Hvor effektive er Falcon 9 gitterfinner i 1. trin i de sidste par sekunder før landing?
Posted on
Dette svar diskuterer de tre metoder, som Falcon 9 1. trin bruger til holdningskontrol under genindrejse og landing. De er: kolde kvælstofstråler, “hypersoniske” gitterfinner og stødvektorer af motorerne.
Det påpeges der, at gitterfinnene bevæger sig selv i de sidste sekunders landing. Jeg foreslog , at ligesom Tyrannosaurus Rexs forreste arm – de kan bevæge sig, når den bevæger sig, men det betyder ikke, at de nødvendigvis gør noget nyttigt.
I dette Tweet og billede kalder Elon Musk dem “ hypersoniske gitterfinner “.
Mit spørgsmål er Hvor effektiv er Falcon 9 1. trin gitterfinner i de sidste par sekunder før landing ?
Jeg leder efter noget kvantitativt og med en slags understøttende information snarere end meninger. Tak!
Hastighederne er højst et par hundrede km / t og selvfølgelig ned til nul. Min fornemmelse er, at da de faktisk er ret små og for det meste huller, ved disse hastigheder er de ikke signifikant effektive, men de bevæger sig alligevel, fordi det simpelthen er sikrere at ikke have noget i kontrolkoden, der slukker dem og derved reducerer en mulig fejltilstand.
Jeg tror også, at det i de sidste par sekunder før landing, hvor hastighed er lav og hurtig holdningskorrektionstid er afgørende, kun trykvektorering er nyttig til holdningskontrol af Falcon 9 1. trin.
Så hvis de er faktisk ineffektiv i slutningen, bonuspoint for en forklaring på, hvorfor de fortsætter med at bevæge sig! 🙂
Her er en video af en tidlig test af artikulationen (ingen køer blev skadet). Omkring 01:20 roterer de, og raketten begynder også at rulle. Er dette årsag og virkning? Er det den rigtige retning ?:
Kommentarer
Grid Fins er som regel gode til sub-lyd og supersonisk flyvning. De er ikke særlig gode med trans-sonic flyvning. Hvad de mangler i størrelse, udgør de i antal. De er dog lidt trætte, men det er en god ting her.
@ tl8 OK godt at vide! Ved transsonisk, ved du, om de forårsager problemer eller uregelmæssig opførsel, eller er de bare ikke effektiv styring på det tidspunkt?
Stødkeglerne forhindrer effektiv luftstrøm gennem finnerne. Min forståelse er, at det er når peak træk er. da.wikipedia.org/wiki/Grid_fin
@ tl8 … diskuteret i Gagarin ' s afhandling! Jeg ville aldrig have troet, at der var en Wikipedia-artikel om gitterfinner, tak.
" Omkring 01:20 roterer de, og raketten begynder at rulle som godt " Baseret på den retning, de ' roterer, ser det ud til, at de ' forsøger faktisk at stoppe rullen.
Svar
Gitterribberne er en kritisk kontrolflade til tilbagevenden til Falcon 9 første etape, men er kun nyttige under visse dele af flyvningen, efter at anden etape er adskilt.
Gitterribberne giver næsten ingen kontrolmyndighed til det faldende trin i de sidste sekunder af landingsprocessen, når “landing burn” er startet. Når landingsforbrændingen er i drift, har raketten en betydelig kontrolmyndighed (retningsretning såvel som reduktionshastighedsreduktion) fra gimbaliseringsmekanismen på raketmotoren (-erne).
