W tym filmie na youtube mówi o kierowaniu Sojuzem przez zmianę windy. Dlaczego obrót przechyłu pomaga w zmianie siły nośnej, a także pomaga w sterowaniu poprzecznym?
Szukam odpowiedzi z aerodynamiki i strukturalnego punktu widzenia.
W tym filmie na youtube mówi o kierowaniu Sojuzem przez zmianę windy. Dlaczego obrót przechyłu pomaga w zmianie siły nośnej, a także pomaga w sterowaniu poprzecznym?
Szukam odpowiedzi z aerodynamiki i strukturalnego punktu widzenia.
Sama rolka nie podnosi siły. Ale moduł opadania Sojuza (DM) wchodzi z nieosiowym środkiem masy, co skutkuje niezerowym kątem natarcia, a tym samym pewnym podniesieniem. Kilka statków kosmicznych, w tym moduł dowodzenia Apollo, wykorzystało podejście masy przesuniętej do wygenerowania siły nośnej, uzyskując w ten sposób pewną miarę kontroli nad torem lotu w atmosferze.
W układzie współrzędnych skoncentrowanym na statku kosmicznym wektor siły nośnej jest zawsze w tym samym kierunku. Aby uzyskać sterowalność, sonda jest obracana, aby skierować wektor nośny w pożądanym kierunku - w górę, w dół, w jedną lub drugą stronę. Jeśli trajektoria wejścia jest nieco zbyt stroma lub projekt trajektorii wymaga spłycenia kąta toru lotu, statek kosmiczny jest obracany, aby skierować wektor nośny w górę. Aby uzyskać pewne sterowanie krzyżowe, statek kosmiczny toczy się, aby skierować wektor nośny na jedną lub drugą stronę. Oczywiście możliwe są również pośrednie kąty przechyłu, zapewniając jednocześnie sterowanie pionowe i poprzeczne.
Co zrobić, jeśli trajektoria jest tam, gdzie chcesz, a nie chcesz żadnego sterowania, ani pionowego czy poziomo? Kręcisz statkiem kosmicznym wokół osi obrotu. Impuls netto z jednego pełnego obrotu sumuje się do zera, więc to tak, jakbyś w ogóle nie generował siły nośnej. To dlatego „balistyczny zapis” w filmie obraca DM: anuluje efekty podnoszenia.
Dla optymalnego wejścia wektor nośny jest skierowany głównie w górę, spłycając kąt toru lotu, aby uzyskać niższą bezwładność obciążenia („siły g”) oraz niższe temperatury i ciśnienia osłony termicznej. Jeśli tor lotu będzie zbyt płytki, skierują wektor siły nośnej w dół. Możesz także skierować się w stronę zamierzonego miejsca lądowania. Jeśli wydaje się, że lądujesz „długo”, możesz skierować wektor siły nośnej w dół, zwiększając stromość opadania i wprowadzając szybciej w gęstsze powietrze, dzięki czemu szybciej zwalniasz. Jeśli jesteś trochę z jednej strony, przekręcenie wektora podnoszenia w drugą stronę może przywrócić Cię na właściwe tory.
Ten rodzaj sterowania - określany przez społeczność jako „modulacja kąta przechylenia” (BAM) - jest jedną z technik proponowanych do zastosowania w przechwytywaniu aerozoli. (Mój artykuł przeglądowy, z grupą współautorów, w Journal of Spacecraft and Rockets znajduje się tutaj; obejmuje główne proponowane do tej pory techniki manewrowe). Bez takiej sterowalności aerocapture byłby zasadniczo niemożliwy. BAM jest również przydatną techniką dla pomijania wejścia (zwanego również „przyspieszeniem przyspieszenia”).