Quanto sono efficaci le pinne della griglia del primo stadio del Falcon 9 negli ultimi secondi prima dellatterraggio?
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Questa risposta discute i tre metodi utilizzati dal primo stadio del Falcon 9 per il controllo dellatteggiamento durante il rientro e latterraggio. Sono: getti di azoto freddo, alette di griglia “ipersoniche” e vettorizzazione di spinta dei motori.
Si fa notare che le alette della griglia si muovono anche negli ultimi secondi di atterraggio. suggerito che, come le braccia anteriori del Tyrannosaurus Rex, possono muoversi quando si muove, ma questo non significa che stiano necessariamente facendo qualcosa di utile.
Le seguenti domande e le loro risposte sono rilevanti:
In questo Tweet e limmagine, Elon Musk li chiama “ pinne della griglia ipersonica “.
La mia domanda è Quanto sono efficaci Falcon 9 pinne della griglia del 1 ° stadio negli ultimi secondi prima dellatterraggio ?
Sto cercando qualcosa di quantitativo e con qualche tipo di informazione di supporto, piuttosto che opinioni. Grazie!
Le velocità sono al massimo di poche centinaia di km / h e, naturalmente, fino a zero. La mia sensazione è che, poiché sono in realtà piuttosto piccoli e per lo più buchi, a queste velocità non sono significativamente efficaci, ma continuano a muoversi comunque perché è semplicemente più sicuro non avere nulla nel codice di controllo che li spenga, riducendo così una possibile modalità di guasto.
Credo anche che negli ultimi secondi prima dellatterraggio, dove la velocità è basso e veloce il tempo di correzione dellassetto è cruciale, solo il thrust vectoring è utile per il controllo dellassetto del primo stadio del Falcon 9.
Quindi se lo sono davvero inefficace alla fine, punti bonus per una spiegazione del perché continuano a muoversi! 🙂
Ecco “un video di un primo test dellarticolazione (nessuna mucca è stata danneggiata). Intorno all01: 20 ruotano e anche il razzo inizia a rotolare. Sono causa ed effetto? È la direzione corretta ?:
Commenti
Di regola, i Grid Fins sono buoni per il volo sub-sonico e supersonico. Non sono molto bravi con il volo trans-sonico. Quello che gli manca in termini di dimensioni, compensano il numero. Sono un po trascinati però, ma questa è una buona cosa qui.
@ tl8 OK buono a sapersi! Quando sono trans-sonici, sai se causano problemi o comportamenti irregolari, o semplicemente non sono efficaci a quel punto?
I coni dellammortizzatore impediscono un flusso daria efficace attraverso le alette. La mia comprensione è che è quando cè il picco di resistenza. en.wikipedia.org/wiki/Grid_fin
@ tl8 … discusso in Gagarin ' s! Non avrei mai pensato che ci fosse un articolo di Wikipedia sulle alette della griglia, grazie.
" Intorno all01: 20 ruotano e il razzo inizia a rotolare come bene " In base alla direzione in cui ' stanno ruotando, mi sembra che ' sta effettivamente cercando di fermare il rollio.
Risposta
Le alette della griglia sono una superficie di controllo critica per restituendo il primo stadio Falcon 9, ma sono utili solo durante alcune parti del volo dopo che il secondo stadio si è separato.
Le alette della griglia non forniscono praticamente nessuna autorità di controllo alla fase discendente negli ultimi secondi di il processo di atterraggio, una volta avviato il “processo di atterraggio”. Con la combustione di atterraggio in funzione, il razzo ha una notevole autorità di controllo (puntamento direzionale, nonché riduzione della velocità di discesa) dal meccanismo di sospensione cardanica sui motori a razzo.
