|
Pokusil jsem se z dat o vzletu, zveřejněných k STS-114 "vydolovat" pár dalších informací a dát je do grafů.
Nejprve ke "zdánlivé vlnce" a martalienově předpokladu, že v tu dobu letí STS "přímo".
Takhle vypadá graf výšky relativně k povrchu Země a se zhruba stejným měřítkem osy X i Y:
a takhle po přepočítání do absolutních XY souřadnic:
Je vidět, že nikde není žádná přímka, ale v absolutních souřadnicích ani vlnka. Nazval bych to nejspíš "plošší balistická dráha". "Klesání" v relativních souřadnicích je velmi malé a nikdy nepřekročí 1° (maximum mi vychází na 0,83°).
Z dat jsem odvodil a porovnal i vektory rychlosti a vektory zrychlení (se zahrnutím gravitačního zrychlení a odhadem i odporu vzduchu a vztlaku). Získal jsem tak průběh "kobry", tedy rozdílu mezi směrem vektoru tahu a letu:
Nebude to asi úplně přesné, ale základní skutečnosti by to snad mělo odrážet dobře. Musím přiznat, že hodnoty "kobry" u STS jsou větší, než jsem očekával. Při chodu SRB je to cca 3,5° a po odhození SRB až 20°. Vzhledem ke konfiguraci STS a rozložení hmot je to zřejmě v obou případech tak, že aerodynamická osa (ET) směřuje dlouho téměř přesně do směru letu. STS tak asi svoji konfiguraci opravdu využívá k letu po plošší trajektorii ve snaze o snížení "gravitačních ztrát", přestože docela velkou "kobrou" ztrácí trochu na velikosti tahu (při 3,5° jsou do zanedbatelné 2 promile, ale při 20° už je to docela znatelných 6%). Zřejmě je to celkově výhodnější (než strmější trajektorie a menší "kobra").
Nyní už mám tedy docela přesnou představu o trajektorii vzletu STS. Proč je ale zrovna taková, to nevím. Dávám zapravdu p. Pinkasovi, že optimalizace trajektorie vzletu je velmi složitá záležitost, na kterou zatím nemám znalosti. Jsem rád ale alespoň za výše uvedená upřesnění. |
|
| Grafy uveřejňované panem Holubem vždy dávají mnohem lepší představu o skutečnosti, než jakékoliv úvahy a dohady. Dík, že jste si s tím dal práci. Zvláště zajímavý je průběh úhlu náběhu – „kobry“. Zajímavá je ta výchylka do minusu krátce po startu. Je to v období, kdy přechází STS z kolmého letu do šikmého ? |
|
Podle me tam ta vlnka porad je jak v polarnich, tak relativnich souradnicich. Vyska nad povrchem Zeme se nemuze zvysovat dokud STS nedosahne orbitalni rychlosti, nebo pokud nema slozku tahu kolmou na povrch Zeme. Orbitalni rychlost STS v dobe vlnky nema, kolma slozka (zasluhou kobry) tam je.
Ted je otazka proc tam je ta vlnka. Proc draha neni optimalizovana tak, aby tam zadna nebyla?
Moje odpoved je ze kvuli dosazeni elipticke drahy, ktera konci v Indickem oceanu kde shori ET. STS samozrejme provede dalsi manevr tak, aby neshorel.
|
|
Taky se přidám: Nad tímto jsem bádal asi tak před 15-ti lety. Někde bych snad našel podobné grafy, ale v papírové podobě.
Já vidím několik zajímavých okamžiků. Do T+2 min je let "plošší". Důvod jsou nižší gravitační ztráty, rychleji roste dopředná rychlost a tedy i odstředivá, ale jsou i větší aerodynamické ztráty (tedy spíše v úvodní fázi). Plošší dráha je výhodná pro motory na TPH, kde není tak výrazný rozdíl specifického impulsu ve vakuu a u hladiny moře. V této fázi letu (do T+2 min) mají SRB svým tahem převahu. Po jejich oddělení zvýší raketoplán úhel náběhu - tak jak je tady diskutováno. Cílem je jednak vykompenzovat ztrátu vertikální složky tahu od SRB a hlavně se rychle dostat do vakua, kde je specifický impuls SSME výrazně lepší. To znamená i vyšší gravitační ztráty (vyšší specifický impuls za to stojí). Pak někdy mezi 3-4 min (odhad z grafu Martaliena) raketoplán přejde do témeř horizontálního (s malým úhel náběhu) a dál zvyšuje hlavně dopřednou složku rychlosti (a tím i odstředivou). Vertikální rychlost mu za těchto podmínek stačí na vystoupání setrvačností do výšky okolo 110 km a pak začne setrvačností "padat". A to až do okamžiku, kdy nízký úhel náběhu raketoplánu spolu se stále rostoucí odstředivou silou překoná gravitaci a raketoplán opět začne stoupat. V okamžik vypojení SSME je tak raketoplán naveden na eliptickou dráhu.
Tolik má teorie. Proto se mi nějak nezdá Alešův graf úhlu náběhu, přijde mi jako by tam nebyla dobře zahrnuta setrvačnost a odstředivá síla.
