Warum befindet sich bei Atlas V-Verkleidungen mit großem Durchmesser der Centaur in der Verkleidung?

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Wenn Sie ein Bild in eine Antwort auf diese Frage einfügen: Wurde New Horizons mit einer Kupferrakete gestartet? Mir ist aufgefallen, dass bei den Verkleidungen mit größerem Durchmesser (Atlas 501 und höher) die Centaur-Oberstufe in die Verkleidung eingetaucht ist.

Warum?

Dadurch wird die Verkleidung viel länger, als wenn sie nur an der Oberseite des Centaur montiert wäre, wie es bei den kleineren Modellen der Fall ist.

Die Antworten auf diese Frage Warum hat Atlas V so viele verschiedene Arten von Nutzlastverkleidungen? gehen Sie nicht auf dieses Problem ein.

Hahaha, ich hätte fast dieselbe Frage geschrieben, dann entschied ich, dass ich die Antwort kannte.

Antworten (1)

Ein Dokument der NASA Safety & Mission Assurance legt nahe, dass der Grund struktureller Natur ist:

Der dünnhäutige Centaur kann die riesige Nutzlastverkleidung mit einem Durchmesser von 5,4 Metern nicht ohne Weiteres tragen, daher umschließt die Contraves-Verbundverkleidung auch den Centaur.

Meine erste Vermutung war jedoch die Aerodynamik, insbesondere die Whitcomb-Flächenregel : Beim Überschallflug erzeugen abrupte Änderungen der Querschnittsfläche viel Luftwiderstand.

Die Centaur-Oberstufe hat einen Durchmesser von etwa 3 m und die Atlas-V-Erststufe einen Durchmesser von 4,1 m.

Die 4xx-Konfigurationen verwenden eine 4,2-Meter-Nutzlastverkleidung, sodass das Profil 4,2 m–3,05 m–3,8 m beträgt; Der Querschnitt der oberen Stufe beträgt 53 % des Verkleidungsquerschnitts, was einen ziemlich deutlichen Abfall darstellt.

Wenn die 5xx-Konfigurationen den Centaur unverkleidet ließen, wäre das Profil 5,4 m-3,05 m-4,1 m; der Oberstufenquerschnitt würde nur 32 % des Verkleidungsquerschnitts betragen. Stattdessen ist es verkleidet; es gibt nur einen Querschnittsübergang statt zwei (zumindest beim 501), und die erste Stufe macht 58 % des Verkleidungsquerschnitts aus.

Es könnte auch Luftströmungs-/Turbulenzprobleme geben, die sich weiter hinter der 5-m-Verkleidung einschnüren, was zu strukturellen Problemen führen würde; ISTR hat so etwas mit Orion auf Delta IV zu tun, aber das könnte ich mir ausdenken.

Dieser Thread auf nasaspaceflight.com diskutiert sowohl strukturelle als auch aerodynamische Möglichkeiten sowie thermische Überlegungen zum Centaur (obwohl er nicht erklärt, warum die 4-m-Version nicht die gleichen thermischen Anforderungen haben würde).

Möchten Sie sich einen aussuchen?
Nein, ich möchte mich nicht für eine entscheiden.
Der Kommentar, dass es für Titan 3E und 4 gemacht wird, untergräbt irgendwie das Argument der Gebietsregel, nicht wahr?
Etwas, ja.
Der strukturelle Grund könnte durchaus auch aerodynamisch sein. Eine breitere Verkleidung ist schleppender als eine schmalere Verkleidung, und eine Verkleidung, die sich abrupt einschnürt (wie es eine auf Centaur montierte 5-Meter-Atlas-V-Verkleidung wäre), ist schleppender als eine, die dies nicht tut. Der erhöhte Luftwiderstand auf der Verkleidung führt direkt zu erhöhten strukturellen Belastungen für alles, was die Verkleidung trägt; Wenn die 5-Meter-Verkleidung auf dem Centaur montiert wäre, müsste diese gesamte (ziemlich große) Last von der dünnen Ballontankhaut des Centaur getragen werden, was möglicherweise dazu führen würde, dass sie während des Fluges der ersten Stufe einknickt oder zusammenbricht.
Warum befindet sich bei Atlas V-Verkleidungen mit großem Durchmesser der Centaur in der Verkleidung?
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