Hoe effectief zijn Falcon 9 1e trap gridvinnen in de laatste seconden voor de landing?
Posted on
Dit antwoord bespreekt de drie methoden die de Falcon 9 1e trap gebruikt voor attitudecontrole tijdens het opnieuw binnenkomen en landen. Dat zijn: koude stikstofstralen, “hypersonische” roosterribben en stuwkrachtregeling van de motoren.
Daar wordt erop gewezen dat de roosterribben zelfs in de laatste seconden van de landing in beweging zijn. Ik suggereerde dat ze, net als de voorste armen van de Tyrannosaurus Rex, kunnen bewegen als het beweegt, maar dat betekent niet dat ze noodzakelijkerwijs iets nuttigs doen.
De volgende vragen en hun antwoorden zijn relevant:
In deze Tweet en afbeelding, noemt Elon Musk ze “ hypersonic grid fins “.
Mijn vraag is Hoe effectief zijn Falcon 9 gridvinnen van de 1e fase in de laatste paar seconden voor de landing ?
Ik ben op zoek naar iets kwantitatiefs, en met een soort ondersteunende informatie, in plaats van meningen. Bedankt!
De snelheden zijn hooguit een paar honderd km / u en natuurlijk tot nul. Mijn gevoel is dat, aangezien het eigenlijk vrij kleine en meestal gaten zijn, bij deze snelheden ze niet significant effectief zijn, maar ze blijven toch bewegen omdat het simpelweg veiliger is om niets in de besturingscode te hebben dat ze uitschakelt, waardoor een mogelijke storingsmodus wordt verminderd.
Ik geloof ook dat in de laatste paar seconden voor de landing, waar snelheid is laag en een snelle houdingcorrectietijd is cruciaal, alleen stuwkrachtregeling is nuttig voor houdingcontrole van de Falcon 9 1e trap.
Dus als ze zijn inderdaad niet effectief aan het einde, bonuspunten voor een verklaring waarom ze blijven bewegen! 🙂
Hier is een video van een vroege test van de articulatie (er werden geen koeien gewond). Rond 01:20 draaien ze en begint de raket ook te rollen. Is dit oorzaak en gevolg? Is het de juiste richting ?:
Opmerkingen
In de regel zijn Grid Fins goed voor subsonische en supersonische vluchten. Ze zijn niet erg goed met transsonische vluchten. Wat ze in omvang missen, maken ze in aantal goed. Ze zijn wel een beetje slepend, maar dat is hier een goede zaak.
De schokkegels verhinderen een effectieve luchtstroom door de vinnen. Ik heb begrepen dat dat de piekweerstand is. en.wikipedia.org/wiki/Grid_fin
@ tl8 … besproken in Gagarin ' s proefschrift! Ik had nooit gedacht dat er een Wikipedia-artikel over gridvinnen was, bedankt.
" Rond 01:20 draaien ze rond en begint de raket te rollen als nou " Gebaseerd op de richting waarin ze ' roteren, lijkt het erop dat ze ' proberen eigenlijk de rol te stoppen.
Antwoord
De grid-vinnen zijn een kritisch controlevlak voor de terugkerende Falcon 9 eerste trap, maar zijn alleen nuttig tijdens bepaalde delen van de vlucht nadat de tweede trap is gescheiden.
De gridvinnen geven vrijwel geen controle over de aflopende etappe in de laatste seconden van het landingsproces, zodra de “landingsbrand” is begonnen. Terwijl de landingsbrandwond in werking is, heeft de raket aanzienlijke controle-autoriteit (richtingsgevoelig, evenals vermindering van de daalsnelheid) van het cardanische ophangmechanisme op de raketmotor (en).
De roostervinnen waren echter het kritische controle-oppervlak tijdens sommige fasen van het eerdere deel van de terugkeer. Laat me het opsplitsen in fasen:
buiten de atmosfeer , tijdens de eerste minuut of zo van de vlucht na de scheiding: de rastervinnen zijn nutteloos , omdat er onvoldoende atmosferische massa voor is om mee te communiceren.
atmosferische invoer , terwijl de afdaling vordert en het allereerste begin van de “dikkere “sfeer wordt aangetroffen.Rastervinnen zijn mogelijk van enig voordeel, maar beperkt door de nog steeds opmerkelijk dunne bovenste atmosfeer.
ontmoet de dichtere atmosfeer , dit is waar het podiumoppervlak extreem heet zou worden, voldoende om schade indien niet geadresseerd. De nieuwe benadering van SpaceX is om drie van de negen motoren van de eerste trap af te vuren om “retropulsively” de atmosfeer binnen te gaan. Er is veel controlebevoegdheid beschikbaar voor het dalende stadium van de cardanische raketmotoren. De grid-vinnen zijn niet nodig in deze fase van de afdaling.
Supersonische afdaling op grote hoogte met hoge snelheid Grid-vinnen werken goed in het supersonische vluchtregime en zijn erg handig hier, evenals de enige methode die de raket op dit moment heeft voor controle-autoriteit.
transsone vlucht. Dit is waar de raket overgaat van supersonische naar subsonische snelheid (simpelweg vanwege de atmosferische weerstand die de dalende fase voortdurend vertraagt), en veel transsonisch buffet tegenkomt, waar een deel van de raketoppervlakken in supersonische stroming zijn terwijl andere delen subsonische stroming tegenkomen. Rastervinnen zijn over het algemeen vrij ineffectief in het transsonische regime.
subsonische afdaling . Zodra de rakettrap lager is dan ongeveer Mach 0.9 tot Mach 0.8 snelheid, zijn de grid-vinnen weer erg handig en de enige beschikbare stuurvlakken om te helpen de raket te “richten” totdat de landingsbrand wordt geïnitieerd. De raket blijft aanvankelijk vertragen vanwege tot atmosferische weerstand, tot het moment dat de zwaartekracht op het dalende podium gelijk is aan de weerstand op het podium; op dit punt ches wat wordt genoemd “terminal velocity.” De grid vinnen zijn handig tijdens dit alles.
landing burn firing : grid fin-waarde daalt snel als de snelheid snel afneemt van de honderden kilometers per uur aan eindsnelheid tot minder dan een paar meter per seconde. De effectiviteit van de rastervin is een functie van de snelheid van de luchtstroom, dus rastervinnen doen echt weinig of niets in de laatste paar seconden van de afdaling en landing .
De video in de vraag laat ook de rastervinnen zien ' verschijnen ' iets te doen met lage snelheid, en zoals vermeld hier de tekst in dit artikel suggereren dat ze beïnvloeden de rol.
Hmm. Mijn antwoord is meer gebaseerd op natuurkunde, dus ik heb geen ' geen link. Maar uw vraag is een goede. Ik denk dat het beste antwoord is: de controle-autoriteit van vier deurvinnen zodra de daalsnelheid laag is in die laatste seconden is gewoon een orde van grootte of twee kleiner dan de mogelijke xy (zijwaartse) kracht op de bodem van het podium die beschikbaar is van de cardanische motor (en), of een of drie motoren zijn aangestoken.