Tuttavia, le alette della griglia erano la superficie di controllo critica durante alcune fasi della prima parte del rientro. Consentitemi di suddividerlo in fasi:
fuori dallatmosfera , durante il minuto iniziale o giù di lì del volo post-separazione: le alette della griglia sono inutili , poiché la massa atmosferica è insufficiente per loro con cui interagire.
entrata atmosferica , mentre la discesa continua e linizio della “più fitta “si incontra latmosfera.Le alette della griglia sono forse di qualche beneficio, ma limitate dallatmosfera superiore ancora notevolmente sottile.
incontrando latmosfera più densa , qui è dove le superfici del palco inizierebbero a riscaldarsi eccessivamente, sufficiente a causare danni se non affrontati. Il nuovo approccio di SpaceX è quello di accendere tre dei nove motori del primo stadio per rientrare “retropropulsivamente” nellatmosfera. Molta autorità di controllo è disponibile per la fase discendente dai motori a razzo a sospensione cardanica. Le alette della griglia sono non necessarie in questa fase della discesa.
discesa supersonica ad alta quota e ad alta velocità Le pinne della griglia funzionano bene nel regime di volo supersonico e sono molto utile qui, nonché lunico metodo che il razzo ha per lautorità di controllo a questo punto.
volo transonico. È qui che il razzo passa dalla velocità supersonica a quella subsonica (semplicemente a causa della resistenza atmosferica che rallenta continuamente la fase discendente), e incontra una grande quantità di “scontro transonico”, dove parte delle superfici del razzo sono in flusso supersonico mentre altre parti incontrano un flusso subsonico. Le alette della griglia sono generalmente abbastanza inefficaci nel regime transonico.
discesa subsonica . Una volta che lo stadio del razzo è al di sotto della velocità di Mach 0.9 – Mach 0.8, le alette della griglia sono di nuovo molto utile e le uniche superfici di controllo disponibili per aiutare a “puntare” il razzo fino a quando non viene avviato latterraggio. Il razzo continua a decelerare inizialmente a causa alla resistenza atmosferica, fino al momento in cui la forza di gravità sul palco discendente è uguale alla forza di trascinamento sul palco; a questo punto, lo stadio rea ches quella che viene chiamata “velocità terminale”. Le alette della griglia sono utili durante tutto questo.
landing burn firing : il valore della pinna della griglia diminuisce rapidamente quando la velocità diminuisce rapidamente dalle diverse centinaia di chilometri orari di velocità terminale a meno di pochi metri al secondo. Lefficacia delle pinne della griglia è una funzione della velocità del flusso daria, quindi le alette della griglia fanno davvero poco o niente negli ultimi secondi di discesa e atterraggio .
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Sembra che abbia la stoffa di una risposta di primordine, grazie !! Ma puoi aggiungere qualche tipo di collegamento per eseguire il backup di " … praticamente nessuna delle autorità di controllo … negli ultimi secondi del processo di atterraggio, una volta che ' landing burn ' è iniziato. " per differenziarlo da unopinione? Anche questo ' è il mio sentimento, ma ' ho posto la domanda perché ' m cercando qualcosa che posso citare. Inoltre, intendi solo " negli ultimi secondi " o tutti " una volta anche il " landing burn " è stato avviato "? Quando dici " Lefficacia delle pinne della griglia è una funzione della velocità del flusso daria ", quale funzione? Cè una trama?
Inoltre, il video nella domanda mostra le alette della griglia ' che appaiono ' fare qualcosa a bassa velocità e, come menzionato qui , il testo in questo articolo suggerisce di stanno influenzando il rotolo.
Hmm. La mia risposta è più basata sulla fisica, quindi ' non ho un collegamento. Ma la tua domanda è buona. Penso che la risposta migliore sia: lautorità di controllo di quattro pinne della griglia delle dimensioni di una porta una volta che la velocità di discesa è bassa in quegli ultimi secondi è semplicemente un ordine di grandezza o due inferiore alla possibile forza xy (laterale) disponibile sul fondo del palco disponibile dal motore o dai motori a sospensione cardanica, indipendentemente dal fatto che uno o tre motori siano accesi.
OK, per me ha senso, da qui la metafora delle zampe anteriori del tirannosauro. Se ho capito bene, le caratteristiche allinterno del reticolo possono essere pensate (approssimativamente almeno) come profili alari, e come tali, se il loro effetto dovrebbe essere una ( di nuovo approssimativamente ) funzione lineare di velocità? Forse puoi aggiungere una stima approssimativa della velocità negli ultimi secondi rispetto alle velocità in cui sono veramente efficaci? Anche le risposte basate sulla fisica possono usare numeri!
