Спуск с орбиты: крылья без управления

[serb]

Но есть ещё гравитация, её сила неколлинеарна, как правило, аэродинамической силе.
.

Дык гравитация вкупе с аэродинамикой и определяет эту самую ось. Другое дело, что относительно этой оси (не обязательно параллельной горизонту или вертикальной) аппарат и будет вращаться.

При этом, если аппарат обладает аэродинамическим качеством - будет иметь место вектор силы, перпендикулярный этой оси. И вот этот-то вектор будет вместе корпусом вращаться, т.е. аппарат будет либо скользить, либо зарываться. А без третьей опорной точки удержать этот вектор подъемной силы в нужном направлении возможности нет

[WkWk]

При этом, если аппарат обладает аэродинамическим качеством - будет иметь место вектор силы, перпендикулярный этой оси. И вот этот-то вектор будет вместе корпусом вращаться, т.е. аппарат будет либо скользить, либо зарываться. А без третьей опорной точки удержать этот вектор подъемной силы в нужном направлении возможности нет

В общем самолеты так и летают - медленно и печально вращаясь вокруг продольной оси :cry:
 Эжеле еще не силы демпфирования - вообщебы труба :shock:

[WkWk]

По конкретным числам, конечно, хотелось бы подтверждений-обоснований.

А вы для чего это хотите приспособить?
 В любом случае эта штука будет имерь не очень большое качество, да и к расположению ЦТ чуствительной.

[hcube]

Как только вы начинаете опускаться вниз с ускорением меньшим, чем ускорение свободного падения - гравитационная составляющая и появляется. То есть началость торможение в атмосфере - она есть.

От УСКОРЕНИЯ ориентация не зависит. Она зависит от положения аппарата относительно потока, т.е. от СКОРОСТИ. Т.е. аппарат начнет ориентироваться в потоке когда его СКОРОСТЬ будет в достаточной степени подправлена гравитацией чтобы обеспечить несимметричное обтекание, которое и даст стабилизацию. Ку?

[WkWk]

От УСКОРЕНИЯ ориентация не зависит. Она зависит от положения аппарата относительно потока, т.е. от СКОРОСТИ. Т.е. аппарат начнет ориентироваться в потоке когда его СКОРОСТЬ будет в достаточной степени подправлена гравитацией чтобы обеспечить несимметричное обтекание, которое и даст стабилизацию. Ку?

От положения то есть от скорости....
 Скорость будет подправлена гравитацией...
 Простите за праздное любопытство - это где таким вещам учат? :wink:

[hcube]

Прощаю. МГТУ им. Баумана, кафедра 'Управление летательными аппаратами' ака ИУ-1.

Может, я что-то непонятно написал? Так спрашивайте, не стесняйтесь ;-D.

[WkWk]

Да, тогда понятно почему наши дипломы нигде не признают....
  Грусно это :cry:

[hcube]

Вот что, дааарагой.  Ты сейчас закончишь выеживаться и корчить из себя умного. После чего укажешь, что именно в моем предыдущем высказывании неправильно. Если там нет неправильности - то покинешь тему за некомпетентностью. Ферштейн?

На уровне бумажных самолетиков :

Мы отпускаем самолетик. У него нулевая скорость. Самолетик начинает падать. Появляется СКОРОСТЬ и некоторое обтекание самолетика потоком на этой скорости. Обтекание дает ЦД, притяжение - ЦМ. Обращаю внимание, пока самолет не набрал скорость (и не получил какое-то обтекание), ЦМ не существует, поскольку самолет свободно падает. Т.е. первична - скорость движения, а ускорения и силы - вторичны. Ну, формально говоря, начальным источником скорости тут является притяжение, однако, скорость может быть придана и другим способом - запуском с руки или с катапульты, например.
Далее, когда самолет набрал скорость, картина обтекания формирует усилия на аэродинамических поверхностях. Они создают вторую силу (в плюс к силе притяжения) Моменты от этих двух сил разворачивают самолетик. Если конструкция правильная, то устойчивым положением для него будет планирующий полет с постоянной скоростью.

