Электронное оборудование ракет - БРЭО,часть XIV

Mihail66>> Помнится еще совсем недавно ты даже и не замышлял аварийный наклон отслеживать.
SashaMaks> После успешного испытания своего барометрического датчика в двух пусках я решил аналогично довести до ума алгоритм управления ракетой по инерциальным датчикам, но процесс застопорился в основном из-за понимания того, что даже в самом простом варианте у этой схеме нет перспектив для неуправляемых ракет.
Ну так я не понял. Все же с барометрическим датчиком у тебя были проблемы, если ты решил работать по инерционным?
С инерционными ты уперся в проблему их зашкаливания. Теперь то что?, чем дальше собираешься наклон обсчитывать?

Mihail66> Ну так я не понял. Все же с барометрическим датчиком у тебя были проблемы, если ты решил работать по инерционным?

Проблемы с барометрическим датчиком есть у всех, только я их озвучиваю для объективности, а остальные нет, так как у кого-то на этом типа бизнес завязан, а кто-то за свой авторитет печОтся...
В случае с барометром имеет смысл лишь говорить о степени надёжности его работы, которая во многом зависит от алгоритма программы. И даже несмотря на то, что я тут уже показывал и доказывал более высокую степень надежности работы своего датчика по сравнению с прочими вариантами, я не испытываю иллюзий на его счёт. Всё равно может быть отказ, и он обязательно произойдёт в какой-нибудь очень важной ракете. Поэтому и решил перейти на одноосевой акселерометр.

Mihail66> С инерционными ты уперся в проблему их зашкаливания. Теперь то что?, чем дальше собираешься наклон обсчитывать?

С одноосевым акселерометром эту проблему я решил за счёт применения тензометрического моста, о чем уже писал. Это позволяет делать дешевый акселерометр и не жалеть о его потери в случае потери ракеты.

Так же я пошел по пути наращивания надежности работы своих двигателей, чтобы вообще свести к минимуму возможные отказы в их работе и влиянии этих отказов на полёт ракет. Тут есть цель добиться надёжности не хуже, чем у профессиональных РДТТ.

Ну и для действительно надёжной регистрации нештатной ситуации с полётом ракеты сверху вниз чем-то одним не обойтись, всё равно это будет сложная система датчиков и алгоритма, да и актуально это будет для рекордных ракет, где действительно есть риск с такой ситуацией. Т.е., например, алгоритм одноосевого акселерометра будет дублирован тем же барометром на обработку аварийной ситуации, так как по барометру будет видно, что ракета пошла вниз не тогда, когда надо.

Mihail66> Нет, стабилизировать не собираюсь. Просто защищаюсь от аварийного включения второй ступени, чтобы не улетела в соседний курятник.

Михаил, если цель состоит только в том чтобы определить находится ли ракета в вертикальном положении или нет, то можно использовать "простой" УФ датчик апогея.

Вместо чтобы дать импульс зажигания можно использовать его для блокировки зажигания второй ступени. С несколькими резисторами можно даже установить угол, под которым он должен активироваться.

pinko> Михаил, если цель состоит только в том чтобы определить находится ли ракета в вертикальном положении или нет, то можно использовать "простой" УФ датчик апогея.

1. Луна с Земли светит ярче, чем фон.
2. Земля с Луны светит ярче, чем фон.
3. Земля с некоторой высоты светит темнее, чем фон.

Вопрос, какова высота изменения светимости между Землёй и фоном на противоположную?

Эта цифра определит потолок применимости данного датчика...

pinko>> Михаил, если цель состоит только в том чтобы определить находится ли ракета в вертикальном положении или нет, то можно использовать "простой" УФ датчик апогея.
SashaMaks> 1. Луна с Земли светит ярче, чем фон.
SashaMaks> 2. Земля с Луны светит ярче, чем фон.
SashaMaks> 3. Земля с некоторой высоты светит темнее, чем фон.
SashaMaks> Вопрос, какова высота изменения светимости между Землёй и фоном на противоположную?
SashaMaks> Эта цифра определит потолок применимости данного датчика...

