Wie effektiv sind die Rasterflossen der ersten Stufe von Falcon 9 in den letzten Sekunden vor der Landung?
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In dieser Antwort werden die drei Methoden erläutert, die die erste Stufe von Falcon 9 zur Lagesteuerung verwendet während des Wiedereintritts und der Landung. Dies sind: kalte Stickstoffstrahlen, „Hyperschall“ -Gitterflossen und Schubvektor der Triebwerke.
Dort wird darauf hingewiesen, dass sich die Gitterflossen selbst in den letzten Sekunden der Landung bewegen. Ich schlug vor , dass sie sich wie die Vorderarme des Tyrannosaurus Rex bewegen können, wenn sie sich bewegen, aber das bedeutet nicht, dass sie notwendigerweise etwas Nützliches tun.
Die folgenden Fragen und ihre Antworten sind relevant:
In diesen Tweet und dieses Bild nennt Elon Musk sie „ Hyperschallgitterflossen „.
Meine Frage lautet Wie effektiv sind Falcon? 9 Gitterflossen der ersten Stufe in den letzten Sekunden vor der Landung ?
Ich bin eher auf der Suche nach etwas Quantitativem und mit unterstützenden Informationen als nach Meinungen. Danke!
Die Geschwindigkeiten betragen höchstens einige hundert km / h und natürlich bis zu Ich habe das Gefühl, dass sie, da sie eigentlich ziemlich klein sind und meistens Löcher haben, bei diesen Geschwindigkeiten nicht signifikant effektiv sind, aber Sie bewegen sich trotzdem weiter, weil es einfach sicherer ist, nichts im Steuercode zu haben, das sie ausschaltet, wodurch ein möglicher Fehlermodus reduziert wird.
Ich glaube auch, dass in den letzten Sekunden vor der Landung Geschwindigkeit herrscht ist niedrig und eine schnelle Lagekorrekturzeit ist entscheidend, nur Schubvektor ist nützlich für die Lagesteuerung der 1. Stufe von Falcon 9.
Also wenn sie sind in der Tat unwirksam am Ende, Bonuspunkte für eine Erklärung, warum sie in Bewegung bleiben! 🙂
Hier ist ein Video eines frühen Tests der Artikulation (keine Kühe wurden verletzt). Gegen 01:20 drehen sie sich und die Rakete beginnt ebenfalls zu rollen. Ist dies Ursache und Wirkung? Ist es die richtige Richtung?:
Kommentare
Gitterflossen eignen sich in der Regel für Unterschall- und Überschallflüge. Sie sind nicht sehr gut mit Überschallflug. Was ihnen an Größe fehlt, machen sie zahlreich aus. Sie sind zwar etwas schleppend, aber das ist hier gut so.
@ tl8 OK, gut zu wissen! Wissen Sie bei der Schallübertragung, ob sie Probleme oder unregelmäßiges Verhalten verursachen oder ob sie zu diesem Zeitpunkt einfach nicht effektiv lenken?
Die Stoßkegel verhindern einen effektiven Luftstrom durch die Lamellen. Mein Verständnis ist, dass dies der Zeitpunkt ist, an dem der Spitzenwiderstand liegt. en.wikipedia.org/wiki/Grid_fin
@ tl8 … diskutiert in Gagarin ' s These! Ich hätte nie gedacht, dass es einen Wikipedia-Artikel über Gitterflossen gibt, danke.
" Gegen 01:20 drehen sie sich und die Rakete beginnt zu rollen Nun, " Basierend auf der Richtung, in der sie sich ' drehen, sieht es für mich so aus, als ob sie ' Ich versuche tatsächlich, die Rolle zu stoppen.
Antwort
Die Gitterrippen sind eine kritische Steuerfläche für die Rückgabe der ersten Stufe von Falcon 9, jedoch nur während bestimmter Teile des Fluges nach der Trennung der zweiten Stufe nützlich.
Die Gitterrippen geben der absteigenden Stufe in den letzten Sekunden von praktisch keine Kontrollbefugnis der Landevorgang, sobald der „Landungsbrand“ begonnen hat. Wenn der Landebrand in Betrieb ist, verfügt die Rakete über eine beträchtliche Kontrollbefugnis (Richtungsausrichtung sowie Verringerung der Sinkgeschwindigkeit) durch den Kardanmechanismus an den Raketentriebwerken.
