尾翼设计:气动自旋稳定与能量转化
虽然我的发动机还远远没有到能装箭试飞的水平,但是这两天在吧里看到有很多人有火箭飞歪的情况,于是设想了一种尾翼来避免这种情况
设想不成熟的地方大神们指出就好了,轻喷


就是在制作尾翼的时候边缘制作成椭圆的边缘,然后就可以以一定的倾角粘合在箭体上
每一片尾翼都按照同样的角度和旋转的方向粘


在火箭刚起飞的时候空气阻力较小,其中很大一部分都是作用在尾翼而非整流罩上的——俯视投影面积大
压力中心会远比重心靠后——稳定飞行
同时空气会对尾翼有一个旋转的力不会抵消掉导致火箭开始自旋,与常规设计相比较大的空气阻力消耗掉的能量不会全部转化成无用的热能,而有相当一部分转化成了火箭自转的动能
火箭发动机工作的时候火箭就会开始自旋,除了最开始的一部分,火箭喷口如果有一点歪,也会因为自旋而抵消其效果,不像非自旋火箭就可能一点一点推歪掉
火箭发动机工作结束以后很长一段时间内,因为火箭的速度高,尾翼会一直将平动的速度转化为转动的速度
但是当火箭慢下来之后,火箭会经历一个临界点——火箭尾翼的效果最小,空气刚好迎着尾翼的角度被切开(火箭还在自旋中)
然后火箭会越过这个临界点,慢慢把转动的能量转化回推力——相当于是一个小风扇的效果
在最高点的时候火箭的转动能量也会变得很小,输出为前继续前进的动力


这样的设计应该会使火箭的速度更加平缓,缺点在于1、尾翼加工与固定较之普通设计较为困难,工艺要求也高  2、最开始加给未燃烧完的药柱的能量无法回收(我觉得是变成气体的水平动能了)
基于以上两点,我认为这种尾翼可以给金属发动机的火箭使用 尾翼设计.png
来自:航空航天 / 喷气推进严肃内容:专著/论述
17
蓬莱的鹰
7年2个月前
1楼
我试过这个,效果不太明显,一般来说我们发射会用发射架,自旋控制会导致箭架间导向机构的作用力,会减慢出架速度,更不利于稳定。典型的自旋稳定是107mm火箭炮炮弹,可是人家是用的是燃气涡轮自旋稳定的。
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X_02_wyvern作者
7年2个月前
2楼
引用 蓬莱的鹰:
我试过这个,效果不太明显,一般来说我们发射会用发射架,自旋控制会导致箭架间导向机构的作用力,会减慢出架速度,更不利于稳定。典型的自旋稳定是107mm火箭炮炮弹,可是人家是用的是燃气涡轮自旋稳定的。
对于总冲比较大,起飞缓慢的火箭是否会比较有意义?
或者作出本身就是旋转的发射架?
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X_02_wyvern作者
7年2个月前
3楼
引用 蓬莱的鹰:
我试过这个,效果不太明显,一般来说我们发射会用发射架,自旋控制会导致箭架间导向机构的作用力,会减慢出架速度,更不利于稳定。典型的自旋稳定是107mm火箭炮炮弹,可是人家是用的是燃气涡轮自旋稳定的。
较短的发射架的话,我认为这种摩擦还是可以忍受的,可以考虑在叶片前缘加上摩擦较小物质(石墨?)
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火箭casc
7年2个月前
4楼
这个好玩,我要玩一下@!
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1235642
7年2个月前
5楼
如果小型火箭用上这种尾翼有可能在出架前尾翼就被冲掉了吧,这种方式的固定也是挺麻烦的
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X_02_wyvern作者
7年2个月前
6楼
尾翼曲面版
看上去就很难做…………
不过好处也是有的,与火箭连接处由曲线(椭圆弧)变成直线,更易于黏贴,受力情况更好,与导轨摩擦时受力面积更大
当然更好看,逼格更高
如果有人要3D打印这个东西的话我可以把这个模型发上来…………说明要的格式(虽然做得并不是很好) 尾翼设计2.png
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X_02_wyvern作者
7年2个月前
7楼
引用 1235642:
如果小型火箭用上这种尾翼有可能在出架前尾翼就被冲掉了吧,这种方式的固定也是挺麻烦的
恩,是的,起飞加速度太大的话要固定牢也是个问题,主要侧向的力可能把尾翼压翻,可以考虑在受力的反方向加一大坨502+餐巾纸?或者其他方法加强一下
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1235642
7年2个月前
8楼
引用 X_02_wyvern:
恩,是的,起飞加速度太大的话要固定牢也是个问题,主要侧向的力可能把尾翼压翻,可以考虑在受力的反方向加一大坨502+餐巾纸?或者其他方法加强一下
恩,这样小的接触面加上较大的及加速度很容易把尾翼压断,3个都断了还好,断了一个,呵呵
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1235642
7年2个月前
9楼
引用 X_02_wyvern:
恩,是的,起飞加速度太大的话要固定牢也是个问题,主要侧向的力可能把尾翼压翻,可以考虑在受力的反方向加一大坨502+餐巾纸?或者其他方法加强一下
而且加工也很麻烦,大概可以切好形状以后硬扭过来,然后重新塑性,不过这对板材的要求就高了,金属还好,塑料巨难,而且需要模具,手工操作很容易使尾翼受力不均
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无敌小菠萝
7年2个月前
10楼
希望你能做成功,其实很多的反坦克导弹之类的,都是使用了自旋稳定技术,但是那个在陀螺仪稳定弹道之前,有一个修正的过程,而且理论上发射时自旋速度越快,修正越好。但是自旋速度过快,又会出现结构应力方面的影响。所以希望你能试验出来,给大家一个新的突破点。
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火箭casc
7年2个月前
11楼
逼格更高  逼格是什么?
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X_02_wyvern作者
7年2个月前
12楼
引用 火箭casc:
逼格更高  逼格是什么?
我开始相信你是老头子了
逼格:名词,意为装逼的格调,与贱格相对。其实逼格和装逼是有区别的,前者为名词,后者则为动词,逼格是装逼必须具备的前提条件。一个人可以有逼格,但却未必在装逼。
上面是百度百科解释
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mark42
7年2个月前
13楼
引用 X_02_wyvern:
我开始相信你是老头子了
逼格:名词,意为装逼的格调,与贱格相对。其实逼格和装逼是有区别的,前者为名词,后者则为动词,逼格是装逼必须具备的前提条件。一个人可以有逼格,但却未必在装逼。
上面是百度百科解释
啧,有道理。。。其实有种东西叫做栈格尾翼
引用
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月影灬无痕
7年2个月前
14楼
我也想过,那么航拍呢……
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X_02_wyvern作者
7年2个月前
15楼
引用 mark42:
啧,有道理。。。其实有种东西叫做栈格尾翼
你说的是栅格尾翼吗
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X_02_wyvern作者
7年2个月前
16楼
引用 月影灬无痕:
我也想过,那么航拍呢……
射成卫星再拍2333——航拍还是放弃吧,或者弄成360度摄像机在想办法用个什么软件调掉不知道可不可行
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月影灬无痕
7年2个月前
17楼
~~~~
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