Könnten Raketen, die vom Boden abgefeuert werden, Flügel in den Stufen verwenden?

Könnte eine langsamere oder kleinere Rakete den Auftrieb nutzen, wenn alle Stufen Flügel hätten?

Könnten die Stufen die Aufprallkräfte beim Aufprall reduzieren, indem sie ein sich drehendes, samenschalenähnliches Design verwenden (wie in der Abbildung unten gezeigt)?

Zu Boden wirbelnde Samenkapseln Quelle: Blogpost von Keith Blenman
Video von Samenkapseln, die zu Boden wirbeln

SpaceX BFR Quelle: SpaceX über Wikimedia , gemeinfrei
![SpaceX BFR

X-37B Quelle: xairforces.net
X-37B Schnittzeichnung und Foto

Baikal-Flyback-Booster mit zweiter Stufe
Der Flyback-Flügel ist über und parallel zum Rumpf verstaut Quelle: Russian Foundation for Advanced Studies (FPI) via russianspaceweb
Baikal-Flyback-Booster mit zweiter Stufe

Ab welchem ​​Punkt sind Flügel in Bezug auf Anzahl der Raketenstufen, Größe oder Gewicht nicht mehr sinnvoll?

Bitte nennen Sie alle Bilder und Zitate. Danke!
X-37 befindet sich während des atmosphärischen Teils des Aufstiegs unter einer Verkleidung und bekommt keinen Auftrieb von seinen Flügeln; Es macht einen gleitenden Wiedereintritt und eine Landung wie das Space Shuttle.
Ich glaube, das ist das Orbitalmodul des X-37 (Antrieb, Verbrauchsmaterialien usw.). Es ist seltsam, dass es auch Flügel haben würde; Ich vermute, dass der Grund dafür (wie vieles rund um den X-37) geheim ist. Können Sie bitte auch Bildzitate angeben?
@AlexHajnal Der X-37 ist einteilig, keine separaten Module; Die vorderen Flächen sind Flügel, die hinteren ein V-Leitwerk.
@RussellBorogove Ich stehe korrigiert.
Was nützt ein Flügel, wenn die Rakete gerade nach oben geht, um aus der dichteren Atmosphäre herauszukommen, um Luftwiderstand und dynamische Belastungen durch Hyperschallflug zu vermeiden?
@Uwe Die X-37 ist wiederverwendbar. Es benutzt diese Flügel, um zu einer Landung zu gleiten.
@AlexHajnal et al. Bilder von X-37 nach der Landung hier helfen zu veranschaulichen, dass die beiden Heckflossen hinten (unten in dieser Ansicht) nicht koplanar sind, sondern auf uns zeigen oder in dieser Ansicht "aus der Seite heraus". (meine umständliche Art, "V-Leitwerk" zu sagen)
RLV-TD hatte seine Flügel und sein V-Leitwerk während dieses Teststarts freigelegt, aber ich glaube, es wird in Zukunft in einer Verkleidung gestartet.)
Der erste Link von @uhoh veranschaulicht auch schön die Vorsichtsmaßnahmen, die man im Zusammenhang mit Hydrazin treffen muss.
Bei Von Brauns Marsschiff drehte sich alles um die Flügel: i.imgur.com/D67k1.jpg
@Hobbes IMO ist diese Frage kein Duplikat. Bei dieser Frage geht es um die Vor- und Nachteile der Verwendung von Flügeln direkt an Raketen aus aerodynamischen Gründen, während es bei dieser Frage darum geht, geflügelte (implizit keine Raketen) Flugzeuge als erste Stufe und für logistische Zwecke zu verwenden.

Antworten (5)

Obwohl es scheint, dass niemand eine ganze Raketenstufe gedreht hat, um sie zu verlangsamen, wurde etwas Ähnliches versucht. Das seit langem nicht mehr existierende Unternehmen Rotary Rocket entwickelte den wiederverwendbaren einstufigen Roton™-Trägerraketen, der helikopterähnliche Rotorblätter zum Abbremsen und Landen verwenden würde. Etwas mehr Infos dazu findet man auf Wikipedia .

