Спуск с орбиты: крылья без управления

[alad]

Вернется. Почему? Логика подсказывает!

[hcube]

За счет различной подьемной силы крыльев, обусловленной обтеканием их потоком под разным углом. Каковое обтекание является следствием воздушной скорости планера, а та - интегралом по времени от суммы сил притяжения и аэродинамических сил.

[WkWk]

Хорошо :lol:
 Теперь увеличиваем скорость нашего планера. Уменьшаем площадь крыла, а V наоборот увеличиваем. Переходим к сверхзвуковому планеру, а затем гиперзуковому.
 Когда наступит такой момент что V образность перестанет действаовать? 10М, 20М или все же когда аппарат достигнет орбитальной скорости?

[hcube]

Еще раз. Ориентация строится ПО СКОРОСТИ. Не по силе, действующей на планер, а по ВЕКТОРУ СКОРОСТИ. Когда притяжение начнет оказывать существенное влияние на скорость - вот тогда и начнет стабилизироваться. Необходимое (но не достаточное) условие для этого - чтобы сила притяжения была больше чем центробежная сила. Т.е. скорость была ниже орбитальной. Но это только СИЛУ дает. Чтобы из силы получить СКОРОСТЬ, надо чтобы эта сила действовала какое-то время.

[WkWk]

Яж не про это :wink:
 Я про планер.  На какой скорости- За счет различной подьемной силы крыльев, обусловленной обтеканием их потоком под разным углом. - перестанет возвращать планер в нормальное положение (брюхом вниз)?

[Игорь Суслов]

Ээээ.... Мужики, мне, как специалисту с мировым именем в динамике полета, многие термины, употребляемые вами, знакомы, однако хотелось бы понять в целом - о чем речь?

P.S.: Ну, а кроме шуток - что вы пытаетесь друг другу доказать?

[hcube]

Лично я стараюсь обьяснить, что одной только силы притяжения недостаточно, чтобы аппарат с V-крылом стабилизировался в потоке. Необходимо, чтобы аппарат под действием этой силы притяжения начал падать в достаточной степени чтобы обеспечить несимметричное обтекание. Иначе никакое V-крыло не даст стабилизации относительно ВЕРТИКАЛИ. Применительно к гиперзвуку... ну, скажем, пусть угол планирования будет 1:10, что очень оптимистично. Это значит, что аппарат должен набрать 1/10 орбитальной скорости по вертикали, причем набрать их за счет разницы W*R и MG. Т.е. грубо говоря 800 м/ч... при ускорении 1 м/с2... это получается 800 секунд, да? Допустим, ускорение по горизонтали будет тоже 1 м/с2 - это значит, что аппарат потеряет за это время 800 м/c - и только тогда начнет стабилизироваться в потоке. Пролетев при этом порядка  5.5 тыс. км и зарывшись на... гы, на 320 км. Практически это значит, что затормозится аппарат раньше чем застабилизируется. Т.е. он сначала потеряет скорость, и только после этого станет возможной стабилизация полета за счет V-крыла.

[WkWk]

Ну слава богу, а то я уже испугался :wink:
 Значит стабилизация за счет V образности все же возможна :lol:
 А все остальное зависит только от формы аппарата и угла входа в атмосферу.  В чем по теории мы никак не ограничены :wink:
 Ежели бы почитали мои посты с самого начала, то увидели что я считаю этот метод теоритически воможным, но практически труднореализуемым ( да и смысла реализовывать его нет).

[avmich]

Мне всё время интересно узнать, чем, с точки зрения, скажем, hcube, отличается полёт осесимметричного волана с осесимметричным распределением масс в потоке в отсутствие гравитации от такового полёта в наличие гравитации.

Ещё вопрос - как будет лететь волан без гравитации, если ЦМ сдвинут от оси? А при наличии гравитации?

И, наконец, насчёт скоростей... Ускорение, создаваемое аэродинамической тормозящей силой, может быть не больше 200 м/с2 . Может быть даже не больше 100 м/с2. Да даже не больше 50 м/с2. Это вполне реальные числа, судя по посадкам Союзов и Шаттлов. А гравитационное ускорение, как известно - 10 м/с2 (примерно). То есть, количественная разница между этими силами - не больше 20 раз, а скорее - не больше 5. То есть, на мой взгляд, влияние гравитации вполне существенно.

[Дмитрий В.]

Мне всё время интересно узнать, чем, с точки зрения, скажем, hcube, отличается полёт осесимметричного волана с осесимметричным распределением масс в потоке в отсутствие гравитации от такового полёта в наличие гравитации.