Вернемся к нашему КК. У него изначально есть скорость. И еще какая. А вот притяжения, пока он на орбите - нету. Т.е. обтекание КК на начальном этапе вхождения АБСОЛЮТНО СИММЕТРИЧНОЕ. Нет никакого предпочтительного направления, в котором аппарат обтекается по другому. По мере того, как аппарат зарывается в атмосферу, он теряет скорость, и его траектория 'загибается' вниз относительно земной поверхности. При этом его обтекание становится несимметричным, ЦД и ЦМ расходятся, и он МОЖЕТ гравитационно стабилизироваться. Но для этого аппарат должен потерять скорость (чтобы ПАДАТЬ, а не ПРОХОДИТЬ через атмосферу) в достаточной степени чтобы разница центробежной и гравитационной силы обеспечила эту самую стабилизацию за счет смещения ЦМ относительно ЦД. Или, если угодно, его траектория должна искривиться так, чтобы сдвинуть ЦД относительно ЦМ. Но в любом случае, пока скорость выше 15-20М, разницы между центробежной и гравитационной силой будет НЕДОСТАТОЧНО, чтобы гравитационно стабилизировать аппарат, учитывая также очень фиговое обтекание его тушки, которая потом должна еще и на сверх и дозвуке быть также сбалансированной.

[WkWk]

Конечно, яхонтовый , конечно :wink:
 Т.е. аппарат начнет ориентироваться в потоке когда его СКОРОСТЬ будет в достаточной степени подправлена гравитацией чтобы обеспечить несимметричное обтекание, которое и даст стабилизацию.
 Вот это вот по русски можно? В смысле если бросить воланчик на МКС -  евойная скорость не будет подправлена гравитацией и не получиться несиметричное обтекание и что то там еще - в общем так хвостом вперед и попрет? :wink:

[hcube]

Если бросить воланчик с МКС (ну, затормозив на 200 м/c чтобы он вообще в атмосферу вошел), то он вначала сориентируется ТОЧНО ПО ВЕКТОРУ СВОЕЙ СКОРОСТИ, поскольку поток будет на него набегать с этого вектора. Когда он после нескольких проходов перигея окончательно зароется в атмосферу, то он пройдет атмосферу по баллистике, и когда окончательно ПОГАСИТ СКОРОСТЬ, будет падать вертикально. Это принцип работы НТУ.

Но AU интересовало другое. А именно - возможно ли тело, которое используя только пассивную стабилизацию, спускается НЕ по баллистической траектории, а, скажем, как Спираль.

Так вот, ответ был - возможно на среднем и конечном этапе, но невозможно при сходе с орбиты. Поскольку механизм гравитационной стабилизации при оном сходе не работает в силу отсутствия гравитации. А когда гравитация появится, может уже быть поздно стабилизироваться.

Я правда могу представить один вариант, но это БОЛЬШОЕ извращение и экзотика. Можно использовать гравитационную стабилизацию - раз, и можно использовать градиент плотности атмосферы (т.е. силу Архимеда). Но оба этих варианта требуют СА многокилометрового размера. В случае с гравитационной стабилизацией - многоСОТкилометрового. Что, я так понимаю, неприемлемо?

[WkWk]

Ладно, только для окончивших МВТУ - на пальцах :wink:
 Берем шарик сажаем в него экспериментатора и поднимаем на 500 км и бросам вниз.
 Пока шарик вне атмосферы все замечательно. Наш подопытный наслаждается невесомостью. Но как только шарик входит в атмосферу начинается его торможение, что снижает ускорение его падения. А у испытуемого -нет, и оный человек падает мордой на дно шарика.
 Теперь бросаем шарик с какой то горизонтальной скоростью. Сила стремящаяся шмякнуть фейсом о дно осталась, и действует. Но шарик стал терять и горизонтальную скорость от сопротивления атмосферы. То биш появилась сила стремящаяся шмякнуть нашего орла мордой по направлению полета. Строим результирующую и получаем направление куда шмякнится наш герой.
 А теперь просто бросим шарик со смещенный центром тяжести. Так под действием этих сил шарик развернется. ЦТ развернется в сторону полета и опустится вниз под действием описанных выши сил вызванных двумя ускорениями.
 Так вот  - та сила, что действует даже когда наш шарик просто падает - и развернет наш аппарат брюхом вниз.
 Так что не точно по вектору скорости - вы еще одно ускорение забыли. Оно может составлять одну десятую при большой скорости, может и еще меньше - но оно есть.

[hcube]

Не спорю ни с одним словом. Как говорится - весомо, убедительно... и на два метра мимо.

Речь шла не о симметричном теле. Которое, ясен пень, спускается по баллистической траектории и ориентируется всегда самой тяжелой частью вниз по вектору ускорения. Который, к слову, ВСЕГДА направлен по вектору набегающего потока в этом случае. Исключая архимедову силу. Первый закон Ньютона, F = MA.

Речь шла о центрально НЕСИММЕТРИЧНОМ теле, для которого правильная ВЕРТИКАЛЬНАЯ ориентация (а не ориентация ПО ПОТОКУ) является вопросом 'жизни и смерти', поскольку определяет траекторию входа в атмосферу и дальнейшее сгорание или несгорание.

[WkWk]

Да не направлен он по вектору набегающего потока, чтож вы о силе тяжести то все время забываете? По результирующей этих двух векторов.

