Почему ребра решетки на Starship заостренные и острые?

Ребра решетки на Starship зубчатые, почему? Помогает ли это в околозвуковых маневрах?

введите описание изображения здесь
Источник: Тур по фабрике Starbase с Илоном Маском [Часть 1], YouTube, 30:28.

Может быть, позже Илон пригласил на ужин Фреда Флинтстоуна и ему нужно размягчить пару тонн стейка из бронтозавра? В любом случае, добро пожаловать на сайт Aviation.SE — обязательно ознакомьтесь с обзором и прочтите FAQ , чтобы лучше понять, как работают сайты Stack Exchange.
Разве это не лучше подходит для Space.SE?
@RalphJ Это связано с аэродинамическими причинами этой формы, которые влияют только на работу в атмосфере. Твердо в серой зоне, ИМО.
@RalphJ На вопросы о ракете я согласен. Но поскольку речь идет об аэродинамической конструкции решетчатых ребер, думаю, вопрос здесь тоже уместен.
Что ж, эти плавники бесполезны в космосе, и они представляют собой аэродинамический аппарат, используемый для управления полетом, поэтому этот вопрос определенно лучше всего подходит здесь.
Вау, фотография действительно показывает, насколько огромна ракета.
@Майкл Забавно, но я как раз думал об обратном. В моем случае, я полагаю, это перспектива времени. В детстве я строил модели ракет «Аполлон», чтобы лучше визуализировать запуски, которые смотрел по телевизору. Что касается VtC, здесь комментарий Jpe61 говорит все за меня. VtLO
@CGCampbell: Для меня дело в том, что ракета выглядит непостижимо огромной, если ее поместить рядом с людьми. Но затем вы помещаете людей рядом с решетчатыми стабилизаторами (которые не выглядят очень большими, когда они прикреплены к ракете) и вдруг понимаете, что даже они уже огромны.
Обратите внимание, что эти решетчатые плавники предназначены для Super Heavy, а не для Starship. У звездолета нет решетчатых стабилизаторов, его аэродинамические поверхности управления очень просты . Если вы не имеете в виду «систему Starship», состоящую из Starship и Super Heavy.

Ответы (2)

Такая конструкция с гиперболическими передними кромками была изобретена MBDA (отделение Airbus по ракетным системам) в лице BAE Systems (оборонный подрядчик) и описана в европейском патенте 3 599 442 A1, поданном в июле 2018 года:

введите описание изображения здесь

Кривая помогает уменьшить лобовое сопротивление, особенно на сверхзвуковых скоростях, что является важным фактором для ракет и ракет, для которых топливо очень ограничено.

Наличие гиперболической кривой для формы в плане передней кромки обеспечивает более низкое сопротивление, в частности более низкое волновое сопротивление. Это означает, что решетчатые ребра можно использовать в качестве эффективных подъемных и управляющих устройств/поверхностей для сверхзвуковых летательных аппаратов.

Плавники на вершине 70-метрового Super Heavy Booster 4 :

Плавники на верхней части Super Heavy Booster 4

Источник

Ракета-носитель используется для программы SpaceX Starship . Изогнутые передние кромки направлены в землю, в положении, необходимом для возврата ракеты-носителя на стартовую площадку ( видео обратного пути ). Плавники действительно используются для полета в атмосфере. В космосе ориентация управляется с помощью подруливающих устройств или реактивных колес .

