¿Qué es Entorno de trabajo de cohetes?

Los diversos entornos encontrados por el cohete desde el montaje y la entrega hasta la finalización de la misión de vuelo. Según su origen, se divide en medio natural y medio inducido. De acuerdo con sus procedimientos de trabajo, se puede dividir en entorno terrestre, entorno de lanzamiento y vuelo y entorno de reentrada. Las condiciones ambientales son una de las bases del diseño de cohetes.

Entorno terrestre:desde que sale de la fábrica, transporta, almacena y lanza un cohete, lo primero que encuentra es el entorno natural como temperatura, humedad, lluvia, truenos y relámpagos.

Las altas temperaturas pueden hacer que los materiales de aislamiento y sellado envejezcan; las bajas temperaturas pueden hacer que los materiales se vuelvan quebradizos, el líquido se congela y los lubricantes se espesan o solidifican; las altas temperaturas y la alta humedad pueden corroer fácilmente los materiales y reducir el rendimiento de los materiales aislantes; la sequedad puede hacer que los materiales orgánicos se vuelvan quebradizos y Se quema fácilmente, lo que provoca la acumulación de carga estática y el aumento de la contaminación molecular; las tormentas eléctricas pueden interferir con los equipos electrónicos; la niebla salina puede corroer los materiales; la arena y el polvo pueden desgastar la superficie del cohete; el moho puede causar que la materia orgánica se deteriore y provoque un cortocircuito en los componentes eléctricos .

El segundo es el entorno del transporte, principalmente vibraciones y golpes. La vibración en el transporte de agua proviene de la acción del sistema dinámico y la fuerza hidrodinámica, la aceleración de la vibración a 1 g , la frecuencia de vibración f <100 Hz; la vibración del transporte aéreo ( a 8 g , f = 10 1000 Hz ) proviene de la rugosidad de la pista, el papel de la planta de energía de la aeronave, la aerodinámica y el campo sonoro; la vibración del transporte por carretera ( a <3 g , f = 1 300 Hz) de la rugosidad de la superficie de la carretera, la vibración y el ruido del motor del vehículo, etc. ; la vibración del transporte ferroviario ( a <2 g , f <50 Hz) proviene del desnivel de la calzada, el espacio entre los rieles y la asimetría de las ruedas. El choque es un caso especial de vibración, que tiene un tiempo de acción corto y proviene del desnivel de la calzada, el arranque y frenado de vehículos, etc.

Entorno de lanzamiento y vuelo El entorno experimentado desde el lanzamiento del cohete hasta el vuelo balístico.

Incluye entornos de calor, ruido, vibración, golpes y sobrecarga. El calentamiento aerodinámico del cohete durante el vuelo, el calor generado por el trabajo del instrumento, el reflejo de la temperatura de la llama del motor en la cola del cohete y el propulsor de baja temperatura formarán un ambiente térmico severo, que afectará el funcionamiento normal. del instrumento y el rendimiento del material.

El entorno de ruido causado por el ruido aerodinámico transónico ( f = 100 Hz ~ 20 kHz) y el ruido del motor ( f = 100 Hz ~ 10 kHz), la presión sonora formada en la superficie exterior del cohete puede alcanzar los 150 ~ 157 decibeles. Puede causan grandes vibraciones locales del panel de piel, que pueden hacer que el rendimiento de algunos instrumentos y equipos disminuya o funcione mal, y causar fatiga estructural en casos severos.

El impacto de la pulsación de empuje del motor, la separación entre etapas, el encendido y apagado del motor y la explosión de dispositivos pirotécnicos pueden causar daños estructurales o la destrucción de dispositivos electrónicos y dispositivos mecánicos de cohetes y naves espaciales.

Las vibraciones inestables acopladas a varios sistemas de cohetes, como las vibraciones longitudinales acopladas de los cohetes líquidos (aceleración de hasta 17 g , frecuencia de 5 a 60 Hz) afectarán seriamente el rendimiento del cohete e incluso provocarán fallas de vuelo.

La aceleración del cohete es muy alta antes de apagarse, y la estructura, el equipo y las personas en la flecha están muy sobrecargadas debido a la fuerza de inercia, y aparece el fenómeno del sobrepeso (las personas y el equipo se vuelven "más pesados" y la carga se aplica a el soporte también aumenta en consecuencia. Por lo general, utilice el coeficiente de sobrecarga adimensional n múltiplos de la aceleración gravitacional g para expresar la magnitud de la sobrecarga).

Las grandes sobrecargas (algunos misiles de hasta 30 g , vehículos de lanzamiento de satélites de hasta una docena de g ) causarán mucho estrés en la estructura y también afectarán seriamente la precisión de la guía y la confiabilidad del cohete.

La capacidad de los astronautas para soportar una sobrecarga es limitada (ver los efectos fisiológicos del sobrepeso), y la sobrecarga máxima de un vehículo de lanzamiento de una nave espacial tripulada debe limitarse dentro de un cierto rango. Cuando el cohete vuela sin energía, se encuentra en un estado de ingravidez y es necesario evitar que el propulsor líquido flote.

Entorno de reentrada La cabeza del cohete encontrará un calentamiento aerodinámico extremadamente severo (ver las características aerodinámicas de las ojivas de alta velocidad), ablación (ver ablación y protección contra el calor) y barreras negras (ver el área de la barrera negra) cuando la cabeza del cohete ingrese a la atmósfera.

También se ve afectado por la sobrecarga de frenado, el impacto de apertura del paracaídas y el impacto de aterrizaje, por lo que los instrumentos internos y los objetos de prueba deben tener dispositivos de aislamiento y amortiguación de vibraciones. La cabeza salpicada sobre la superficie del agua también está sujeta al impacto de la superficie del agua y a la penetración del agua de mar. (Ver Ingeniería ambiental de aeronaves)