[hcube]

Тело может получить ускорение только от взаимодействия с другими телами. Т.е. пока шарик падает, никакой силы тяжести для него не существует. Она появляется, когда шарик начинает замедляться, ВЗАИМОДЕЙСТВУЯ СО СРЕДОЙ. С воздухом, то бишь. Т.е. сила, бросающая товарисча внутри шарика фейсом об тейбл, будет ПОЛНОСТЬЮ обусловлена сопротивлением воздуха. А то, в свою очередь, обтеканием шарика. Оное обтекание в установившемся режиме является полностью симметричным. Т.е. ускоряться шарик будет строго по вектору скорости своего движения. Против вектора, если точнее, со знаком минус.

Вы что же, думаете, гравитация - это такое силовое поле, вроде магнитных ботинок? Не-а, то что вы полагаете гравитацией, вами НИКАК НЕ ОЩУТИМО. А ощущаете вы - силу реакции опоры.

Все это общеизвестно (тм).

[Dims]

На находящееся в воздухе тело действуют ВСЕГДА только ДВЕ силы: гравитация и сила сопротивления воздуха. При этом сила сопротивления воздуха направлена в точности против скорости, и действует только на корпус тела, а гравитация действует на все предметы внутри тела.

Когда тело движется равномерно (самолёт, парашютист) то эти две силы в точности равны друг другу и направлены в противоположные стороны (3-й закон Ньютона).

Когда тело движется с ускорением (например, спускаемый аппарат тормозится об воздух), то его ускорение, помноженное на массу, равно В ТОЧНОСТИ векторной сумме этих двух сил (2-й закон Ньютона) и НЕ НАПРАВЛЕНО вдоль скорости относительно воздуха.

НО!

Если внутри аппарата разместить акселерометр -- грузик на пружинке -- то на него будет действовать только сила гравитации. Это значит, что грузик по отношению к корпусу (который движется И под действием гравитации, И под действием сопротивления воздуха) будет чувствовать ТОЛЬКО силу сопротивления воздуха, то есть, покажет в точности то направление, в котором движется аппарат, а не то направление, в котором направлено отрицательное ускорение аппарата (и которое можно было бы замерить снаружи, например, с помощью радара).

Иными словами, никакими приборами внутри аппарата нельзя будет обнаружить никакую другую силу, кроме силы сопротивления воздуха. Это верно не только для тормозящегося тела, но и для парашютиста и для самолёта.

Таким образом, по моему мнению, прав hcube.

[ronatu]

"крылья без управления"?

[hcube]

Ну, имеется в виду, некая форма СА, которая позволяет произвести спуск с момента выдачи тормозонго импульса до посадки без каких-либо рулящих устройств, тормозных щитков, парашутов и т.д.

[WkWk]

Вы что же, думаете, гравитация - это такое силовое поле, вроде магнитных ботинок? Не-а, то что вы полагаете гравитацией, вами НИКАК НЕ ОЩУТИМО. А ощущаете вы - силу реакции опоры.

Все это общеизвестно (тм).

 То что вы считаете не ощутимым и не действующим без сопротивления воздуха - вполне позволяет развернуть аппарат брюхом к Земле и на орбите, про гравитационную стабилизацию слышали? :wink:
 А при снижении в атмосфере на шарик будут действовать две силы. Одна по потоку, а другая строго вертикально. И общая сила будет результирующие от этих двух. Вертикальной составляющей не будет если только вы приближаетесь к Земле с ускорением свободного падения.

[hcube]

Нифига. Гравитационная стабилизация работает на РАЗНОСТИ притяжений. Т.е. в конечном итоге приливные силы возникают ВНУТРИ самого тела.

А при снижении в атмосфере на шарик будут действовать две силы. Одна по потоку, а другая строго вертикально. И общая сила будет результирующие от этих двух.

Сила притяжения, хотя и оказывает влияние на движение шарика, но на его ориентацию (и на ускорение обьектов внутри шарика) прямого влияния она НЕ ОКАЗЫВАЕТ. Шарик ориентируется ПО ПОТОКУ. Поток направлен ПО СКОРОСТИ. И только скорость является результатом взаимодействия силы притяжения и аэродинамических сил. Если в какой-то момент времени притяжение исчезнет, ориентация шарика не потеряется. Он так и будет двигаться в воздухе, постепенно замедляясь, и только когда он затормозится до нуля - вот тогда он ориентацию потеряет.

[WkWk]

Ладно, на колу мачало начинай сначала :wink:
 Летит в воздухе сбалансированный планер с V образным крылом. Если его положить на бок - сам он не вернется в нормальное положение? А если вернется то за счет чего?