PS. Hezkou "vlnku" před navedením na LEO (nebo spíše GTO) dělala Ariane 1-4. Koukám na graf Protonu, Taky dělá mírnou "vlnku", ale bez poklesu výšky a jen při letech na nízké dráhy základní dráhy. |
|
Takže pár doplňujících poznámek (pro ty, koho to zajímá):
- záporná "kobra" je skutečně jen při "roll" manévru, kdy raketoplán přechází z kolmého do šikmého letu
- hypotéza o "vlnce" kvůli směrování dopadu ET je zajímavá, ale proč by podobnou "vlnku" dělala Ariane a Proton?
- skok "kobry" v T+2 min je daný hlavně dohořením a odhozením SRB, kdy se projeví šikmé uložení a tah SSME, ET se přitom skoro "nehne" (aerodynamicky)
- mimochodem je z dat vidět i to, že SRB "dohořívají" přes 10 s (cca od T+110 s až do odhození cca v T+125 s) [SSME po MECO "dohořívají" méně než 2 s]
- maximální vertikální rychlost má STS cca v T+114 s a to cca 675 m/s (horizontální rychlost je v dobu přes 1150 m/s [1550 m/s inerciálně])
- do výpočtu "úhlu náběhu" tahu ("kobry"), jsem se snažil zahrnout i odstředivou sílu (v T+4 min. mi odstředivé zrychlení vychází jen cca 1 m/s, ale gravitační je stále přes 9,5 m/s, takže kdyby raketoplán v tu dobu neměl tak velkou "kobru", tak by klesal mnohem rychleji [vertikální rychlost mu v tu dobu klesá zhruba 3 m/s, ale bez "kobry" by měla přes 8 m/s]) |
|
citace:
Já vidím několik zajímavých okamžiků. Do T+2 min je let "plošší". Důvod jsou nižší gravitační ztráty, rychleji roste dopředná rychlost a tedy i odstředivá, ale jsou i větší aerodynamické ztráty (tedy spíše v úvodní fázi). Plošší dráha je výhodná pro motory na TPH, kde není tak výrazný rozdíl specifického impulsu ve vakuu a u hladiny moře.
Tomu nejak nerozumim.
Do T+2 min leti STS vzhuru tak rychle jak jen to jde. Nejake zmeny v uhlu nabehu bych pripisoval jen manevrovani a vyhybani se obpojenym SRB.
Uhel nabehu by zpocatku mohl byt dan zejmena polohou teziste a tahem od vice motoru s ruznym vektorem.
citace:
V této fázi letu (do T+2 min) mají SRB svým tahem převahu. Po jejich oddělení zvýší raketoplán úhel náběhu - tak jak je tady diskutováno. Cílem je jednak vykompenzovat ztrátu vertikální složky tahu od SRB a hlavně se rychle dostat do vakua, kde je specifický impuls SSME výrazně lepší. To znamená i vyšší gravitační ztráty (vyšší specifický impuls za to stojí).
Po odhozeni SRB a ztrate vyhody nerovnobeznych sil od motoru SRB a SSME (jak bylo diskutovano driv) je nutno zvysit uhel nabehu pro kompenzovani pusobeni gravitace. To se ale deje uz ve vyskach nad 40 km a stale jeste relativne malych rychlosti, takze odpor vzduchu ani ztraty ISP tam uz nemohou mit klicovy vyznam. Navic rychlost vzhuru udelena od SRB musi byt dost znacna, takze ikdyby STS nekompenzoval gravitaci vubec, stale by do nejaky vysky (60-80km?) vystoupal.
citace:
Pak někdy mezi 3-4 min (odhad z grafu Martaliena) raketoplán přejde do témeř horizontálního (s malým úhel náběhu) a dál zvyšuje hlavně dopřednou složku rychlosti (a tím i odstředivou).
No me taky prekvapil vysoky uhel nabehu po odpojeni SRB. Ale asi to bude spravne. Raketoplan se sklapi hodne brzo, a vysku kompenzovat musi, aby ve vysokych rychlostech zustal nad bezpecnou hranici 100km.
Po odpojeni SRB je tedy zrejme uz v dostatecne vysce s ohledem na svou rychlost, aby si takovou kobru mohl dovolit.
Naopak se mi moc nelibi maly uhel nabehu na samem konci, protoze to bud popira moji hypotezu vlnky (mireni do Indickeho oceanu) nebo to znamena hodne dobrou optimalizaci drahy. |
|
citace:
citace:
Já vidím několik zajímavých okamžiků. Do T+2 min je let "plošší". Důvod jsou nižší gravitační ztráty, rychleji roste dopředná rychlost a tedy i odstředivá, ale jsou i větší aerodynamické ztráty (tedy spíše v úvodní fázi). Plošší dráha je výhodná pro motory na TPH, kde není tak výrazný rozdíl specifického impulsu ve vakuu a u hladiny moře.
Tomu nejak nerozumim.
Aha, skutecne je draha STS plossi nez treba u Delty IV a ISP od SRB v tom urcite hraje taky roli - tim je tedy mozno vysvetlit plozsi drahu letu nez u Delty.
Presto ale vyssi uhel nabehu po odpojeni SRB by mel byt spravny. |
|
| Diky Alesovi za info |
|
Aleši, jen dotaz. Počítáš i se setrvačností? Není už v T+3-4 min vertikální složka rychlosti dostatečná na dosažení výšky 100 km (za předpokladu klesající gravitace)? Já si myslím, že ano. Ale nechce se mi to počítat:-).
