Néhány burkolat nélküli számítást végeztem a gravitációs fordulatokon. Most az alapok világosak számomra (azt hiszem), de ez a részlet elmenekül:
A felemelkedés után a T + x időpontban elvégezzük az emeléses manővert, és elkezdünk egyre alacsonyabb sebességet elérni. Ezt követően a tolóerő-vektorozást visszaállítják a tengely mentén mutatott pontra, és elindulunk, nulla támadási szöggel … csakhogy a támadási szög nem szigorúan nulla. Át kell orientálnunk magunkat a sebességvektor mentén, de mi a szigorú megfogalmazás itt?
Tartjuk-e az előre meghatározott dőlésszöget néhány előre meghatározott másodpercig, majd a vektort nullára ütjük a támadási szögig?
Vagy tartjuk magunkat szilárd lejtős szögben, amíg a sebességvektor egybeesik, majd elkezdjük követni?
Válasz
Ez attól függ, hogy mennyire stabil a rakétája. Ha rakétája aerodinamikailag stabil, vagyis a nyomásközpontja a tömegközéppontja mögött van, akkor valószínűleg csak az aerodinamika fordítja a rakétát sebességvektorához (nulla támadási szög).
A gravitációs fordulatot a lehető legkevesebb kézi manőverezésre optimalizálták. A tökéletes gravitációs fordulaton kívül bármilyen indítási pálya felhasznál egy kis energiát (hajtómű üzemanyag vagy uszonyok húzása) a rakéta sebességvektorának erőszakos megváltoztatásához a támadási szög növelésével. Közvetlenül az indítás után van egy kezdeti kis manőver, amely kissé függőleges irányba fordul a kanyar irányában. A gravitáció miatti gyorsulás idővel megfordítja a rakéta sebességvektorát, és ideális esetben ez vízszintes attitűdöt eredményez a tervezett pálya perigéjénél. A szél, a turbulencia és más zavarok ellensúlyozásához általában szükséges némi manőverezés. Az itt szereplő szabad változók a kezdő manőver végső hozzáállása, a rakéta tolóerejének görbéi, a rakéta aero tulajdonságai stb.
Nem tudom a pontos matematikát egy adott gravitációs fordulat forgási sebességének meghatározásához. , de lefogadom, hogy magában foglalja a rakéta föld-központú-inerciális keret teljes gyorsulásának egységirányának megadását, ezt kivetítve a rakéta test-yz (test-x előrefelé) síkjára, és koszinust teszünk szögsebességre.
Ha a rakéta aerodinamikailag instabil, a CoP előtte van a CoP-vel, vagy kissé stabil, a CoP nagyon közel van a CoM-hez, aktív irányításra van szükség a gravitációs fordulat fenntartásához (általában számítógépes irányítás). Ehhez több energiára van szükség a tolókerekektől vagy az uszonyoktól az instabil aerodinamika spontán zavarainak kijavításához. Az instabilabb több energiát jelent.
Ha a rakéta instabil, az itt leírtak szerint: https://www.rocketryforum.com/threads/open-rocket-stability-number.122399/ , még több energiára lehet szükség a pálya korrekcióihoz az „időjárási csap” hatás, a széllel való hajlam miatt. Gondoljon arra, hogy egy nagy uszonyos dart hirtelen oldalszéllel üti el a repülést, és hogyan befolyásolja ez a repülési útvonalát.
Kivonat a rakéta stabilitási fórum bejegyzéséből:
Általában az 1,0-es stabilitásra törekszem, az 1-es stabilitás a súlypont (CG) EGY kaliberű (testcsőátmérő) a nyomásközponttól (CP) előre. Az egynél kevesebbet marginálisan stabilnak tekintik, az 1,0 feletti értéket pedig túl stabilnak (iirc). A túl stabil rakéták általában változó mértékben akarják kibogozni (széllel fordulni), a kissé stabil rakéták mindent megtehetnek, csak nem repülnek egyenesen.
Megjegyzések
- A tényleges orbitális rakéták nem aerodinamikailag instabilak? A vita nagy része jobban alkalmazhatónak tűnik olyan rakétákra, amelyek nem hajtanak végre gravitációs fordulatot.
- Köszönjük! Némi ásás után úgy tűnik, hogy a légkör alól a körpálya elérése nem egyszerű művelet. A levegőtlen bolygón az ember megfordulna úgy, hogy a függőleges tolóerő csak megszüntesse a gravitációs ellenállást mínusz szöggyorsulás. Ha a sebességvektor tangenciális, akkor a pálya kör alakú, és a tolóerő elvágható. A gravitációs fordulat viszont úgy tűnik, önmagában nem vezet körpályára. Vagy ' m hiányzik valami.
- @Elmore A normál földi pályán a gravitációs fordulattól általában van némi eltérés, hogy kevesebb időt töltsek alacsony magasságban. (nagy ellenállású), valamint a járművekre vonatkozó különféle teljesítmény- és biztonsági követelmények. A „gravitációs fordulat” szükségessége abból adódik, hogy a támadási szöget minimalizálva minimalizálni kell az ellenállást. Egy olyan levegőtlen világban, mint a Hold, néhány másodpercig fel lehet lendülni, hogy megtisztítsuk a közeli terepet, majd azonnal a leghatékonyabb hozzáálláshoz fordulhatunk a pálya magasságának növelése érdekében: vízszintesen.
- @OrganicMarble Nem tudom hány rakéta aerodinamikailag instabil. Nem hiszem, hogy létezne másolat a „Milyen orbitális hordozórakéták aerodinamikailag stabilak az indítás konfigurációjában?”.Ha akarja, felteheti ezt a kérdést.
- Én ' biztos vagyok abban, hogy a válasz " nincs ".