Когда кто-то здесь начнет запускать ракеты на орбите или ночью, мы теоретически обсудим практические последствия.

pinko> Вместо чтобы дать импульс зажигания можно использовать его для блокировки зажигания второй ступени. С несколькими резисторами можно даже установить угол, под которым он должен активироваться.

Я это уже проходил. Угол установить не получится. Ракета вращается. Это же равносильно магнитометру и магнитной линии, которая расположена под углом.
А уход от вертикали на 20-25* я уже приравниваю к аварийному, т.к. искать вторую ступень придется уже очень далеко от места старта (и неизвестно на чьей территории).

SashaMaks> В случае с барометром имеет смысл лишь говорить о степени надёжности его работы, которая во многом зависит от алгоритма программы.
А в чем ненадежность? Или же речь идет о точности?

Mihail66> А в чем ненадежность? Или же речь идет о точности?

Порывы ветра при переходе через трансзвук приводят к ложным срабатываниям системы спасения. А также снижение точности определения высоты с высотой и скоростью прохождения апогея.

Тут потолок получается где-то 8…12 км в зависимости от датчика.

А вот с фотодатчиком переворота потолок будет где-то раза в два меньше 4…6 км - на этой высоте отраженный свет от Земли уже будет ярче, чем из космоса и датчик выдаст ложную команду на систему спасения без всякого переворота ракеты, если она будет лететь выше.

SashaMaks> Порывы ветра при переходе через трансзвук приводят к ложным срабатываниям системы спасения.
Нужно блокировать работу ССР на транс и сверхзвуке, один хрен спасать на такой скорости нельзя.
SashaMaks> А также снижение точности определения высоты с высотой и скоростью прохождения апогея.
А она (высота) тебе нужна для определения отклонения от вертикали?

Mihail66> Нужно блокировать работу ССР на транс и сверхзвуке, один хрен спасать на такой скорости нельзя.

А делать ты это будешь с помощью другого датчика, который вполне себе самодостаточен и даже лучше оказывается.

Mihail66> А она (высота) тебе нужна для определения отклонения от вертикали?

Главное исключить развитие самых опасных ситуаций, а желание непременно пустить ракету строго вертикально всё равно потребует дополнительных затрат и просто это не будет.

SashaMaks> А делать ты это будешь с помощью другого датчика, который вполне себе самодостаточен и даже лучше оказывается.

С помощью какого датчика я буду это делать?
А ты уже все, закончил, уже и делать не будешь?

SashaMaks> Главное исключить развитие самых опасных ситуаций, а желание непременно пустить ракету строго вертикально всё равно потребует дополнительных затрат и просто это не будет.
На строгую вертикальность не претендую, но от запуска второй ступени под углом хочется защититься.

Mihail66> С помощью какого датчика я буду это делать?

Ты - не знаю, обычно для этого используют тот же акселерометр.
Я так делал, в последнем запуске с электроникой обычный акселерометр работал только на анализ аварийной ситуации, он блокировал алгоритм барометра на время наличия положительной перегрузки по главной оси более 2G.
Сделать из этого акселерометра полноценный одноосевой датчик апогея не получилось, так как его потолок был всего 16G, а нужно было минимум 40G, но для исключения аварии это пригодилось и даже было видно, что программа сработала в аварийном режиме, когда ракета пошла в Землю носом, проходя дугу и апогей в ней, не выпустила парашют по барометру.

Mihail66> А ты уже все, закончил, уже и делать не будешь?

Теперь будет наоборот - главный алгоритм управления полётом будет на акселерометре, а подстраховка на барометре. Но для одноступенчатых пусков барометр будет использоваться только для записи данных и не более.

На конец этого лета ещё есть желание сделать хотя бы несколько простых пусков с акселерометром, чтобы именно отработать его алгоритм работы в реальных условиях, надеюсь, получится.

