Любителям полетать в атмосферах Марса и Юпитера

Здесь программка для ценителей аэродинамических маневров (не только в атмосфере Земли.)

И любителей наглядно увидеть разницу между баллистическим и управляемым спуском.

А так же для желающих попрактиковаться в искусстве настройки алгоритма автоматической посадки челноков.

В общем, кому интересно - пользуйтесь на здоровье!

В этом окне задаются основные параметры объектов

А в этом окне задаются характеристики планет и их атмосфер (плотность у поверхности, градиент температуры нижней термолинейной зоны, высота границы зон, высота границы верхней термолинейной зоны и термосферы, молярная плотность газовой смеси, и др.)

Параметр "На" - это высота, выше которой атмосфера учитываться не будет.

А вот примерно таким выглядит результат расчета.
При желании можно сохранить в txt файле основные параметры движения с интервалом 10 секунд. Если полет управляется автоматом посадки (для челноков) то в файле справа от значения радиальной (вертикальной) составляющей скорости будет стоять "A".

Да, после распаковки не забудьте в каталог AIRCOS разместить файл интерпретатора qbasic.exe!

Что ж, мануал так мануал.

Здесь на рисунке результат посадки стандартного Space Shuttle (масса 95 тонн) на Марс.

Слева - шкала высот в километрах. Серая линия - график время-высота.
Справа - шкала модуля векторной суммы всех ускорений в земных g. Красный график.
Она же - шкала температуры пограничного слоя с коэффициентом 100 или
1000 (в зависимости от начальной скорости), который указывается справа желтым. Вывод графика температуры включается и выкл. клавишей F9.
F11 - включение и выключение графика скорости снижения (модуль радиальной составляющей V), зеленый цвет. Оцифровка шкалы включается вместе с графиком, зеленые цифры справа.
Справа вверху указан размер ячейки временной сетки в секундах.

Зеленая и темно-синяя окружности - поверхность планеты и граница атмосферы, графический радиус не зависит от высоты атмосферы, но изменяется масщтаб внутри границы атмосферы, он существенно крупнее чем за пределами границы. Желтая линия между этими окружностями - траектория движения объекта в центральной системе координат.
Голубая линия - орбитальная траектория за пределами атмосферы.(Часть ее может быть малиновой, если расчет уточняется кроме ds еще и по dt.)


Оглавление вывода текущих параметров движения.
крен угол крена в градусах
Г (заглавная греческая гамма) угол наклона траектории он же угол вектора скорости к местному горизонту, градусы
а угол атаки в градусах

V/v модуль вектора скорости и ее вертикальная составляющая (выводится строкой ниже белым цветом), в метрах/сек.
Н текущая высота над поверхностью, метры
A радиальная (вертикальная) составляющая суммы действующих ускорений, м/сек²
L/D отношение подъемной сила к аэродинамическому сопротивлению при текущем угле атаки он же коэфф. аэродинамического качества

Вторая строка ниже оглавления (серым):
L удаление от начальной точки траектории (в т.ч. за пределами атмосферы) в невращающейся системе координат, то есть угловое удаление в центральной системе умнож. на радиус планеты, километры
Т общее время, в том числе за пределами атмосферы, секунды.

После достижения объектом поверхности (высота 1.9 - 2.0 метра) дополнительно выводятся удаление от крайней точки входа в атмосферу (во вращающейся с поверхностью системе)в км и время от момента (крайнего) входа в атмосферу в сек.

Управление:
Управление ведется по углу атаки и крена.
Курсорными клавишами лево-право изменяется угол крена.
Клавишами вверх-вниз изменяется угол атаки.
S вкл/откл режима реального времени
A вкл/откл автоматического управления (в границах атмосферы)

Дополнительно:
F10 включает вывод цвета излучения пограничного слоя (точнее диапазон пика планковского излучения по закону Вина), при этом график высоты окрашивается соответственно
F1 вывод числовых представлений в ходе расчета можно отключить, на вывод графиков это не влияет.
F3 запись текуших параметров в файл (с интервалом моделирования 10 сек).
F4 только в окне объектов - отключает учет вращения планеты

При запуске программы попадаем в таблицу выбора объектов.
Перемещение по строкам клавишами Tab и тильда.
Выбор параметров в строке и их изменение - курсорными клавишами, изменение с бОльшим шагом - + , -.
Когда выделение находится в графе названий объектов, нажатие стрелка вниз переводит курсор в строку комментариев к объектам, можно редактировать (через забивку).

F12 - переход к таблице параметров планет и их атмосфер (и обратно)
Enter в таблице объектов - запуск моделирования
Enter в таблице планет - вывод таблицы атмосферы выделенной планеты (в сравнении с земной семиступенчатой моделью).

Ну и кое-что еще должно быть понятно из легенд.