Jinak ta vlnka v závěru bude nejspíš u raket, které jsou naváděny na předběžnou a velmi nízkou dráhu (90-140 km). Cílem je rychle dostat rakety do vakua kvůli spec. impulsu motorů a na druhé straně dosáhnout pouze velmi nízké dráhy na kterou mají pak větší nostnost (vertikální rychlost pro navedení na vyšší dráhu věnují ve prospěch vyššího UZ). No a aby ty rakety hned neskončili v atmosféře, tak je nutné je navést na eliptickou dráhu(+ pár desítek až stovek m/s), kde pak bude následovat nějaký další motorický manévr. U raket, které jsou naváděny přímo na přesně kruhovou dráhu tam není ta vlnka, ale vystoupají na plánovanou výšku a tu pak drží až do dosažení orbitální rychlosti. |
|
dobry den,
pripada mi, ze by to jeste chtelo udelat graf aerodynamickeho zatizeni (behem letu sice atmosfera ridne, ale raketoplan vyrazne nabira rychlost).
Pokud vim, tak se s nim pri startu pocita a i se kvuli nemu prechodne snizuje vykon motoru.
zdravim
Honza |
|
Všechny výpočty a grafy jsem dělal z dat od Harwooda na http://cbsnews.cbs.com/network/news/space/114_trajectory.html z hodnot čas, rychlost, výška a vzdálenost se toho dá odvodit dost (vektory rychlosti i zrychlení), ale aerodynamické zatížení z toho nedostanu. Použil jsem proto simulační program od S.Pietrobona na http://www.sworld.com.au/steven/space/shuttle/sim/ .
Výsledkem je graf:
Pomocí tohoto grafu (obdobný viz. taky http://www.nasaexplores.com/show_912_teacher_sh.php?id=040823121720 ) jsem zhruba zahrnul vliv odporu vzduchu na úhel náběhu tahu. Připomínám, že vektor tahu a směr aerodynamické osy jsou dvě různé věci, které se zvlášť u STS hodně liší (kvůli boční konfiguraci), takže velká "kobra" tahu vůbec nemusí znamenat velký odklon aerodynamické osy od směru letu (a myslím, že neznamená).
Se setrvačností se taky snažím počítat. V T+3m je vertikální rychlost vv=450 m/s (výška 77 km) v T+4m vv=250 m/s (výška 97 km) a v T+5m vv=80 m/s (výška 107 km). Přitom rozdíl odstředivého a gravitačního zrychlení stále přesahuje 7,5 m/s2 takže pokles vertikální rychlosti by musel být mnohem rychlejší, kdyby nebyl částečně kompenzován "kobrou" tahu (poměrně velkou). Je fakt, že za přesnost svého grafu "kobry" bych ruku do ohně nedal, ale zatím mi to tak prostě vychází. Všechno mám v Excelu, ale mám v něm takový "bordel", že ho ještě nechci dávat ke stažení. Snad až ho trochu "učešu". |
|
pane Holub, jste rychly a sikovny!!
Moje (ciste teoreticka) uvaha o tvaru drahy vychazi prave z nasledujiciho scenare startu:
- nejdrive se musim dostat mimo hustou atmosferu a hlidat pritom maximalni dynamicke zatizeni.
- Nasledne potrebuju vyuzit co nejvic palivo v ET na ziskani obezne rychlosti (navic pokud budu relativne nizko, tak odhozena ET rychleji sestoupi a shori).
A ta vlnka je proste jenom dusledek tehle strategie. Od urciteho okamziku to palim dopredu a vertikalni smer letim setrvacnosti. V okamziku, kdy se zjisti prekonani vertikalniho vrcholu drahy, tak pak menim smer letu a dorovnavam drahu na kruhovou. Pripomina to i klasickou upravu drahy na dva zazehy - prvnim menim aktualni drahu na prechodovou eliptickou (s apogeem ve vysce cilove drahy) a druhym (v apogeu prechodove drahy) srovnavam na kruhovou.
Ona vetsi dopredna rychlost mi umoznuje i velky dolet a tim padem i ruzne havarijni scenare v pripade selhani motoru,
zdravim
Honza
|
|
Dovolím si pridať úvahu:
Niekde som čítal, že pre maximálnu efektivitu vzletu rakety je vhodnejšia plochá dráha letu, čo vyplynulo z porovnania gravitačných a aerodynamických strát. To znamená, že je výhodnejšie stúpať pomaly a naberať rýchlosť skôr s väčšími aerodynamickými stratami.
Závisí od tvaru telesa rakety pod akým uhlom stúpa. Obmedzujúcim faktorom je teplo pochádzajúce z trenia o atmosféru. Toto teplo sa delí na dve základné časti:
1. teplo pohltené telesom rakety.
2. teplo vyžiarené do okolia.
Teplo pohltené telesom ohrieva raketu, čím znižuje pevnosť konštrukcie telesa, čo je obmedzujúci faktor. Preto je dôležité, aby maximum tepla bolo vyžiarené do okolia. To je dosahované tvarom rakety, najmä tvarom hlavice. Tvar rakety / raketoplánu/ má byť nielen s nízkym aerodynamickým odporom, ale má umožňovať maximálne "odraziť" vzniknuté teplo od telesa.
Preto uhol stúpania určuje aj tvar telesa a pevnostné charakteristiky materíalov telesa rakety namáhaných za tepla. |
|
Cituji p. Holuba: Připomínám, že vektor tahu a směr aerodynamické osy jsou dvě různé věci, které se zvlášť u STS hodně liší.