SashaMaks> Я так делал, в последнем запуске с электроникой обычный акселерометр работал только на анализ аварийной ситуации, он блокировал алгоритм барометра на время наличия положительной перегрузки по главной оси более 2G.

И что эта блокировка дает, в плане определения отклонения от вертикали?
Почему именно 2g? Чем такая перегрузка коварна для барометра?
На каком принципе вообще осуществлялся мониторинг вертикали?

Mihail66> На каком принципе вообще осуществлялся мониторинг вертикали?

После выгорания ускорение будет только атмосферное сопротивление и гравитация. Учитывая, что сопротивление воздуха дает менее 1ж, то если было отклонение тогда ты увидеш гравитацию на других осях - более или менее как если бы был на земле.

pinko>то если было отклонение тогда ты увидеш гравитацию на других осях - более или менее как если бы был на земле.
Возможно, сопротивление воздуха по другим осям, но не гравитацию. Гравитацию в летящей ракете не увидишь. Хотя, это больше спор о терминах.

Mihail66> И что эта блокировка дает, в плане определения отклонения от вертикали?

Ничего.
Тут я только писал про свой последний алгоритм.

Mihail66> Почему именно 2g? Чем такая перегрузка коварна для барометра?

Ничем. Это просто программная логика, которая определяет диапазон скоростей полёта ракеты, когда парашют выбрасывать нет смысла. А также это закрывает диапазон трансзвуковых скоростей полёта от ложного срабатывания по барометру.

Mihail66> На каком принципе вообще осуществлялся мониторинг вертикали?

Ни на каком. С помощью одного акселерометра этого не отследить. Нужна связка с гироскопом, но у них потолок по вращению всего лишь 5,55 об в сек. Ракета может и быстрее закрутиться в полёте.

Mihail66>> На каком принципе вообще осуществлялся мониторинг вертикали?
pinko> После выгорания ускорение будет только атмосферное сопротивление и гравитация. Учитывая, что сопротивление воздуха дает менее 1ж,

Сразу после остановки двигателя у меня наблюдались тормозящие усилия до 3 же.

pinko> то если было отклонение тогда ты увидеш гравитацию на других осях - более или менее как если бы был на земле.

Отчего же? Ракета падает, поэтому гравитацию не видно никогда и никак. То есть, её отлично видно, если ракету облучить радиолокатором, он регистрирует "один же" направленный к центру Земли, но внутри ракеты при этом невесомость, нарушаемая только аэродинамическим сопротивлением.

Самолёт, двигаясь по дуге большого круга, противостоит гравитации подъёмной силой своих крыльев, поэтому внутри него гравитация ощущается. Но даже и в самолёте, если он летит на восток, "же" измеримо меньше своего истинного значения, а а запад - измеримо больше.

Допустим, он летит ровно на такой широте, где линейная скорость вращения Земли в точности равна его скорости относительно поверхности Земли, то есть, примерно 250 м/с. Тогда самолёт, летящий на запад, будет покоиться в инерциальной системе координат, а летящий на восток - двигаться с удвоенной скоростью, 500 м/с. Правда, это всего лишь 6,4% от орбитальной скорости, а в формуле ускорения скорость в квадрате, поэтому уменьшение "же" составит лишь 0,4%, но современные весы эту разницу отлично замечают. А, значит, и в самолёте, даже, когда он летит, с точки зрения пассажира, не совершая никаких манёвров, на то, что "же" совпадает с вертикалью, полагаться нельзя.

Например, он снижается с углом 2,8 градусов (это ещё тяжело заметить глазами, находясь в кабине), и ускоряется пр этом снижении на 0,5 метра в секунду в квадрате. При этом "же", ощущаемое пассажирами, будет направлено в точности перпендикулярно полу, как если бы самолёт двигался равномерно и "горизонтально".

Акселерометр при этом покажет только, что "же" уменьшилось на 1,25%.

Б.г.> Отчего же? Ракета падает, поэтому гравитацию не видно никогда и никак...

