ"ט): טיל המשוגר מפלטפורמות שונות, החל כטיל כתף וכלה כטיל אוויר-קרקע, ומיועד לפגוע ברכב קרבי משוריין.
  • טיל נגד ספינות: טיל המשוגר מפלטפורמות שונות, המיועד להטביע כלי שיט.
  • טיל קרקע-קרקע: לרוב מדובר דווקא ברקטה קצרת טווח, אך התחום כולל את כלל הטילים המשוגרים מהקרקע לטווח בינוני-ארוך, המיועדים לפגוע במטרות קרקעיות למיניהן.
  • טיל כתף: טיל אישי, שלרוב מתופעל על ידי צוות מצומצם של אנשים (אחד עד שלושה). מיועד למטרות שונות - לרוב כטיל נ"ט או נ"מ.
  • טיל נגד טילים: טיל המיועד להגנה כנגד טילים. טילים אלו נורים לאחר גילוי הטיל המאיים על כן עליהם להיות בעלי יכולות המאפשרות לנטרל אותו. המגמה היא פיתוח מערכת שבה ההנחיה נעשית על ידי מערכת חיצונית, מונחית מכ"ם השולח נתוני ניהוג רציפים לטיל צייד הטילים, כאשר הטיל עצמו הינו פשוט וזול. הבעיה הינה עלות-תועלת והאתגר כעת הינו היכולת להתמודד עם רקטות קטנות וזולות הנמצאות בשימוש ארגוני טרור.
  • טיל נגד לווינים: משמש להשמדת לווינים.

סיווג לפי מוצא ויעד[עריכת קוד מקור | עריכה]

סיווג לפי שימוש עיקרי[עריכת קוד מקור | עריכה]

סיווג לפי מסלול מעופו של הטיל[עריכת קוד מקור | עריכה]

טיל טאו נגד טנקים

הבחנה המתייחסת אל מסלול מעופם של הטילים:

  • טיל בליסטי: הוא טיל שחלק גדול ממעופו עובר ללא פעולת המנוע, ולכן נשלט על ידי חוקי הבליסטיקה. משוגר ממתקן קרקעי או מצוללת.
  • טיל שיוט: הטיל בעל מאפייני טיסה הדומים לאלו מטוס זעיר, ומיועד לפגוע בטווחים רחוקים ללא יכולת גילוי מוקדמת.

סיווג לפי אופן ההנעה[עריכת קוד מקור | עריכה]

סיווג נוסף, אך לרוב בעל חשיבות משנית, הוא לפי אופן ההנעה של הטיל:

הנחיית טיל - שיקולים ופיתוח מתמטי[עריכת קוד מקור | עריכה]

מבוא להנחיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

כיצד להנחות טיל אל המטרה? הפתרון הראשון שעולה הוא פתרון ה"התכווננות" – טיסה של הטיל בכיוון המטרה, המכונה הנחיית מרדף. אולם בחינה מעמיקה יותר של הבעיה מגלה כי קיימת דרך עדיפה להנחות את טיל אל פגיעה, באמצעות השתלבות עם מסלול תנועת המטרה. הנחית מרדף יעילה רק בטווח הקצר מאוד, בשלב הסופי של המרדף. יירוט המסתמך על הנחיית מרדף בלבד עשוי להיגמר בהחמצת המטרה בשל תאוצות גבוהות מאוד בקרבת המטרה.

פיתוח מתמטי[עריכת קוד מקור | עריכה]

הנחית מרדף - פתרון טיסה של הטיל בכיוון וקטור המיקום היחסי של המטרה מהטיל ("רדיוס וקטור"), יעילה בטווחים קצרים ולרוב פחות יעילה מהנחייה בהתאם למסלול המטרה כדי לבנות מסלול יירוט מתאים נסמן את מסלול המטרה המשוערך שהוא פונקציה וקטורית של משתנה סקלרי t (הזמן) ב-(f(t ואת מסלול היירוט שצריך לתכנן ב-(g(t. כדי להגיע למסלול יירוט אופטימלי צריך שאחרי כל פרק זמן Δt המהירות היחסית הרדיאלית תהיה מקסימלית (לא המהירות הרדיאלית היחסית הרגעית אלא המהירות הרדיאלית היחסית לאחר תנועה בכיוון כלשהו). משמעות הדבר ש-(f(t ו-(g(t כשתי פונקציות מקיימות:

(df(t+∆t)/dt∙r(t+∆t)-dg(t+∆t)/dt∙r(t+∆t))/Іr(t+Δt)І=max

כאשר ∙ היא מכפלה סקלרית.

