¿Qué es Características aerodinámicas del vehículo de lanzamiento.?

Las características aerodinámicas del vehículo de lanzamiento en el estado de lanzamiento y todos los estados de vuelo posteriores.

Carga de viento cerca del sueloEn condiciones de lanzamiento al aire libre, el cohete debe resistir la acción del viento. Generalmente, la velocidad del viento se puede dividir en dos partes: la parte estable que no cambia con el tiempo y la altura sobre el suelo, y la parte inestable causada por ráfagas y turbulencias atmosféricas. La parte firme deforma el cohete y la parte inestable hace que el cohete vibre.

Al mismo tiempo, la parte constante del viento en el costado (en relación con la dirección del viento) puede producir una separación inestable, lo que hace que el cohete vibre en la dirección perpendicular a la velocidad del viento. Si el cohete se lanza en un silo de lanzamiento subterráneo, el cohete se encuentra en el campo de flujo complejo del flujo de aire generado por la eyección del chorro del motor y el viento de superficie durante el proceso de lanzamiento.

Las fuerzas y los momentos que actúan sobre el cohete están relacionados al viento de superficie y la velocidad de lanzamiento del cohete, además, también se relaciona con factores como el tamaño y la posición relativa del motor, los pozos subterráneos y los conductos de escape de las llamas.

Carga local durante el flujo constante alrededor Laforma de un cohete generalmente se compone de una combinación de varias superficies cilíndricas y cónicas, por lo que a menudo hay puntos de inflexión en la forma del cohete. Durante la fase de vuelo inicial del cohete, puede ocurrir un pico de presión local en el punto de inflexión y puede aparecer una carga estable local muy grande.

Por lo tanto, es necesario determinar correctamente la carga estable local en las condiciones de alta velocidad subsónica y baja velocidad supersónica a través de experimentos de modelo de túnel de viento, y buscar formas de eliminar o reducir este fenómeno.

La carga causada por el fenómeno de la separación del flujo de aireBajo ciertas condiciones, se producirá una separación inestable del flujo de aire alrededor del cohete en las esquinas de la superficie del cohete, lo que provocará golpes. Cuando se vuela a velocidades transónicas, estos lugares se convierten en regiones supersónicas locales y producen ondas de choque.

Las ondas de choque se mueven hacia adelante y hacia atrás, la separación del flujo de aire y los apéndices aparecen alternativamente, formando las características inestables y aleatorias del flujo de aire local, que producirá grandes cantidades de flujo de aire local. La carga inestable causada por la carga inestable puede incluso provocar vibraciones estructurales.

Carga constante totalCuando el cohete acelera hacia arriba, se mueve en el aire de densidad decreciente y la presión dinámica generalmente alcanza un cierto máximo cuando está cerca de la altura inicial de la estratosfera.

Esta altura es exactamente la altura a la que la velocidad del viento horizontal alcanza el máximo, es decir, la presión dinámica y el ángulo de ataque alcanzan el máximo al mismo tiempo. Para la mayoría de los vehículos de lanzamiento, el número de Mach volador (M) en este momento está entre 1,5 y 2,0.

Debido a que el momento flector es aproximadamente proporcional al producto de la presión dinámica y el ángulo de ataque, el momento flector máximo aparecerá en este momento. Esta es una condición de carga muy importante que debe tenerse en cuenta durante el diseño del cohete.

Estabilidad estática Elcentro de gravedad del cohete se mueve con el consumo de combustible. Si está ubicado antes del centro de compresión, el cohete es estáticamente estable. Para cohetes de diferentes formas, la posición del centro de presión puede cambiar de manera diferente con el número de vuelo M. Los cambios en el centro de gravedad y el centro de presión afectarán la estabilidad estática del cohete.

Para obtener la fuerza de control mínima en el sistema de estabilización del cohete, es deseable tener la inestabilidad estática mínima. Al diseñar un cohete, no solo es necesario determinar la posición del centro de presión por métodos experimentales o teóricos, sino también seleccionar la forma del cohete correctamente para obtener el cambio ideal del centro de presión y la posición del cohete. centro de gravedad con el número M.

Las características aerodinámicas del mecanismo de control Losprimeros cohetes portadores usaban timón de aire y timón de gas como dispositivos de control aerodinámico, porque el timón de aire no era eficiente durante el despegue del cohete y el vuelo a gran altitud, y el timón de gas se deformaría debido a la ablación, por lo que Más tarde, el método de balanceo del motor o la boquilla se usó a menudo para controlar el cohete. Además, también se utilizan el control vectorial de empuje del motor y el método de expulsión de chorros del cuerpo del proyectil.

Estos métodos causarán campos de flujo de interferencia complejos entre el flujo de chorro del motor o alrededor del cuerpo del proyectil y el flujo de chorro, afectando así las características de control. Además, los cohetes suelen estar instalados asimétricamente con conductos, etc., que no solo generan fuerza lateral, sino que también generan un momento de rodadura.

Cuando el motor o la tobera se desvían, se generará un gran momento de bisagra debido a la acción de una fuerza externa. El par de bisagra de la boquilla está determinado en gran medida por el diseño aerodinámico de la cola del cohete y las características de la configuración del motor, por lo que su valor a menudo está determinado por el experimento del modelo del cohete específico en el túnel de viento.

Flujo inferior y separación entre etapas.Los vehículos de lanzamiento a menudo usan boquillas de racimo. Cuando el cohete se eleva y la presión ambiental cae, se producirá una interferencia entre los chorros y parte del gas de baja energía en el área límite del chorro se ve obligado a fluir hacia el parte inferior del cohete.

Este reflujo de gas a alta temperatura afectará la estructura del fondo. Cuando el cohete se eleva a gran altitud, el chorro se expande y la interferencia entre el chorro y el flujo de salida generará una fuerza aerodinámica adicional. Los cohetes de etapas múltiples están en serie o en paralelo, y existe un problema de separación entre etapas.

La etapa de vuelo continuo y la etapa de lanzamiento se ven afectadas por el empuje del motor, la fuerza de inercia, la fuerza aerodinámica externa, la fuerza de separación, la gravedad y otros factores bajo un cierto ángulo de actitud para producir movimientos complejos. Existe la posibilidad de colisión entre la etapa y la etapa , por lo que es necesario determinar cada Las fuerzas y momentos en el escenario y la trayectoria de vuelo de cada escenario.