Wie berechnet man die Nettokraft auf eine Rakete aus mehreren Triebwerken?

Lassen Sie uns die Konfiguration der Falcon 9-Motoren als Beispiel verwenden. Es hat neun Motoren: acht im äußeren Kreis und einen in der Mitte.

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Wie würde ich die Nettokraft berechnen, die alle diese auf die Rakete und ihre horizontalen und vertikalen Komponenten erzeugen, wenn der jeweils erzeugte Schub nicht identisch wäre. Im Wesentlichen möchte ich in der Lage sein, den Winkel und den Wert des Nettoschubs zu berechnen, wenn einige Motoren eine größere Kraft erzeugen als der Rest

Es wird angenommen, dass der Massenschwerpunkt 10 m direkt über dem Zentrum der 9 Triebwerke liegt.

Meine beste Vermutung ist, die Kräfte jedes Motors zu berechnen, unter der Annahme, dass sie durch den Massenmittelpunkt des Objekts wirken, und die vertikalen und horizontalen Komponenten zu summieren, um die vertikalen und horizontalen Nettokomponenten zu finden, aus denen ich den Winkel mit einem einfachen Trig berechnen kann.

Beachten Sie, dass sich die Rakete mit zunehmender Geschwindigkeit dreht, wenn der resultierende Schub nicht durch den Massenmittelpunkt ausgeübt wird. Wenn der außermittige Schub anhält, erreicht die Rakete allmählich eine konstante Geschwindigkeit, während sie weiterhin rotierend beschleunigt.
@sammygerbil Gibt es eine Möglichkeit, die Rotation in einer bestimmten Zeit zu berechnen, wenn man das Drehmoment kennt?
Ja. Drehmoment τ = Trägheitsmoment ICH x Winkelbeschleunigung a . Dann ist der Winkel, durch den sich die Rakete dreht θ = 1 2 a T 2 . (Dies setzt voraus, dass der Schub und das Trägheitsmoment beide konstant bleiben.)

Antworten (1)

Um den Nettoschub zu erhalten, addieren Sie die horizontalen und vertikalen Schubkräfte jedes Triebwerks.

Aber ich glaube wirklich, wonach Sie bei ungleichem Schub fragen, ist das Drehmoment, die Drehkraft auf die Rakete. (Das ist der Abstand vom Massenmittelpunkt multipliziert mit der senkrechten Schubkomponente, die Sie dann zusammenfassen - viel mehr zu dieser grundlegenden Physik ist leicht zu finden)

Wenn die Schübe vektorisiert sind (was ich bei Falcon 9 nicht weiß), können sie das Drehmoment kompensieren. Oder es könnte seitliche Triebwerke für diesen Zweck an einem anderen Ort haben. Oder beides. Eine andere Möglichkeit, dies zu tun, ist mit einem Gyroskop eine Reaktion Rad)

Wie berechnet man die Nettokraft auf eine Rakete aus mehreren Triebwerken?
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