Wie groß ist die Belastung einer Rakete bei max-q [geschlossen]

Wie viel mehr Stress erfährt eine Rakete während Max-Q im Vergleich zu anderen Teilen des Fluges (z. B. wenn sie auf dem Pad ruht)?

Verwenden Sie Daten für jede "zylindrische" Rakete, wenn ein bestimmtes Beispiel benötigt wird. Mit zylindrisch meine ich, das Space Shuttle, Space Ship One und andere exotische Designs auszuschließen.

Beachten Sie, dass mich der Wert von q nicht interessiert. Nur der Stress auf der Rakete.

Ich glaube, dies ist sehr viel eine "es hängt von der Rakete ab"-Antwort. Können Sie eine bestimmte Raketenfamilie oder ein bestimmtes Modell angeben, an dem Sie interessiert sind?
Es ist der Max-Mann, wie Max-Q.
@sarah Bailey SaturnV scheint eine gute Option zu sein. Aber das will ich nicht verlangen.
q-alpha ist oft ein viel besseres Maß.
Ich stimme dafür, dies zu schließen, da unklar ist, was Sie fragen. Die Spannung in einer Rakete variiert von Punkt zu Punkt in ihrer Struktur und, wie @SarahBailey sagt, von Rakete zu Rakete.
@organicmarble Nachdem ich die Flut von Antworten und Kommentaren gelesen habe, sehe ich, wie die Frage, wie viel Stress eine Rakete hat, angesichts der Definition von Stress nicht ausreicht. Was ich zu lernen versuchte, war, wie stark Raketen in der Richtung sind, in der sie Lasten tragen sollen. Ich dachte, die Spannungen bei Max q würden mich zu dieser Antwort führen.

Antworten (2)

Laut dieser Antwort beträgt Max q für den Saturn V 34 kPa. Beachten Sie, dass es sehr einfach ist, q zu berechnen, da es nur von der Geschwindigkeit und der atmosphärischen Dichte abhängt. Die aerodynamische Belastung hängt von der Form der Rakete ab und ist daher schwieriger zu berechnen.

Wir können eine ungefähre Zahl für die Kraft wie folgt erhalten:

Kraft = Druck x Fläche

= 34 kPa x (10 m) ^ 2 * PI / 4

= 2670 kN

= ca. 267000 kgf oder ca. 587000 lbf

Das ist etwa ein Zehntel des Startgewichts der Saturn V.

Es ist jedoch wahrscheinlich eine deutliche Überschätzung, da die Rakete die Luft, die sie trifft, nicht vollständig stoppt, sondern sie eher aus dem Weg schiebt. Um die tatsächlich auf die Rakete wirkende Widerstandskraft zu erhalten, müssen Sie mit dem Widerstandsbeiwert multiplizieren, der von der Form des Fahrzeugs abhängt und normalerweise etwas kleiner als 1 ist (obwohl er größer als 1 sein kann).

Hoffentlich hilft das.

Spannung wird nicht in kgf gemessen, sondern in Krafteinheiten/Flächeneinheit. Dies beantwortet die Frage nicht. Wenn Sie Ihre Antwort durch die Fläche teilen würden, hätten Sie nur q, und das OP sagt, das ist nicht das, was sie wollen. en.wikipedia.org/wiki/Stress_(Mechanik)
@OrganicMarble Ich finde Ihre Ablehnung enttäuschend, obwohl ich die Erklärung zu schätzen weiß. Ich bin mir der strengen mechanischen Definition von Stress bewusst, aber dies würde über die gesamte Rakete variieren, daher wäre es bedeutungslos, einen einzigen Wert ohne Kontext anzugeben. Soll ich diese Komponente der Längsspannung in der Seitenwand der Rakete aufgrund aerodynamischer Kräfte oder ein Profil der Biegespannung im konischen Abschnitt angeben? Ich denke, OP bezieht sich auf Stress im allgemeineren Sinne, und ich habe einen Vergleich zwischen der aerodynamischen Kraft und dem Startgewicht angegeben.
Wenn es auf Meereshöhe 101,325 kPa sind, klingen 34 kPa viel zu leicht. Dieser Rechner bestätigt die Berechnung jedoch - kylesconverter.com/pressure/… . Was vermisse ich?
@MikeS auf Meereshöhe bewegte sich der Saturn V kaum, daher war der aerodynamische Druck im Wesentlichen 0 (beachten Sie, dass der statische Druck von 101,325 kPa, der gleichmäßig auf die Rakete wirkt, nicht enthalten ist.) Wenn Sie den Link in meiner Antwort überprüfen, sehen Sie max q war etwa 85 Sekunden nach Flugbeginn und etwa Mach 1,8. Bis dahin wäre die Rakete ziemlich weit oben gewesen.

Hier ist eine Grafik, die den dynamischen Druck gegenüber der Missionszeit für das Shuttle zeigt:

Shuttle Max-Q beträgt etwa 700 lb/ft^2

(Entschuldigung für die schrecklichen Einheiten, das war die erste Grafik, die ich gefunden habe)

Das OP sagt: "Beachten Sie, dass ich nicht am Wert von q interessiert bin." Sonst hätte ich schon längst geantwortet. Ich weiß nicht genau, wonach der OP sucht. Einheiten für Stress sind natürlich die gleichen wie für Druck.
Das maximale q hier beträgt 33 kPa, was meiner Antwort für ein so anderes Fahrzeug überraschend ähnlich ist. Auch die Querschnittsfläche des Fahrzeugs ist nicht so unterschiedlich, sodass das Produkt Druck x Fläche ähnlich ist. Der Luftwiderstandsbeiwert und damit die Gesamtbelastung werden jedoch wahrscheinlich ganz anders sein.
@LevelRiverSt Woher hast du deinen Wert für den vorderen Bereich des Shuttle-Stapels?
Der Außendurchmesser des Tanks von @OrganicMarble beträgt 8,4 m im Vergleich zu 10 m für den Saturn V. Fügen Sie etwas mehr für den Orbiter hinzu und er kommt dem Querschnitt des Saturn V nahe. en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_external_tank
Ich habe versucht zu antworten "Wie viel mehr Stress erfährt eine Rakete während Max-Q im Vergleich zu anderen Teilen des Fluges", und ein Diagramm ist der einfachste Weg, um einen Hinweis darauf zu geben, wie dynamischer Druck (eine der Komponenten von Gesamtstress, der andere große ist die Beschleunigung) variiert. Diese Frage ist auch nicht zu beantworten, ohne einen Wert für q anzugeben.
Wie groß ist die Belastung einer Rakete bei max-q [geschlossen]
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