Roton-Booster
Alan Radecki über Wikimedia Commons , GFDL/CC BY-SA 3.0

Auf dem Foto oben nicht vorhanden, wurden die Rotorblätter oben an der Kuppel befestigt und beim Aufstieg bündig an den Rumpf geklappt. Vor dem Wiedereintritt würden die Blätter in eine Konfiguration mit geringem Luftwiderstand zurückklappen. Nach dem Wiedereintritt würden sich die Blätter in eine horizontale Ausrichtung bewegen und (glaube ich) mit Triebwerken an den Blattspitzen hochgeschleudert werden (die Kappe und die Blätter würden sich drehen und der Rumpf würde stationär bleiben). Das Fahrzeug würde dann als Hubschrauber (unter Autorotation) zu einer kontrollierten Landung fliegen.

Hier gibt es einige viel bessere Bilder (unter "Fotogalerie" und "Bildergalerie"), aber sie scheinen nicht für reüse lizenziert zu sein.

Naiv gesprochen würde ich denken, dass die Diæresis über dem uim Wort reüse niemandem hilft, es richtig auszusprechen, und nur den Eindruck verstärkt, dass das Plakat ein bisschen anmaßend hyperkorrigieren könnte. Aber das ist nur eine Hypothese...
@leftaroundabout Beide Formulare sind im Englischen gleichermaßen gültig. Wenn ich das Gefühl habe, dass die diæresis (um eine alternative Schreibweise zu verwenden) eine nützliche Rolle spielt, verwende ich sie oft. Ich ziehe es vor, die Silbentrennung bestimmten zusammengesetzten Wörtern und dergleichen vorzubehalten.
Es ist überhaupt nicht nützlich. „Wiederverwenden“ ist ein ganz normales englisches Wort, das niemand mit Mühe so interpretieren kann, dass es „wiederverwenden“ bedeutet. Die Diarese sieht nur seltsam aus und unterbricht den Fluss, während der Leser denkt: "Was macht das da?" Es ist bestenfalls archaisch und heutzutage fast schon falsch.
Das mit dem "reüse" ist reiner ablenkender Quatsch. Siehe hier , hier und hier . Sie werden nirgendwo eine Diärese finden. Ähnlich "Wiedereintritt".
@TJCrowder Und OED listet "Wiederverwendung" als einzig akzeptable Form auf. Machen Sie daraus, was Sie wollen.
@TJCrowder Wenn Sie möchten, mache ich ein Foto, lade es hoch und poste hier einen Link. Ich verstehe Ihre Meinung und Sie können natürlich gerne eine der drei Schreibweisen verwenden. Ich ziehe es vor, ein anderes als Sie zu verwenden, und ich hoffe, Sie werden das respektieren. Trotzdem werde ich Ihre Argumente in Zukunft berücksichtigen.
Ich unterstütze voll und ganz das Recht von Alex auf seine Diæreses. Ja, sie sehen ein bisschen betroffen aus; aber das ist sicher seine Wahl? Ich selbst mag sie lieber.
Vielleicht ist die Diaerese ein Umlaut?
@takintoolong Gleiches Symbol, andere Verwendung. Grundsätzlich ändert ersteres die Bedeutung eines Wortes nicht, während letzteres dies tut. Zum Beispiel bedeuten im Englischen „coöperate“ und „cooperate“ dasselbe. Im Deutschen ändert sich jedoch die Bedeutung (und Aussprache). Zum Beispiel bedeutet „schön“ „schön“, während „schon“ „bereits“ bedeutet.
Alex ist in guter Gesellschaft. Der Styleguide des New Yorker schreibt eine Diaerisis auf dem zweiten von zwei identischen Vokalen vor, wenn dieser Vokal eine neue Silbe beginnt. Also ja für den Wiedereintritt und die Umschulung, nein für die Wiederverwendung.

