Vad hindrar BFS från att bli instabilt när man pitchar från horisontellt till vertikalt?

7

I den här videon från ( SpaceXs BFS landning ) finns det en punkt där fartyget viker från horisontell «mage första »frikopplingshastighet, till vertikal« motor första »landningsplats.

Grafentillhögervisarattdettaledertillenvertikalaccelerationungefärfrånmaskin0.26tillmaskin0.31induceradavdragreduktionpågrundavattvipparsigsjälv.

Gimbaledmotoreravfyrasendastnärfartygetärvertikalt,vilketkaninnebäraattheladennalutandemanövreringärtänktattbliaerodynamisktuppnådd.

Manövreradefenorochcanardfinsärutformadeförattökaellerminskadraomtyngdpunktenpåfartyget,somenskydivinggörgenomattflyttadessextremiteter.

Mensåfortfartygetbörjarlutafrånhorisontellttillvertikalt,kommerdesskroppochmanövreradefenorattgenereralyft.(iställetförattbaradra)

Fartygetstartarglidningbakåt.Lyftenökartillenmaximalpunktnärflänsarintelängrefinnskvar.

Fråganär:

Viddennapunkt(glidningbakåt,nästanvertikal,maskin0.3,kortföresjälvmord)brännerhelafartygetinstabiltomhissenscentrumliggermellantyngdpunktenochdenbakredelenavfartyget(motorer).DetärlitesomattföreställasigenbakåtgåendeVariEzeellerdenaerobatiskasiffrasomkallas"tailslide": Den kommer att vända över, på samma sätt som en badminton shuttlecock gör när den ändrar riktningen.

När hissen blir signifikant, vilket hindrar skeppet från att naturligtvis vippa tillbaka till horisontellt eller plötsligt, eller rulle till en oförutsedd ny inställning (skyttelock som)?

Jag håller med om cg är mycket långt bakåt, inåtviktiga bakfinnor och canardfins kan skapa rätt tonhöjd för att BFS ska luta vertikalt. Men var borde cg vara för att det inte skulle luta om yaw-axeln (eller inducerad rulle på grund av det massiva fasta vertikala fenet). En del luftfartyg som handlar en vertikal stabilisator på sin svans för en ovanför sitt cockpit brukar vara väldigt stabil även om axelaxeln.

Observera att när vi tittar på animationer som tillhandahålls av spaceX, verkar akterfinnen ha bara en grad av frihet: De stora gångjärnen tillåter förändringar i dihedral.

Canardfins verkar fungera lika, men kan ha en (osynlig animering) frihetsgrad: variabel förekomst, vilket kan öka kontrollen till pitch and roll, men ändå är värdelös för yaw-kontroll.

Redigera: Vänligen fokusera på yaw-axeln, betrakta sekunder 1105 till 1107 i animering. Canardfenor spelar ingen roll för att stabilisera yaw. Hur kan flygplanet inte tumla på grund av yaw instabilitet och inducerad roll?

    
uppsättning qq jkztd 19.11.2018 12:44

2 svar

5

Svaret här är att granska historien om hur rymden X "gör det" med Falcon 9. För att lösa aerodynamiskt, sträcker de fartbromsarna från TOPEN av booster för att få den att falla bakåt först. CG buffs notera, så fungerar det i tyngdkraften och atmosfären. Precis som en fallskärm eller en hängglida.

Mycket nära observation av videon visar de nedre "svansfinnarna" som viks inåt, vilket höjer den aerodynamiska tryckpunkten (i detta fall dra) ovanför CG. Raketten bete sig nu som ett flygplan med sin CG långt för långt tillbaka (i förhållande till Clift), stigande upp och faller "bakåt" mot marken. Raketpåkänningen saktar sedan nedstigningen för landning.

Raketten roterar under denna manövrering till sin nya viktnedgång och dra / lyft upp konfigurationen, med förutsägbar ökning av hastigheten på grund av lägre nätdrag mot riktningen "flyg".

Det kan vara till hjälp att dra "vertikala" vertikala och horisontella komponenter här för att förstå krafterna. Manöveren är inte olik en 1/4-slinga. Det styrs, eftersom CG ligger under centrum för dra.

Som svar på redigering avseende yaw-axel, stor observation! Detta är en teknik som beaktas för flygplan som återhämtar sig från djupt stall !!! Stjäla fram och tillbaka för att föra V stab i spel för att ge dig ut ur djupt stall.

Men med raketen kommer den gimbalade motorn att stoppa detta, och förresten kommer rodret nu inte att användas för att bryta stallet, men för att bevara det! Detta är en aerobatisk manövrering, ren och enkel.

Vilket utrymme X gör så bra är att "Deep Stall" övergår till en kontrollerad landning.

Bekymret för V-staben är motiverad. Falcon 9-hastighetsbromsarna är mer dumtåliga. Låt oss hoppas att de inte "konstruerar sig i ett hörn" med en potentiellt felaktig design.

POST EDIT - ANSVAR FÖR KOMMENTARER

Vi måste komma ihåg här att animationen är vad som kan vara fel, inte den faktiska flygplanen. @qq jkztd påpekade korrekt att, om BFR faller vertikalt, utan horisontell rörelse, skulle höjden uppåt orsaka horisontell rörelse mot svansen (börjar glida bakåt). Även om stigningen upp inte skulle inducera yaw, skulle den bakåtgående glidning BFR VÄRDE vara instabil i yaw. Fällning i horisontella fenor skulle göra den stabil i stigning. En bättre lösning kan vara att initiera uppspelning med viss framåtriktad rörelse, eller för att helt enkelt öka uppåt genom att lägga till mer drag till "topp" med hastighetsbromsar som Falcon 9 gör, eller antändar gimballed raketmotor tidigare. Men ibland är enklare bättre

    
svaret ges 19.11.2018 13:36
0

Jag tror att gimbaledmotorerna brinner före den punkt som anges i animationen - animeringen är inte korrekt i detta avseende.

Motorns tryckvaktstyrning kan stabilisera vridmomentet och styra fordonet till beröring.

    
svaret ges 03.12.2018 21:35