Аэродинамика ракет

Mihail66>> 1. но когда двигатель прекращает работать
SashaMaks> Как ты это определил?

Вот последний запуск с "кривым" соплом. Разгон идет по спирали, имеется угол атаки. Стрелкой показан момент прекращения тяги. И куда подевался угол?

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

А причем здесь вообще КМС? Речь идет о массе сгоревшего топлива. После остановки двигателя ЦМ убегает вперед примерно на 40%.

Salimbek> А можно я влезу с другим предположением.

Конечно можно, и даже нужно!
Но все что ты перечислил ниже совсем недавно уже обсуждалось в теме "Конструкции...". Было смоделировано и посчитано ускорение для каждой части ракеты. Более того специально для этого была сделана ракета Р50-Pandia (от русского слова "пандемия", или от эрзянского "пандя" что означает - "конец всему"). Там был установлен пустой (легкий) обтекатель, доп. масса была перенесена ниже зоны разделения. Расчетная скорость после прекращения тяги 450м/с.
А башка снова улетела вперед на полном ходу. Ссылка на запуск. Запуски ракет и испытания [Mihail66#17.05.20 19:30]

Mihail66> Вот последний запуск с "кривым" соплом. Разгон идет по спирали, имеется угол атаки. Стрелкой показан момент прекращения тяги. И куда подевался угол?

Сколько секунд работает двигатель?
На какой секунде прекращается спираль?
А так да - вот тебе пример кривого сопла с отклонённым вектором тяги - это факт, который уже имеет место быть.

Mihail66> А причем здесь вообще КМС? Речь идет о массе сгоревшего топлива.

Чем тяжелее корпус двигателя и корпус ракеты в зоне двигателя, тем меньше будет меняться положение ЦМ у ракеты по мере выгорания топлива.

Mihail66> После остановки двигателя ЦМ убегает вперед примерно на 40%.

Давай без "примерно".

SashaMaks> А так да - вот тебе пример кривого сопла с отклонённым вектором тяги - это факт, который уже имеет место быть.

И да, именно кривое сопло, а не кривая ось двигателя, как тебе хотелось бы, так как спираль появляется уже после выгорания где-то половины топлива в двигателе, т.е. на образование глубоких и кривых каверн в текстолите твоих сопл нужно некоторое время, а кривая ось сразу дала бы спираль, следовательно её влияние несущественно.

SashaMaks> Сколько секунд работает двигатель?

2,52

SashaMaks> На какой секунде прекращается спираль?

Тогда же и прекращается.

SashaMaks> А так да - вот тебе пример кривого сопла с отклонённым вектором тяги - это факт, который уже имеет место быть.

Мы с тобой это уже обсуждали. Я тебе фото показывал со смещенной осью двигателя относительно корпуса.

SashaMaks> Чем тяжелее корпус двигателя и корпус ракеты в зоне двигателя, тем меньше будет меняться положение ЦМ у ракеты по мере выгорания топлива.

Ну это понятно. Только не надо связывать массу топлива с массой двигателя. Там кроме оболочки имеется еще масса корпуса ракеты, масса стабилизаторов и масса всего остального что находится ниже ЦМ.

SashaMaks> Давай без "примерно".

А ЦМ с пустым двигателем никто не определял. Можешь сам примерно прикинуть, я дал картинку, на ней отмечен стартовый ЦМ. Могу еще добавить, что полная массы ракеты 2060.

SashaMaks> И да, именно кривое сопло, а не кривая ось двигателя, как тебе хотелось бы, так как спираль появляется уже после выгорания где-то половины топлива в двигателе, т.е. на образование глубоких и кривых каверн в текстолите твоих сопл нужно некоторое время, а кривая ось сразу дала бы спираль, следовательно её влияние несущественно.

Там не кривая ось. Там просто ось мотора смещенная относительно оси самой ракеты.
Сначала скорость маленькая. По мере увеличения скорости, увеличиваются обороты, растет амплитуда спирали.
А сильное выгорание текстолита это лишь частный случай, и такое происходит не более чем в 5% случаев. К тому же такой вынос диффузора случился на очень агрессивном двигателе с топливом на ПХА имеющим практический УИ около 220с. А в Pandii был установлен движок на НН с УИ всего 160с. Я на такое г**но всего второй раз попал. В всех остальных тестах выгорание текстолита не большое, и оно равномерное.

