Jak skuteczne są płetwy startowe Falcon 9 na pierwszym etapie w ciągu ostatnich kilku sekund przed lądowaniem?
Posted on
Ta odpowiedź omawia trzy metody, których używa Falcon 9 na pierwszym etapie do kontroli położenia podczas ponownego wejścia i lądowania. Są to: zimne strumienie azotu, „naddźwiękowe” płetwy siatki i wektorowanie ciągu silników.
Zwraca się uwagę, że płetwy siatki poruszają się nawet w ostatnich sekundach lądowania. zasugerowałem , że podobnie jak przednie ramiona Tyrannosaurus Rex – mogą się poruszać, gdy się porusza, ale to nie znaczy, że zawsze robią cokolwiek pożytecznego.
In ten tweet i zdjęcie, Elon Musk nazywa je „ hipersonicznymi siatkowymi płetwami „.
Moje pytanie brzmi: Jak skuteczne są Falcon 9 płetw startowych pierwszego stopnia w ostatnich kilku sekundach przed lądowaniem ?
Szukam czegoś ilościowego, z pewnymi dodatkowymi informacjami, a nie opiniami. Dzięki!
Prędkości są najwyżej kilkaset km / h i oczywiście obniżone do zero. Wydaje mi się, że ponieważ są one w rzeczywistości dość małe i przeważnie dziurawe, przy tych prędkościach nie są znacząco skuteczne, ale i tak się poruszają, ponieważ po prostu bezpieczniej jest nie mieć niczego w kodzie sterującym, który je wyłącza, zmniejszając tym samym jeden możliwy tryb awarii.
Uważam również, że w ciągu ostatnich kilku sekund przed lądowaniem jest niski i kluczowy jest szybki czas korekty położenia, tylko wektorowanie ciągu jest przydatne do kontroli położenia pierwszego stopnia Falcona 9.
Więc jeśli są rzeczywiście nieskuteczne na końcu, dodatkowe punkty za wyjaśnienie, dlaczego się ruszają! 🙂
Oto film z wczesnego testu artykulacji (żadna krowa nie została skrzywdzona). Około godziny 01:20 obracają się i rakieta również zaczyna się toczyć. Czy to przyczyna i skutek? Czy to właściwy kierunek ?:
Komentarze
Z reguły płetwy siatkowe są dobre do lotów poddźwiękowych i naddźwiękowych. Niezbyt dobrze radzą sobie z lotem transdźwiękowym. To, czego im brakuje, to liczba. Są jednak trochę przeciągłe, ale tutaj to dobrze.
@ tl8 OK, dobrze wiedzieć! Czy wiesz, że podczas transdźwięku powodują problemy lub nieregularne zachowanie, czy po prostu nie są skuteczne w tym momencie?
Stożki amortyzujące uniemożliwiają skuteczny przepływ powietrza przez płetwy. Rozumiem, że właśnie wtedy występuje maksymalne opór. en.wikipedia.org/wiki/Grid_fin
@ tl8 … omówione w Gagarinie ' s teza! Nigdy bym nie pomyślał, że istnieje artykuł w Wikipedii o statecznikach, dzięki.
" Około 01:20 obracają się i rakieta zaczyna się toczyć, cóż " Na podstawie kierunku, w którym ' ponownie się obracają, wygląda na to, że ' faktycznie próbujesz zatrzymać bicie.
Odpowiedź
Kratki są krytyczną powierzchnią kontrolną dla powrotu Falcona 9 z pierwszego stopnia, ale są przydatne tylko podczas niektórych części lotu po oddzieleniu drugiego etapu.
Płetwy siatki praktycznie nie zapewniają władzy kontrolnej do etapu zniżania w ostatnich sekundach proces lądowania, po rozpoczęciu „przypalenia lądowania”. Przy spalaniu podczas lądowania rakieta ma znaczny autorytet kontrolny (wskazywanie kierunku, a także redukcja prędkości opadania) z mechanizmu kardanowego w silniku (-ach) rakiety.
