Salutari!
Pe un alt subiect intrebam cat de lunga trebuie sa fie rampa de lansare... Totusi cat de lunga trebuie sa fie rampa de lansare?
Asa cum se stie un raspuns frecvent este: "suficient de lunga pentru a prinde suficienta viteza racheta, viteza la care stabilitatea sa fie asigurata...". Cam confuz raspuns nu?
Desi corect, raspunsul nu ne spune (multora dintre noi) mare lucru.
Orice model este echilibrat in mod static prin plasarea CG-ului in fata CP-ului (centrului de presiune) la distante de 1-2-3 calibre. In aceasta configuratie la orice deviere de la traiectoria verticala a modelului, apar momente aerodinamice ce tind sa-l stabilizeze pe traiectorie. Dar la aceasta se adauga doua mici "complicatii":
1.) CG-ul nu are pozitie fixa in timpul zborului
2.) CP-ul nu are pozitie fixa in timpul zborului.
In timpul zborului, combustibilul din motor este ars si astfel CG-ul se muta spre varful rachetei. Acest lucru ajuta la capatarea unei oarecare stabilitati stiut fiind faptul ca exista modele ce sunt neutre pe rampa si stabile pe traiectorie (au CG-ul si CP-ul aproximativ in acelasi loc pe rampa, se aprinde motorul, CG-ul se misca spre varf datorita arderii rapide a combustibilului si astfel modelul devine stabil inaintea de iesirea de pe rampa).
CP-ul are de asemenea pozitie variabila. Ce este totusi CP-ul? CP-ul reprezinta punctul in care actioneaza rezultanta fortelor aerodinamice pe racheta. Cu alte cuvinte intreaga structura a rachetei este imersata intr-un fluid: aerul atmosferic. Putem sa ne imaginam ca descompunem suprafata rachetei in portiuni de suprafata extrem de mici (un fel de caroiaj) iar pe fiecare astfel de portiune de suprafata avem eforturi/forte tangentiale si normale (vezi figura atasata mesajului). Suma dintre forta elementara tangentiala si forta elementara normala (perpendiculara) pe elementul de suprafata reprezinta forta elementara aerodinamica rezultanta ce actioneaza pe elementul respectiv de suprafata. Daca adunam toate aceste forte elementare aerodinamice ce apar pe toate suprafetele infinitezimale (al dracu` de mici pe romaneste) vom obtine forta aerodinamica totala ce actioneaza asupra rachetei.
In acest moment vedem ca forta aerodinamica totala este de fapt forta totala exercitata de catre atmosfera asupra rachetei. Toate aceste forte elementare aerodinamice pot fi inlocuite printr-o forta aerodinamica totala cu doua conditii:
suma vectoriala a fortelor elementare sa fie egala cu forta rezultanta si MOMENTUL fortei rezultante fata de CG-ul rachetei sa fie acelasi cu suma vectoriala a momentelor fortelor aerodinamice elementare. Cu alte cuvinte putem inlocui tot "campul" de forte elementare aerodinamice CU O SINGURA forta aerodinamica totala ce actioneaza intr-un anumit punct din racheta NUMIT centru de presiune sau prescurtat CP.
OBSERVATIE:
Daca racheta este in repaus fata de atmosfera si NU exista curenti de aer (vant, tornade, uragane etc. :rolleyes: ) ATUNCI pe fiecare element de suprafata vom avea doar forte normale de apasare generate de catre presiunea atmosferica normala.
In momentul in care racheta este in miscare fata de atmosfera (fie exista curenti de aer fie racheta se misca fata de fluidul atmosferic) vor aparea curgeri de fluid ce pot fi caracterizate prin camp de viteze si respectiv camp de presiuni. Cu alte cuvinte DISTRIBUTIA presiunilor elementare pe corpul rachetei va fi modificata si astfel VOM OBSERVA forte diferite ce vor aparea pe diferite regiuni ale corpului rachetei.
Intuitiv putem deduce ca in diferite regimuuri de viteze si la diferite unghiuri de atac vom obtine diferite distributii de presiune pe corpul rachetei datorita diferitelor curgeri caracteristice ale fluidului atmosferic si astfel CP-ul NU va avea o pozitie fixa atunci cand variem viteza rachetei si/sau unghiul de atac.
Astfel pentru o racheta ce zboara la unghi de atac 0 grade dar cu viteze de la 0 m/s la 700 m/s vom observa ca pozitia CP-ului va varia.
Si veti zice... la ce ne ajuta noua toate jucariile acestea?
Raspuns: Ne ajuta astfel incat sa nu construim o racheta cu CG inaintea CP-ului (deci teoretic stabila) si care totusi sa faca tumbe-n aer...