Ещё вопрос - как будет лететь волан без гравитации, если ЦМ сдвинут от оси? А при наличии гравитации?

И, наконец, насчёт скоростей... Ускорение, создаваемое аэродинамической тормозящей силой, может быть не больше 200 м/с2 . Может быть даже не больше 100 м/с2. Да даже не больше 50 м/с2. Это вполне реальные числа, судя по посадкам Союзов и Шаттлов. А гравитационное ускорение, как известно - 10 м/с2 (примерно). То есть, количественная разница между этими силами - не больше 20 раз, а скорее - не больше 5. То есть, на мой взгляд, влияние гравитации вполне существенно.

Авмич, скажите Бога ради, что Вы имеете ввиду под "отсутствием гравитации"? Насколько я помню Закон Всемирного Тяготения, гравитация исчезнуть не может (ну, разве что масса тела внезапно обнулится) :shock:

[hcube]

Полет симметричного волана при наличии гравитации склонен к загибу в сторону центра гравитации. Т.е. пока волан не выйдет на прямую, ведущую к оному центру, он будет лететь с небольшим углом атаки, который позволит парировать моментом от разного обтекания хвоста момент от переднего расположения массы. Это естественно, я с этим и не спорю. Волан будет стабилизироваться везде и всегда (с).

Вопрос был в том, может ли V-крыло стабилизироваться не где-то в конце полета, а с самого его начала.

Так вот - стабилизироваться он будет, но величина стабилзирующего момента будет пренебрежимо мала по сравнению с подьемной силой.

В самом деле - вот у нас есть V-крыло в установившемся полете. Даем ему крен без изменения угла атаки. На том крыле которое пошло вниз проекция подьемной силы на вертикаль возрастает, которое пошло вверх - падает. Крыло в целом получает момент и возвращается обратно в сбалансированное положение.
То же самое по скорости - скорость выше - усилие на стабилизаторе больше - угол атаки растет - лобовое сопротивление растет - скорость падает.

Если же мы рассмотрим то же самое V- крыло в падении (а сход с орбиты - это именно что падение), мы получим следующее - вместо G у нас будет разница между G и центробежной силой. Аналогично с подьемной силой - она меньше, чем в нормальном полете, потому что ей нечего компенсировать (иначе аппарат просто улетит в космос). А вот возмущения наоборот выше - поскольку скорость высокая.  Итого мы получаем, что эффект стабилизации линейно растет с падением скорости. А возмущения - линейно же падают. Плюс еще меняется угол атаки - на входе он должен быть очень близко к нолю, а чем ниже, тем он должен быть больше, вплоть до 20-30 градусов на дозвуке.

В общем, сомнения меня берут, что можно в принципе спроектировать хоть сколько-то летучий на дозвуке обьект, который сможет застабилизироваться по вертикали при входе. В теории - да, есть потенциальная ямка. Но меееелкая.

[WkWk]

В теории - да, есть потенциальная ямка. Но меееелкая.

Ну вот и пришли к консенсусу :wink:

[Dims]

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.

Вы смешиваете две вещи. Если уж применять механику инерциальных систем, то с её точки зрения и в свободном падении на тело тоже действует сила гравитации. Не надо прыгать от модели к модели.

[WkWk]

Вы смешиваете две вещи. Если уж применять механику инерциальных систем, то с её точки зрения и в свободном падении на тело тоже действует сила гравитации. Не надо прыгать от модели к модели.

Так я ж не кандидацкую пишу :wink:
 А выясняю теоретическую возможность. Которая и была выяснена. :lol:

[Игорь Суслов]

Так я ж не кандидацкую пишу :wink:

xxx: Вапрос одмину! Превет, у меня вапрос.. Пачему вы низделаете так что бы про100ые пасетители сайт, магли дабавлять новасть?
Admin: вот поэтому и не делаю

[WkWk]

Средний школа я ленился - плохо грамота учил :wink:

[Игорь Суслов]

Средний школа я ленился - плохо грамота учил :wink:

А физику?

[WkWk]

Средний школа я ленился - плохо грамота учил :wink:

А физику?

С физикой дела получше обстояли :wink:

[Ворон]

Самолетик стабилизируется вокруг оси Z - вертикальной. В установившемся режиме полета его ЦМ находится точно ПОД ЦД.

