Приближенный расчет ракеты-носителя

Автор neophyte, 28.12.2020 20:48:33

« предыдущая - следующая »

0 Пользователей и 1 гость просматривают эту тему.

Дмитрий В.

Цитата: Neru от 05.01.2021 01:16:45
Цитата: neophyte от 05.01.2021 00:57:42При сравнении программ обнаружил существенное различие.
При изменении орбиты с ННО на ССО (500км 98град) полезная нагрузка в вашей модели Зенита уменьшается на 62%, а в Launcher Calculator только на 26%. Обычно для многих ракет по данным интернет это отличие составляет около 30%, Рокетлаб, например декларирует 33%. Это какая-то особенность Зенита, которую не учитывает Калькулятор?
Возможно что-то не то с программой управления, она получилась не оптимальной.
LaunchModel это такой инструмент, что оптимальные параметры программы управления могут решателем и не подобраться. У меня такое часто бывало при значительном изменении какого-либо параметра. Тогда только ручками приближать параметры управления ближе к реальности, и только потом пытаться найти решение решателем...

Если нужен быстрый результат - LaunchModel не вариант. LaunchModel это для гурманов, которые любят позапускать и т.п.
Спредшит позволяет получить результат за несколько минут. Но для кого-то и это много ;)
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

C-300-2

Коллеги! (особенно ДмитрийВ)
Такой вопрос. А как задаётся угол атаки?.. 
Понятно, что на вертикальном участке он в идеале равен нулю. Но вот дальше я так понимаю, что чем больше скорость угла тангажа, тем больше угол атаки?.. Или как?..
Просветите двигателиста)

Дмитрий В.

Цитата: C-300-2 от 05.01.2021 17:16:14Коллеги! (особенно ДмитрийВ)
Такой вопрос. А как задаётся угол атаки?..
Понятно, что на вертикальном участке он в идеале равен нулю. Но вот дальше я так понимаю, что чем больше скорость угла тангажа, тем больше угол атаки?.. Или как?..
Просветите двигателиста)
Имеющиеяся на борту датчики не могут измерять угол атаки, но могут измерять угол тангажа. Поэтому задаётся программа тангажа (либо жёсткая - заранее рассчитанная, либо адаптивная - формируемая на борту РН). В грубои приближении: "Угод атаки = Угол тангажа - Угол наклона траектории". Угол наклона траектории рассчитывается интегрированием уравнений движения. Типовые программы углов тангажа есть в учебниках.
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

C-300-2

Цитата: Дмитрий В. от 05.01.2021 17:27:18Имеющиеяся на борту датчики не могут измерять угол атаки, но могут измерять угол тангажа. Поэтому задаётся программа тангажа (либо жёсткая - заранее рассчитанная, либо адаптивная - формируемая на борту РН). В грубои приближении: "Угод атаки = Угол тангажа - Угол наклона траектории". Угол наклона траектории рассчитывается интегрированием уравнений движения. Типовые программы углов тангажа есть в учебниках.
Спасибо! Но пока не понял :(

Я так понял ваши слова, что вы говорите про реальное изделие. А как при моделировании задать угол атаки? Есть ли какие-то практические рекомендации?..
Про типовые программы углов тангажа в курсе. :)

Старый

Цитата: C-300-2 от 05.01.2021 17:16:14Понятно, что на вертикальном участке он в идеале равен нулю. Но вот дальше я так понимаю, что чем больше скорость угла тангажа, тем больше угол атаки?.. Или как?..
Или как. :) 

 После начального наклонения на курс траектория сама собой загибается вниз, вместе с ней уменьшается и угол тангажа. Угол атаки остаётся примерно равным нулю.
1. Ангара - единственный в истории мировой космонавтики случай когда новая ракета по всем параметрам хуже старой. (с) Старый Ламер
2. Всё что связано с Ангарой подчинено единственной задаче - выкачать из бюджета и распилить как можно больше денег.
3. Ангара и Омск созданы друг для друга!.