На фото сопло аналогичного мотора уже после испытания. Экспериментальный УИ - 219,6с.

Mihail66> 2,52
Mihail66> Тогда же и прекращается.

А где видно, что именно в этот момент происходит разделение?

Mihail66> Только не надо связывать массу топлива с массой двигателя. Там кроме оболочки имеется еще масса корпуса ракеты, масса стабилизаторов и масса всего остального что находится ниже ЦМ.

Я об этом и пишу, что чем больше там всего находится и чем оно все тяжелее будет, тем меньше будет смещаться ЦМ вверх. Связь прямая, так как при расчёте ЦМ учитываются все массы в ракете без исключения.

Mihail66> А ЦМ с пустым двигателем никто не определял.

Т.е. цифру 40% ты придумал на ходу?

Mihail66> Можешь сам примерно прикинуть, я дал картинку, на ней отмечен стартовый ЦМ. Могу еще добавить, что полная массы ракеты 2060.

Не могу, так как нет даже примерной геометрии ракеты и плотности её частей.

Mihail66> Там не кривая ось. Там просто ось мотора смещенная относительно оси самой ракеты.

Да какая разница.

Mihail66> Сначала скорость маленькая. По мере увеличения скорости, увеличиваются обороты, растет амплитуда спирали.

Амплитуда у спирали направлена вдоль её оси вращения по направлению основного перемещения.
Это факт именно кривого разгара сопла.

Mihail66> А сильное выгорание текстолита это лишь частный случай, и такое происходит не более чем в 5% случаев.

Так может это происходит чаще, чем тебе кажется или думается?
Где сопло от этого двигателя, установленного в этой ракете?

SashaMaks> Да какая разница.

Ну ты говоришь что там сопло набекрень, а я тебя поправляю.

SashaMaks> Амплитуда у спирали направлена вдоль её оси вращения по направлению основного перемещения.

Так и есть. А разве там как-то иначе?

SashaMaks> Это факт именно кривого разгара сопла.

Да с чего ты взял, что там был этот разгар?
Повторяю, пока скорость мала, то стабилизаторы слабо закручивают ракету, и спираль не проявляется. Чем больше скорость, тем быстрее закрутка, тем больше амплитуда.

SashaMaks> Так может это происходит чаще, чем тебе кажется или думается?

Пока испытано около 60-70 двигателей (эх посчитать бы), такой сильный разгар только у четырех. Причем 3 из них на ПХА, и один на НА. Все движки на НН не имеют такого уноса.

SashaMaks> Где сопло от этого двигателя, установленного в этой ракете?

Где-то там.

SashaMaks> А где видно, что именно в этот момент происходит разделение?

Так я как раз и говорю что разделения в этот момент НЕ происходит. Оно произойдет несколько позже, когда скорость снизится. Пик скорости приходится на высоту примерно 450м, а кирдык случился уже вне зоны видимости. Причем я такую аварию вообще ни разу не сумел лицезреть, а вот конец тяги вижу почти всегда, за исключением когда облака закрывают.

SashaMaks> Т.е. цифру 40% ты придумал на ходу?

Примерно похожая ракета сейчас лежит на стапеле. Я уравновесил ее без двигателя и примерно прикинул где расположится ЦМ без топлива.

SashaMaks> Не могу, так как нет даже примерной геометрии ракеты и плотности её частей.

Стартовый ЦМ есть. Примерное расположение ЦМ для двигателя можно вычислить зная его длину. Масса топлива известна. Наверно можно и перемещение ЦМ определить. Но я не пробовал.

Mihail66> Ну ты говоришь что там сопло набекрень, а я тебя поправляю.

Должна быть двойная кривизна между осью двигателя и осью ракеты, чтобы происходила закрутка корпуса ракеты сразу в двух плоскостях:
1. Разворот вокруг собственной главной оси;
2. Разворот на бок.
Тогда будет спиральная траектория.
Просто наклоненная ось двигателя - этого мало, она ещё должна отстоять от оси вращения ракеты на некоторое расстояние.

Mihail66> Да с чего ты взял, что там был этот разгар?

А с чего ты взял 5%???

Mihail66> Повторяю, пока скорость мала, то стабилизаторы слабо закручивают ракету

Повторяю, что закрутка от стабилизаторов не важна и скорее будет менее существенна, чем от самого вектора тяги, картинку я тебе уже рисовал...

