Динамика повторного входа

Я много читал, и я не смог найти никаких четких объяснений. Может быть, я немного запутался, или, может быть, я просто ищу в неправильных местах.

Мой вопрос: каковы некоторые основные принципы или рекомендации по условиям повторного входа в космический корабль? Допустим, у меня есть транспортное средство на круговой орбите на X км, и я выполняю ретро-прожиг, чтобы поместить свой перигей в край земной атмосферы. Какие базовые допущения или соотношения можно использовать для конструкции капсулы с тупым концом для оценки начальной скорости, угла входа (границы коридора), максимального замедления, теплового потока и т. д.? Я нашел несколько ресурсов в Интернете, однако в своих расчетах я продолжаю получать неправильные цифры.

По крайней мере, может ли кто-нибудь указать мне правильное направление? Или даже объяснить некоторые концепции, которых мне может не хватать? Я имел дело с орбитальной механикой в ​​прошлом, но это кажется совершенно новой игрой в мяч.

На данный момент мне нужно всего лишь несколько чисел для работы (максимальная нагрузка g, тепловой поток и максимальная температура), чтобы я мог использовать эти параметры для проектирования материалов и конструкций. Построение профилей полета также необходимо, однако сейчас это не является главным приоритетом.

Вот рабочий пример для нахождения максимального замедления. Согласно этому PDF-файлу FAA , максимальное замедление можно найти, используя а Максимум знак равно ( В 2 ) * ( ЧАС * с я н ( γ ) ) / ( 2 * е ) где V — начальная скорость, H — высота в земном масштабе и γ угол траектории полета.

Допустим, я вхожу в атмосферу Земли со скоростью 10 км/с и мне нужна максимальная перегрузка 8 г, или 78,48 м/с 2 . Используя это уравнение, мне понадобится угол траектории полета 1,75 градуса, что мне кажется очень низким. Миссии «Аполлон» имели аналогичные скорости, но их входной коридор составлял около 7 градусов.

Возможно ли, что начальный угол входа в 7º превращается в угол траектории полета 1,75º за счет подъемной силы капсулы? Астронавты Меркурия на самом деле испытали более высокие перегрузки (более 11 г), чем Аполлон, несмотря на более низкую скорость на входе, потому что капсула давала очень небольшую подъемную силу.
Хорошее замечание, есть на что посмотреть. Я знаю, что у капсул Аполлона отношение L/D было около 0,3.
Эта диаграмма предполагает, что пропуск повторного входа был обычным явлением — я ищу текст, подтверждающий это. Таким образом, первоначальный угол ненадолго уменьшился бы и стал бы отрицательным, прежде чем вернуться, поэтому вам нужно немного усложнить уравнение гравитации с фиксированным углом. images.spaceref.com/Apollo/ALLMS/P02_F32_625.jpg
Вот график входа Аполлона в атмосферу в зависимости от высоты и времени: kenrockwell.com/Images/nasa/apollo-11/24-july/reentry-curve.gif
И «Аполло», и «Шаттл» были квалифицированы для пропуска, но мы никогда этого не делали. Советский космический корабль «Зонд», давным-давно возвращающийся с Луны, сделал это, и русские подумывают о регулярном использовании пропускного входа, если они начнут совершать облеты Луны «Союзами».
Чтобы понять терминологию, «угол траектории входа на вход» имеет значение только вместе с определенной высотой или радиусом интерфейса входа. Угол траектории полета всегда меняется, вне зависимости от того, попали вы в атмосферу или нет, но для каждого входа существует только один угол траектории полета. Для Apollo входной интерфейс был определен на высоте 400 000 футов (около 122 км). Для миссий на Марс мы используем радиус 3522,2 км, независимо от того, где находится поверхность, что составляет 125 км высоты над средним экваториальным радиусом. Я не знаю, что использовал Шаттл. (Я бы тоже предположил, что 400 000 футов.)

Ответы (1)

Не бывает хороших официальных отношений, чтобы получить то, что вы хотите. Однако все, что вам нужно, это простой числовой интегратор, модель атмосферы с дисперсиями и модель транспортного средства с массой, размером и некоторыми аэродинамическими коэффициентами. Затем вы можете поиграть с условиями входа (скорость и угол траектории полета), чтобы увидеть траектории. Баллистический вход — хорошее место для начала, и как только вы это заработаете, вы можете добавить небольшое отношение подъемной силы к сопротивлению для контроля. Дисперсия важна, как и неопределенность угла траектории входа, чтобы оценить, не слишком ли вы мелки, чтобы надежно избежать непреднамеренного пропуска.

Поищите в Google «Саттон-Грейвс» простые формулы для расчета критической точки конвективного нагрева, которые дают вам порядок величины пикового нагрева и интегральной тепловой нагрузки. Гораздо труднее рассчитать радиационный нагрев, который может быть таким же, как конвективный нагрев при входе в Землю. Коды для получения реального прогноза нагрева довольно сложны.

Какие дисперсии вы имеете в виду?
В основном дисперсии плотности атмосферы в зависимости от высоты. Но также и дисперсии атмосферной температуры (влияющие на число Маха и, следовательно, сопротивление), дисперсии угла траектории входа, дисперсии положения летательного аппарата, дисперсии аэродинамических коэффициентов летательного аппарата и многое другое. Обычно в моделировании входа в атмосферу методом Монте-Карло используются сотни разрозненных переменных.
Динамика повторного входа
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v