נסמן את וקטור המיקום היחסי של הטיל והפגז ב-(r(t כאשר (r(t) = f(t)-g(t. ראשית ברור שמסלול הטיל מתפתל כל הזמן כי מישור התנועה מסתובב כל הזמן בשל שינוי כיוון תנועת הפגז. לפיכך כדי למצוא מסלול יירוט (g(t מתאים למסלול הפגז (f(t ראשית צריך להתקיים שבכל זמן נתון /dt=Vm(t) = dg(t) צריך להיות במישור הנפרש על ידי (r(t ו-df(t)/dt. אילו הטיל היה נע בכיוון מקביל למהירות הפגז ההתקרבות הרדיאלית הייתה:

/r(t)|r(t)∙(df(t)/dt-Vm(t))| ואילו היה נע בכיוון r(t) שיעור ההתקרבות הרדיאלית לאחר משך זמן קצר Δt הוא:

V-Ur-(Ut)2/r(t)* Δt כאשר V מהירות הטיל, Ur המהירות הרדיאלית של המטרה ו-Ut המהירות המשיקית של המטרה. עבור זווית θ בין כיוון התנועה של הטיל לוקטור המיקום היחסי ניתן להראות כי קצב ההתקרבות הרדיאלי לאחר משך זמן קצר Δt הוא:

Δt*(Ut-Vsinθ)2/r(t) - θ Vcos לפיכך צריך להתקיים:

( Ut-Vsinθ)2/r(t)*Δt - Vcosθ = max (1)

נגזור לפי θ ונקבל: 0 =V*sinθ - Δt r(t) */ (- Vcosθ)*( Ut-Vsinθ) *2 נחלק ב-Vm ונקבל : Δt r(t)*/COSθ *(Ut-Vsinθ) *2 = θ -SIN

מכאן: θUt-Vsin =t*r(t)Δ) /2θ-(TAN או אם נסמן r(t)/Δt = α אז נקבל:

ΔVt = Ut - Vsinθ = α/2 *θTAN (2)

ניתן לראות כי התנאי לא מתקיים ב-0 = θ אלא ב- θ גבוהה במקצת מ-0. לשם הדגמה ניקח r(t) = 200m, Δt= 0.1s,Ut = 300m/s, Vm = 400m/s אז נקבל:

(θ = 12.17 מעלות) tanθ*1000m/s=300 - 400sinθ. המחשב יכול לפתור זאת נומרית במהירות, ובדרך זו ניתן להתאים זווית θ לכל רגע בזמן במשך מעוף הטיל, וכך לבנות מסלול יירוט אופטימלי (שאפקטיבי גם נגד מטרות מתמרנות; המסלול הנוצר אינו חותר למגע בנקודה מרוחקת אליה תגיע המטרה תחת ההנחה שהיא תמשיך לנוע בקו ישר, שכן החישוב מוגדר בצורה דיפרנציאלית).

הערה: הפיתוח לעיל נכון רק עבור המקרה הדו ממדי של תנועה של המטרה והטיל במישור יחיד. עבור המקרה התלת ממדי בו נוסף פיתול למסלול המטרה והטיל נוסף רכיב מהירות של הטיל המאונך למישור הרגעי של התנועה של הרדיוס וקטור ווקטור המהירות של המטרה, ויש להשתמש במשוואות אחרות כלליות יותר עבור תיאור התנועה. בפרט וקטור המהירות Vm של הטיל במישור התנועה מוחלף ב-COS ψ * Vm, כאשר ψ זווית ההגבהה של וקטור מהירות הטיל ביחס למישור הרגעי.

טריוויה[עריכת קוד מקור | עריכה]

נעשו בעבר מספר ניסיונות לשליחת דואר רקטי על ידי רקטה או טיל. הרקטה נוחתת באמצעות מצנח פנימי אשר נפתח בעת ההגעה ליעד. השיטה נוסתה על ידי ארגונים שונים ברחבי העולם ונחלה מידה משתנה של הצלחה.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

מאמרים