Использование твердотельных гироскопов в ракетомоделях

А.С.> Картинка мелковата, ....

Крупнее нет
Все равно, машинок не видно.

RLAN> Крупнее нет

Знакомые кадры

-

umbriel>> На мой взгляд самый аргументированный вариант - ноль.
RocKI> Это не вариант, это очевидная вещь. Если ракета устойчива без стабилизаторов они не нужны.
Не понял что не вариант. Если ракета имеет динамические органы управления, зачем ей еще и статические стабилизаторы?

umbriel>> В лучае если машинка управления будет по скорости справляться, конечно.
RocKI> Если схема будет в меру устойчивой. Иначе я бы не рассчитывал на машинки.
Взять Ares-I: у него никаких статических стабилизаторов нет, а центр давления явно далеко перед центром тяжести.
Вот стингер без хвоста:

А.С.>> Картинка мелковата, ....
RLAN> Крупнее нет
RLAN> Все равно, машинок не видно.

А крылышко-то внутри совсем простое... и подкрепление редкое, и никакой сотовой конструкции...

А.С.> А крылышко-то внутри совсем простое... и подкрепление редкое, и никакой сотовой конструкции...

Стеклотекстолит и не надо никакой фанеры с фф

А.С.> Ракет, статически устойчивых и притом без стабилизаторов, не бывает.
Я не говорю, что бывает, я говорю, что для такой ракеты стабилизатор не нужен.
А.С.> Именно тут, как раз, лучше цельноповоротные рули, а не отклоняемая задняя кромка.
Не понял, почему?
А.С.> ...на сверхзвуковой скорости. На дозвуке традиционная система отлично справлялась.
Ты что-то путаешь. На сверхзвуке рулить особенно нет необходимости.
А.С.> Если девайс выйдет на сверхзвук, цельноповоротные рули - единственное возможное решение. Не оттого даже, что у отклоняемой задней кромки падает эффективность, а оттого, что так проще обеспечить жёсткость конструкции и умеренный момент на валу.
Опять не понял. По-моему жесткость как раз выше у стабилизатора с рулем. Вал на руле тоже можно смещать, как надо конструктору.
А.С.> Ха! кто б сомневался! Речь идёт вот о чём - искать приходится компромисс, причём, по очень многим параметрам, причём, интуитивно, поскольку просчитать всё подробно нет возможности.
Как раз для интуитивного подхода, на мой взгляд, лучше всего подходит схема стандартного стабилизатора с рулями. Здесь труднее промахнуться.
umbriel> Если ракета имеет динамические органы управления, зачем ей еще и статические стабилизаторы?
Так я и говорю, если ракета изначально устойчива, то стабилизаторы не нужны. По А.С. таких ракет нет, значит они все же нужны. А управление неустойчивой схемой задача нетривиальная даже для ВПК.
umbriel> Взять Ares-I: у него никаких статических стабилизаторов нет, а центр давления явно далеко перед центром тяжести.
Насчет "явно", ты горячишься. Думаю с центровкой у него все нормально.

А.С.>> А крылышко-то внутри совсем простое... и подкрепление редкое, и никакой сотовой конструкции...
umbriel> Стеклотекстолит и не надо никакой фанеры с фф

Дело в том, что жёсткость такой конструкции пропорциональна кубу толщины для сплошной и квадрату для пустотелой подкреплённой, и только первой степени модуля Юнга. Так что просто текстолит (х/б) выгоднее - он будет толще при том же весе, а, значит, и жёстче. А фанерный с фф - ещё лучше, правда, разница там уже - десятки процентов, а не разы.

А.С.>> Ракет, статически устойчивых и притом без стабилизаторов, не бывает.
RocKI> Я не говорю, что бывает, я говорю, что для такой ракеты стабилизатор не нужен.

Ясен перец, только настраивать на порядок сложнее! Не зря ж с Р-2 побоялись убрать стабилизаторы, только с Р-5 их убрали.

RocKI> А.С.> Именно тут, как раз, лучше цельноповоротные рули, а не отклоняемая задняя кромка.
RocKI> Не понял, почему?

Почему при цельноповоротных рулях интерференция меньше, я объяснить не берусь, но она меньше

RocKI> А.С.> ...на сверхзвуковой скорости. На дозвуке традиционная система отлично справлялась.
RocKI> Ты что-то путаешь. На сверхзвуке рулить особенно нет необходимости.

"Особенно", может, и нет, но, когда порулить хоть сколько-то нужно, приходится отклонять стабилизатор целиком.