Cituji p. Chrenko: Niekde som čítal, že pre maximálnu efektivitu vzletu rakety je vhodnejšia plochá dráha letu
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
To je právě jedna z mála výhod bočního umístění nákladu a šikmého tahu SSME (jak bylo dobře vidět na všech snímkách STS-114). STS může při šikmém letu svou „kobrou“ tahu kompensovat gravitační pád a přesto jeho aerodynamická osa může souhlasit s osou letu, pokud ještě pracují motory SRB. To nelze dosáhnout u klasických raket a ty proto musí stoupat v hustých vrstvách atmosféry strměji, pokud se nejedná o vojenské rakety s velkým zrychlením (např. Topol). U STS tedy úhel náběhu neodpovídá klasickému pojmu používanému u klasických raket. Podle mého názoru grafy uvedené panem Holubem asi dost přesně odpovídají skutečnosti a určitě nebylo jednoduché je sestavit, zvláště graf “kobry“. Pan Holub pro naše chápání věci udělal hodně práce.
Co se týká výhod ploché dráhy letu: Už jsem o tom myslím psal. Domnívám se, že z hlediska gravitačních ztrát je výhodné, abychom v každém okamžiku dráhy zvedali do výšky co nejmenší hmoty, to znamená co největší část paliva spotřebovali na horizontální rychlost. Proto je výhodná co nejplošší dráha letu ale omezení nám dává aerodynamické zatížení ovlivněné i úhlem náběhu a proto u každé rakety je nutno najít kompromis. Důležité je zrychlení rakety. Čím je větší, tím více snižuje velikost „kobry“ , tím plošší může být dráha a také kratší doba nutná na kompensaci gravitačního pádu a tedy nižší celkové gravitační ztráty.
|
|
Akosi tejto debate chyba nejaky fyzikalny zaklad ... preco je to alebo ono vhodnejsie ...
osobne by som nehadzal dohromady rakety, raketoplan a napriklad pegasus XL ... kazda technika ma v niecom vyhody a v niecom nevyhody. Tak napriklad skuste pegasusom alebo raketoplanom (upozornujem ze Centaour pre raketoplan bol zruseny uz pred 20rokmi) vyniest na GEO 3-4t nakladu ... asi tazko... skuste vyniest naklad na LEO za menej ako 20mil.$ ... raketoplanom alebo raketou asi tazko ... a skuste vyniest operacnu jednotu o siedmich clenoch (max ale 11) posadky s nakladom 17t na LEO... rakety ani pegasus neprichadzaju v uvahu (ani CEV to nedokaze ... co je skoda)... ale chcel som sa venovat tej fyzikalnej podstate tak podme na to ... majme Zem ... nech je okolo nej atmosfera ktorej hustota (tlak ...) klesa so vzrastajucou vyskou, tak aby vo vaske asi 60km bola jej hustota uz iba 1% a pkles tlaku v sulade s fyzikalnymi zakonmi bol exponencialny (no tu je urcite zjednodusenie ... pretoze atmosfera sa deli na vrstvy kde je pokles tlaku sice exponencialne klesajuci ale s inym koeficientom ... takze pri prechode z jednej vrstvy do druhej je pri velmi malej zmene vysky relativne velky pokles tlaku ... ale prva vstva kde je to tak vyrazne je az niekde vo vyske 20km)... Nech nasa Zem nam rotuje ... vlastne teneto predpoklad nepotrebujeme je to k niecomu inemu predpoklad ... dobre ... este nam treba nejaky predpoklad pre nase vypustane teleso ... bude asi stacit predpoklad ze sa bude pohybovat v nejakej malej vyske (ale mimo hustej atmosfery) a kruhovou rychlostou (I. kozmicka) na ako inak kruhovej drahe.
Podme na cely problem systemom z dola na hor ... takze vlastne v ponimani fyziky z hora nadol (od konca) ... vieme ze teleso sa ma pohybovat I.k. po kruhovej drahe ... ta kruhova draha ma urcite vlastnosti ... ak si dobre pamamatam tak pred necelim rokom som ucil na praxi preste tuto temu z kinematiky... pri kruhovom pohybe HB po kruznici vznika zryhlenie ktore ma dve zlozky tangentialnu (a_t) a normalovu (a_n)... a_t je zrychlenie spadajuce do doticnice drahy, ktora prechadza prave nasim HB... a_t = dv/dt samozrejme ze to tu pisem bez vektorov ... teda pri nasich predpokladoch je dv =0 takze tato zlozka nema zmysel ... ine je to ale s normalovou zlozkou zrychlenia a_n= v^2 / r kde r je vzdialenost od stredu zeme takze r= R+ h ... tato zlozka smeruje od stredu zeme a je kompenzovana gravitaznou silou alebo teda gravitacnym zrychlenim pre tuto vysku ... a teda musi platit ze a_n = g_h kde g_h je gravitacne zrychlenie v danej vyske nad povrchom... z newtonovho zakona je mozne dozvediet sa aj tuto hodnotu pre danu vysku g_h = G.m =abs{-%ksi M over r^2} kde %ksi je gravitacna konstanta ... pre preklad este dodavam ze je to pisane v syntaxe jazyka OpenOffice.org Math a pre konverziu je mozne pouzit ktorukolvek verziu OpenOffice.org ktory je zadarmo stiahnutelny z www.openoffice.org (podrobnosti aj na http://www.openoffice.cz/) ... dufam ze ma za toto nikto nepototo ... je to free tak sa to neda povazovat za reklamu  ... no pre tych co nechce stahovat OO.org tak dodam ze abs je absolutna hodnota a over je zlomkova ciara ...