При кривом разгаре сопла легко формируется отклоненная струя газа, которая крутит ракету именно так, как я написал выше.

И важно именно для твоих сопл с неразгораемыми шайбами из графита или стали, которые лежат на разгораемой основе фенольной смолы, что в результате неравномерного разгара смолы под шайбой в диффузоре только у самой шайбы, а не на выходе из сопла, формируется не видимая струя газа, которая наглядно бьёт в бок, а зона разрежения в раструбе, которая незаметна внешне и может искажаться вектор тяги, что ты уже заметишь только в полете, а не на стенде.

И 5% - могут оказаться для тебя эпичным заблуждением:

SashaMaks>> Где сопло от этого двигателя, установленного в этой ракете?
Mihail66> Где-то там.

А выводы уже тут!

Mihail66> Пик скорости приходится на высоту примерно 450м, а кирдык случился уже вне зоны видимости. Причем я такую аварию вообще ни разу не сумел лицезреть

Т.е. ты даже не знаешь разрушилась ли ракета вообще?
Ты вообще не видел ни одного её обломка и ни одной её части?

Mihail66> Примерно похожая ракета сейчас лежит на стапеле. Я уравновесил ее без двигателя и примерно прикинул где расположится ЦМ без топлива.

И где?

Mihail66> Наверно можно и перемещение ЦМ определить. Но я не пробовал.

Можно, если известна форма топливного заряда, плотность и координаты расположения этого объёма массы в ракете.

SashaMaks> Должна быть двойная кривизна между осью двигателя и осью ракеты, чтобы происходила закрутка корпуса ракеты сразу в двух плоскостях:

Ракета закручивается не из-за кривизны выхлопа, а из-за кривых стабов, которые просто невозможно сделать прямыми. Ракета без вращения это уникальный случай.

SashaMaks> А с чего ты взял 5%???

Примерно посчитал сколько всего испытаний и сколько таких уносов.

SashaMaks> Повторяю, что закрутка от стабилизаторов не важна и скорее будет менее существенна, чем от самого вектора тяги, картинку я тебе уже рисовал...

Здрасти, приплыли! Как раз от стабов ракета чаще всего и крутится.

SashaMaks> И важно именно для твоих сопл с неразгораемыми шайбами из графита или стали, которые лежат на разгораемой основе фенольной смолы, что в результате неравномерного разгара смолы под шайбой в диффузоре только у самой шайбы, а не на выходе из сопла, формируется не видимая струя газа, которая наглядно бьёт в бок, а зона разрежения в раструбе, которая незаметна внешне и может искажаться вектор тяги, что ты уже заметишь только в полете, а не на стенде.

Нет! Ну вот тебе русским языком говорят, что кривого разгара нет, а ты все равно свою песню заводишь.
А если бы в этом полете не было этой спирали, чем бы ты тогда мотивировал наличие отклонения вектора, и закритического угла?

SashaMaks> А выводы уже тут!

Мои выводы исходят из статистики. Ты ведь любишь статистику?

SashaMaks> Т.е. ты даже не знаешь разрушилась ли ракета вообще?

Если бы она не разрушилась и приземлилась, то я бы ее нашел.

SashaMaks> Ты вообще не видел ни одного её обломка и ни одной её части?

Нет не видел. Она просто перестала на связь выходить. Был хлопок от парашюта, и тишина.

Mihail66>> Примерно похожая ракета сейчас лежит на стапеле. Я уравновесил ее без двигателя и примерно прикинул где расположится ЦМ без топлива.
SashaMaks> И где?

Прямо у меня за спиной.

SashaMaks> Можно, если известна форма топливного заряда, плотность и координаты расположения этого объёма массы в ракете.

Ну форму заряда можно представить как цилиндр.
Можно и проще поступить. Запихать на место двигателя массовый муляж, и уравновесить.

Mihail66> Ракета закручивается не из-за кривизны выхлопа, а из-за кривых стабов, которые просто невозможно сделать прямыми.

При определенном отклонении вектора тяги ракета будет очень быстро вращаться вокруг своей главной оси. Этому не обязательно способствуют аэродинамические силы.

SashaMaks>> А с чего ты взял 5%???
Mihail66> Примерно посчитал сколько всего испытаний и сколько таких уносов.

Разгар моих цельных сопл и твоих двусоставных - это два разных мира. В твоих соплах неравномерного носа можно и не увидеть на стенде, а вот в полете...