RocKI> Опять не понял. По-моему жесткость как раз выше у стабилизатора с рулем. Вал на руле тоже можно смещать, как надо конструктору.
Ну надо делать балансирный руль, а стабилизатор пусть работает, как кронштейн, но всё это очень трудоёмко

А.С.>> Ха! кто б сомневался! Речь идёт вот о чём - искать приходится компромисс, причём, по очень многим параметрам, причём, интуитивно, поскольку просчитать всё подробно нет возможности.

RocKI> Как раз для интуитивного подхода, на мой взгляд, лучше всего подходит схема стандартного стабилизатора с рулями. Здесь труднее промахнуться.

Там некуда пихнуть рулевые машины, а длинные тяги - это неприемлемо.

А.С.> Почему при цельноповоротных рулях интерференция меньше, я объяснить не берусь, но она меньше
А.С.> "Особенно", может, и нет, но, когда порулить хоть сколько-то нужно, приходится отклонять стабилизатор целиком.
Да нет, не надо так разграничивать. Если поворотный руль создает достаточный момент, не достигая срывных углов, то без разницы в плане аэродинамики руль крутить или стабилизатор целиком. Тут, кстати, и надо попробовать обойти интуицию. Т.е. попытаться оценить необходимые моменты и просчитать под них рули.
А.С.> Ну надо делать балансирный руль, а стабилизатор пусть работает, как кронштейн, но всё это очень трудоёмко
Пусть работает, но на что будешь настраивать? На дозвук или сверхзвук? Смещение ЦД на стабилизаторе при переходе на сверхзвук ~25%.
А.С.> Там некуда пихнуть рулевые машины, а длинные тяги - это неприемлемо.
Ну что ж, это конструктивный вопрос. Раз нельзя, значит выбора нет.

RocKI> Если поворотный руль создает достаточный момент, не достигая срывных углов, то без разницы в плане аэродинамики руль крутить или стабилизатор целиком.

Разница есть, и она существенна. Выражается в отношении управляющего момента, создаваемого отклонённым рулём, и момента на валу этого руля.

RocKI> Тут, кстати, и надо попробовать обойти интуицию. Т.е. попытаться оценить необходимые моменты и просчитать под них рули.

Я пытался, но прикидки неизбежно очень грубые. На уровне ро вэ квадрат пополам и графиков из Феодосьева.

А.С.>> Ну надо делать балансирный руль, а стабилизатор пусть работает, как кронштейн, но всё это очень трудоёмко
RocKI> Пусть работает, но на что будешь настраивать? На дозвук или сверхзвук? Смещение ЦД на стабилизаторе при переходе на сверхзвук ~25%.

Придётся поставить датчик абсолютного давления и датчик дифференциального давления -и по их данным менять коэффициенты, ничего не попишешь. Кстати, приёмник воздушного давления был и на "Авангарде".

А.С.> Я пытался, но прикидки неизбежно очень грубые.
А зачем точно? Главное чтобы был запас по моменту.
А.С.> Придётся поставить датчик абсолютного давления и датчик дифференциального давления -и по их данным менять коэффициенты, ничего не попишешь. Кстати, приёмник воздушного давления был и на "Авангарде".
Тут я не в теме. Мне казалось без этого можно обойтись, если положение ракеты отслеживается. И потом, о каких высотах речь? Если больших, то аэродинамического управления может не хватить, не лучше ли сразу заложить управление вектором тяги?

umbriel>> Если ракета имеет динамические органы управления, зачем ей еще и статические стабилизаторы?
RocKI> Так я и говорю, если ракета изначально устойчива, то стабилизаторы не нужны. По А.С. таких ракет нет, значит они все же нужны.
Это нарушение логики, из "если ракета устойчива, то стабилизаторы не нужны" не следует "если ракета неустойчива, то стабилизаторы нужны". Большинство современных больших ракет аэродинамически неустойчивы и тем не менее стабилизаторов на них нет.

umbriel>> Взять Ares-I: у него никаких статических стабилизаторов нет, а центр давления явно далеко перед центром тяжести.
RocKI> Насчет "явно", ты горячишься. Думаю с центровкой у него все нормально.

