Аэродинамическая схема крылатого аппарата для неуправляемого спуска с орбиты?

[avmich]

Back-stabber пишет:

avmich пишет:
Мне кажется, что имея высокое качество, скорость при посадке на воду может быть приемлемой для того, чтобы ничего не сломать.

Думается мне для характерных посадочных скоростей КК она сродни бетону...  

Подумал ещё раз - нет, тут дело не в посадочной скорости, которая, на мой взгляд, может быть вполне приемлемой для приводнения, а в свойствах воды при близком контакте с теплозащитой. Так себе идея... а выпускать шасси по условиям задачи нельзя. Получается, либо одноразовый КК, либо должен удерживать высоту при уж совсем низкой скорости.

[avmich]

Back-stabber пишет:

avmich пишет:
Посадка (без поломок и СУ) на поверхность - вопрос аэродинамического качества, которое определяет посадочную скорость.

Не только. Не только Cх определяет в смысле.. Простой пример. Берём планер (реально _планер_) с забуйковым Cх и грузим в него сто тонн кирпичей. Cх не изменился, так? А посадочная скорость?  

Да, верно. Имелось в виду, при какой наименьшей скорости аппарат способен лететь горизонтально.

[blik]

avmich пишет:
Подумал ещё раз - нет, тут дело не в посадочной скорости, которая, на мой взгляд, может быть вполне приемлемой для приводнения, а в свойствах воды при близком контакте с теплозащитой. Так себе идея... а выпускать шасси по условиям задачи нельзя. Получается, либо одноразовый КК, либо должен удерживать высоту при уж совсем низкой скорости.

Нее, идея в том что бы не сгореть и не превысить нагрузки на человека на атмосферном участке торможения при отказе системы управления на гиперзвуке. Конечно, это нештатка. Приземлятся можно уже на парашюте, выпускать шасси хоть в ручную. Главное пройти гуперзвук без управления и не упасть на дозвуке без изменения общей геометрии до момента выпуска резервных парашютов.

[Back-stabber]

blik пишет:

avmich пишет:
Подумал ещё раз - нет, тут дело не в посадочной скорости, которая, на мой взгляд, может быть вполне приемлемой для приводнения, а в свойствах воды при близком контакте с теплозащитой. Так себе идея... а выпускать шасси по условиям задачи нельзя. Получается, либо одноразовый КК, либо должен удерживать высоту при уж совсем низкой скорости.

Нее, идея в том что бы не сгореть и не превысить нагрузки на человека на атмосферном участке торможения при отказе системы управления на гиперзвуке. Конечно, это нештатка. Приземлятся можно уже на парашюте, выпускать шасси хоть в ручную. Главное пройти гуперзвук без управления и не упасть на дозвуке без изменения общей геометрии до момента выпуска резервных парашютов.

На гипере как я понимаю важна площадь поверхности и её ориентация, с ориентацией извините проблемки..
На дозвуке -- важен ещё и профиль "крыла" или что его там "эмулирует".. И уже IMHO возможна пассивная ориентация...
Собственно пасадка -- важен момент выравнивания (переход от глиссады к горизонтальному полёту и зануление горизотнальной скорости на нулевой высоте), тут надо детектить высоту от полосы весьма точно...
Всё IMHO.
Видится мне что какое-то пассивное управление возможно только на этапе между гиперзвуком и до момента касания. И то в момент касания вертивальная скорость будет "средней" для всей глиссады...  

ЗЫ Парашюты -- уже извините элемент управления. Управляемый моментом их выпуска. Так не честно.

[Back-stabber]

В-общем предлагаю так.
Аппарат немного асимметричной формы, самостоятельно закручивающийся на гиперзвуке. Баллистический спуск до околозвуковой нам гарантирован.
На околозвуке стабилизирующий эффект аэродинамической формы "перебивает" закручивающий -- переходим к планированию. Осталось выровнять для посадки. Вариантов вижу два -- или экранный эффект, или механический контакт. Экранный -- высота маловата, поздняк выравнивать. Остаётся механический. Значит с носа аппарата торчит под 45 градусов вниз штанга с "лыжей" на конце. Касание поверхности приведёт к увеличению угла атаки всего аппарата. Дальше процесс саморегулирумый, вопрос колебаний сугубо расчётный, мы его здесь не рассматриваем.
Бинго!?

ЗЫ Всё на правах шутки и маргинальных приколов.  

