Efectuam câteva calcule din spatele învelișului asupra virajelor gravitaționale. Acum, elementele de bază îmi sunt clare (cred), dar acest detaliu îmi scapă:
După decolare, executăm manuvrele pitchover la momentul T + x și începem să câștigăm viteza de descărcare. După aceasta, vectorizarea tragerii este resetată pentru a indica de-a lungul axei și ne îndreptăm, cu unghiul zero de atac … cu excepția unghiului de atac nu este strict zero. Trebuie să ne reorientăm de-a lungul vectorului viteză, dar care este formularea strictă aici?
Ținem unghiul de trecere predeterminat pentru o anumită cantitate predeterminată de secunde și apoi împingem vectorul la unghiul zero de atac?
Sau ne menținem la un unghi solid de pitchover până când vectorul viteză coincide și apoi începem să-l urmăm?
Răspuns
Acest lucru depinde de cât de stabilă este racheta dvs. Dacă racheta dvs. este stabilă din punct de vedere aerodinamic, adică centrul său de presiune se află în spatele centrului său de masă, racheta va fi probabil întoarsă către vectorul său de viteză (unghiul zero de atac) numai prin aerodinamică.
Un viraj gravitațional este optimizat pentru cea mai mică manevră manuală posibilă. Orice traiectorie de lansare, în afară de o rotație gravitațională perfectă, consumă puțină energie (combustibil propulsor sau tragere de la aripioare) în schimbarea forțată a vectorului de viteză al rachetei prin adăugarea la unghiul de atac. Imediat după lansare, există o mică manevră inițială pentru a fi ușor verticală în direcția virajului. Accelerația datorată gravitației transformă vectorul vitezei rachetei în timp și, în mod ideal, aceasta are ca rezultat o atitudine orizontală la perigeul dorit al orbitei. Există, de obicei, unele manevre necesare pentru a compensa vântul, turbulențele și alte tulburări. Variabilele libere implicate aici sunt atitudinea finală de manevră inițială, curbele de împingere pe rachetă, proprietățile aeriene asupra rachetei etc.
Nu știu matematica exactă pentru determinarea ratelor de rotație pentru o anumită viraj gravitațional. , dar pun pariu că implică obținerea direcției unitare a cadrului inerțial centrat pe pământ, accelerația totală a rachetei, proiectarea acestuia pe planul rachetei-yz (corpul-x este înainte) și realizarea unui cosinus pentru o rată unghiulară.
Dacă racheta este instabilă aerodinamic, cu o CoP înainte de CoM sau marginal stabilă, cu o CoP foarte apropiată de CoM, este necesar un control activ pentru a menține virajul gravitațional (de obicei, ghidarea computerului). Acest lucru necesită mai multă energie din propulsoare sau aripioare pentru a corecta perturbările spontane din aerodinamica instabilă. Mai instabil înseamnă mai multă energie.
Dacă racheta este supraestabilă, așa cum este descris aici: https://www.rocketryforum.com/threads/open-rocket-stability-number.122399/ , poate fi necesară și mai multă energie pentru corecțiile cursului datorită efectului „weathercock”, tendința de a se transforma în vânt. Gândiți-vă la o săgeată cu aripioare mari care este lovită brusc în zbor cu un vânt transversal și la modul în care aceasta ar afecta calea de zbor a acesteia.
Extras din postarea forumului de stabilitate a rachetelor:
De obicei urmăresc o stabilitate de 1,0, o stabilitate de 1 este Centrul de Gravitate (CG) este UN CALIBRU (diametrul tubului corpului) în fața Centrului de presiune (CP). Orice mai puțin de unul este considerat a fi marginal stabil și orice peste 1.0 este considerat a fi peste stabil (iirc). Rachetele supradimensionabile doresc, de obicei, să reziste la cocoș (se transformă în vânt) în grade diferite, rachetele marginal stabile pot face totul în afară de a zbura drept.
Comentarii
- Există rachete orbitale reale instabile aerodinamic? O mare parte din această discuție pare mai aplicabilă modelului de rachete, care nu efectuează viraje gravitaționale.
- Mulțumesc! După câteva săpături, se pare că realizarea orbitei circulare de sub atmosferă nu este o operație simplă. Pe planeta fără aer se va întoarce astfel încât împingerea verticală să anuleze doar forța gravitațională minus accelerația unghiulară. Când vectorul vitezei este tangențial, orbita este circulară, iar împingerea poate fi tăiată. Pe de altă parte, gravitația nu pare să conducă pe o orbită circulară de la sine. Sau ' îmi lipsește ceva.
- @Elmore Există, de obicei, o anumită abatere de la o gravitație pornită pe o orbită normală a Pământului pentru a ține cont de petrecerea mai puțin timp la altitudine mică (rezistență ridicată), precum și diverse cerințe de performanță și siguranță ale vehiculului. Necesitatea unui „viraj gravitațional” vine dintr-o necesitate de a minimiza tragerea prin minimizarea unghiului de atac. Într-o lume fără aer, cum ar fi luna, se poate crește în sus pentru câteva secunde pentru a curăța terenul din apropiere, apoi se poate îndrepta imediat către cea mai eficientă atitudine pentru creșterea înălțimii orbitei: orizontală.
- @OrganicMarble Nu știu câte rachete sunt instabile aerodinamic. Nu cred că există duplicate ale „Ce vehicule de lansare orbitale sunt stabile aerodinamic în configurația lor de lansare?”.Puteți posta această întrebare dacă doriți.
- Sunt ' sigur în mod rezonabil că răspunsul este " niciunul ".