Верхняя (толстая) часть вместе с переходником весит 137т, а вся ракета 927т. Где у нее центр тяжести и давления?
http://www.safesimplesoon.com/assets/images/Ares I-1.jpg [zero size or time out]

umbriel> Это нарушение логики, из "если ракета устойчива, то стабилизаторы не нужны" не следует "если ракета неустойчива, то стабилизаторы нужны". Большинство современных больших ракет аэродинамически неустойчивы и тем не менее стабилизаторов на них нет.
С логикой все в порядке. Я исхожу из того, что нам изначально нужна устойчивая ракета. Отсюда и название "стабилизатор". Если тебе не нужна устойчивость, об чем тогда вообще речь? О стабилизации органами управления? Попробуй.

umbriel> Верхняя (толстая) часть вместе с переходником весит 137т, а вся ракета 927т. Где у нее центр тяжести и давления?
Ты хочешь доказать, что неустойчивые аппараты существуют? Я знаю. И даже самолеты. Но нам-то оно нужно?

А.С.>> Я пытался, но прикидки неизбежно очень грубые.
RocKI> А зачем точно? Главное чтобы был запас по моменту.
Чтобы уменьшить массу, габариты и энергопотребление рулевых машин. И при этом чтобы выполнялись требования по быстродействию.

А.С.>> Придётся поставить датчик давления

RocKI> Тут я не в теме. Мне казалось без этого можно обойтись, если положение ракеты отслеживается.

Без этого можно обойтись, да. Например, чтобы не делать этого на Р-12, в баке окислителя было промежуточное днище, и сначала расходовался окислитель из нижнего объёма, потом из верхнего. Есть и другие варианты обхода проблем с трансзвуком и т.д.

RocKI> И потом, о каких высотах речь? Если больших, то аэродинамического управления может не хватить, не лучше ли сразу заложить управление вектором тяги?

Ну, в общем, так - управление первой ступенью с помощью воздушных рулей возможно до конца работы первой ступени и ещё секунд 30 после этого. Падение управляющих моментов, создаваемых рулями, отчасти компенсируется уменьшением массы, и, как следствие, момента инерции ракеты. А дальше, да, нужно использовать альтернативные методы, например - газовые сопла на газе наддува топливных баков. Этого хватит ещё где-то на 30 секунд полёта. А дальше уже можно сделать закрутку головного блока и нехай летит себе до конца баллистической паузы.

А.С.> Ну, в общем, так
Как-то очень сложно для любительской ракеты. Проще никак?

RocKI> Я исхожу из того, что нам изначально нужна устойчивая ракета. Отсюда и название "стабилизатор". Если тебе не нужна устойчивость, об чем тогда вообще речь? О стабилизации органами управления? Попробуй.
Естественно речь о стабилизации органами управления, я уже десятое сообщение пишу что если есть органы управления то ими и нужно стабилизировать. Если по какой-то причине это нельзя сделать, то возникает вопрос, какого минимального размера должны быть пассивные стабилизаторы (ибо они обуза).

RocKI> Ты хочешь доказать, что неустойчивые аппараты существуют? Я знаю. И даже самолеты. Но нам-то оно нужно?
Ну нормально, это все равно что в теме про мотоциклы писать "зачем нам моторы Я все равно на велике ежжу".

RocKI> Как-то очень сложно для любительской ракеты. Проще никак?

Это ж такая любительская, которая на орбиту выходит. Она должна с достаточной точностью лететь по заданной траектории.
Машинки для поворота сбалансированных "рулей" весят меньше, чем подвеска для УВТ маршевого двигателя(лей). Поэтому, пока воздух есть, надо им пользоваться.

А.С.> Ну, в общем, так - управление первой ступенью с помощью воздушных рулей возможно до конца работы первой ступени и ещё секунд 30 после этого. Падение управляющих моментов, создаваемых рулями, отчасти компенсируется уменьшением массы, и, как следствие, момента инерции ракеты.
Вот, и правильно! Нужно до орбиты разгонять еще в атмосфере (первые 1 на жрд или 2 на рдтт ступени), а уже в апогее разворачивать активным гироскопам(и) ракету в горизонт, закручивать и разгонять еще двумя рдтт на орбиту.

А.С.> А дальше, да, нужно использовать альтернативные методы, например - газовые сопла на газе наддува топливных баков. Этого хватит ещё где-то на 30 секунд полёта.
Зачем управлять ракетой после того как прекратил работать двигатель и фактически она уже в вакууме? Ракета летит ровно и внешних воздействий нет вообще никаких?