[mihalchuk]

Сдаётся мне, что на участке торможения неуправляемая самостабилизация при ненулевом аэродинамическом качестве ни к чему хорошему не приведёт из-за принципиальной невозможности определения верха и низа.

[blik]

mihalchuk пишет:
.... из-за принципиальной невозможности определения верха и низа

Нет, это не верно. Анизотропия верха и низа есть, но мала, ориентировочно 0,1 градус/сек, хватит ли этого для пассивной самоориентации -не знаю, не хватает предметных знаний  :cry:

[mihalchuk]

blik пишет:

mihalchuk пишет:
.... из-за принципиальной невозможности определения верха и низа

Нет, это не верно. Анизотропия верха и низа есть, но мала, ориентировочно 0,1 градус/сек, хватит ли этого для пассивной самоориентации -не знаю, не хватает предметных знаний

Ничего не понял.

[blik]

гравитация заворачивает траекторию аппарата со скоростью 360 град/час, и всегда в направлении к центру земли   вот про эту анизотропию направлений я и говорю

[avmich]

Анизотропия есть, но она не нужна.

Логика говорит, что если аппарат, его теплозащита не чувствуют разницы, где верх, где низ - то есть, они работают одинаково в любой ориентации (при повороте вокруг направления полёта) - то ориентироваться и не нужно. Зачем? Космонавты в аппарате тоже веса не чувствуют, а чувствуют только сопротивление атмосферы. Центр масс оказывается на линии, моменты сил давления относительно которой компенсируются.

Когда вес оказывается заметным, появляется боковая сила, и центр масс уходит с линии давления. Поведение аппарата становится "планерным".

Иными словами, когда второй силы нет, то она, эта сила, оказывается не нужна. Когда она нужна - для ориентации - она нужна как раз потому, что она появляется.

Это-то всё понятно. Понятно также, что если можно при дозвуке выпускать парашют, шасси и т.п. - то задача решается. Но хочется решить её полностью пассивно - при полном отказе СУ, только используя фиксированную геометрию и положение центра масс. Такая задача тоже решается, но для решения требует очень развитой аэродинамики. Есть и юридические проблемы - аппарат с такой аэродинамикой будет снижаться постепенно, и долго лететь в атмосфере ниже 100 км, в воздушном пространстве суверенных государств (проблема проявлялась с Борами...)

Причём основные проблемы - при посадке, а не при прохождении гиперзвука. Там-то особенно аэродинамика не нужна. А вот посадить кирпич одним куском на землю или воду - это нужны крылья, средняя плотность кирпича чтобы была не слишком большой, дабы удельную нагрузку на крыло иметь в рамках... Планеры вот садиться могут... как-то...

[Back-stabber]

blik пишет:

mihalchuk пишет:
.... из-за принципиальной невозможности определения верха и низа

Нет, это не верно. Анизотропия верха и низа есть, но мала, ориентировочно 0,1 градус/сек, хватит ли этого для пассивной самоориентации -не знаю, не хватает предметных знаний  :cry:

Таких "анизотропий" я ещё парочку могу Вам подогнать.. Если вспомнить что гравитационное поле неоднородно...

[dmdimon]

волан с пружинными перьями. жесткость перьев и скорость набегающего потока определяют степень раскрытия оперения - т.е. определяют поперечное сечение на разных участках траектории и ускорение торможения. При этом поперечный профиль не обязан быть круглыми - он может по мере раскрытия превратиться в виртуальный асимметричный несущий корпус. При этом при посадке на брюхо по факту будет посадка на пружинные лыжи - "перья" волана.

[mihalchuk]

blik пишет:
гравитация заворачивает траекторию аппарата со скоростью 360 град/час, и всегда в направлении к центру земли вот про эту анизотропию направлений я и говорю

Это вы видите из центра Земли, а  как вы увидите заворот траектории в системе координат аппарата?

[mihalchuk]

avmich пишет:
Анизотропия есть, но она не нужна.

Логика говорит, что если аппарат, его теплозащита не чувствуют разницы, где верх, где низ - то есть, они работают одинаково в любой ориентации (при повороте вокруг направления полёта) - то ориентироваться и не нужно.

Теплозащита ни при чём. Вопрос поставлен - чувствует ли разницу форма аппарата.

Зачем? Космонавты в аппарате тоже веса не чувствуют, а чувствуют только сопротивление атмосферы.

