[image]

Почему модель ракеты виляет хвостом?

 
+
-
edit
 

Sputnik

новичок
Запуская модели ракет и рассматривая видео снятое снаружи и с борта заметил интересное явление, что когда у двигателя горит замедлитель и ракета летит по инерции она начинает вилять хвостом, по кругу, как прецессия оси волчка, порой амплитуда порядка диаметра ракеты.
Это явление наблюдали абсолютно все ракетомоделисты, когда у модели след дымный становится не прямой, а чуть змейкой/спиралью - виляет.
Видео кадры с борта показали, что модель не вращается относительно оси, а именно ось "прецессирует". Наиболее явно это видно у моделей с широкой кормой, но и у других присутствует. Это происходит и с относительно тихоходными моделями и чуть ли не на околозвуковых скоростях, и у корпуса где мало стабилизаторов и где они относительно большой площади...
Вредное явление, раз корпус болтается, значит у него появляется угол атаки, а значит у него появляется дополнительное спротивление снижающее высоту.
Какова природа явления и как с ним бороться ?
   8.08.0
RU SashaMaks #24.12.2014 20:08  @Sputnik#24.12.2014 19:06
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

Sputnik> Какова природа явления и как с ним бороться ?

А сопло Лаваля есть у двигателя?
   39.0.2171.9539.0.2171.95
RU Sputnik #24.12.2014 20:41  @SashaMaks#24.12.2014 20:08
+
-
edit
 

Sputnik

новичок
Нет, моторы старые МРД и новые РД1.
Самую длинную спираль видел в Красноармейске на твоей улетевшей ракете.
Какое там сопло? Может она крутилась?
   8.08.0
RU SashaMaks #24.12.2014 20:52  @Sputnik#24.12.2014 20:41
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

Sputnik> Нет, моторы старые МРД и новые РД1.

Странно, что там нет расширения сопла. По старым книжкам припоминается, что есть. Может там скругленный профиль?

Sputnik> Самую длинную спираль видел в Красноармейске на твоей улетевшей ракете.
Sputnik> Какое там сопло? Может она крутилась?

С моей уже всё очевидно ясно стало.

1. Отказ системы спасения из-за чрезмерно агрессивного горения пиротехнического состава, который просто порвал парашют, и ракета рухнула.
2. Отказ с технологией сопла, приведшей к продолжительной работе двигателя, из-за очень сильной эрозии сопла и его неравномерного выкрашивания кусками с разных сторон. От сюда и отклонения вектора тяги и спиральная траектория полёта.

Хотя ещё может сказаться недостаточная жёсткость корпуса. Например, сильные люфты в местах разъёма корпуса системы спасения.
   39.0.2171.9539.0.2171.95
RU SashaMaks #24.12.2014 20:59  @SashaMaks#24.12.2014 20:52
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

SashaMaks> Хотя ещё может сказаться недостаточная жёсткость корпуса. Например, сильные люфты в местах разъёма корпуса системы спасения.

Помнится, тогда же, в Красноармейчке, у кого-то ракета так разваливалась на пусковой, что к ней периодически подбегали и поправляли корпус, чтобы он не наклонялся по отношению к корпусу собственного двигательного отсека. Ракета, вроде, так и не запустилась. Думаю, и к лучшему, если она даже вертикально стоя на старте голову не держала, то в полёте бы точно развалилась.
   39.0.2171.9539.0.2171.95
RU Sputnik #24.12.2014 21:18  @SashaMaks#24.12.2014 20:59
+
-
edit
 

Sputnik

новичок
Пока двигатель тянет ракета идет ровно. Когда сопло выкрашивается, ракету должно мотать хаотично, а не по кругу.
Вопрос об аэродинамике собственно ракеты, когда она идет по инерции, сопло тут уже ни при чем.
   8.08.0
RU SashaMaks #24.12.2014 21:29  @Sputnik#24.12.2014 21:18
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

Sputnik> Пока двигатель тянет ракета идет ровно. Когда сопло выкрашивается, ракету должно мотать хаотично, а не по кругу.

Не совсем так. При сильной эрозии и падении давления в двигателе остаётся много остатков топлива на догорание - считай тот же трассер. Тяга слабая, но достаточная для отклонения курса. А вот сопло хоть и выкрашивается, но только пока давление значительное было в КС. Но когда уже догорают остатки топлива - давление низкое, форма сопла не меняется и то, что было получено на момент догорания остатков в форме то и остаётся. А дыра там совсем неровная получается. Вот и течёт там газ куда-то в одну сторону, да ещё и с закруткой может по хитрому по вихревому течь. Тут смотря какая форма получится у сопла после.