NU o singura data am vazut rachete STABILE static si care dupa iesirea de pe rampa fie au plecat orizontal in directia vantului fie au inceput sa faca tumbe-n aer.
De ce?
Pentru ca echilibrul stabil NU este suficient pentru un zbor sigur. In conditii ideale, de vant 0 (zero) m/s si lansare perfect verticala a unei rachete perfect, echilibrul stabil ar fi suficient pentru asigurarea unui zbor vertical in cazul aparitiei unor MICI curenti orizontali. Cu alte cuvinte CP-ul aflat prin diferite metode ESTE de obicei considerat ca fiind calculat la unghi de atac de 0 grade.
Totusi in cazul lansarilor reale putem avea vant orizontal de pana la 10-15 m/s (poate chiar si mai mult). Daca compunem vectorial viteza rachetei cu viteza orizontala a curentului de aer vom observa ca UNGHIUL de atac al rachetei NU MAI ESTE de 0 grade. Unghiul de atac in cazul nostru poate fi definit general ca fiind unghiul dintre viteza de miscare rezultanta a fluidului atmosferic fata de axa longitudinala a rachetei.
Daca racheta are 30 m/s la iesirea de pe rampa si vantul orizontal are 20 m/s atunci unghiul de incidenta devine: beta= arctangenta(v1/v2) unde v1 este viteza curent aer orizontal si v2 este viteza racheta. Introducand valorile numerice de mai sus observam ca beta devine: beta=33.42 adica aproximativ 34 de grade. O mica mare diferenta intre 0 grade (cea considerata prin metoda "clasica") si unghiul de atac real, nu-i asa? SI ASTA cu toate ca racheta paraseste rampa VERTICAL! Simpla prezenta a vantului orizontal a facut ca racheta sa aiba un unghi de atac!
In general cu cresterea unghiului de atac CP-ul se muta spre varful rachetei. Altfel spus LA 0 grade unghi de atac CP_ul se afla cel mai in spate.
Stiute fiind aceste lucruri PUTEM sa determinam lungimea rampei de lansare pentru modelul nostru pentru o lansare sigura!
DACA cunoastem caracteristicile modelului precum si ale motorului folosit putem calcula ce viteza va avea la parasirea rampei de lansare ca functie de lungimea rampei de lansare. In multe cazuri putem considera forta de tractiune constanta si atunci calculele se simplifica.
Cu aceasta viteza ca functie de rampa de lansare putem determina unghiul de atac la iesirea de pe rampa de lansare ca functie de lungimea rampei de lansare pentru o anumita valoare a vitezei orizontale a vantului. (10-15 m/s sunt valori uzuale pe care le putem folosi; nu cred ca doriti sa va lansati modelul in vijelii de 30-80 m/s :wub: ). Cu acest unghi de atac ca functie de lungimea rampei de lansare putem determina pozitia CP_ului PENTRU modelul respectiv ca functie de lungimea rampei de lansare deoarece cunoastem pozitia CP_ul ca functie de unghiul de atac si cunoastem unghiul de atac ca functie de lungimea rampei de lansare. Cu aceste "jucarii" matematice putem vedea cam ce lungime de rampa ne este necesara pentru a TINE CP-ul 1-2 diametre IN SPATELE CG-ului CHIAR DACA avem vant orizontal de 10-15 m/s.
Observatii:
Se poate vedea din discutia de mai sus ca pe vreme cu vant, rachetele dotate cu motoare cu timp de ardere scurt si forta de tractiune mare sunt avantajate deoarece la capatul rampei au viteza mai mare decat rachetele ce pleaca cu acceleratii de 5-10 g (de fapt sub 5 g se considera lansare nesigura acesta fiind si un criteriu de alegere al motoarelor).
Daca reprezinta interes pot prezenta un exemplu de calcul pentru stabilitate dinamica pentru modelul Mean Machine de la Estes. Astfel veti putea vedea de ce am lansat fara sa-mi fie frica de pe rampa de 40-50 cm lungime si nu am urmat sfaturile de folosire a unei rampe de 1-2 metri lungime :( (nu doresc sa ofensez pe nimeni).
De asemenea pot include o discutie referitoare la momentele de inertie pentru un model si cum ne ajuta aceste moment de inertie sa impingem stabilitatea acolo unde o dorim.
Astept un feedback si in functie de interes putem continua sa scriem pe subiectul stabilitatii modelelor de racheta precum si pe alte subiecte. Vom vedea astfel ca proiectarea si constructia unei rachete performante se face un pic diferit decat dupa metoda: "sa arate bine la ochi" :(
MIG-29
Aceasta postare a fost editata de MIG-29: 11 April 2007 - 04:19 AM
Raspuns nou
Dexter_Jr 
RAMPA_Model__1_.pdf (57.35K)
Ajutor
Citare Multipla