RocKI>> Ты хочешь доказать, что неустойчивые аппараты существуют? Я знаю. И даже самолеты. Но нам-то оно нужно?
umbriel> Ну нормально, это все равно что в теме про мотоциклы писать "зачем нам моторы Я все равно на велике ежжу".
Да нет уж. Неустойчивые аппараты, например современные истребители, балансируются мощными компьютерами. Без них они и лететь бы не смогли.
А неустойчивыми они созданы, из соображений повышенной манёвренности.
Большие ракеты неустойчивы по другим причинам. Но на то, у них совершенные системы управления, и дополнительные двигатели, как на Союзе например.
В случае с любительской ракетой, доступно только управление аэродинамическими рулями, + несовершенная, любительская, система управления. Так нужна-ли такой ракете неустойчивость, и высокая манёвренность? Я считаю что нет.

RocKI> не лучше ли сразу заложить управление вектором тяги?

Всегда, почему-то, используется комбинация слов "управление вектором тяги".
Подразумевая при этом, что направление реактивной струи должно меняться относительно оси ракеты.
А почему просто не наклонять часть ракеты (голову, например), относительно оси?
Центр масс смещается относительно оси, возникает нужный момент.
Понятно, что во "взрослой" ракете это не выгодно по массе. Но в "детской" это может оказаться проще конструктивно.

Xan> А почему просто не наклонять часть ракеты (голову, например), относительно оси?

Вообще у взрослых рдтт ракет сопло крутится ±5-10градусов, а в реале на старте ±2* и до 0.5* в полете. Не сильно ли придется башку гнуть?
И эти органы управления будут одинаковые что для первой ступени, что для последней, не будут ли в конце концов тяжеловаты?

umbriel> Естественно речь о стабилизации органами управления, я уже десятое сообщение пишу что если есть органы управления то ими и нужно стабилизировать. Если по какой-то причине это нельзя сделать, то возникает вопрос, какого минимального размера должны быть пассивные стабилизаторы (ибо они обуза).
Сам же и пришел к необходимости стабилизаторов. Они должны быть такими, чтобы при неотклоненных рулях обеспечивать необходимый нам запас устойчивости (для экстремалов - неустойчивости). В идеале похоже надо стремиться к нейтрали, тогда нужны минимальные размеры органов управления. Но на ракете с большим смещением ЦТ по времени работы мотора это нереально. Задачка непростая.
umbriel> Ну нормально, это все равно что в теме про мотоциклы писать "зачем нам моторы Я все равно на велике ежжу".
Извини, каждый со с своего балкона... Я реалист. Мечтать не вредно, но летать интересней. И потом, зачем бороться с неустойчивостю, когда нам не нужна сверхманевренность, а нужно только подправить траекторию? Вот если есть неустойчивый режим в котором такая борьба не нужна или неизбежна, тогда другое дело. Могу предположить возможность кратковременной аэрод. неустойчивости тяжелой ракеты первые несколько секунд медленного разгона, когда хошь не хошь надо обеспечивать устойчивость вектором.

umbriel> Вот, и правильно! Нужно до орбиты разгонять еще в атмосфере (первые 1 на жрд или 2 на рдтт ступени), а уже в апогее

До апогея ещё лететь и лететь - у меня получается баллистическая пауза больше 100 секунд!

umbriel> разворачивать активным гироскопам(и)

Активными - в смысле, силовыми? тяжёлые они для этого - да и возни с ними больше. Вращающийся стол для верхних ступеней - дело другое.

umbriel> ракету в горизонт, закручивать и разгонять еще двумя рдтт на орбиту.

Ну примерно так все и делали, когда речь шла о совсем маленьких РН. И у Авангарда, и у Скаута, и у других ракет на верхних ступенях нет УВТ и они стабилизируются вращением.
А.С.>> А дальше, да, нужно использовать альтернативные методы, например - газовые сопла на газе наддува топливных баков. Этого хватит ещё где-то на 30 секунд полёта.
umbriel> Зачем управлять ракетой после того как прекратил работать двигатель и фактически она уже в вакууме? Ракета летит ровно и внешних воздействий нет вообще никаких?
К сожалению, в момент отсечки ДУ первой ступени а) скоростной напор ещё заметный б) от неостановленного ротора насоса, или, скажем, колебаний остатков топлива в баках возникает возмущающий момент в) всегда есть хоть крошечная асимметрия.

Поэтому активное управление необходимо до закрутки верхних ступеней, причём, в момент начала закрутки угловая скорость по тангажу и рысканию должна быть уже погашена.

И вот есть досадная дырка, когда управляющие моменты от рулей уже недостаточны для стабилизации, а возмущающие ещё могут отклонить ракету. Вот тут-то и пригодится газ наддува из баков.

Xan> А почему просто не наклонять часть ракеты (голову, например), относительно оси?
Я думаю это просто сложнее просчитать и сделать.