Вот для сопла Лаваля возможно тоже гуляние струи, если сопло будет работать на сильном перерасширении (горение трассера). Часто такое можно видеть у гибридчиков в конце работы их двигателей это хорошо видно.

Sputnik> Вопрос об аэродинамике собственно ракеты, когда она идет по инерции, сопло тут уже ни при чем.

Но ведь трассер работает в это время?

Но и колебания корпуса - тоже версия.

Я сейчас собираюсь обе отработать, так как ни та ни другая изначально не должны быть ни в двигателе ни в ракете.
   39.0.2171.9539.0.2171.95
RU Sputnik #24.12.2014 21:56  @SashaMaks#24.12.2014 21:29
+
-
edit
 

Sputnik

новичок
Не трассер, а земедлитель в МРД, нет там никакой тяги, тем более боковой, способной качать хвост модели ракеты.
Идеальный вариант эксперимента ракету с камерой, но без мотора, с рогатки швырнуть...
   8.08.0
Это сообщение редактировалось 24.12.2014 в 23:28
RU SashaMaks #24.12.2014 21:59  @Sputnik#24.12.2014 21:56
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

Sputnik> Идеальный вариант эксперемента ракету с камерой, но без мотора, с рогаки швырнуть...

Мощная рогатка потребуется)))
   39.0.2171.9539.0.2171.95
RU SashaMaks #24.12.2014 22:05  @Sputnik#24.12.2014 21:56
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

Sputnik> Не трассер, а земедлитель в МРД, нет там никакой тяги, тем более боковой, способной качать хвост модели ракеты.

Замедлитель - это когда карамель догорает в двигателе по торцевой схеме? Если сопло скруглено или имеет расширение, то всё может быть, причём я это могу показать на примерах и в расчёте и на практике.

Вот ещё, к примеру, те же мои ракеты "Рыжик 1" и "Рыжик 2":

SashaMaks - Любительские высотно-скоростные ракеты - Ракета МАВ-45-7 (Рыжик 2)

 Введение В начало Ура! Наконец-то первый пуск после столь длительного перерывав в запусках ракет! Казалось, что этого уже не произойдёт, но она полетела! Немного предыстории. Пуски ракет, которые фактически превратились в испытательные полёты, я прекратил ещё в конце лета 2005 года. Целых 7 лет не было запущено ни одной ракеты более. Причина была в строго поставленном условии, добиться надёжной и безотказной работы двигателя в стендовых условиях и только потом запускать ракету. Вообще, ракеты летали, далеко не все успешно, а самое главное по своей юношеской ещё неопытности не было изначально деления на ракету и двигатель и уж тем более на стендовое испытание или полётное. // Дальше — sashapro.rocketworkshop.net
 

SashaMaks - Любительские высотно-скоростные ракеты - Ракета МАВ-45-7 (Рыжик 1)

 Введение В начало Запуск второй ракеты делался для повторения результата и отработки воспроизводимости полёта ракеты, поэтому было сделано две ракеты, как и в случае последних испытаний двигателей. В сущности, данная ракета является копией или дублёром ракеты МАВ-45-7 (Рыжик 2), с единственной лишь разницей, что для облегчения её поиска в головную часть была вмонтирована пищалка. Данное устройство любезно было предоставлено Дмитрием, чтобы повысить вероятность обнаружения ракеты после падения. Я, конечно, с трудом верил в это предприятие, так как радиус слышимости пищалки всего лишь 50-80м в лучшем случае. // Дальше — sashapro.rocketworkshop.net
 

Никаких спиралей не было.
Корпус монолитный и сопло не имело сквозной пропитки полимером. Хотя сопло могло разрушиться интенсивно, но, обошлось (на тот момент это зависело от влажности атмосферы, в которой хранились двигатели).
   39.0.2171.9539.0.2171.95
RU SashaMaks #24.12.2014 22:09  @SashaMaks#24.12.2014 22:05
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

SashaMaks> то всё может быть, причём я это могу показать на примерах и в расчёте и на практике.

Считать лень)))
А вот на практике работа сопла Лаваля на перерасширении с отклонением вектора тяги:

Hybrid rocket motor test (14)
10/01/12 Hexamethylenthetramine/N2O 532 N*s Isp - 200s
   39.0.2171.9539.0.2171.95
RU Sputnik #24.12.2014 22:49  @SashaMaks#24.12.2014 22:05
+
-
edit
 

Sputnik

новичок
SashaMaks> Никаких спиралей не было.
Вообще-то было, не так красиво как в Красноармейске.
   8.08.0
RU SashaMaks #24.12.2014 22:55  @Sputnik#24.12.2014 22:49
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

Sputnik> Вообще-то было, не так красиво как в Красноармейске.

