Il vettore di spinta è una forma di assetto o controllo direzionale che può essere progettato in qualsiasi veicolo in grado di muoversi in tre dimensioni attraverso la spinta motorizzata, come un aereo, un veicolo spaziale o un veicolo subacqueo sommerso. La tendenza di un veicolo alimentato da motori a propulsione oa reazione è quella di muoversi in una direzione esattamente opposta a quella dello scarico che esce dal suo ugello di spinta rivolto verso la parte posteriore. Quando questa spinta viene canalizzata per uscire dal veicolo con un’angolazione diversa rispetto all’angolo del veicolo rispetto all’orizzonte o alla direzione di marcia prevista, può aiutare nelle curve rapide invece di affidarsi semplicemente alle superfici di controllo aerodinamico o alla rottura dei razzi nei veicoli spaziali fare così.
Diversi velivoli avanzati utilizzano attualmente il vettore di spinta a partire dal 2011 tra cui il russo Sukhoi SU-30 MKI che è stato anche venduto in India, il caccia Raptor F-22 schierato dall’aeronautica statunitense e l’EF o Eurofighter 2000 costruiti per il servizio militare in Regno Unito, Germania, Italia e Spagna. Il jet AV-8B Harrier II è anche un esempio di aereo a propulsione vettoriale sviluppato originariamente nel Regno Unito ed è operativo dal 1981 da diverse nazioni partecipanti alla NATO (Organizzazione del Trattato del Nord Atlantico), tra cui Spagna, Italia e Stati Uniti . Gli Stati Uniti e Israele hanno anche lavorato a un programma per l’aereo da caccia F-16 noto come vettore di spinta multiasse (MATV) nei primi anni ’90.
Il vettore di spinta è stato utilizzato anche su diversi sistemi di razzi e veicoli spaziali, con notevoli esempi recenti nel 21 ° secolo di quello del razzo giapponese Mu e della missione lunare SMART-1 (Missione per la ricerca avanzata e tecnologia dell’Agenzia spaziale europea) (SMART-1) nel 2005. I sistemi precedenti che hanno utilizzato il vettore di spinta includono lo Space Shuttle americano e i missili lunari USA Saturno V degli anni ’60. Diversi sistemi strategici di missili nucleari negli Stati Uniti sono anche noti per utilizzare la tecnologia, tra cui il missile balistico intercontinentale terrestre Minuteman II (ICBM) e missili balistici lanciati da sottomarini (SLBM) schierati su sottomarini nucleari.
Sono stati adottati diversi approcci per ottenere il controllo del vettore di spinta. Con gli aeromobili, un approccio tipico è quello di legare il movimento dell’ugello di scarico ai comandi del pilota in modo che, non solo le superfici degli aeromobili come il timone e gli alettoni rispondano ai suoi cambiamenti vettoriali, ma l’ugello di scarico si muove in tandem con loro. Sull’F-22 statunitense, l’ugello di scarico ha libertà di movimento entro un raggio di 20 gradi, il che conferisce all’aeromobile una velocità di rollio superiore del 50%. La velocità di rollio è la capacità dell’aeromobile di deviare in beccheggio – su e giù – o imbardata – sinistra e destra – dal suo asse centrale di movimento durante il volo. Il russo SU-30 MKI ha un ugello di scarico che può ruotare di 32 gradi nel piano orizzontale e 15 gradi in verticale, il che consente all’aeromobile di eseguire manovre bancarie ad alta velocità in 3-4 secondi a velocità dell’aria da circa 217 a 249 miglia orarie (da 350 a 400 chilometri orari).
Nei veicoli spaziali o nei razzi, il vettore della spinta può comportare lo spostamento dell’intero gruppo motore all’interno del corpo del veicolo, noto come gimballing, che è stato eseguito con il razzo US Saturn V, oppure i componenti chiave del sistema di scarico possono essere spostati in tandem. I motori a razzo a propellente solido come il veicolo di lancio nello spazio giapponese Mu non possono alterare la direzione del carburante di spinta, quindi iniettano invece un fluido di raffreddamento lungo un lato dell’ugello di scarico che forza il gas di scarico caldo ad uscire sul lato opposto per fornire un effetto vettoriale . Ciò viene fatto anche nel missile Minuteman II a combustibile solido dispiegato dagli Stati Uniti, dove il suo SLBMS Trident a combustibile liquido utilizza un sistema idraulico per spostare l’ugello stesso.
Nei veicoli spaziali destinati a lasciare il pozzo gravitazionale della Terra, spesso il motore di spinta principale è separato dai razzi di controllo dell’assetto o dai sistemi di vettore di spinta e ogni sistema può utilizzare diversi tipi di metodi di propulsione e carburanti. Sono stati fatti tentativi nelle missioni spaziali all’inizio del XXI secolo per legare questi due sistemi di propulsione in uno comune. Nella missione ESA SMART-1, questo era noto come un progetto completamente elettrico per operazioni congiunte, indicato come sistema di controllo dell’assetto e dell’orbita (AOCS). L’European Student Moon Orbiter (ESMO) previsto per il lancio tra il 2014 e il 2015 utilizza anche il vettore di spinta come parte di un sofisticato sistema di propulsione ionica.