vratim sa ale nas5 ... z toho je mozne odvodit ze v^2 over r = %ksi M over r^2 po uprave dostaneme v= sqrt{%ksi M over r} co ak sa nemylim je presne I.kz. rychlost... dobre podme si ale nieco povedat o odstredivom a dostredivom zrychleni ... hore som uviedol ze odstrediva rychlost ktora nutne vznika pri pohybe HB po kruznici je kompenzovana gravitacnym zrychlenim ... v ponimani "infinitezimalnej" fyziky nie je to celkom tak ... ide o to ze vektor rychlosti smeruje kolmo na gravitacne zrychlenie .. preto ak si to cele nakvantujeme tak zistime ze pohybom telesa dostavame nie len zmenu horizontalnej polohy voci pevnemu stredu ale aj vertikalnej zlozky ... teda teleso sa nam trohcha vzdiali od vypocitanej vyskovej hladiny ... ale kedze preslo na ocosi vyssiu drahu automaticky klesne velkost odstrediveho zrychlenia o da_n = v^2 /dr ale celkova hybnost ostava zachovana to sa prejavy v tom ze sa nam objavja zlozky tangetialneho zrychlenia a opacneho normaloveho zrychlenia tak aby vyslednica zrychlenia bola rovnobezna z gravitacnym v smere prevladajucej zlozky (myslim s tym normalovu zlozku zrychlenia a teda v opacnom smere ako je gravitacna)... no vdaka poklesu vysledneho ("normaloveho") zrychlenia (gravitacne zrychlenie sa a* tak vyrazne nezmeni) dojde k prevahe gravitacneho zrychlenia co zapricini pokles vysky a opetovny narst normaloveho zrychlenia ... to ma za nasledok znova zvysenie vysky a takto dookola ... cely tento proces nieje na ukor energie ani jedneho telesa a jeho celkovym efektom je iba zmena smeru vekrtora rychlosti ... je zrejme ze asi kruhovy pohyb nie je celkom kruhovy a je to skor kolisanie sa okolo rovnovaznej polohy - vypocitanej vysky ... je to jednoduche vysvetlenie az moc jednoduche ... dufam ze sa do toho nikto neobuje ... bo odmietnem diplom ... plati to iba pre kvantovany vypocet .. ktory v reale je asi tazko postrehnutelny ale pri dostatocne malom casovom rozliseni je pri pocitacovych vypoctoch zretelny ... no nie zbytocne som to takto opisoval ... chcel som poukazat na skutocnost ze ak sa objavy kladna (v smere pohybu) tangentialna zlozka zrychlenia vznika prevaha normalovej zlozky a HM v sustave dvoch telies nutne zvacsuje svoju vzdialenost od centralneho telesa ... a to bez ohladu na to ci existuje alebo neexistuje zvysla zlozka rychlosti ... toto je fakt, ktory vypliva z keplerovych a newtonovych zakonov ... toto je ale tak maximalne pouztelne pri vzlete z mesiaca ... ale v hustej atmosfere nam to nepomoze pretoze odpor prostredia nam bude pohlcovat znacnu cast tang. aj normalovej zlozky zrychlenia a tak sa nam moze stat ze raketa preleti 10m a potom sa bude uz iba valat po zemi ako salena krava... preto v kazdom pripade je nutne aby sa ucinok trenia o atmosferu podstatne znizil ... koli tomu su vzlety klasickych rakiet a raketoplanov kolme ... ich snaha je dostat sa z hustej atmosfery co njrychlejsie prec... pri rychlosti myslim (nechce sa mi touz ratat) 1.5km/s je vystupna vyska 100km ... a to je uplne postacujuce dokonca staci ak je vystupna vyska nieco okolo 60km (dnes sa to pouziva uz asi castejsie) ... rakteta le nemoze pocas prvej zazi vzletu mierit iba kolmo nahor aj ked sa takto dostane omnoho rychlejsie z atmosfery ... musi tam trosku dat aj do vodorovnej zlozky rychlosti .. aj ked trochu jej tu pomaha uz samotna rotacia zeme (na rovniku je to nieco pod 200m/s ak sa nemylim opravte ma) ... ale cast si dodava svojim naklonom od zvysleho smeru ... preto by som to asi zo strany STS neviel tak zle ... najvecsi odklon od hlavnej osi maju SSME pri starte a to asi 15deg .. po poklese areodinamickeho tlaku (vyska asi 35km) bude stacit uz iba max 5deg ... kde sa prejavuje uz iba nesimetria rozlozenia hmotnosti celeho telesa ... urcita cast odklonu SSME musi ist aj na ukor udrzania spravneho naklonu celeho STS ... u rakety pegasusu je to o cosi lepsie tam je puzite mohutne lietadlo ktore tuto opachu vynesie do vysky 12km ... a pritom spotrebuje iba nepatrny zlomog svojej vzletovej hmotnosti v porovnani s STS pri dosiahnuti tejto vysky ... podotykam ze pegasus ma svoju startovaciu hmotnost na urovni druzicoveho stupna shuttlu ... pred zazehom motora pegasusa je potrebne ho vyhodit z lietadla (vystupovat konecna! tak aby sa lietadlu nic nestalo ... po zazehu je pekne vydiet ze splodiny smeruju nahor ... a teda snaha je preniest vyslednicu zrychlenia (uz po pripocitani odporu a gr. zryhlenia) na tazisko pegasusa. na to sluzia aj tie smiesne kridelka, ktore na ukor atmosfery dodavaju vztlakovu silu celemu pegasovy a to mozno az do vysky 60 a viac km kde sa uz pohybuje relativne velkou rychlostou... je to nadherne vidiet na sklone trajektorie ... v porovnani s klasickou raketov je v rovnakej vyske omnoho mensi vzhladom na povrch zeme ... ma to za nasledok aj usporu paliva a teda aj hmotnosti... STS sice ma kridelka ... no pri jeho kolmom vzlete su mu skor na ostaru a preto aj ten vysoky odklon SSME... ten hrb v tom grafe odklonu by som videm skor opacny ... teda po starte busi klesat odklon ... po dosiahnuti MACH 1 ale musi znovu narastat kedze ET a SRBcky maju tvar ktory lepsie "reze" vzduch pry rychlosi > MACH 1 ... ten uhol sa pred dosiahnutim rychlosi 1MACh musi znizovat koli dvom veciam ... klesa vykon SRB aby ten areodynamicky tresk pri dosiahnuti r.z. bol co najmensi a teda aj mensie namahanie ... tak isto vykon SSME klesa naasi 60% a teda v tejto faze je nutnost udrzat zvyslu zlozku zrychlenia prednostne ... po tresku uz moze vykon znova stupnut a teda aj naklon sa moze zvacsit ... a vlastne musi sa zvacsovat pretoze hmotnost SRB klesa a tentokrat uz vyrazne a ich tach narasta ... trojak SSME to musia kompenzovat v dostatocnej miere ... no a pride okamih T+120-130s a vtedy musia SSME narazovo kompenzovat stratu asi 5% ostavajucej hmotnosti ... nasledne by mali prejist do rezimu s malou spotrebou a vysokou efektivitou co sa nalezite prejavy na zrychleni, poklesu celkovej hmotnosti a dlzky trvania horenia ... za prve dve minuty spotrebuju asi tojlo co za dalsich 5 .. no v tejto chvilke to uplne postacuje ... pretoze normalova zlozka zryhlenia zarucuje neustale zvysovanie vysky ... no ale okrem normalovej zlozky zrychlenia pochadzajucej z dosledkou nebeskej mechaniky je tu aj zlozka rychlosti ktora ma podstatu v pociatocnom smere letu a teda vo zvislom vzlete ... tato zlozka ale vplyvom gr. sily a odporu vzduchu nepretrzite klesa ... vo vektore tahu motorov je uz takato zlozka zryclenia, ktora by kompenzovala tieto straty, zanedbatelna. to sposoby ze niekde na svojej drahe sa tato zlozka uplne vynuluje ... dokonca dojde ku urcitemu padu celeho systemu az o niekolko desiatok km ... je to v dosledku zvysenia prevahy gravytacneho zrychlenia a nedostatku doprednej rychlosti ktora by to zrovnala ... ale tah motorov moze v tejto zaze nabrat obpacnu orientaciu ako pri vzlete a dopomoct si tak k zyseniu rychlosti naukor straty vysky ... toto je o cosi rozumnejsie riesenie ako neustale udrzovanie vysky na ukor straty paliva ... po dosiahnuti dostatocnej rychlosti ktora zapbrani dalsiemu padu je mozne este poopravit vysku a jeto ... motory su vypojene a odhadzuje sa ET ... pri rahetach aj pri pegasuse je to presne ten isty scenar ...
Pre vylety do vesmiru by bolo naozaj najlepsie pouzit niejaky vztlakovy dopravny prostriedok ktory by vyniesol do dostatocnej vysky raketu a ta by na dobre slovo nebeskej mechaniky a za pomoci svojich smiesne malich motorov dosiahla obeznu rychlost. Najlepsie by bolo keby sa teto dopravny prostriedok dokazal lietat az na hraniciach atmosfery ... aj na ukor svojej rychlosti ... no na vynesenie 700t urychlovacej rakety do vysky viac ako 35km by to musel byt uz macek ... nieco na styl concorde alebo walkira iba 3-4 vacsie ... zralo by to sice 200t kerosenu zpocas hodinoveho letu do 35km vysky s cielovou rychlostou do MACH 3,5 .. ale nieje to predsa len spalovanie vyse 1kt tri-neviemco-chlor-neviemco-amonneho+hlinik + kto vie ake svynstvo ... neskor by sa mohol pouzit aj scream-jet motor co by teda prinieslo zvysenie letovej hladiny a rychlosti dokonca az na uroven obeznej rychlosti ... a uplne odstranenie problemu so splodinami kedze funguje na vodik ... co ma svoje urcite vyhody ... aj ked v konecnom dosledku by to prinieslo asi zvysenie spotreby na uroven 250-300t vodiku ... len ja neviem kde by sa skaldovalo tak e nenormalne mnozstvo vodiku v tom lietadle:)
ak su niekde chyby (ale vecne!) tak mi ich opravte v svojich komentaroch ... nebudem sa hnevat ... nemozem vediet vsetko presne .. nech zije skleroza! |
|
Jestli mohu, mel bych jednu technickou poznamku k popisu letu STS 4 (viz. Pilotovane lety na tomto Webu). Je dokonce pravdepodobne, ze se to bude vyskytovat i jinde nez u tohoto letu.