Я только подёргивания вижу, да и то слабые. С Красноармейском не сравнишь.

А вот где именно видна спираль, хотелось бы тыкнуться носом. На каком-нибудь стопкадре можешь показать?
   39.0.2171.9539.0.2171.95
RU Sputnik #24.12.2014 23:00  @SashaMaks#24.12.2014 22:55
+
-
edit
 

Sputnik

новичок
Да прямо на "аватарке" - один виток.
   8.08.0
+
-
edit
 

Sputnik

новичок
.
   8.08.0
Это сообщение редактировалось 24.12.2014 в 23:06
RU SashaMaks #24.12.2014 23:23  @Sputnik#24.12.2014 23:00
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

Sputnik> Да прямо на "аватарке" - один виток.
Sputnik> http://sashapro.rocketworkshop.net/012-MAV-45-7-1/Sasha-007.jpg

Всё же я склонен считать, что это именно толчок в сторону и то слабый.

Две версии я определил и их уже исключил. Если в итоге получу результат, как у этих двух своих первых ракет, то буду считать, данную проблему для себя решённой.
   39.0.2171.9539.0.2171.95
RU Sputnik #24.12.2014 23:29  @SashaMaks#24.12.2014 23:23
+
-
edit
 

Sputnik

новичок
видимое подергивание как раз и есть проекция спирали на "плоскость зрения".
   8.08.0
+
+1
-
edit
 

RocKI

опытный

Sputnik> Запуская модели ракет и рассматривая видео снятое снаружи и с борта заметил интересное явление, что когда у двигателя горит замедлитель и ракета летит по инерции она начинает вилять хвостом, по кругу, как прецессия оси волчка, порой амплитуда порядка диаметра ракеты.

Если ракета виляет хвостом, значит у нее хорошее игривое настроение. :)

А если серьезно, то тут чисто аэродинамические причины. Поскольку это наблюдается после отработки мотора и особенно заметно для ракет с широкой кормой, то очевидно, что явление вызвано, так называемым, "донным" сопротивлением. Точнее формой ракеты, имеющей необтекаемое "дно". Пока мотор работает, влияние дна минимально, но после отработки мотора его влияние становится заметным. Оно не только увеличивает сопротивление, но и делает обтекание корпуса неустойчивым, что и вызывает прецессию, то бишь колебание оси.
   39.0.2171.9539.0.2171.95

ksm

опытный

RocKI> А если серьезно, то тут чисто аэродинамические

а не может ли это происходить из-за соотношения ц.тяжести-ц.давления. пока мотор работает стабилизаторы еще справляются , как только скорость начинает снижаться ,они уже не так эффективно работают,и хвостовая часть пытается уйти в бок, но так как ракета все же движется до конца ей это сделать не удается.
   34.034.0
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

RocKI> Поскольку это наблюдается после отработки мотора и особенно заметно для ракет с широкой кормой, то очевидно, что явление вызвано, так называемым, "донным" сопротивлением.

У той, что я в Красноармейске запустил, спираль началась уже после первой секунды полёта, когда двигатель ещё 3-4с работал. И корма у неё узкая, более того, даже стекатель есть.
   39.0.2171.9539.0.2171.95

Sputnik

новичок
Да конечно, специально запустил одну модель с ЦТ ниже ЦД, пока мотор работал прямо летело, а потом спираль стала 10-15 метров диаметром...
RocKI>тут чисто аэродинамические причины. Поскольку это наблюдается после отработки мотора и особенно заметно для ракет с широкой кормой, то очевидно, что явление вызвано, так называемым, "донным" сопротивлением. Точнее формой ракеты, имеющей необтекаемое "дно". Пока мотор работает, влияние дна минимально, но после отработки мотора его влияние становится заметным. Оно не только увеличивает сопротивление, но и делает обтекание корпуса неустойчивым, что и вызывает прецессию, то бишь колебание оси.
То есть центр "донного давления" смещается по площади кормы. А "на дне" ведь вихри крутятся, как-то их надо организовать... Поставил турбулизатор на задней кромке - ракету завертело прямо со старта :)
   8.08.0
Это сообщение редактировалось 25.12.2014 в 19:29
+
+1
-
edit
 

RocKI

опытный

Sputnik> Да конечно, специально запустил одну модель с ЦТ ниже ЦД, пока мотор работал прямо летело, а потом спираль стала 10-15 метров диаметром...