Спасибо, что указали на мою ошибку, всегда рад учиться.

Кстати, это два реальных полета с 3D-акселерометром. У акселерометра большой диапазон ±200g, поэтому разрешение низкое, но может быть интересно прокомментировать графики?

pinko> Кстати, это два реальных полета с 3D-акселерометром.

О, как интересно!
А ось ракеты с какой осью акселерометра направлена? По Х?

Mihail66> А ось ракеты с какой осью акселерометра направлена? По Х?

Да, по Х.

Первая ракета плавно открыла маленький парашют, вторая - нет и имела жесткую посадку под углом около 60 градусов. Полный полет выглядит так:

pinko> Первая ракета плавно открыла маленький парашют, вторая - нет и имела жесткую посадку под углом около 60 градусов. Полный полет выглядит так:

Про второй график мне трудно что-то предположить.
А первая ракета взлетала под небольшим углом, и без вращения. Парашют примерно на 6 секунде.
???

Б.г.>> Отчего же? Ракета падает, поэтому гравитацию не видно никогда и никак...
pinko> Спасибо, что указали на мою ошибку, всегда рад учиться.
pinko> Кстати, это два реальных полета с 3D-акселерометром. У акселерометра большой диапазон ±200g, поэтому разрешение низкое, но может быть интересно прокомментировать графики?

По первому полёту. Видно, что перед стартом ракета стоит примерно вертикально - проекции "же" на боковые оси весьма мала. Однако, когда ракета начинает движение, видна порядочная (между одной третью и одной четвертью) проекция вектора тяги на ось Z. То есть, отклонение вектора тяги от оси Х акселерометра составляло от 14 до 17 градусов.
Судя по тому, что на втором полёте знак проекции для оси Z сохранился, а оси Y поменялся, это похоже на эксцентриситет тяги двигателя, который величина практически случайная (если только двигательный отсек не сделан криво, но я в это не верю ), но возможен и перекос установки акселерометра в корпусе.
После аккуратного вычитания проекций продольного ускорения из боковых, их показания станут заметно информативнее, особенно, с учётом расстояния от центра тяжести ракеты до акселерометра. Можно будет, наверно, даже вычленить ветровой снос и вращение ракеты вокруг продольной оси, тогда останутся только колебательные движения устойчивой ракеты - они в первом приближении симметричны, и частота этих колебаний пропорциональна скоростному напору. Который можно посчитать, зная продольное ускорение ракеты

Б.г.> По первому полёту ...

Спасибо Б.г.

У меня есть другой вопрос - если взять квадратный корень из суммы квадратов проекций на трех осях, это должно дать ускорение от тяги независимо от положения датчика?

Б.г.>> По первому полёту ...
pinko> Спасибо Б.г.
pinko> У меня есть другой вопрос - если взять квадратный корень из суммы квадратов проекций на трех осях, это должно дать ускорение от тяги независимо от положения датчика?

В принципе, да, но, для этого, во-первых, сначала нужно откалибровать датчик - у дешёвых датчиков заметный сдвиг нуля, а, возможно, и перекос осей. Т.е. оси внутри не взаимно пермендикулярны, а отклонены от теоретического положения. Это поддаётся калибровке, но она не очень проста.

pinko>> У меня есть другой вопрос - если взять квадратный корень из суммы квадратов проекций на трех осях, это должно дать ускорение от тяги независимо от положения датчика?
Б.г.> В принципе, да, но, для этого, во-первых, сначала нужно откалибровать датчик - у дешёвых датчиков заметный сдвиг нуля, а, возможно, и перекос осей. Т.е. оси внутри не взаимно пермендикулярны, а отклонены от теоретического положения. Это поддаётся калибровке, но она не очень проста.

Спасибо! Конечно калибровка нуля делается.

Перекос осей я не знаю, как можно сделать калибровка. Но в любом случае с хорошим приближением для любительских ракет будет хорошим способом просто "выкинуть" датчик и восстановить ускорение.