איור של טיל מווריק

שיגור טיל מונחה "פינגווין" כנגד ספינות, מתוך מסוק "סי-הוק"
תוכן עניינים
1 היסטוריה
1.1 מקורות עתיקים
1.2 פיתוח הנשק הרקטי בהודו, מהמאה ה-13 עד למאה ה-17
1.3 פיתוח הנשק הרקטי במערב, המאות ה-18 וה-19
1.4 המאה ה-20 וטילאות בת זמננו
2 מבנה
3 סיווג
3.1 סיווג מקובל
3.2 סיווג לפי מוצא ויעד
3.3 סיווג לפי שימוש עיקרי
3.4 סיווג לפי מסלול מעופו של הטיל
3.5 סיווג לפי אופן ההנעה
4 הנחית טיל - פיתוח מתמטי
4.1 פיתוח מתמטי
5 טריוויה
6 ראו גם
7 קישורים חיצוניים
היסטוריה
מקורות עתיקים
מזה כאלפיים שנה מוכרות רקטות בתצורות כאלו ואחרות, בסין הקדומה הומצאו רקטות כאמצעי לבידור, כגון זיקוקי די-נור, כבר בשנת 300 לפנה"ס.
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-חיצים, כמו גם את הלוחם היורה מחזיק בלפיד - מן הסתם להצתת הרקטות.

פיתוח הנשק הרקטי בהודו, מהמאה ה-13 עד למאה ה-17
העדויות הראשונות לשימוש ברקטות בהודו מאוחרות יותר, אך עדויות אלו מעידות על רקטות מתקדמות הרבה יותר. 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 חאידר עלי הקים חיל רקטות של 1,200 איש. בנו טיפו סאחיב הרחיב את חיל הרקטות ל5,000 איש, בנסיון לעצור את חילות הכיבוש הבריטיים, אך הדיוק הנמוך של הרקטות עמד בעוכריו.

ממוזער
פיתוח הנשק הרקטי במערב, המאות ה-18 וה-19
הרקטות היו ידועות באירופה כבר במאה ה-13, אם לא קודם לכן, אך למרות מספר נסיונות 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
הטיל המונחה הראשון - ה-V-1 - פותח בגרמניה במהלך מלחמת העולם השנייה, על ידי חיל האוויר הגרמני, ונכנס לשימוש מבצעי החל מיוני 1944, ושימש ככלי נשק הרסני לטווח ארוך. ה-V-2, היה הטיל הבליסטי הראשון בהיסטוריה. במהלך שנות ה-50 של המאה ה-20 פותחו טילי אוויר-אוויר שנועדו להפיל מפציצים נושאי חימוש גרעיני. במקביל פותחו מערכות טילים נגד מטוסים, ו-טילים נגד טנקים שהם למעשה דורות ההמשך של הרקטות נגד טנקים משנות מלחמת העולם השנייה. כיום ישנם טילים בעלי יכולת הנחיה עצמאית לחלוטין, או נשלטים מרחוק בעזרת קשר רדיו ומצלמה, ומשפחות רבות מסוגים שונים של טילים.

מבנה
המבנה הכללי של טילים, ללא תלות בייעודם, הינו דומה - דמוי גליל המורכב ממספר מקטעים שונים:

מקטע ההנעה, המורכב ממנוע ומכל דלק, נוזלי או מוצק המיועד להניע את הטיל לייעדו. לעתים - בעיקר במשגרי לוויינים ובטילים בליסטיים - ישנם מספר מקטעי הנעה שונים המיועדים לשלבים שונים במעוף או מספר מכלי דלק.
מקטע ההנחיה (נקרא גם ראש הנחיה - רה"ן), המיועד להוביל את הטיל אל ייעדו. ההנחיה נעשית, לרוב, בעזרת תיקוני היגוי המתבצעים על ידי שינוי כיוונן של כנפיים ייעודיות. ברקטות מקטע ההנחיה הוא למעשה כנפיים מקובעות בלבד, המיועדות לייצב את הרקטה במהלך המעוף.
בטילים המשמשים ככלי נשק, ישנם לרוב עוד שני מקטעים:

ראש ביות (רב"ת) - החלק הקדמי בטיל, שבו ממוקמים גלאים/חיישנים מיוחדים, על פי סוג המטרה - החל ממכ"ם קטן, וכלה בחיישן חום. המידע מועבר אל ראש ההנחיה שמעבד אותו לפקודות היגוי לעבר המטרה.
ראש קרב (רש"ק) - הכינוי המקובל למקטע שבו ישנו חומר נפץ או אמצעי לחימה אחרים, כגון פצצת אטום או נשק כימי/נשק ביולוגי, בתלות במטרת הנשק. בטילי אימונים הרש"ק עשוי מגבס או חומר דומה.
סיווג

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
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 הינה 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
טיל אוויר-אוויר.
טיל קרקע-אוויר.
טיל אוויר-קרקע.
טיל קרקע-קרקע.
טיל ים-ים, טיל חוף-ים, טיל ים-קרקע, טיל ים-אוויר או טיל אוויר-ים.
סיווג לפי שימוש עיקרי
טיל נ"ט.
טיל נ"מ.
טיל נגד טילים: טיל שנועד ליירט טילים.
טיל נגד קרינה: טיל שנועד לפגוע במכ"ם קרקעי.
משגר לוויינים וחלליות: טיל המשמש לשיגור לוויינים וחלליות לחלל.
סיווג לפי מסלול מעופו של הטיל

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

הנעה בעזרת דלק מוצק
הנעה בעזרת דלק נוזלי
הנחית טיל - פיתוח מתמטי
כיצד להנחות טיל אל המטרה? הפתרון הראשון שעולה הוא פתרון ה"התכווננות" – טיסה של הטיל בכיוון הרדיוס וקטור – וקטור המיקום היחסי של המטרה והטיל (הנחית מרדף). אולם בחינה מעמיקה יותר של הבעיה מגלה כי קיימת דרך "חכמה" יותר להנחות את הטיל אל פגיעה, באמצעות "ניווט" הטיל בהתאם למסלול המטרה. למעשה, יירוט על ידי התכוונות יעיל רק בטווח הקצר מאוד אך לא בטווח הארוך. יירוט על ידי התכווננות עשוי להיגמר גם בהחמצת המטרה בשל תאוצות גבוהות מאוד בקרבת המטרה.

כדי לבנות מסלול יירוט מתאים ראשית נעבור למינוח 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.

פיתוח מתמטי
נסמן את וקטור המיקום היחסי של הטיל והפגז ב- r(t) 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).