Туман Андромедов

05.01.2021 17:39:03 #45 Последнее редактирование: 05.01.2021 17:47:15 от Туман Андромедов
Цитата: C-300-2 от 05.01.2021 17:16:14А как задаётся угол атаки?
1. Угол атаки задаётся на участке первой ступени.


2. Существует однозначная связь между углом атаки и углом тангажа, то есть можно построить функцию зависимости  угла тангажа от угла атаки.

3. Угол атаки задаётся на двух последовательных участках первой ступени :

3.1 после окончания вертикального участка начала движения (он должен быть максимально коротким, это около 10 секунд) угол атаки задаётся в виде специально подобранной функции либо времени либо числа Маха.
Назначения этого участка задания угла атаки:
- отклонить ракету от вертикального движения;
- обеспечить выполнение требований по падению блока первой ступени в заданный район.
Параметры задаваемой функции угла атаки подбираются из решения краевой задачи по условию падения блока первой ступени в заданный район при выполнении ограничений на максимально допустимый скоростной напор, а также чтобы в районе трансзвуковой скорости полёта ракеты (число Маха около 1) угол атаки был близок к нулю.

3.2 На остальном, сверхзвуковом, участке полёта первой ступени угол атаки задаётся нулевым, этот ноль, как аргумент подставляется в функцию угла тангажа.

neophyte

То есть, насколько я понял - LaunchModel не ищет оптимальную траекторию, а просто подбирает траекторию для требуемой орбиты в соответсвии с ограничениями? Или она все же находит какой-то локальный экстремум, который может и не совпадать с максимальным? Я хочу понять насколько стабилен результат. То есть, если я "помогу" программе она найдет оптимум или это целиком зависит от пользователя.
В таком случае мне больше нравится Launcher Calсulator, который как мне кажется определяет максимально теоретически возможную энергетику, поскольку исходит из соотношений для Гомановского перехода. Этот вариант может быть и не достижим для конкретной ракеты, поскольку, например требует повторного запуска двигателя второй ступени, но решение стабильно и не зависит от искусства оператора.

Туман Андромедов

Цитата: C-300-2 от 05.01.2021 17:31:33А как при моделировании задать угол атаки? Есть ли какие-то практические рекомендации?


Р.Ф.Аппазов, О.Г.Сытин. Методы проектирования траекторий носителей и спутников Земли, 1987. Стр. 415.

Дмитрий В.

Цитата: neophyte от 05.01.2021 17:40:28То есть, насколько я понял - LaunchModel не ищет оптимальную траекторию, а просто подбирает траекторию для требуемой орбиты в соответсвии с ограничениями? Или она все же находит какой-то локальный экстремум, который может и не совпадать с максимальным? Я хочу понять насколько стабилен результат. То есть, если я "помогу" программе она найдет оптимум или это целиком зависит от пользователя.
В таком случае мне больше нравится Launcher Calсulator, который как мне кажется определяет максимально теоретически возможную энергетику, поскольку исходит из соотношений для Гомановского перехода. Этот вариант может быть и не достижим для конкретной ракеты, поскольку, например требует повторного запуска двигателя второй ступени, но решение стабильно и не зависит от искусства оператора.
ЛончМодель ищет оптимальные параметры управления (угол тангажа), чтобы обеспечить максимальную Мпг на заданной орбите.
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

C-300-2

Цитата: Туман Андромедов от 05.01.2021 17:39:03Параметры задаваемой функции угла атаки подбираются из решения краевой задачи по условию падения блока первой ступени в заданный район при выполнении ограничений на максимально допустимый скоростной напор, а также чтобы в районе трансзвуковой скорости полёта ракеты (число Маха около 1) угол атаки был близок к нулю.
Ага... Так, спасибо. Картина вроде начинает проясняться.

А есть какие-нибудь методические рекомендации, эмпирические формулы расчёта угла атаки?
Просто от него, как я понимаю, зависят аэродинамические потери, так?

C-300-2

Цитата: Туман Андромедов от 05.01.2021 17:42:36Р.Ф.Аппазов, О.Г.Сытин. Методы проектирования траекторий носителей и спутников Земли, 1987. Стр. 415.
:-[ :D  Спасибо! 

Буду изучать.

