Stavo facendo alcuni calcoli allindietro sulle virate gravitazionali. Ora le basi mi sono chiare (credo), ma questo dettaglio mi sfugge:
Dopo il decollo eseguiamo la manovra di pitchover al tempo T + x, e iniziamo a guadagnare velocità di downrange. Dopodiché il thrust vectoring viene resettato in modo che punti lungo lasse, e via, con angolo di attacco zero … tranne che langolo di attacco non è strettamente zero. Dobbiamo riorientarci lungo il vettore di velocità, ma qual è la formulazione rigorosa qui?
Manteniamo langolo di beccheggio predeterminato per una quantità di secondi predeterminata, quindi spingiamo il vettore a zero angolo di attacco?
Oppure ci manteniamo a un angolo di beccheggio solido fino a quando il vettore di velocità non coincide e poi iniziamo a seguirlo?
Risposta
Dipende dalla stabilità del tuo razzo. Se il tuo razzo è aerodinamicamente stabile, il che significa che il suo centro di pressione è dietro il suo centro di massa, il razzo sarà probabilmente ruotato sul suo vettore di velocità (angolo di attacco zero) solo dallaerodinamica.
Una virata a gravità è ottimizzata per le manovre manuali meno possibili. Qualsiasi traiettoria di lancio oltre a una virata di gravità perfetta consuma un po di energia (carburante del propulsore o resistenza dalle alette) per cambiare forzatamente il vettore di velocità del razzo aggiungendo allangolo di attacco. Subito dopo il lancio, cè una piccola manovra iniziale leggermente fuori verticale nella direzione della svolta. Laccelerazione dovuta alla gravità trasforma il vettore di velocità del razzo nel tempo e, idealmente, ciò si traduce in un assetto orizzontale al perigeo dellorbita prevista. Di solito sono necessarie alcune manovre per compensare vento, turbolenza e altri disturbi. Le variabili libere coinvolte qui sono lassetto finale della manovra di partenza, le curve di spinta sul razzo, le proprietà aerodinamiche del razzo, ecc.
Non conosco la matematica esatta per determinare i tassi di rotazione per una particolare virata gravitazionale , ma scommetto che implica ottenere la direzione unitaria dellaccelerazione totale del telaio inerziale centrato sulla terra del razzo, proiettarlo sul piano corpo-yz (corpo-x è in avanti) e fare un coseno per una velocità angolare.
Se il razzo è aerodinamicamente instabile, con un CoP davanti al CoM, o marginalmente stabile, con un CoP molto vicino al CoM, è necessario un controllo attivo per mantenere la virata gravitazionale (di solito la guida del computer). Ciò richiede più energia dai propulsori o dalle pinne per correggere i disturbi spontanei dallaerodinamica instabile. Più instabile significa più energia.
Se il razzo è sovrastabile, come descritto qui: https://www.rocketryforum.com/threads/open-rocket-stability-number.122399/ potrebbe esserci ancora più energia necessaria per le correzioni di rotta a causa delleffetto “banderuola”, la tendenza a trasformarsi in vento. Pensa a un dardo con grandi pinne che viene colpito allimprovviso in volo da un vento laterale e a come ciò influirebbe sulla sua traiettoria di volo.
Estratto dal post del forum sulla stabilità del razzo:
Di solito miro a una stabilità di 1.0, una stabilità di 1 è il centro di gravità (CG) è UN calibro (diametro del tubo del corpo) davanti al centro di pressione (PC). Qualsiasi cosa inferiore a uno è considerata marginalmente stabile e qualsiasi cosa superiore a 1.0 è considerata eccessivamente stabile (iirc). I razzi sovrastabili di solito vogliono resistere al gallo (trasformarsi nel vento) a vari livelli, i razzi leggermente stabili possono fare tutto tranne che volare dritto.
Commenti
- Ci sono razzi orbitali reali non aerodinamicamente instabili? Gran parte di questa discussione sembra più applicabile ai modellini di razzi, che non eseguono virate gravitazionali.
- Grazie! Dopo alcuni scavi sembra che raggiungere lorbita circolare da sotto unatmosfera non sia unoperazione semplice. Su un pianeta senzaria si girerebbe in modo che la spinta verticale annulli solo la resistenza gravitazionale meno laccelerazione angolare. Quando il vettore velocità è tangenziale, lorbita è circolare e la spinta può essere tagliata. La svolta gravitazionale, daltra parte, non sembra condurre da sola in unorbita circolare. Oppure ' mi manca qualcosa.
- @Elmore Di solito cè una deviazione da una svolta gravitazionale su unorbita terrestre normale per tenere conto del fatto che trascorri meno tempo a bassa quota (alta resistenza aerodinamica) e requisiti vari di prestazioni e sicurezza del veicolo. La necessità di una “virata di gravità” deriva dalla necessità di ridurre al minimo la resistenza minimizzando langolo di attacco. In un mondo senzaria come la luna, è possibile aumentare la spinta verso lalto per alcuni secondi per liberare il terreno vicino, quindi passare immediatamente allassetto più efficiente per aumentare laltezza dellorbita: orizzontale.
- @OrganicMarble Non lo so quanti razzi sono aerodinamicamente instabili. Non credo ci siano duplicati di “Quali veicoli di lancio orbitali sono aerodinamicamente stabili nella loro configurazione di lancio?”.Puoi pubblicare questa domanda se lo desideri.
- Sono ' ragionevolmente sicuro che la risposta sia " nessuno ".