Könnte eine langsamere oder kleinere Rakete den Auftrieb nutzen, wenn alle Stufen Flügel hätten?

Flügel auf der ersten Stufe können nützlich sein; Die luftgestützte Pegasus -Rakete hat in ihrer ersten Stufe Flügel, die für Auftrieb sorgen.

In den meisten Fällen lohnt es sich nicht, Flügel für Orbitalwerfer zu verwenden. Sie fügen Luftwiderstand und Gewicht hinzu, die normalerweise nicht durch Auftrieb kompensiert werden. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass Flügel auf oberen Stufen von Vorteil sind.

Wenn Sie es richtig betrachten, ist die erste Stufe des Pegasus die L1011, die Flügel hat und zurück an Land fliegt und wiederverwendet wird. Ebenso für die Trägerflugzeuge der (suborbitalen) Raumschiffe Eins und Zwei.
Zur Erläuterung: Laut Wikipedia ist der Zweck der Flügel und Steuerflächen der Pegasus in erster Linie die Lagekontrolle. Außerdem wird die erste (Raketen-)Stufe nicht geborgen. Aus dem verlinkten Artikel: „Der 45-Grad-Delta-Flügel (aus Kohlenstoff-Verbundwerkstoff und Doppelkeil-Tragfläche) unterstützt das Aufstellen und sorgt für etwas Auftrieb haben eine schubvektorierende Düse."
Skylon (was, wie ich weiß, immer noch nur ein Konzeptentwurf ist) verwendet Flügel und luftatmende Motoren, um mit relativ wenig Treibstoff auf Mach 5 oder so zu kommen. Dies ist das einzige mir bekannte Beispiel, bei dem Flügel eine wichtige Rolle beim Aufstieg eines Raketenkonzepts spielen.
Strahlgetriebene erste Stufen / Trägerflugzeuge sind keine Raketen , und das ist sinnvoll, da ein Raketenverstärker während des Schubs nicht wirklich von Flügeln profitiert und Raketen für etwas, das dies tun würde, schlecht geeignet sind. Wenn Sie nun RATO-Flaschen in Ihr Trägerflugzeug einbauen, um von einem kurzen Feld aus zu operieren, dann technisch gesehen , aber ...
@ChrisStratton Raketen profitieren aufgrund ihrer Flugbahnen nicht viel von Flügeln, nicht weil sie per se Raketen sind. Es wurde ernsthaft überlegt, Jet-Module auf der ersten Stufe eines ansonsten konventionellen Orbital Launchers zu verwenden: yarchive.net/space/launchers/jet_first_stage.html
@RussellBorogove - Raketen profitieren nicht ganz spezifisch von Flügeln, weil sie Raketen sind , weil Raketen auf Flugbahnen, die von Flügeln profitieren könnten, mehr verlieren als vom Flügelauftrieb, und für Flugbahnen, die von Flügeln profitieren könnten, sind Raketen im Vergleich zu Alternativen äußerst ineffizient die dort gut funktionieren: Luftatmungsdüsen - die wiederum keine Raketen sind, selbst wenn sie in einem Verbundfahrzeug vorhanden sind, das auch Raketenoberstufen hat.

Vertikal gestartete Raketen brauchen Schub (Kraft in Bewegungsrichtung), nicht Auftrieb (Kraft senkrecht dazu). Flügel können nur Auftrieb und Widerstand (Kraft gegen die Bewegungsrichtung) liefern, und eine vertikal gestartete Rakete braucht keines dieser Dinge. Was eine Orbitalrakete braucht, ist Geschwindigkeit, also je weniger Luftwiderstand, desto besser.