Neru

Цитата: Дмитрий В. от 05.01.2021 17:43:19
Цитата: neophyte от 05.01.2021 17:40:28То есть, насколько я понял - LaunchModel не ищет оптимальную траекторию, а просто подбирает траекторию для требуемой орбиты в соответсвии с ограничениями? Или она все же находит какой-то локальный экстремум, который может и не совпадать с максимальным? Я хочу понять насколько стабилен результат. То есть, если я "помогу" программе она найдет оптимум или это целиком зависит от пользователя.
В таком случае мне больше нравится Launcher Calсulator, который как мне кажется определяет максимально теоретически возможную энергетику, поскольку исходит из соотношений для Гомановского перехода. Этот вариант может быть и не достижим для конкретной ракеты, поскольку, например требует повторного запуска двигателя второй ступени, но решение стабильно и не зависит от искусства оператора.
ЛончМодель ищет оптимальные параметры управления (угол тангажа), чтобы обеспечить максимальную Мпг на заданной орбите.
В соответствии с заданной программой управления и заданными ограничениями.

Для какой-либо определенной задачи оптимальным может быть то или иное приложение. Тут на вкус и цвет все фломастеры разные.
Мировой опыт космических запусков на 3/5 состоит из Советско-Российского опыта космических запусков.

Дмитрий В.

Цитата: C-300-2 от 05.01.2021 17:31:33
Цитата: Дмитрий В. от 05.01.2021 17:27:18Имеющиеяся на борту датчики не могут измерять угол атаки, но могут измерять угол тангажа. Поэтому задаётся программа тангажа (либо жёсткая - заранее рассчитанная, либо адаптивная - формируемая на борту РН). В грубои приближении: "Угод атаки = Угол тангажа - Угол наклона траектории". Угол наклона траектории рассчитывается интегрированием уравнений движения. Типовые программы углов тангажа есть в учебниках.
Спасибо! Но пока не понял :(

Я так понял ваши слова, что вы говорите про реальное изделие. А как при моделировании задать угол атаки? Есть ли какие-то практические рекомендации?..
Про типовые программы углов тангажа в курсе. :)
Поскольку траектория на 1-й ступени формируется по ограничениям (в частности, углы атаки должны быть малы, а начиная с трансзвукового участка - близки к нулю). Параметр программы подбирается из условия достижения к концу АУТ-1 некоторого - оптимального - угла наклона траектории. Соответственно, формируется программа тангажа 1-й ступени. На последующих ступенях программа тангажа формируется, обычно, в виде кусочно-линейной функции либо "линейного тангенса", параметры которой определяются при решении краевой задачи.
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

Дмитрий В.

Типовые программы угла атаки на 1-й ступени.
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

neophyte

Цитата: Дмитрий В. от 05.01.2021 17:43:19
Цитата: neophyte от 05.01.2021 17:40:28То есть, насколько я понял - LaunchModel не ищет оптимальную траекторию, а просто подбирает траекторию для требуемой орбиты в соответсвии с ограничениями? Или она все же находит какой-то локальный экстремум, который может и не совпадать с максимальным? Я хочу понять насколько стабилен результат. То есть, если я "помогу" программе она найдет оптимум или это целиком зависит от пользователя.
В таком случае мне больше нравится Launcher Calсulator, который как мне кажется определяет максимально теоретически возможную энергетику, поскольку исходит из соотношений для Гомановского перехода. Этот вариант может быть и не достижим для конкретной ракеты, поскольку, например требует повторного запуска двигателя второй ступени, но решение стабильно и не зависит от искусства оператора.
ЛончМодель ищет оптимальные параметры управления (угол тангажа), чтобы обеспечить максимальную Мпг на заданной орбите.
Значит все же ищет максимум полезной нагрузки? Получается я нашел какой-то локальный максимум или Зенит плохо подходит для прямого выведения на ССО? Я подставил Зенит в спредшит от Neru и получил гораздо лучший результат для ССО. Сложно понять - это из-за отличия в методе или из-за другого начального приближения.

