Недостатки и преимущества двух скользящих и вращающихся поверхностей управления для космических кораблей размера BFS

BFS (космический корабль Big Falcon SpaceX) находится в разработке и в период с 2016 по 2018 год претерпел три основные модификации конструкции.

скриншот из видео Everyday Astronaut Тима Додда

Январь 2018 г. Я спросил здесь, как BFS планирует маневрировать во время аэродинамического торможения.

Последняя презентация SpaceX ответила на этот вопрос с помощью этой симуляции:

введите описание изображения здесь( источник )

Были добавлены подвижные поверхности управления, утка и плавники, которые будут управлять транспортным средством во время аэродинамического торможения, примерно так же, как парашютист может изменить свое положение, двигая конечностями, обеспечивая дифференциальное сопротивление вокруг центра тяжести. И это кажется отличной идеей.

Во всяком случае, кажется (неизбежное предвзятое утверждение при рассмотрении чего-то, что даже не существует, кроме как в симуляциях), эта конструкция могла бы обеспечить одну сложную теплозащиту всего корабля (в основном на петлях) и сложное двойное назначение хвостовых стабилизаторов, также выполняющих роль основные посадочные опоры.

Вопрос: насколько целесообразно иметь (см. анимацию ниже) один монолитный теплозащитный экран, защищающий шарниры, ограниченное количество подвижных рулей (2 вместо 4) и обычные стойки шасси (убраны на анимацию ниже)

Обратите внимание, что есть одно увеличение сложности при проектировании вращающихся и скользящих поверхностей, и что эти управляющие поверхности могут быть легче, поскольку им не нужно выдерживать вес всего корабля на земле)

Также обратите внимание, что контроль рыскания можно уподобить бумажным вертолетам .

гугл картинка "бумажный вертолет"(qq jkztd)

Просмотры(qq jkztd)

последовательность посадки(qq jkztd)

вопросы теплозащиты:

теплозащита(qq jkztd)

Каков ваш фактический вопрос здесь?
@DavidRicherby Жизнеспособна ли эта концепция?
Какая концепция жизнеспособна? Здесь нужно описать концепцию. Не думайте, что мы все видели или читали то, что вы нашли. Дайте ссылки, если можете.
Аэродинамические соображения лучше всего подходят для авиации . ЮВ
@ManuH Я согласен, даже если это также решает проблемы теплозащиты, в любом случае приветствую любую миграцию в сторону правильного SE (строительство мира также может подойти, поскольку его герметичный маленький мир объемом 800 кубических метров пытается выжить в атмосфере далекой планеты)
Это должно быть хрестоматийным примером того, как улучшить вопрос. Отличная работа.
@ManuH Если вопрос здесь по теме, он должен оставаться здесь. Авиация, скорее всего, скажет: «Нет, это космический корабль» и отправит спрашивающего обратно сюда.
Скользящий механизм будет проблематичным с точки зрения «запечатывания щели» и из-за огромного объема, который он займет внутри корабля.
Не понял вопроса про теплозащиту. В чем именно заключается проблема с экранированием в текущей конструкции BFS?
Используемые программы @derwodamaso: бесплатный Sketchup + плагин msphysics + virtualdub

Ответы (2)

Частичный ответ, сосредоточенный только на посадочных опорах:

Решение SpaceX, в котором стабилизаторы содержат механизм посадочной стойки, имеет два преимущества по сравнению с вашим решением:

  1. посадочные ноги расставлены далеко друг от друга и обеспечивают лучшую устойчивость,
  2. посадочные опоры находятся дальше от двигателей, поэтому меньше греются.

Недостатком является тяжелая конструкция для плавников.

В некоторых более ранних версиях BFR посадочные опоры были интегрированы в основание (как в вашем решении):

введите описание изображения здесь

Текущая эволюция (2018 г.) имеет посадочные ноги на концах плавников, и они расположены намного дальше друг от друга, чем на предыдущем изображении:

введите описание изображения здесь

поэтому у SpaceX была возможность оценить оба варианта. Тот факт, что они переместили посадочные опоры в плавники, говорит мне, что это лучшее решение.

"оптимальное решение" -> до следующей итерации
1. насколько они дальше друг от друга по сравнению с классическими посадочными опорами? 2. почему они дальше от двигателей?
Я добавил изображения, чтобы проиллюстрировать разницу.
@Hobbes Хороший вклад, спасибо! (с дополнительным углом стреловидности) эти скользящие поверхности могли полностью скользить вниз в «режиме посадки» и обеспечивать две точки контакта далеко от продольной оси, а третья точка контакта могла быть интегрирована в корпус диаметром 9 м.
Создание скользящего механизма, способного скользить полностью вниз и удерживать 1/3 веса корабля, сделает его еще тяжелее, объемнее и труднее герметизировать.
@OrganicMarble, зачем запечатывать слот, который находится за пределами чего-либо еще, требующего герметизации? щель открыта вакуум
@OrganicMarble Думаю, я не понимаю, что вы подразумеваете под «запечатыванием», даже если я могу это перевести
У вас плавник торчит из прорези в корабле. Будет ли внутренняя часть этого слота и механизмы внутри него подвергаться воздействию условий окружающей среды (подъемный и входной поток и нагрев, вакуум...)
Слот @OrganicMarble будет подвергаться воздействию условий подъема и вакуума. Но вход Flow экранирован.

Этот вопрос основан на мнении, и ответы должны быть умозрительными, но я надеюсь, что он останется открытым, так как это очень весело :-)

Что касается теплового экрана , я не вижу никаких проблем с текущим дизайном BFS по сравнению с вашим предложением. В любом случае основная часть фюзеляжа должна быть закрыта. В текущем проекте нужно защитить четыре поверхности с шарнирами, в вашем проекте это две поверхности, два шарнира и две линейные опоры.

Я ожидаю преимуществ официального дизайна над вашим предложением в двух отношениях.

  1. Сложность : четыре петли вместо двух петель + два линейных подшипника, перемещающих указанные петли. Последний метод вводит совершенно новый тип инженерной проблемы и делает петли еще более сложными. Ваши визуализации потрясающие, но подробный набросок движущихся частей сделал бы проблемы более очевидными. Для линейного движения потребуются какие-то очень жесткие рельсы или что-то в этом роде. Как правило, интерференция сложностей не аддитивна, а мультипликативна.
  2. Изгибающий момент : шарниры будут нести большие изгибающие нагрузки. Теперь я не знаю, как они собираются их нести, но поскольку ребра размещены симметрично, можно подумать о лонжеронах, передающих нагрузки между статическими шарнирами. В вашем проекте вся центральная структура корпуса BFS должна быть способна выдерживать нагрузки.
хороший вклад спасибо! Я согласен, что это не может быть чем-то другим, кроме как основанным на мнении, но в основном согласен, что это отличный забавный мысленный эксперимент. Что касается теплозащиты, покрыть одну гладкую однородную поверхность (см. отредактированный вопрос) абляционным материалом проще, чем покрыть детали сложной геометрии. Торсион уже присутствует в текущей концепции SpaceX при рыскании, между уткой и задним оперением.
@qqjkztd верно, избежать кручения невозможно.
Недостатки и преимущества двух скользящих и вращающихся поверхностей управления для космических кораблей размера BFS
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v