Imidlertid var gitterribberne den kritiske kontrolflade i nogle faser af den tidligere del af genindgangen. Lad mig nedbryde det efter faser:
uden for atmosfæren , i løbet af det indledende minut af flyvningen efter adskillelse: gitterfinnene er ubrugelige , da der ikke er tilstrækkelig atmosfærisk masse til dem at interagere med.
atmosfærisk indgang , når nedstigningen fortsætter og begyndelsen på “tykkere “der er atmosfære.Gitterfinner er muligvis af en vis fordel, men begrænses af den stadig bemærkelsesværdigt tynde øvre atmosfære.
støder på den tættere atmosfære , det er her scenefladerne begynder at varme op for meget, tilstrækkeligt til at forårsage skader, hvis de ikke er adresseret. SpaceX nye tilgang er at affyre tre af de ni første-trins motorer for at “retropropulsivt” genindføre atmosfæren. Meget kontrolmyndighed er tilgængelig for det faldende trin fra kardanmotorer. Gitterfinnerne er unødvendige i denne fase af nedstigningen.
supersonisk afstamning i høj højde og høj hastighed Netfinner fungerer godt i det supersoniske flyvningsregime og er meget nyttigt her, såvel som den eneste metode, raketten har til kontrolmyndighed på dette tidspunkt.
transonic flyvning. Det er her raketten overgår fra supersonisk til subsonisk hastighed (simpelthen på grund af den atmosfæriske træk, der konstant bremser det nedadgående trin) og støder på en hel del “transonic buffet”, hvor en del af raketens overflader er i supersonisk flow mens andre dele støder på subsonisk strøm. Gitterfinnerne er generelt ret ineffektive i det transoniske regime.
subsonisk afstamning . Når raketfasen er under ca. Mach 0,9 til Mach 0,8 hastighed, er gitterfinnene igen meget nyttigt og de eneste kontrolflader til rådighed, der hjælper med at “pege” raketten, indtil landingsforbrændingen er igangsat. til atmosfærisk træk, indtil det tidspunkt, hvor tyngdekraften på det nedadgående trin er lig med trækkraften på scenen; på dette tidspunkt er scenen rea ches, hvad der kaldes “terminalhastighed.” Gitterribberne er nyttige under alt dette.
landingsbrænding : gittervinværdien falder hurtigt, da hastigheden hurtigt falder fra flere hundrede kilometer i timen med terminalhastighed til mindre end et par meter i sekundet. Netfin effektivitet er en funktion af luftstrømens hastighed, så gitterfinner gør virkelig lidt eller intet i de sidste par sekunder af nedstigningen og landingen .
Kommentarer
Dette ser ud til, at det har muligheden for et førsteklasses svar, tak !! Men kan du tilføje en slags link til sikkerhedskopiering af " … næsten ingen af kontrolmyndighederne … i de sidste sekunder af landingsprocessen, når ' landing burn ' er startet. " for at skelne det fra en mening? At ' også er min følelse, men jeg ' har stillet spørgsmålet, fordi jeg ' m på udkig efter noget, jeg kan citere. Mener du kun " i de sidste sekunder " eller hele " en gang " landing burn " er også startet "? Når du siger " Netfin effektivitet er en funktion af hastigheden i luftstrømmen " – hvilken funktion? Er der et plot af det?
Også videoen i spørgsmålet viser gitterfinnene ' vises ' at gøre noget ved lav hastighed, og som nævnt her foreslår teksten i denne artikel påvirker rullen.
Hmm. Mit svar er mere baseret på fysik, så jeg har ikke ' et link. Men dit spørgsmål er godt. Jeg synes, det bedste svar er: kontrolmyndigheden for fire dørstørrelsesgitterfinner, når nedstigningshastigheden er lav i de sidste sekunder, er simpelthen en størrelsesorden eller to mindre end den mulige xy (sidelæns) kraft i bunden af scenen til rådighed fra den eller de gimballede motorer, uanset om der er tændt for en eller tre motorer.
OK, det giver mening for mig, således tyrannosaurus-forbenets metafor. Hvis jeg forstår korrekt, kan funktionerne i gittermønstret betragtes (i det mindste i det mindste) som flyvefolier, og som sådan, hvis deres virkning er en ( igen omtrent ) lineær funktion af hastighed? Måske kan du tilføje et groft skøn over hastigheden i de sidste par sekunder i forhold til de hastigheder, hvor de virkelig er effektive? Fysikbaserede svar kan også bruge tal!