Jednak żebra kratki były krytyczna powierzchnia kontrolna podczas niektórych faz wcześniejszej części ponownego wejścia. Podzielę to na etapy:
poza atmosferą , podczas początkowej minuty lotu po separacji: żebra siatki są bezużyteczne , ponieważ nie ma dla nich wystarczającej masy atmosferycznej aby wejść w interakcję z.
wpis atmosferyczny , ponieważ zejście trwa i sam początek „grubszego „napotkano atmosferę.Płetwy siatkowe prawdopodobnie przynoszą pewne korzyści, ale ograniczone przez wciąż niezwykle cienką górną atmosferę.
zetknięcie się z gęstszą atmosferą , to wtedy powierzchnia sceny zaczęłaby się nadmiernie nagrzewać, powodując szkody, jeśli nie zostały rozwiązane. Nowatorskie podejście SpaceX polega na wystrzeleniu trzech z dziewięciu silników pierwszego stopnia w celu „wstecznego” ponownego wejścia do atmosfery. Wiele uprawnień kontrolnych jest dostępnych na etapie zstępującym z silników rakietowych. Płetwy siatki są niepotrzebne w tej fazie opadania.
zejście naddźwiękowe na dużej wysokości z dużą prędkością Płetwy siatkowe działają dobrze w reżimie lotów naddźwiękowych i są bardzo przydatne tutaj, a także jedyna metoda, jaką rakieta ma w tym momencie do kontroli uprawnień.
lot transoniczny . W tym miejscu rakieta przechodzi z prędkości naddźwiękowej do prędkości poddźwiękowej (po prostu z powodu oporu atmosferycznego, który stale spowalnia etap opadania) i napotyka dużą ilość „drgań transonicznych”, w których część powierzchni rakiety znajduje się w przepływie naddźwiękowym podczas gdy inne części napotykają przepływ poddźwiękowy. Płetwy siatki są generalnie dość nieskuteczne w reżimie transonicznym.
zejście poddźwiękowe . Gdy prędkość rakiety spadnie poniżej około 0,9 do 0,8 Macha, żebra siatki znów są bardzo przydatne i jedyne dostępne powierzchnie sterowe, które pomagają „skierować” rakietę do momentu zainicjowania przebicia. Rakieta początkowo zwalnia do oporu atmosferycznego, aż do momentu, gdy siła ciężkości na stopniu opadającym jest równa sile oporu na scenie; w tym momencie stopień jest ches to, co nazywamy „prędkością końcową”. Płetwy siatki są przydatne w tym wszystkim.
strzelanie z oparzenia lądowania : wartość żeberek siatki szybko spada, gdy prędkość gwałtownie spada z kilkuset kilometrów na godzinę prędkości końcowej do mniej niż kilku metrów na sekundę. Skuteczność płetw siatkowych jest funkcją prędkości strumienia powietrza, więc płetwy siatki naprawdę robią niewiele lub nic w ostatnich kilku sekundach opadania i lądowania .
Komentarze
Wygląda na to, że ma zadatki na doskonałą odpowiedź, dzięki! Ale czy możesz dodać jakiś link do tworzenia kopii zapasowej " … praktycznie żadnego organu kontrolnego … w ostatnich sekundach procesu lądowania, gdy ' nagrywanie lądowania ' rozpoczęło się. " w celu odróżnienia go od opinii? To ' też tak myślę, ale ' zadałem pytanie, ponieważ ' m szukam czegoś, co mógłbym zacytować. Czy masz na myśli tylko " w ostatnich sekundach ", czy wszystkie " raz " spalanie lądowania " również się rozpoczęło "? Kiedy mówisz " Skuteczność żebra siatki jest funkcją prędkości strumienia powietrza " – jaka funkcja? Czy jest to jakaś fabuła?
Ponadto wideo w pytaniu pokazuje żebra siatki ' pojawiające się ' zrobić coś z małą szybkością. Jak wspomniano tutaj , tekst w tym artykule sugeruje, że wpływają na rolkę.
Hmm. Moja odpowiedź opiera się bardziej na fizyce, więc nie ' nie mam linku. Ale twoje pytanie jest dobre. Myślę, że najlepszą odpowiedzią jest: autorytet kontrolny czterech płetw kratowych wielkości drzwi, gdy prędkość opadania jest niska w tych ostatnich sekundach, jest po prostu o rząd wielkości lub dwa mniejszy niż możliwa siła xy (boczna) na dnie dostępnej sceny od silnika (ów) z zawieszeniem kardanowym, czy świeci się jeden czy trzy silniki.
OK, to ma sens dla mnie, stąd metafora przednich nóg tyranozaura. Jeśli dobrze rozumiem, cechy we wzorze siatki można traktować (przynajmniej z grubsza) jako płaty i jako takie, powinny one mieć ( ponownie z grubsza ) funkcję liniową prędkości? Może możesz dodać przybliżone oszacowanie prędkości w ostatnich kilku sekundach w porównaniu z prędkościami, przy których są one naprawdę skuteczne? Odpowiedzi oparte na fizyce również mogą zawierać liczby!