От сопротивления атмосферы появляется ускорение, а с ним - и вес, который почувствуют космонавты.

Центр масс оказывается на линии, моменты сил давления относительно которой компенсируются.

Когда вес оказывается заметным, появляется боковая сила, и центр масс уходит с линии давления. Поведение аппарата становится "планерным".

Появляется аэродинамическое качество, и аппарат начинает уходить в сторону от траектории. Беда в том, что для него все стороны равноправны, и он может как спланировать с низкими перегрузками, так и зарыться в атмосферу с превышением нагрузок, возникающих при баллистическом спуске.
Неуправляемый аппарат после стабилизации будет, скорее всего, двигаться по спирали, и можно здест подумать, не даст ли это преимуществ.

[Зомби. Просто Зомби]

dmdimon пишет:
волан с пружинными перьями. жесткость перьев и скорость набегающего потока определяют степень раскрытия оперения - т.е. определяют поперечное сечение на разных участках траектории и ускорение торможения. При этом поперечный профиль не обязан быть круглыми - он может по мере раскрытия превратиться в виртуальный асимметричный несущий корпус. При этом при посадке на брюхо по факту будет посадка на пружинные лыжи - "перья" волана.

Эстетичненько.
А что за перья, из чего, массы, способ управления, вместо парашюта или вместе?

[blik]

avmich пишет:
Логика говорит, что если аппарат, его теплозащита не чувствуют разницы, где верх, где низ - то есть, они работают одинаково в любой ориентации (при повороте вокруг направления полёта) - то ориентироваться и не нужно. Зачем?

Затем что бы сбросить максимум кинетической энергии не зарываясь в плотные слоя атмосферы. Иначе будет БАХ! Собственно уважаемый mihalchuk уже об этом написал.

avmich пишет:
Но хочется решить её полностью пассивно - при полном отказе СУ

Хочется, но тяжело ))

avmich пишет:
 Есть и юридические проблемы - аппарат с такой аэродинамикой будет снижаться постепенно, и долго лететь в атмосфере ниже 100 км, в воздушном пространстве суверенных государств (проблема проявлялась с Борами...)

Да и фиг с ними, этоже нештатка.

Back-stabber пишет:
Таких "анизотропий" я ещё парочку могу Вам подогнать.. Если вспомнить что гравитационное поле неоднородно...    

Эти неоднородности совсем ничтожны. Увы.

dmdimon пишет:
волан с пружинными перьями.

Очень креативно      заплюсовал

mihalchuk пишет:
Это вы видите из центра Земли, а как вы увидите заворот траектории в системе координат аппарата?

В СК аппарата атмосфера будет постепенно его разворачивать. При наличии крена, возникнет боковая составляющая скорости, то есть скольжение, на V образном крыле появится ориентирующий момент силы.

[dmdimon]

Зомби. Просто Зомби пишет:
А что за перья, из чего, массы, способ управления, вместо парашюта или вместе?

понятия не имею, это же концепт ) 
воланчик перьевой представляете? вот примерно так выглядит аппарат, обжатый высокоскоростным потоком. перья полностью пружинные, без обжатия потоком расправляются практически в плоскость. Управления нет - ведь это было условием задачи. Все решается профилем упругости перьев, полностью пассивно.

Кстати, задача для частного случая давно и успешно решена в рамках проекта MOOSE насколько я понимаю.

[Зомби. Просто Зомби]

Что-нть надувное, резиновое.
А если с подкачиваемыми рёбрушками, можно и управлять попытаться.
Свернутое колечком по верху СА.

[Artemkad]

dmdimon пишет:
Кстати, задача для частного случая давно и успешно решена в рамках проекта MOOSE насколько я понимаю.

Давно, но не факт что решена. До испытаний дело так и не дошло.

dmdimon пишет:
воланчик перьевой представляете? вот примерно так выглядит аппарат, обжатый высокоскоростным потоком. перья полностью пружинные, без обжатия потоком расправляются практически в плоскость.

Большое аэродинамическое сопротивление приведет к тому, что волан просто зароется в атмосферу. Наиболее вероятный вариант - большие перегрузки, большой перегрев и результат скорее всего фатальный.

[dmdimon]

Artemkad пишет:
Большое аэродинамическое сопротивление приведет к тому...

А откуда большому взяться? Жесткость должна быть подобрана так, чтобы не зарылся.