O co mne jde:
STS-4 byl let s vojenskym poslanim a v te souvislosti pan Vitek uvadi, cituji: "...hlavní část informací o vojenském užitečném zatížení šla kódovanou linkou přes palubní dálnopis..." Je to u me asi profesionalni deformace, ale velice mne tam vadi to slovicko "kodovanou". Kodovat mohu program pro pocitac (napr. do instrukci v Assembleru ci C atd..) nebo napr. prilohu E-mailu do formy, vhodne k prenosu pres TCP spojeni se serverem, ale urcite bych pouze nekodoval tajne informace. Tajne informace bych v kazdem pripade jeste sifroval.
Mezi kodovanim a sifrovanim je propastny rozdil. Koduji, pokud chci nejak prizpusobit data, aby byl jejich prenos napr. efektivni (napr. zakoduji analogovou "velicinu" do binarni formy treba v pripade telemetrie). K dekodovani mne pak staci znat algoritmus, pripadne pokud jej neznam, neni zas takovy neprekonatelny problem jej zpetnym inzenyrstvim zjistit. Oproti tomu sifruji data, u kterych chci, aby si je nikdo nepovolany (napr. nikdo kdo nezna tajny symetricky klic) neprecetl.
Jaky je nazor autora clanku ? Ja si myslim, ze by to bylo dobre opravit. Jsem dalek poucovani (navic jsem zde relativne novy), cloveku jen neuniknou drobne nedostatky, souvisejici s jeho profesi.
Jedna se samozrejme o drobnost v jinak skvele podanych informacich - ctu to se zatajenym dechem, dokonce si vzpominam, jak jsem to jako 12 lety kluk citaval v LK apod. |
|
Řekl bych ,že v tomto případě jde o chybku skoro života nepodstatnou,ale vloudila se . Musím ,zde podtrhnout práci páně Vítka,kterou si vážím a velmi ji prostě respektuji. Nárok na zmýlenou má každý a kdo zná pana Antonína mi pak dá za pravdu,že tento skromný člověk pro kosmonautiku udělal mnoho, a doufám, že tak pokud zdravíčko dovolí bude tak i dále. V minulosti ,a i tedy dnes v přítomnosti nám všem svým strdcem a pracovním nasazení podává informace, před kterými mnozé smekáme. Navrhuji příteli podívat se a také navštívit jeho přednášky napčíklad v pravidelných setkáních naší "tlupy přévrženců" kosmonautiky. Jedna příležitost je ve lázních Bohdaneč a druhá bude v lestopadu na hvězdárně ve Valmezu. Bližší údaje o těchto akcích si dohledej na zdejších stránkách MEKu. Přeji příjemné čtení,zábavu a poučení
s pozdravem ¨
Daniel
|
|
Randome, tvůj příspěvek byl na mne nějak příliš "hutný" Pokud jsi chtěl říct, že každý typ rakety má svou vlastní optimální trajektorii vzletu, nebo že vzdušný start je principiálně výhodný, tak s tím naprosto souhlasím a je mi to jasné.
Ovšem v tvém konkrétním textu jsem ztratil přehled čemu říkáš "odklon" SSME a SRB, co znamenají poznámky o minutové spotřebě SSME, o normálové složce zrychlení zaručující zvyšování výšky atd.
Fyzikální základy vzletu snad chápu, ale nejsou mi jasné takové "detaily" jako proč je nejvýhodnější vystoupat do 108 km a pak pomalu trochu klesnout na 102 km? Proč je to výhodnější než stoupat trochu "ploššeji" bez převýšení až do těch 102 km? Nebo naopak proč je to výhodnější než nastoupat nejdřív třeba do 130 km a pak klesnout zase na těch 102 km? Proč je výhodnější letět po plošší trajektorii i za cenu nutného velkého odklonu tahu od směru letu (což přináší jisté ztráty)? O kolik se od sebe jednotlivé hypotetické varianty liší? Informace v tomto směru nedokážu z tvého příspěvku vydolovat, ale rozhodně díky za snahu.
P.S.: obvodová rychlost rotace Země na rovníku je přes 462 m/s a na úrovni KSC je to stále přes 408 m/s
[Upraveno 05.8.2005 poslal ales] |
| 06.8.2005 - 02:08 - Adolf | |
|
| Pánové raketčíci, jsem asi naivní. Mně by se ale líbilo, kdyby existovala optimální trajektorie letu do vemíru, něco jako jako diagram optimálního tepelného cyklu. Jednotlivá řešení by pak z něj vycházela k posouzení své účinnosti jako u tepelných motorů. Optimální trajektorii by někdo udělal na základě gravitačního zákona a pravidel o hustotě vzduchu jako nějakou optimalizační variační úlohu. Bez takovéhoto principiálního základu mi připadá posuzování reálných trajektorií vzestupu dost jako postavené na metodickém blátě. |
| 06.8.2005 - 02:10 - Adolf | |
|
| Pánové raketčíci, jsem asi naivní. Mně by se ale líbilo, kdyby existovala optimální trajektorie letu do vemíru, něco jako jako diagram optimálního tepelného cyklu. Jednotlivá řešení by pak z něj vycházela k posouzení své účinnosti jako u tepelných motorů. Optimální trajektorii by někdo udělal na základě gravitačního zákona a pravidel o hustotě vzduchu jako nějakou optimalizační variační úlohu. Bez takovéhoto principiálního základu mi připadá posuzování reálných trajektorií vzestupu dost jako postavené na metodickém blátě. |
|
Souhlasím s p. Holubem, že příspěvek p. Randoma byl natolik hutný, že se v něm trochu ztrácelo „co tím básník chtěl říci“. Neberte to jako výtku, sám jsem zpočátku také přeháněl rozsah. Jinak v podstatě se vším mohu souhlasit. Pouze bychom asi měli sjednotit pojmy odklon, úhel náběhu a „kobra“ a používat jen jeden, i když u STS je to asi problematické.