Mihail66> Как раз от стабов ракета чаще всего и крутится.

И как ты это определил? А если там был отклоненный вектор тяги?

Mihail66> Нет! Ну вот тебе русским языком говорят, что кривого разгара нет, а ты все равно свою песню заводишь.

Да мне вообще похрен, если честно.
Бодайся дальше.

Mihail66> Нет не видел. Она просто перестала на связь выходить.

Интересные у тебя выводы на этом получаются...

Mihail66> Был хлопок от парашюта, и тишина.

От парашюта?
А если двигатель поломало воздушным потоком под углом атаки 90гр?
П.С. Там сила трения в 100 раз увеличивается - это как кувалдой вдарить по ракете с боку...
Но этого быть не может, так как ты так измышлил

Mihail66> Прямо у меня за спиной.

ха-ха.

Mihail66> Можно и проще поступить. Запихать на место двигателя массовый муляж, и уравновесить.

проще посчитать.

SashaMaks> При определенном отклонении вектора тяги ракета будет очень быстро вращаться вокруг своей главной оси. Этому не обязательно способствуют аэродинамические силы.

Аэродинамические силы вращения присутствуют почти всегда, чего нельзя сказать об отклонии вектора в соплах. Даже когда ракета летит прямо (без спирали) она бешенно вращается.

SashaMaks> Разгар моих цельных сопл и твоих двусоставных - это два разных мира. В твоих соплах неравномерного носа можно и не увидеть на стенде, а вот в полете...

Выходит что твой разгар всегда на стенде видно, а на полет он никак не влияет.

Mihail66>> Как раз от стабов ракета чаще всего и крутится.
SashaMaks> И как ты это определил? А если там был отклоненный вектор тяги?

Любая ракета крутится всегда. Но не у каждой ракеты есть отклонение вектора.
Даже если я сейчас с тобой соглашусь, что там было отклонение вектора в двух плоскостях, то как это повлияет на аэродинамику связанную с отрывом головы? Ведь башка оторвалась уже при прямолинейном движении.

SashaMaks> Да мне вообще похрен, если честно.
SashaMaks> Бодайся дальше.

Т.е тебе интересней настаивать на своей версии с отклонением вектора. А мое изложение причины отрыва головы ты напрочь отвергаешь?

Mihail66>> Нет не видел. Она просто перестала на связь выходить.
SashaMaks> Интересные у тебя выводы на этом получаются...

Если бы это был единичный случай, то да. А если это происходит регулярно?

SashaMaks> От парашюта?

Ага! И я к этому уже привык.

SashaMaks> А если двигатель поломало воздушным потоком под углом атаки 90гр?

Тогда бы я что-то другое услышал, и даже увидел. Тяга заканчивается у меня на глазах.

SashaMaks> Но этого быть не может, так как ты так измышлил

Слабо представляю что такое возможно.

SashaMaks> проще посчитать.

Я не знаю как посчитать. Думал что ты знаешь и сумеешь прикинуть, и сможешь как-то оппонировать моим 40%.

Mihail66> Аэродинамические силы вращения присутствуют почти всегда, чего нельзя сказать об отклонии вектора в соплах. Даже когда ракета летит прямо (без спирали) она бешенно вращается.
Mihail66> Любая ракета крутится всегда. Но не у каждой ракеты есть отклонение вектора.

Эти две причины вращения не дают возможности сделать строго вывода, что вращение было обязательно по причине аэродинамических сил.

Mihail66> Выходит что твой разгар всегда на стенде видно, а на полет он никак не влияет.

Нет, выходит, что в твоих соплах кривой разгар может проявится чаще в полете, чем на стенде.

Mihail66> то как это повлияет на аэродинамику связанную с отрывом головы? Ведь башка оторвалась уже при прямолинейном движении.

Да никак, ИМХО не лечиться - это уже психология, астрология, что угодно, только не техническая сфера.
Думай как хочешь.

Mihail66> Т.е тебе интересней настаивать на своей версии с отклонением вектора. А мое изложение причины отрыва головы ты напрочь отвергаешь?

Ты пока первый с такой версией и никак е ещё не доказал, только измышлизмы, которые даже с механикой процесса не сгласуются.

Mihail66> Тогда бы я что-то другое услышал, и даже увидел. Тяга заканчивается у меня на глазах.

Горящий кусок топлива продолжает лететь. И что?
Ах да, этого быть точно не может...