 ... Собственно говоря, при устойчивом невозмущённом движении тела в атмосфере ЦМ находится точно СПЕРЕДИ ЦД. ...
 ... Иначе возникнет вращательный момент относительно ЦМ, это довольно просто. ...
 ... Нда, однако. ...

 Удивительно, как появляется эта тема подобная этой - о стабилизации аппарата при спуске с орбиты, так большинство начинают нести АХИНЕЮ[/size].
       

 hcube, для свободного тела сила тяжести не создаёт никаких моментов относительно центра масс тела, ПОТОМУ ЧТО ОНА ПРИЛОЖЕНА В ЦЕНТРЕ МАСС ТЕЛА!!!!
       

 (Это, вообще, ещё в школе изучаюТЬ.)

 Не может сила тяжести как-то вращать свободное тело относительно центра масс ну хоть удавись.
       

 Летательный аппарат относительно центра масс вращает аэродинамическая сила и только она, сила тяжести может только сообщать ускорение направленное к центру Земли. Это совершенно никак не зависит от скорости аппарата.  

 На самом деле, есть ещё парочка сил, которые сообщают телу вращательный момент относительно центра масс таким образом, что его тяжелая часть оказывается внизу.
 Летательные аппараты основанные на действии одной из этих сил широко известны, это Воздушные Шары.  

 Другая сила - неравномерномерность гравитационного поля.

 Так что самостабилизирующийся аппарат должен быть или "Воздушным Шаром" или стабилизироваться за счёт неодинаковости гравитационного поля в пределах размеров аппарата.

 Выбирайте на вкус, что реальнее.  

[hcube]

Так, еще один наш клиент (с)

У любого аппарата летящего в атмосфере есть ЦД. Если положение ЦД отличается от положения ЦМ (а оно отличается, причем плавает в зависимости от положения аппарата относительно потока), то аппарат стабилизируется так, чтобы ЦД находился над ЦМ (это важно!) по текущему вектору ускорения аппарата. Каковой вектор обусловлен аэродинамикой. Которая зависит от вектора скорости, которая изменяется набором сил, действующих на аппарат.

Таким образом, в установившемся полете у планера ЦД находится ТОЧНО НАД ЦМ, и никак иначе - полет установившийся, подьемная сила равна по вектору и противоположна по направлению силе тяжется. Таким образом, у планера работает стабилизация по двум осям - крена и тангажа. По оси рысканья планер находится в безразличном равновесии, демпфированном рулем направления.

В отличии от планера, СА не находится в установившемся полете. В процессе схода с орбиты на него в основном действует сила сопротивления воздуха - и только во вторую очередь маааленький добавочек, обусловленный искривлением траектории относительно орбитального или суборбитального движения на данной высоте, который проистекает от потери скорости относительно орбитальной. Т.е. аппарат тормозится - траектория искривляется на радиус меньше чем радиус орбиты - ЦД смещается относительно состояния 'горизонтального' полета - возникает подьемная сила - аппарат стабилизируется ее компонентами.
Но это эффект второго порядка малости по сравнению с лобовым сопротивлением. Грубо говоря, при скорости 20М подьемная сила может составлять не более 20% от MG - а сила лобового сопротивления может доходить до 2-3MG, т.е. превышать подьемную силу в 10 и более раз. Для планера характерна обратная ситуация - что подьемная сила превышает лобовое сопротивление в 10-50 раз. Т.е. СА стабилизируется в 100 и более раз хуже планера, это значит, что если планеру достаточно 10 градусного V-крыла чтобы стабилизироваться, то СА нужно крыло с V приближающимся к 80-85 градусам ;-). АКА клиновидный парашут ;-).  Причем, поскольку у нас изначально стояла проблема полета на всем протяжении спуска, то крыло НЕ МОЖЕТ иметь V более 20-30 градусов, иначе никакого полета на конечном участке не будет. Это значит, что крыло, которое может осуществлять спуск на конечном этапе, может стабилизироватьс в полете начиная со скорости не более 5-8 (ИМХО) М. А до того его стабилизирующих качеств недостаточно чтобы парировать возмущения.
Кроме того, стабилизация происходит относительно вектора ускорения аппарата. А не относительно G. Грубо говоря, если аппарат закопался в атмосферу под избыточным углом атаки, то прежде всего V будет его держать в плоскости маневра, которая определяется продольной и вертикальной осями аппарата, а стабилизация относительно вертикали будет меньше настолько же, насколько подьемная сила в данном случае выше чем MG. Т.е. она будет, да. Но работать эта стабилизация будет очень медленно и плохо.