Habe deine Argumentation nur etwas erweitert. Fühlen Sie sich frei, einen Rollback durchzuführen, wenn Sie möchten.
Diese Antwort bringt mich nur dazu, über die Weisheit einer horizontal gestarteten Rakete nachzudenken, und überzeugt mich nicht, dass Flügel unklug sind. Wäre es schließlich nicht großartig, wenn unser (horizontal ausgerichtetes) Triebwerk die doppelte Aufgabe erfüllen könnte, uns auf Umlaufgeschwindigkeit zu beschleunigen und uns gleichzeitig eine Auftriebsquelle zu geben, um an Höhe zu gewinnen?
@DanielWagner Der Punkt ist, wenn Sie eine horizontale Lanch haben, ist sie viel länger in der Atmosphäre, was im Laufe der Zeit mehr Luftwiderstand bedeutet (und in viel geringerem Maße Auftrieb). Der Grund, warum Raketen direkt aus der Atmosphäre starten und sich beim Verlassen allmählich drehen, besteht darin, die in der Atmosphäre verbrachte Zeit zu minimieren. Indem Sie die in der Atmosphäre verbrachte Zeit minimieren, minimieren Sie den Luftwiderstand im Laufe der Zeit.
Der Punkt dieser Antwort ist, dass Raketen in ihrer Effizienz luftatmenden Jets weit unterlegen sind und über einen längeren Zeitraum bei langsamen bis mäßigen Geschwindigkeiten Schub erzeugen, wie es ein Aufstieg mit Flügelauftrieb in die Höhe erfordert. Wenn Sie einen Flügelauftriebsbooster bauen wollen, geben Sie ihm Düsentriebwerke und sparen die Raketen für obere Stufen auf. Wenn Sie Flügel an einem vertikalen Startraketen-Booster anbringen, dienen sie der Erholung, nicht dem Aufstieg.
@DanielWagner Aber ein Raketenmotor erfüllt bereits eine doppelte Aufgabe, indem er direkt Höhen- und Geschwindigkeitsgewinn gibt.
vertikal gestartete Raketen bleiben nicht lange vertikal
@JCRM nein, aber sie verbrauchen während des vertikalen Aufstiegs einen sehr beträchtlichen Teil ihres Kraftstoffs.

Die Rakete passiert in den ersten zehn Sekunden nach dem Start die dichten Schichten der Atmosphäre. Außerdem sind diese Flügel unwirksam. Baikal (auf Render) ist ein wiederverwendbares Raketenflugzeug. Meistens in dichten Schichten der Atmosphäre.

Ja wie die unteren Raketenstufen +1

Unter der Annahme, dass das Ziel die Erdumlaufbahn ist (das Ergebnis könnte für den Mars anders sein), beträgt die kinetische Energie in einer niedrigen Umlaufbahn etwa 30 MJ/kg. Es hat wenig Sinn, eine Rakete mit luftatmenden Triebwerken und Flügeln auf die Höhe von beispielsweise 20 km zu heben, um 0,2 MJ/kg potenzielle Energie bereitzustellen, bevor die Raketenmotoren gestartet werden.

Auch die anfängliche kinetische Energie (z. B. 1 % für eine Anfangsgeschwindigkeit von 10 % der Umlaufgeschwindigkeit) würde nicht einmal das zusätzliche strukturelle Gewicht kompensieren, das seitens der Rakete erforderlich ist, um die Auftriebskraft aufzunehmen und zu verteilen, die orthogonal zur Trägheit ist Kraft mit Raketenschub. Bei kleinen Raketen ist dieser Aspekt weniger wichtig.

Um den Schwerkraftwiderstand (Beschleunigungsverlust in vertikaler Richtung vor Erreichen der Umlaufgeschwindigkeit) zu minimieren, beschleunigt eine Rakete schnell und verbringt daher nur wenige Sekunden in jedem Geschwindigkeitsbereich, für den Flügel ausgelegt sein könnten. Bei bemannten Raketen (begrenzte Beschleunigung) ist dieser Aspekt weniger wichtig.

Könnten Raketen, die vom Boden abgefeuert werden, Flügel in den Stufen verwenden?
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