Да, еще - к собственно программе это не относится, но на всякий случай: клавиша Print Screen - копирование экрана в буфер обмена.

Valery B, 21.12.2003 16:02:40:

Что ж, мануал так мануал.

 

Спасибо. Постараюсь разобраться.
Мануал + исходник = хорошо

Здесь чуть подправленная программка AIRCOS.
Добавлена возможность устанавливать высоту, на которой прерывается расчет (в том числе отрицательную), с тем чтобы можно было задать высоту раскрытия парашюта, высоту сброса теплозащитного экрана , и т. д. и дальше продолжать расчет с новыми параметрами площади и массы.

Также добавлена возможность сохранять таблицу атмосфер в файл.

В таблицу объектов загружены параметры MER-a Spirit при входе в атмосферу Марса, при раскрытии парашюта и при отделении щитка.
В файле 04_01_21.txt (текстовый DOS) готовый расчет спуска Спирита.

Руководство в файле manual_a.doc , там же подробное описание программного блока автоматической посадки - для любителей поэкспериментировать.
aircos.zip = 240 kb

Valery B, 22.01.2004 00:08:33:

Здесь чуть подправленная программка AIRCOS.

 

ЗдОрово! Спасибо.
А то тут на Форуме НК ( ) вопросик задали по спуску СА в атмосфере. Соответственно, пришлось быстренько Эксель сделать по интегрированию уравнений движения, но у Вас это все тщательней проработано.
Просьба, положите где-нибудь в общедоступном месте Вашу программулину и бросьте ссылку на Форум НК.

Здесь файл MS Excel по спуску в атмосфере (для Форума НК)

2Valery_B:
1.В чужой программе разбираться сложно , поэтому:
2.Как Вы считаете верхнюю атмосферу (>100 км)?
3.Как Вы считаете тепловые потоки и нагрев оболочки СА?

 

2) В семиступенчатой модели для Земли - должно быть все понятно - подпрограмма stt - в исходнике подписано. Для высоты больше 140 км плотность принудительно обнуляется.

Для универсального генератора двухступенчатых атмосфер - корректные значения плотности только до высоты верхей границы второй (верхней) термолинейной зоны - начала термосферы. Это параметр hT2 в таблице планет. Выше этой границы значение плотности не обнуляются (продолжается экстраполяция 2-й зоны), плотность падает значительно быстрее чем в реальных атмосферах планет. Поэтому если вы имеете ввиду расчет торможения в атмосфере низкоорбитальных спутников - то программа не будет давать адекватных результатов - для этой цели не предназначена.

На траекторию схода с орбиты объектов нормальной плотности однократное прохождение участка атмосферы выше нижней границы термосферы практически не влияет. Сравните результаты для учета атмосферы Земли со 140 км и с 80 км для одинаковых параметров схода с орбиты. Для баллистического спуска Союза разница по времени ок. 5 сек и по удалению 42 километра (с выс.300 км, dV=-99, c учетом вращения планеты).

Другое дело если у объекта малое отношение массы к поверхности - например пылинки размером меньше 100 мкм (0.1 мм).


3)Тепловые потоки от пограничного слоя и нагрев оболочки никак не считаются. Температура которая выводится - это температура пограничного слоя для случая полного торможения потока. То есть температура газа вблизи лобовых участков поверхности. Выше этого значения оболочка температуру иметь не может.

Вычисление температуры пограничного слоя

IF Tmp OR ct% THEN
IF k8 > v# THEN Temp1 = T1 + v# * v# / k0
IF v# > k7 THEN Temp = (-Pv2# * s2m8 * v#) ^ .25
IF k8 > v# AND v# > k7 THEN Temp = Temp * ((v# - k7) / (k8 - k7)) + Temp1 * ((k8 - v#) / (k8 - k7))
IF k7 > v# THEN Temp = Temp1
IF Tmp THEN PSET (x%, 400 - (Temp / k9) MOD 400), 14
END IF

Для скорости потока > k7 используется равновесная температура излучения. Для V< k8 - квадратичная зависимость от скорости.
В диапазоне от k7 до k8 функции линейно сращиваются.

За пару лет вышевыложенные архивчики подпортились, поэтому по просьбе трудящихся дублирую.

Здесь краткое руководство по пользованию.

Если отсюда архив не загружается, то:

eco-oskol.h15.ru

А Орбитер чем плох?

Орбитер по сути игра или симулятор.
Он подходит для того чтобы поиграться/потренироваться/почувствовать.
Но уж никак не для моделирования процессов торможения.

по поводу полетов в атмосфере Марса.
Когда то давно была информация о разработках реактивного двигателя для атмосферы Марса на магнии, который может гореть в атмосфере углекислого газа. Буду рад за любые наводки.

Спасибо!

Требовалось в гугле написать Mars jet