Туман Андромедов

Цитата: C-300-2 от 05.01.2021 17:46:351. А есть какие-нибудь методические рекомендации, эмпирические формулы расчёта угла атаки?
2. Просто от него, как я понимаю, зависят аэродинамические потери, так?
1.1 Есть. Одна из них - в рекомендованной книге.

1.2 угол атаки не рассчитывается, он задаётся. Это угол тангажа и скорость вращения по тангажу рассчитываются как функция угла атаки.
А точнее - постоянные величины из задаваемой функции угла атаки находятся из решения краевой задачи падения блока первой ступени с заданными ограничениями.
2. В первую очередь от него зависят нагрузки на корпус ракеты.

Дмитрий В.

05.01.2021 18:50:10 #56 Последнее редактирование: 05.01.2021 22:29:47 от Дмитрий В.
Цитата: neophyte от 05.01.2021 17:53:24
Цитата: Дмитрий В. от 05.01.2021 17:43:19
Цитата: neophyte от 05.01.2021 17:40:28То есть, насколько я понял - LaunchModel не ищет оптимальную траекторию, а просто подбирает траекторию для требуемой орбиты в соответсвии с ограничениями? Или она все же находит какой-то локальный экстремум, который может и не совпадать с максимальным? Я хочу понять насколько стабилен результат. То есть, если я "помогу" программе она найдет оптимум или это целиком зависит от пользователя.
В таком случае мне больше нравится Launcher Calсulator, который как мне кажется определяет максимально теоретически возможную энергетику, поскольку исходит из соотношений для Гомановского перехода. Этот вариант может быть и не достижим для конкретной ракеты, поскольку, например требует повторного запуска двигателя второй ступени, но решение стабильно и не зависит от искусства оператора.
ЛончМодель ищет оптимальные параметры управления (угол тангажа), чтобы обеспечить максимальную Мпг на заданной орбите.
Значит все же ищет максимум полезной нагрузки? Получается я нашел какой-то локальный максимум или Зенит плохо подходит для прямого выведения на ССО? Я подставил Зенит в спредшит от Neru и получил гораздо лучший результат для ССО. Сложно понять - это из-за отличия в методе или из-за другого начального приближения.
В данном случае целевая функция унимодальная. Результат зависит от правильности исходных данных (заправленная и конечная масса блока, масса и время сброса ГО, УИ и тяга двигателей). Кроме того, в оригинальной версии спредшита была неверная модель атмосферы (емнип, экспоненциальная с неверным коэффициентом в показателе). У меня на ССО 500 км получается 4975 кг при непрерывном выведении с максимальной тягой 2-й ступени (101 тс в вакууме).
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

Alex-DX

Цитата: Туман Андромедов от 05.01.2021 17:42:36Р.Ф.Аппазов, О.Г.Сытин. Методы проектирования траекторий носителей и спутников Земли, 1987. Стр. 415.
Еще один минус пакетной схемы -  Синхронизация опорожнения баков в много блочных ракетах. Стр. 401.  :)

neophyte

Проверил, что снижение тяги второй ступени (дефорсирование до номинала) существенно улучшает результат на ССО. Возможно этим объясняется то, что Зенит для многих миссий использовал длительную работу 8т рулевого двигателя второй ступени. Был разработан даже повторный запуск, что теоретически еще повышало энергетику. Интересно, а можно ли моделировать повторный запуск в LaunchModel?

Дмитрий В.

Цитата: neophyte от 05.01.2021 19:19:38Проверил, что снижение тяги второй ступени (дефорсирование до номинала) существенно улучшает результат на ССО. Возможно этим объясняется то, что Зенит для многих миссий использовал длительную работу 8т рулевого двигателя второй ступени. Был разработан даже повторный запуск, что теоретически еще повышало энергетику. Интересно, а можно ли моделировать повторный запуск в LaunchModel?
В реальности у Зенитов нет повторного включения (кстати, в западных "считалках" оно может закладываться, что и обеспечивает заметный рост энергетических возможностей). Для расчёта повторного включения спредшит надо дорабатывать. Для этого я использую дополнительный модуль межорбитальных перелютов, где перелёт рассчитывается по гомановской схеме.
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!