Mihail66> Думал что ты знаешь и сумеешь прикинуть, и сможешь как-то оппонировать моим 40%.


Я в отпуске, у меня нет моего компутера перед носом, я сейчас дурак дураком, а не инженер
Так что без меня, но потом было бы прикольно и интересно проверить хотя бы одну твою ракету на запас устойчивости во всем диапазоне скоростей и масс. Но это расчетов на месяц...

SashaMaks> Эти две причины вращения не дают возможности сделать строго вывода, что вращение было обязательно по причине аэродинамических сил.

Дело в том что АД-силы вращения присутствуют всегда, а вот спираль это редкость. Но голова улетает в обоих случаях. Неужели я в этом эпизоде должен основываться только на версии с вектором? И какие выводы следуют в случае когда голова улетает без видимого отклонения угла атаки?
Или мне уже нужно разделять эти две аэродинамеческие особенности. "Вот в этом полете голова улетела точно из-за спирали. А вот в этом полете хрензнат почему, но все равно улетела, хотя спирали нет."

SashaMaks> Да никак, ИМХО не лечиться - это уже психология, астрология, что угодно, только не техническая сфера.

Как-то однобоко. По твоему выходит именно так, как я чуть выше продекларировал.

SashaMaks> Ты пока первый с такой версией и никак е ещё не доказал, только измышлизмы, которые даже с механикой процесса не сгласуются.

И прикинь, еще я первый у кого постоянно ракета на полном ходу разбирается.
А что именно не согласуется с механикой процесса? В каком месте я косячу?

SashaMaks> Горящий кусок топлива продолжает лететь. И что?

Ну и то, что я бы тогда увидел горящий кусок топлива. Ты его видел? Я тоже не видел. Он что, суслик что ли? Если движок сломать, там не просто кусок полетит. Там скорей фейерверк. И сопровождаться он будет не только аэродинамическими отклонениями траектории, а еще и аудиосопровождением.

SashaMaks> ... было бы прикольно и интересно проверить хотя бы одну твою ракету на запас устойчивости во всем диапазоне скоростей и масс. Но это расчетов на месяц...

Возвращайся из отпуска в инженерию, и я тебе дам такую возможность.

Mihail66> Дело в том что АД-силы вращения присутствуют всегда, а вот спираль это редкость.

Для спирали нужно отклонение вектора тяги.

Mihail66> Но голова улетает в обоих случаях. И какие выводы следуют в случае когда голова улетает без видимого отклонения угла атаки?

Никакие, так как "голова улетает" - это пока что твой персональный бред. Ну не доказано это, хоть тресни.

Mihail66> И прикинь, еще я первый у кого постоянно ракета на полном ходу разбирается.

Ага, и Земля плоская!

Mihail66> А что именно не согласуется с механикой процесса? В каком месте я косячу?

Что голова улетает, а хвост нет.

Mihail66>> Дело в том что АД-силы вращения присутствуют всегда, а вот спираль это редкость.
SashaMaks> Для спирали нужно отклонение вектора тяги.

Но не обязательно в двух плоскостях. А можно еще и с массами накосячить, или с навесным электронным оборудованием. Так что кривое сопло или неравномерный разгар это не необходимое условие.

SashaMaks> Никакие, так как "голова улетает" - это пока что твой персональный бред. Ну не доказано это, хоть тресни.

Что не доказано? Что ракета самопроизвольно разбирается? Это еще нужно доказывать?
Мне проще доказать, что она не будет разбираться, если я ей не дам такую возможность. Но это не будет доказательством что она может разобраться сама по себе.

Mihail66>> А что именно не согласуется с механикой процесса? В каком месте я косячу?
SashaMaks> Что голова улетает, а хвост нет.

Походу ты и сам не знаешь, что там не согласуется. Ты хоть пытался понять мою версию? Приятного отпуска!

Mihail66>> Примерно похожая ракета сейчас лежит на стапеле. Я уравновесил ее без двигателя и примерно прикинул где расположится ЦМ без топлива.
SashaMaks> И где?

Ну вот теперь провел инструментальные измерения положения ЦМ с топливом и без оного для аналогичной ракеты длиной 960мм и диаметром 50мм. Стартовая масса 2,4кг.

Для этого вытащил из ракеты двигатель и поставил вместо него массовый муляж оболочки.
Масса заправленного мотора 1кг, а оболочка 300г.
В реальности масса топлива 670г.