Поскольку эти плавники используются на этапе снижения, не будет ли контрпродуктивно минимизировать их сопротивление? В конце концов, ракете нужно замедлить скорость, когда эти стабилизаторы развернуты.
@PeterKämpf: они используются не для замедления, а для поддержания вертикального положения сцены для повышения эффективности двигателя. Двигатель используется для замедления.
Да, я понимаю это. Но если бы они создавали большее сопротивление, потребовалось бы меньше моторного топлива.
@PeterKämpf: Мое предположение состоит в том, что эффективнее заставить двигатель работать в правильном направлении, чем пытаться добавить некоторое замедление с помощью плавников за счет того, что они менее реактивны, поэтому компонент вектора тяги перпендикулярен желаемому замедлению. ось и сжигание большего количества топлива, которое очень ограничено. Просто догадка. Обратите внимание, что первое использование изогнутых стабилизаторов относится к ракетам, здесь это второе применение.
Я предполагаю, что если бы они были простыми веслами, поведение рулевого управления было бы в лучшем случае плохим (турбулентность и тому подобное) и, возможно, несколько непредсказуемым. Очевидно, что это компромисс между управлением и торможением и потерей торможения. Вероятно, потери топлива при торможении были меньше, чем дополнительное топливо, необходимое для стабилизации полета с нижними стабилизаторами (или лопастями).
Вижу Минс писал это быстрее 😃
@PeterKämpf: Что касается того, когда эти плавники развернуты - эти плавники (на ракете-носителе Starship) не могут быть развернуты, в отличие от Falcon 9 - Илон объяснил причину этого в интервью, из которого взят кадр в вопросе. Они останутся такими и будут вращаться, чтобы выровняться с воздушным потоком во время подъема. Я предполагаю, что они будут вращаться зубьями вверх во время подъема.
@PeterKämpf: Ускоритель не идет прямо вверх, он идет довольно далеко вниз. Если вы хотите, чтобы он летел обратно в исходную точку, сведение к минимуму сопротивления означает, что для обратного полета требуется меньше топлива, поэтому больше времени можно потратить на запуск полезной нагрузки.
Минимизация сопротивления также минимизирует трение. Первоначально ребра решетки SpaceX были сделаны из алюминия, который сам по себе не мог выжить без абляционного покрытия. Позже новые плавники были заменены на титановые, которые не нуждаются в покрытии, но я предполагаю, что вы все равно захотите уменьшить нагрев, если планируете использовать их повторно много раз.
@RobinWhittleton «Минимизация сопротивления также минимизирует трение» - это была просто неуклюжая формулировка или вы действительно пытаетесь сказать, что сопротивление <> трение?
Корявая формулировка. Моя точка зрения заключалась в том, что большее сопротивление приводит к большему нагреву материала.
Я думаю, что основная проблема — это тепло. Ребра решетки изготовлены из титана, чтобы не расплавиться. Больше сопротивления делает это более трудным.
@EricS: Я понимаю, что ребра решетки Super Heavy на самом деле стальные.
@FredLarson Правда, на Falcon 9 они титановые. Проблема тепла все та же.
@RobinWhittleton, повторный нагрев в основном происходит не от трения, а от сжатия воздуха. Если вы хотите свести к минимуму нагрев, вам нужно максимизировать сопротивление, которое поднимает ударную волну сжатия с поверхности ракеты и заставляет ее вместо этого нагревать воздух. См. en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_entry
@ ymb1 не будет ли опускание зубов во время подъема создавать меньшее сопротивление, поскольку они действуют как обычная задняя кромка? (большая часть подъема не сверхзвуковая или гиперзвуковая)
@qqjkztd: Первые этапы обычно превышают 1 Маха во время подъема, но не так долго, как вы сказали. Хотя если долго не ходят при подъеме, значит долго не ходят и при спуске! Так в чем смысл? :-) / В любом случае это всего лишь предположение, как я и писал; возможно, это понадобится только тогда, когда полезная нагрузка будет увеличена, а не во время предыдущих испытательных полетов, или, может быть, двигатели не позволяют / не позволяют такой полный диапазон движения.

Такие края уменьшают сопротивление. Они возникли на Falcon9, где они складываются при подъеме и раскладываются при возвращении.

НО, на Starship они не складываются, экономя массу механизма складывания И неся сопротивление плоских краев при подъеме.

@Элон Маск. Поворот заостренных краев вверх во время запуска, вероятно, также уменьшит сопротивление при движении вверх. Затем поверните их вниз по азимуту для возврата. В качестве альтернативы, заострить верхние края одинаково, чтобы резать в обе стороны и, может быть, даже сэкономить больше массы? Тогда, если сопротивление на пути вверх уменьшается, может ли это также означать уменьшение массы точек крепления?

Запоздалая мысль. Бустеры будут часто использоваться повторно (возможно, в 100 раз). (Масса и лобовое сопротивление), сохраненные за счет оптимизации ракет-носителей, приведут к масштабированию продукта от массы к орбите: (# запускает x # ракеты-носители). Кажется, стоит.

Почему ребра решетки на Starship заостренные и острые?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v