Ну так обычную неустойчивость и кривизну рук никто не отменял. И это главные причины спирали. Кроме того, я уже говорил когда-то, что аэродинамическая стабилизация ракеты в полете это колебательный процесс. На него может влиять даже порыв ветра, а также неравномерность скорости и направления воздушных масс по высоте.

Sputnik> То есть центр "донного давления" смещается по площади кормы. А "на дне" ведь вихри крутятся, как-то их надо организовать... Поставил турбулизатор на задней кромке - ракету завертело прямо со старта :)

На кромках дна образуется отрыв потока с беспорядочными поперечными завихрениями. Ставить турбулизатор - это все равно, что на масло намазать маргарин. Нужно создать упорядоченные вихри совершенно другой направленности. Для этого нужны вихрегенераторы. Это может помочь, если, конечно, все остальное выполнено идеально.
А вообще, легкая спиралька большого влияния на высоту не имеет.
   39.0.2171.9539.0.2171.95

Sputnik

новичок
RocKI> А вообще, легкая спиралька большого влияния на высоту не имеет.
Интересней всего ведет себя модель "искандера", если не виляет взлетает на 90м на мрд10, когда виляет на 20м.
Может на днище радиальных ребер наделать?
А по краю зубчиков как на венерианских аппаратах ?
   8.08.0
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

RocKI> Ну так обычную неустойчивость и кривизну рук никто не отменял. И это главные причины спирали.

Возможные колебания давления на днище могут давать в итоге такую дестабилизирующую силу, которая может закручивать корпус ракеты относительно ЦМ только в вертикальных плоскостях. Т.е. если связать ось Y системы координат с осью ракеты, и направить ось Y к носу ракеты, то возможны развороты корпуса только в плоскостях XOY (вокруг оси Z) и ZOY (вокруг оси X). Этого совершенно не достаточно для создания спиральной траектории полёта. Ракета при этом будет просто хаотично менять курс полёта, а не крутиться монотонно по спирали.

Для спиральной закрутки нужно, чтобы дестабилизирующая сила могла ещё дополнительно закручивать корпус ракеты вокруг оси Y, тогда появится нутация корпуса ракеты, которая и даст спиральную траекторию полёта.

Для своей последней ракеты МАВ-47-13 "Бирюза" - источником такой силы было неравномерно разгоревшееся сопло уже после 1с работы двигателя. Доказательства лежат у меня на столе в виде двух отработанных сопловых блоков от двигателей МА-60-13 под номерами 11 и 12, в которых технология сборки сопла была такая же, как у этой ракеты. В них разгар имеет ярко выраженное смещение в одну сторону от оси Y в поперечном сечении, что приводит в к образованию вращающего момента закрутки корпуса ракеты вокруг оси Y, при условии, что вектор тяги будет отклонён от оси Y на некоторый угол (это почти 100% при кривом разгаре, см. испытание двигателя МА-60-13 №12) и линия действия силы не будет проходить при этом через ЦМ, что очень маловероятно. Соответственно очень легко при таких условиях получить нутацию корпуса и спиральную траекторию полёта ракеты, которая поддерживалась долгое время в полёте периодически догораемыми остатками топлива, которые давали тягу сопоставимую с весом ракеты в течении где-то 30с (всё это доказано на стенде при испытании двигателя МА-60-13 №11).

Интенсивный разгар сопла, в таком случае, идёт только в самом начале работы двигателя, пока давление в камере сгорания высокое, потом разгар резко уменьшается и форма сопла далее меняется слабо. Это позволяет сохранить полученное сразу отклонение вектора тяги и разгар на всё дальнейшее время полёта ракеты, и, соответственно, сохраняет монотонность процесса закрутки по спирали.
   39.0.2171.9539.0.2171.95
RU SashaMaks #26.12.2014 04:16  @SashaMaks#26.12.2014 03:48
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

SashaMaks> Интенсивный разгар сопла, в таком случае, идёт только в самом начале работы двигателя, пока давление в камере сгорания высокое, потом разгар резко уменьшается и форма сопла далее меняется слабо.

Вот всё и сходится. Вспомнил, что при полёте ракеты МАВ-47-13 "Бирюза" в некоторый момент времени работы двигателя отвалился раскалённый кусок сопла, после чего её и закрутило по спирали, что очень хорошо видно было в инфракрасном диапазоне:
   39.0.2171.9539.0.2171.95

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru