Аэродинамика ракет

RocKI> Я только напомню, что это никем и ничем не доказано, и является только умозаключением Михаила. И на базе этого весьма вольного умозаключения сейчас и разворачивается весь этот кипеж с сервами, пружинами, шприцами и т.п..

Именно так!
Но других умозаключений просто нет. А у меня есть обломки этих ракет, с явными признаками описанного явления.

ПС.
Добавлю лишь то, что на дозвуковых скоростях этого не происходит.

Mihail66> Но других умозаключений просто нет.

Есть еще две причины, менее загадочные и более реалистичные, которые могут разобрать на части даже самую прочную ракету. Одну я тебе описал, вторая вообще бородатая - это аэродинамический удар после выхода ЛА на закритический угол атаки.

П.С. Это тебе просто для справки, ты можешь и дальше на них хер ложить...

П.П.С. Обе причины усиливаются пропорционально квадрату скорости и особенно, так называемому, трансзвуковому явлению - звуковой барьер, когда Сх сильно подскакивает для плохо обтекаемых форм.

SashaMaks> .... - это аэродинамический удар после выхода ЛА на закритический угол атаки.

Отлично! Именно это я и отметил. А можно поподробней об этом процессе? И как здесь участвует закритический угол атаки? Какой это угол? И откуда он взялся?

Mihail66> А можно поподробней об этом процессе?

Завтра, если время найду.

Mihail66> И как здесь участвует закритический угол атаки?

Он меняет направление обдува ЛА и меняется мидель, Сх и силу трения очень сильно.

Mihail66> Какой это угол?

Зависит от геометрии и скорости ЛА.

Mihail66> И откуда он взялся?

От туда, что ракета никогда не летит с нулевым углом атаки, она все время качается, если устойчивая.

SashaMaks> Завтра, если время найду.

Я в ожидании!

SashaMaks> Он меняет направление обдува ЛА и меняется мидель, Сх и силу трения очень сильно.

А каким образом изменение направления обдува способно разобрать ракету?

SashaMaks> От туда, что ракета никогда не летит с нулевым углом атаки, она все время качается, если устойчивая.

Эти колебания должны иметь затухающий характер. Или возможно про проходе трансвука происходит какая-то метаморфоза? Но я не вижу предпосылок, чтобы ракета сломалась пополам. Замечу, что у меня ракеты не разу не переламывались, а именно разделялись. Для того чтобы сломать ракету на изгиб должна появиться условная точка опоры, а ей неоткуда взяться.

Mihail66> А каким образом изменение направления обдува способно разобрать ракету?

Просто рассуждения.

"Аэродинамический удар - механическое воздействие ударной волны, образующейся при движении летательного аппарата в атмосфере в момент достижения им сверхзвуковой скорости." (ГОСТ 26883-86: Внешние воздействующие факторы. Термины и определения.)
Но АД-удар не "ударяет" по самому летательному аппарату, это лишь следствие пролета на свехзвуковой скорости, и приходится это удар на сторонние предметы.

Но если поизучать картинки и диаграммы связанные с этой тематикой, а их в интернете пруд пруди, то можно отметить, что наибольшее сопротивление приходится на переднюю кромку крыла. Именно это повышенное сопротивление создает воздушное уплотнение, которое и является причиной этого АД-удара. (Почему то нос ЛА в меньшей степени подвержен этому явлению.) И вот тут уже хайли лайкли, что именно это уплотнение и отрывает хвост ракеты от носовой части, тормозя ее за стабилизаторы.
Или же первый вариант, упомянутый Сашей, это избыточное давление внутри корпуса раздувает ракету в разные стороны, отчего она самопроизвольно располовинивается.

Mihail66> А каким образом изменение направления обдува способно разобрать ракету?

Увеличивается многократно сила трения и это происходит резко и быстро, как удар - ударная нагрузка - это из сопромата, а не из аэродинамики.

Mihail66> Эти колебания должны иметь затухающий характер.

Да, они затухающие у устойчивой ракеты, но в полете постоянно происходят дестабилизирующие возмущения, которые снова вызывают новые колебания.

Mihail66> Или возможно про проходе трансвука происходит какая-то метаморфоза?

Просто на трансзуке дополнительно получается еще и высокий Сх, что в общей совокупности всех параметров, составляющих силу трения, дает скачок силы сопротивления в этой области скоростей.

Mihail66> Но я не вижу предпосылок, чтобы ракета сломалась пополам.

Не обязательно пополам, ее может вообще порвать, как тузик грелку.

Mihail66> Замечу, что у меня ракеты не разу не переламывались, а именно разделялись.

Комментировать твои измышлизмы не буду.

Mihail66> Для того чтобы сломать ракету на изгиб должна появиться условная точка опоры, а ей неоткуда взяться.

Это ЦМ и его распределение по объему ЛА.

Mihail66>> А каким образом изменение направления обдува способно разобрать ракету?
SashaMaks> Увеличивается многократно сила трения и это происходит резко и быстро, как удар - ударная нагрузка - это из сопромата, а не из аэродинамики.

А эта сила трения действует на весь корпус, или возникает лишь в некоторой части?

Все же видится мне, что угол атаки здесь совершенно не причем. Я тут ночью кинулся изучать околозвуковые воздушные обтекания, и обнаружил существование характерных для обсуждаемого явления процессов. Дело в том что на трансзвуке головная часть ракеты попадает в область низкого давления. На самом "остие" ГО возникает зона нулевой скорости. А начиная от самого носа образуется отрывная струя, и вокруг головного обтекателя формируется воздушный пузырь разряжения. В этой части скорость потока становится больше 1М. А потом эта отрывная струя "схлопывается" (прилетает обратно на корпус), и вот в этом месте возникает аэродинамический удар от возврата отрывной струи. Можно предположить, что как раз в этом месте и возникает повышенное трение, которое совместно с инерциальной силой и растаскивают ракету на части.

Несколько картинок про самолет (про ракету не нашел).





Ссылка на источник Объяснение физической сущности явления «Подъёмная сила Крыла» без использования уравнения Бернулли / Хабр

Mihail66>> Для того чтобы сломать ракету на изгиб должна появиться условная точка опоры, а ей неоткуда взяться.
SashaMaks> Это ЦМ и его распределение по объему ЛА.

Ну вот хоть кто-то из присутствующих обратил внимание на этот аспект. А я уже давно задаюсь вопросом, и спрашиваю форум как выгоднее расположить доп. массы в ракете, разнести по разным углам, или сконцентрировать в ЦМ. Но похоже что никто это не интересует.

Mihail66> спрашиваю форум как выгоднее расположить доп. массы в ракете, разнести по разным углам, или сконцентрировать в ЦМ.

Этот вопрос актуален только для управляемых ракет.

RocKI> Этот вопрос актуален только для управляемых ракет.

А как же быть с распределением нагрузок на корпус при изменениях угла атаки в неуправляемом полете?

Mihail66> А эта сила трения действует на весь корпус, или возникает лишь в некоторой части?

На весь ЛА.

Mihail66> Все же видится мне, что угол атаки здесь совершенно не причем. Я тут ночью кинулся изучать околозвуковые воздушные обтекания, и обнаружил...

Можешь продолжать дальше бодаться с ветряными мельницами.

SashaMaks> Можешь продолжать дальше бодаться с ветряными мельницами.

Ну ты хоть бы дал пояснения своим умозаключениям. Что, как и откуда берется, на что воздействует, как бороться, и откуда эта бесценная информация.
А сейчас это просто "ветряная мельница".

Mihail66> А как же быть с распределением нагрузок на корпус при изменениях угла атаки в неуправляемом полете?

Углы атаки в неуправляемом полете должны быть минимальны. Если это не так, значит ты сделал что-то не так. Большие углы атаки только у кривой ракеты с кривым мотором.

RocKI> Углы атаки в неуправляемом полете должны быть минимальны. Если это не так, значит ты сделал что-то не так. Большие углы атаки только у кривой ракеты с кривым мотором.

Тут с тобой и не поспоришь.
Почему же у Саши углы постоянно закритические?

---

И, да, про кривой мотор! Он может сделать большой угол атаки, но только когда работает. Ракета же "разбирается" уже в свободном полете. Вероятно это именно Сашины колебательные ракетодвижения.

Mihail66> И, да, про кривой мотор! Он может сделать большой угол атаки

Ну ты и сам все знаешь, а заставлять тебя искать причины кривости твоих ракет я не буду.

И да ракета только один раз в полете выходит на закритический угол атаки на большой скорости, он же и последний...

Mihail66>> И, да, про кривой мотор! Он может сделать большой угол атаки
SashaMaks> Ну ты и сам все знаешь, а заставлять тебя искать причины кривости твоих ракет я не буду.

А это ты сейчас на что намекнул?

SashaMaks> И да ракета только один раз в полете выходит на закритический угол атаки на большой скорости, он же и последний...

И когда она у тебя это делает? А главное почему, и как с этим бороться?

Mihail66> И когда она у тебя это делает? А главное почему, и как с этим бороться?

Не у меня, а у тебя.
И у твоих ракет есть две возможные причины выхода на закритические углы атаки:
1. Отклоненный вектор тяги из-за фенольной смолы в соплах;
2. Низкий запас АДУ ракеты.

SashaMaks> И у твоих ракет есть две возможные причины выхода на закритические углы атаки:
SashaMaks> 1. Отклоненный вектор тяги из-за фенольной смолы в соплах;
SashaMaks> 2. Низкий запас АДУ ракеты.

Опять ты не о том.
1. Из чего бы не были изготовлены сопла, но когда двигатель прекращает работать, то уже нет отклоненного вектора.
2. АДУ ракеты становится большим после выгорания топлива.
Откуда взяться закретическому углу?

Tayfur> Есть такая фигня - ударная волна. Она создаётся носом объекта и отрывается от корпуса изделия. Часть изделия оказывается в зоне низкого давления.

Я именно это вот здесь и отметил.



Tayfur> В таких случаях у ракетчиков на хвост автобуса принято ставить стабилизаторы. Но они помогают только пока скорость маленькая и поток схлопывается до стабилизаторов.

Эта скорость называется околозвуковой.

Tayfur> Стоит набрать хорошую скорость, как поток будет схлопываться далеко после автобуса и стабилизаторы окажутся в аэродинамической тени.

А вот это уже очень сверхзвуковая скорость.

Tayfur> В этом случае автобус может развернуть поперёк движения. Если после разворота стабилизаторы попадут в область ударной волны, на автобус будут действовать переламывающие силы...

А что должно заставить ракету развернуться поперек?

Tayfur>> В этом случае автобус может развернуть поперёк движения. Если после разворота стабилизаторы попадут в область ударной волны, на автобус будут действовать переламывающие силы...
Mihail66> А что должно заставить ракету развернуться поперек?

Давление на нос и отсутствие давления на стабилизаторы - перенос центра давления выше центра тяжести.

Mihail66>> А что должно заставить ракету развернуться поперек?
Tayfur> Давление на нос и отсутствие давления на стабилизаторы - перенос центра давления выше центра тяжести.

Согласен! Но для этого нужно чтобы ракета начала выходить из сверхзвука уже имея некоторый угол атаки. Такое конечно как бы возможно, но нужно не забывать, что ракета на таком режиме имеет избыток аэродинамической устойчивости (у нее хвостовая часть очень легкая). Маловероятно.

ПС.
Еще раз подчеркну, что максимум скорости ракета проходит прямолинейно, и полностью в собранном состоянии. "Разборка" происходит уже в торможении. Какая при этом у нее скорость, я сказать не берусь, Предполагаю что как раз околозвуковая, на которой и происходит выход стабилизаторов из зоны низкого давления. Из-за чего не переламывает ракету пополам, а именно "отрывает" хвостовую часть по месту разделения отсеков.

Mihail66> 1. но когда двигатель прекращает работать

Как ты это определил?


Mihail66> 2. АДУ ракеты становится большим после выгорания топлива.

Это для двигателей с высоким КМС, для твоих это явление несущественно и сопоставимо с уходом вверх ЦД на скорости. Еще даже не известно, какой там будет запас устойчивости у твоих ракет...

Mihail66> Еще раз подчеркну, что максимум скорости ракета проходит прямолинейно, и полностью в собранном состоянии. "Разборка" происходит уже в торможении. Какая при этом у нее скорость, я сказать не берусь, Предполагаю что как раз околозвуковая, на которой и происходит выход стабилизаторов из зоны низкого давления. Из-за чего не переламывает ракету пополам, а именно "отрывает" хвостовую часть по месту разделения отсеков.

А можно я влезу с другим предположением.
Еще раз вспомним, что ракета "разбирается" уже после того, как отработал двигатель. Что при этом происходит?
1) Ракета продолжает лететь вперед по инерции. (А кто является источником этой инерции? Тяжелая голова?)
2) А что тогда тормозит ракету? а) сопротивление воздуха в головной части на обтекателе и б) сопротивление воздуха на стабилизаторах.
И если торможение в головной части ракету не разбирает, то сила сопротивления на стабилизаторах уже может быть достаточной, чтобы разобрать ракету. Потому как начинают действовать две силы - одна слегка тормозит ракету за голову, а вторая тормозит ракету за хвост. Если при этом пустой хвост начинает колебаться, то это просто значительно увеличит тормозящую силу и приведет к большему усилию на отрыв. Тем более там будут возникать динамические знакопеременные нагрузки, что еще сильнее будет действовать на корпус и разбирать ракету.

Если это предположение верно, то понятно, что делать: 1) попробовать уменьшить размеры стабилизаторов, чтобы меньше было усилие на отрыв; 2) уменьшить массу головы, пусть от этого ракета взлетит пониже, но усилия будут в приемлемом диапазоне; 3) поменять форму головного обтекателя, чтобы больше аэродинамического сопротивления головная часть забирала на себя; (к тому же, возможно, отжатая часть воздуха когда притягивается к корпусу, ну вон, как на картинках выше, то попадает как раз в зону разделения ракеты, что и дает такой усиливающий эффект, а поменяв аэродинамику мы сместим эту зону) 4) усилить место соединения разделяющихся частей, чтобы требовалось гораздо большее усилие для отрыва.
Вообще - лучше бы в какой программе смоделировать для заданной геометрии ракеты и для заданной скорости - как обтекает воздух, какие усилия где возникают и т.д. (при этом не забыть, что двигатель выгорел и центр масс смещен). Тогда будет уже понятнее, что можно предпринять. Поиграться с той же геометрией обтекателя и стабилизаторов, посмотреть - как будут при этом меняться силы.