Какие перегрузки вызывают разные пусковые установки?

Необходимо взглянуть на руководства по LV (см. этот мета-пост для ссылок на фактические PDF-файлы).

Например, Ariane 5 имеет следующий профиль продольного ускорения:

Минотавр I:

Жесткость езды сильно различается - от межконтинентальных баллистических ракет, стремящихся к максимальному ускорению при запуске, до мягких тяжелых гонщиков. Это включает в себя скорость рывков, вибрацию на различных частотах, профили бокового ускорения. Некоторые пусковые установки страдают от проблемы с ориентацией, некоторые испытывают неожиданно высокие боковые и осевые ускорения при отделении.

И да, выбор ракет-носителей может быть ограничен нагрузками, которые может выдержать оборудование. Иногда проектирование самой аппаратуры/КА (в качестве заказной работы, я не говорю о серийных спутниковых платформах) совмещается с выбором ракеты-носителя (например, чтобы избежать наиболее опасных частот вибрации).

Существует ряд стрессовых сред, которым подвергаются полезные грузы во время запуска ракеты, и перегрузки, часто называемые квазистатическими нагрузками/ускорениями, являются лишь одним из них и часто не самым напряженным. Другие ключевые среды включают в себя:

• случайная вибрация
• шок
• тепловой
• акустический

Эти среды сильно различаются между ракетами-носителями и обычно публикуются в руководствах пользователя по полезной нагрузке в качестве общего руководства и предоставляются полезной нагрузке в процессе интеграции систем запуска, где устанавливается совместимость полезной нагрузки и ракеты.

Обычно используется сочетание испытаний и анализа, чтобы гарантировать, что полезная нагрузка сможет выжить в окружающей среде, и это может быть одной из самых дорогих и трудоемких частей разработки космического корабля.

Квазистатические нагрузкиможно рассматривать как постоянные ускорения. Они являются результатом объемного ускорения всей ракеты, а также вклада любой случайной вибрации, значительно ниже собственной частоты полезной нагрузки, где она будет реагировать как твердое тело. Нагрузки QS обычно определяются как осевые (вдоль центральной оси транспортного средства) и поперечные (перпендикулярно осевым). Осевые нагрузки, как правило, самые высокие на этапе выгорания, непосредственно перед событиями разделения. Обычно несколько g, выше 10 не редкость. Транспортные средства спроектированы с учетом факторов безопасности, поэтому транспортному средству может потребоваться выдерживать, например, ускорение более 20 g. Боковые перегрузки обычно вызываются аэродинамической нагрузкой или другими маневрами транспортного средства.

Случайная вибрация обычно изображается как функция спектральной плотности мощности, которая представляет собой визуализацию колебательной энергии в частотном пространстве (например, быстрое преобразование Фурье случайной вибрации во времени) и как gRMS (g, среднеквадратичное) ценность. Часто это самые напряженные условия, потому что усиление на определенных собственных частотах может привести к тому, что эффективная нагрузка в определенных местах автомобиля будет эквивалентна многим десяткам g (я легко видел такие высокие нагрузки, как 70 или 80 g).

Шок также изображается как PSD, но с гораздо более высокими частотами, чем RV. Ударные нагрузки являются результатом таких событий, как отрыв ступени или обтекателя, и вызваны такими вещами, как разрывные болты. Это приводит к высокочастотному звону через систему. Конструкции, как правило, менее восприимчивы к ударам, чем нагрузки RV или QS, но они могут убивать механизмы, электронику и точно откалиброванные инструменты (включая оптику).

Акустика — это звуковая нагрузка. Он имеет тенденцию направлять энергию в легкие конструкции большой площади, такие как панели или антенны. Он возбуждает эти структуры, которые передают случайную вибрацию в остальную часть конструкции.

Термическая среда может быть экстремальной из-за нагрева обтекателя во время подъема, который затем излучает полезную нагрузку.

Чтобы дополнить другие ответы (и, возможно, представляющие исторический интерес) , вот профиль ускорения запуска космического корабля.

Метки сегментов соответствуют следующим событиям/фазам:

A: от отрыва до дроссельной заслонки

B: дроссельная заслонка для максимального динамического давления

C: увеличение газа до начала выгорания SRB

D: выгорание SRB и sep

E: постоянная настройка дроссельной заслонки основного двигателя с выключенным пропеллером ET

F: дросселирование главных двигателей для сохранения конструктивного предела 3G.

G: отключение главного двигателя и ET sep

Что касается вибрации, во всех отчетах говорится, что вибрация от SRB была достаточно значительной, чтобы затруднить фокусировку на инструментах. После SRB ехать стало намного мягче.