Was ist die Grenze für das asymmetrische Design einer Trägerrakete?

Wenn Sie sich eine Rakete vom Typ Sojus 11A511 ansehen (die für den Start von Sojus TM- und AM-Modellen verwendet wird), können Sie feststellen, dass die Bremsklappen der Nutzlastverkleidung von der idealen Achse verschoben sind (sie sind nicht mit dem mittleren Raum zwischen den Seitenblöcken BVG und D ausgerichtet). . Die SAS-Fluchtturmdüsen sind jedoch ausgerichtet. Dadurch wird die Verkleidung etwas asymmetrisch. Es ist klar, dass, wenn die Rakete länger als 45 Jahre funktioniert, das Design solide ist; Aber ich frage mich, ob es eine Grenze dafür gibt, externe Geräte von der Symmetrieachse weg zu platzieren. Als Beispiel nenne ich die Sojus- und auch die Titan 3-Serie Feststoffmotoren, die große TVC-Speisetanks an ihren Seiten haben.Sojus-Vorderansicht Titan SRBs TVC-Panzer

Wie wäre es mit dem Spaceshuttle. So wenig Symmetrie!
Ja, das Shuttle ist das oberste Beispiel für Asymmetrie.
Im unteren Bild wird die Rotationssymmetrie beibehalten, sodass kein Nettodrehmoment durch Schub entsteht. Es kann ein rollendes Drehmoment durch aerodynamische Effekte geben, aber vektorisierter Schub kann dem leicht entgegenwirken.
Können Sie für das Sojus-Bild erläutern, wie sich Ihre Farbmarkierungen auf Ihren Text beziehen? Ich kann es mir nicht erklären.
Ich habe ein Bild aus einer Facebook-Diskussion zu diesem und anderen Themen wiederverwendet, daher die Farben.
Ohhh, jetzt verstehe ich, worauf Sie mit der Sojus hinauswollen. Auch hier bleibt die Rotationssymmetrie erhalten, sodass Sie sich keine Gedanken über Nick-/Giermomente machen müssen.

Antworten (1)

Abgesehen von aerodynamischen Effekten ist eine Rakete im Allgemeinen stabil, wenn ihre Schubachse durch ihren Massenmittelpunkt verläuft.

Da es aufgrund von Wind, Verschieben der lebenden Nutzlast, Treibstoffschwappen usw. nicht möglich ist, dieses Gleichgewicht perfekt aufrechtzuerhalten, muss die Rakete auf irgendeine Weise kleine Ungleichgewichte korrigieren - Schubvektorsteuerung, Flossen, Reaktionsräder, Triebwerke zur Lageregelung oder eine Kombination davon . Dies kann auch jede kleine strukturelle Massenasymmetrie ausgleichen (obwohl Designer einfach Ballast auf einer Seite hinzufügen können, um die Notwendigkeit zu minimieren).

Bei einer symmetrischen zylindrischen Rakete liegt der Schwerpunkt immer mehr oder weniger entlang der vertikalen Achse der Rakete, selbst wenn sich das CoM verschiebt, während Treibstoff verbraucht wird und Stufen fallen gelassen werden; Der Nettoschubvektor lässt sich leicht entlang der vertikalen Mittellinie zeigen.

Das Shuttle ist das bekannteste asymmetrische Gehäuse. Die Haupttriebwerke sind nach außen geneigt, damit die Schubachse durch den Massenmittelpunkt des Stapels zeigt, und die Triebwerke befinden sich auf Kardanringen, die die Schubachse um bis zu 10º in jede Richtung verschieben können. Die Feststoffraketen-Booster haben auch Schubvektordüsen, sodass der Nettoschub an allen Punkten des Aufstiegs in die Umlaufbahn durch den sich verschiebenden Massenschwerpunkt zeigen kann.

Im Prinzip könnte mit richtig positionierten und vektorierbaren Schubelementen sogar eine stark asymmetrische Struktur stabil fliegen, aber Massenasymmetrie geht normalerweise mit aerodynamischer Asymmetrie einher, die schwerer zu kompensieren ist, also in Ermangelung anderer Faktoren – wie einer oberen Stufe, die benötigt wird um zu einer Landung zu gleiten, wie das Shuttle -- einfache zylindrische Symmetrie ist das optimale Layout, einfache radiale Symmetrie die zweite Wahl, wenn Sie zusätzlichen Boosterschub benötigen.

Was ist die Grenze für das asymmetrische Design einer Trägerrakete?
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