Die Gitterrippen waren jedoch die kritische Steuerfläche während einiger Phasen des früheren Teils des Wiedereintritts. Lassen Sie es mich in Phasen aufteilen:
außerhalb der Atmosphäre , während der ersten Minute des Fluges nach der Trennung: Die Gitterrippen sind unbrauchbar , da für sie nicht genügend atmosphärische Masse vorhanden ist zu interagieren.
atmosphärischer Eintrag , während der Abstieg fortgesetzt wird und der Anfang des „dickeren“ „Atmosphäre ist angetroffen.Gitterflossen sind möglicherweise von Vorteil, aber begrenzt durch die immer noch bemerkenswert dünne obere Atmosphäre.
trifft auf die dichtere Atmosphäre , hier würden sich die Bühnenoberflächen übermäßig erwärmen, was ausreicht, um dies zu verursachen Schaden, wenn nicht adressiert. Der neuartige Ansatz von SpaceX besteht darin, drei der neun Motoren der ersten Stufe abzufeuern, um „rückwirkend“ wieder in die Atmosphäre einzutreten. Von den kardanischen Raketentriebwerken steht der absteigenden Stufe viel Kontrollbefugnis zur Verfügung. Die Gitterrippen sind in dieser Phase des Abstiegs nicht benötigt .
Überschallabstieg in großer Höhe und mit hoher Geschwindigkeit Gitterflossen funktionieren im Überschallflugregime gut und sind Sehr nützlich hier sowie die einzige Methode, mit der die Rakete derzeit die Kontrollbefugnis besitzt.
transsonischer Flug. Hier wechselt die Rakete von Überschall- zu Unterschallgeschwindigkeit (einfach aufgrund des Luftwiderstands, der das absteigende Stadium kontinuierlich verlangsamt) und trifft auf eine Menge „transsonisches Buffet“, bei dem sich ein Teil der Raketenoberflächen im Überschallstrom befindet während andere Teile auf Unterschallströmung stoßen. Gitterflossen sind im transsonischen Regime im Allgemeinen unwirksam .
Unterschallabstieg Sobald die Raketenstufe unter der Geschwindigkeit von Mach 0,9 bis Mach 0,8 liegt, sind die Gitterrippen wieder sehr nützlich und die einzigen verfügbaren Steuerflächen, mit denen die Rakete „ausgerichtet“ werden kann, bis der Landebrand ausgelöst wird. Die Rakete bremst zunächst fällig weiter ab auf den Luftwiderstand bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Schwerkraft auf der absteigenden Stufe gleich der Widerstandskraft auf der Stufe ist; an diesem Punkt reagiert die Stufe ches, was als „Endgeschwindigkeit“ bezeichnet wird. Die Gitterrippen sind dabei nützlich.
Landungsbrandfeuer : Der Gitterflossenwert fällt schnell ab, wenn die Geschwindigkeit von mehreren hundert Kilometern pro Stunde Endgeschwindigkeit schnell auf weniger als einige Meter pro Sekunde abnimmt. Die Effektivität der Gitterflosse ist eine Funktion der Geschwindigkeit des Luftstroms. Gitterflossen bewirken in den letzten Sekunden des Abstiegs und der Landung wirklich wenig oder gar nichts .
Kommentare
Dies scheint eine erstklassige Antwort zu sein, danke !! Aber können Sie eine Art Link hinzufügen, um " zu sichern … praktisch keine der Kontrollbehörden … in den letzten Sekunden des Landevorgangs, sobald die ' Landing Burn ' hat begonnen. ", um es von einer Meinung zu unterscheiden? Das ' ist auch mein Gefühl, aber ich ' habe die Frage gestellt, weil ich ' m auf der Suche nach etwas, das ich zitieren kann. Meinen Sie auch nur " in den letzten Sekunden " oder alle " einmal Der " Landebrand " hat auch " gestartet? Wenn Sie sagen, " Die Effektivität der Gitterflosse ist eine Funktion der Geschwindigkeit des Luftstroms. " – welche Funktion? Gibt es eine Handlung davon?
Außerdem zeigt das Video in der Frage die Gitterrippen ', die ' erscheinen um etwas mit niedriger Geschwindigkeit zu tun, und wie bereits erwähnt hier schlägt der Text in dieses Artikels sie vor beeinflussen die Rolle.
Hmm. Meine Antwort basiert mehr auf Physik, daher habe ich ' keinen Link. Aber Ihre Frage ist gut. Ich denke, die beste Antwort ist: Die Kontrollbefugnis von vier türgroßen Gitterrippen, sobald die Sinkgeschwindigkeit in diesen letzten Sekunden niedrig ist, ist einfach eine oder zwei Größenordnungen kleiner als die mögliche xy-Kraft (seitwärts) am Boden der verfügbaren Bühne von den kardanischen Motoren, ob ein oder drei Motoren leuchten.
OK, das macht für mich Sinn, daher die Metapher der Tyrannosaurus-Vorderbeine. Wenn ich das richtig verstehe, können die Merkmale innerhalb des Gittermusters (ungefähr) als Tragflächen betrachtet werden, und als solche sollte ihre Wirkung eine ( wieder ungefähr ) lineare Funktion sein der Geschwindigkeit? Vielleicht können Sie eine grobe Schätzung der Geschwindigkeit in den letzten Sekunden gegenüber den Geschwindigkeiten hinzufügen, bei denen sie wirklich effektiv sind? Physikbasierte Antworten können auch Zahlen verwenden!