Problém, na který upozorňuje pan Adolf je však, že neexistuje žádná optimální trajektorie letu. Respektive existovala by, kdyby nebyla atmosféra. Pak by nejvýhodnější trajektorie byla startovat téměř vodorovně z nějaké vysoké hory a oběžnou dráhu mít co nejníže nad povrchem Země, aby někde nenarazila na pohoří. Právě nutnost průletu atmosférou a umístění oběžné dráhy až nad ní dává optimální trajektorie velmi rozdílné pro různé typy. Z hlediska gravitačních ztrát je nejvýhodnější trajektorie co nejplošší, z hlediska aerodynamických ztrát a namáhání co nejkolmější průlet atmosférou s nejmenším úhlem náběhu. Poměr těchto ztrát je rozdílný v různých výškách atmosféry a proto je vždy volena taková dráha, která odpovídá zrychlení, konstrukci a konfiguraci konkrétního nosiče. Výpočet optimální dráhy je tak složitý, že my na to nemáme a proto se spíše snažíme pochopit u konkrétních nosičů, proč taková dráha byla volená a jaké má v daném případě výhody.
|
|
tie data na adrese http://cbsnews.cbs.com/network/news/space/114_trajectory.html
su znehodnotene! ... objavil som piky ... ktore zodpovedaju priblizne dvojnasobku skutocnej hodnoty ... napriklad v case 85s po starte vychadza rychlost stupania na 1000m/s ! to je dobra kravina ... hlavne ked sa pozrm na okolite hodnoty ... kde je stupanie celkom ok .. a to na hodnote okolo 500m/s ...
...na otazky odpoviem az sa z tych dat vysomarim ... a dam ich do poriadku |
|
| Ano, ty chyby v datech jsem zjistil taky. Každých cca 25 sekund tam chybí jeden řádek. Musel jsem to ve své tabulce doplnit (interpolovat). Aby to rozumně vyšlo, musel jsem předpokládat, že jednotlivé řádky nejsou po jedné sekundě, ale po 0,96 s. |
| 08.8.2005 - 19:00 - Adolf | |
|
| Díky za krásné vysvětlení optimální trajektorie. Když nad tím tak přemýšlím, tak by plochá trajektorie byla vhodná i pro tu vzdušnou část stoupání, protože tu by nejefektivněji obstaralo letadlo a ne raketa. Jen by to musel být pěkný macek. ____________________
Áda |
|
| Ví někdo, jakou měla isolaci nádrž LOX/LH2 u Energie, nebo zda měla vůbec nějakou? Ze všech snímků, které jsem viděl – snímek ze startu jak s Buranem, tak s Polyusem, snímek z montážní budovy, kde již je Buran namontován nad tankem to spíše vypadá, že žádnou neměla, neboť jsou dobře vidět sváry nádrže. Jelikož Buran i Polyus letěl při šikmém stoupání nad tankem a ne pod ním jako Shuttle (což je dané tím, že Energia měla motory pod nádrží), domnívám se, že pravděpodobnost zásahu arbiteru úlomky ledu z nádrže je mnohem menší než u STS. I když se bere v ohled setrvačná síla a strhávání úlomků atmosférou, přece jen asi i u STS se úlomky isolace svezou po ET spíše k jeho spodní části ( a u STS mohou dopadnout na Shuttle), než aby odletovaly nahorů. To asi platí i pro případné úlomky z horní části nádrže. Mělo by to být dáno gravitací a zrychlováním STS i ve svislém směru, kdy toto zrychlování již neplatí pro utržený úlomek. |
|
| Co kdyz energie mela dvouplastovou nadrz s izolaci mezi? Bylo by to vcelku logicke. |
|
| Jakmile skončí lety raketoplánu, nebude NIC schopné vozit na Zem tuny nákladu za rozumnou cenu, STS při jednom letu může přivézt tak 6-8 t nákladu (12-14 t minus 2 t stykovací modul a 4 t prázdný spacehab). Kliper snad vrátí 1 tunu na Zem, takže 6-8 letů. |
|
| No zatim se vozi vetsinou odpadky. Ale ja osobne doufam, ze CEV nebo nejake soukrome vozitko pomuze. |
|
| Ano, to je největší ztráta pro kosmonautiku, pokud budou lety STS zastaveny a není v dohledu ekvivalentní náhrada. K dvojitému plášti nádrže u Energie - asi by to bylo technicky možné ale chtělo by to vědět určitě, zda je to tak, nebo je nádrž bez isolace. |
|
citace:
Ví někdo, jakou měla isolaci nádrž LOX/LH2 u Energie, nebo zda měla vůbec nějakou?
http://www.energia.ru/english/energia/launchers/vehicle_energia-p.html
Z teto stranky plyne, ze izolace tam byla. Ovsem jak byla resena se nezminuji |
|
