简谈火箭不稳定运动
lyhhjahj 2022-1-27原创 喷气推进
中文摘要
飞行不稳定性会增加很多阻力,对仪器造成影响,是我们不想得到的。
关键词
不稳定运动

讲个笑话。一次,印度向中国发射了一枚导弹,半小时后,俄罗斯对印度宣战。

呃,好冷。不知道各位KCer读懂没。这就是一个叫做布朗运动弹的梗。说的就是火箭在空中的不稳定运动。

先下定义,火箭不稳定运动就是指火箭在运动中发生振荡或滚转。我们并不希望得到不稳定运动。

想要了解火箭不稳定运动,我们要先清楚火箭的基本不稳定运动方式,

1、滚转

2、偏航

3、俯仰

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火箭运动不稳定的原因有很多,分为内在因素与外界因素。内在因素主要由火箭设计或加工的问题产生,比如加工喷管的不准。对于液体火箭来说,液体燃料的晃动是一大原因。而外界因素是复杂且难以避免的事情。空气中会有很多扰动力矩,比如说阵风,推力偏心等。

控制飞行稳定,就要让外界扰动力矩比推力矢量力矩要小。而反映这种稳定性,就要引入一个无量纲量,稳定裕度。

稳定裕度表示了一个火箭瞬时的稳定程度,一般来说,它的值越高,火箭稳定度越高。不考虑外界因素,对于一般爱好者的无控火箭来说,全过程各个点的稳定裕度在出发射架的时候就已经被决定了。而对于可控火箭来说。设计师更加追求中性稳定度,这样的话火箭十分容易控制。对于可控火箭,主要的解决方法就是加装各个方向的对准喷管。或RCS装置。

火箭中气动力矩随会随马赫数的变化而变化,所以火箭的压心会不断的改变,而随着贮箱内燃料的减少,重心转移。所以很难保证在加速度的过程中达到稳定。但是有一点是非常重要的,当火箭的重心在压心前面的时候,火箭就会达到稳定。

那么如何增强火箭的稳定性呢?现有的方法有这样几种。

在液体火箭中,设计师主要会改变贮箱的位置与形状来降低液体晃动对火箭造成的影响。在固体火箭中,主要通过在喷管前加装长尾管的设计,把固体推进剂分布在重心附近。

对于无控火箭来说,火箭主要通过慢速的滚转来增加稳定性。主要通过偏转气动尾翼来控制。也可以加装尾翼将矢量偏心或侧风的问题尽量减少掉。

用的来说,就是说改装内部结构,外部装载尾翼,调整燃料配重。

本文就讲到这,欢迎指出问题。


[修改于 4 个月前 - 2022-01-28 12:16:34]

来自:航空航天 / 喷气推进
7
4
卡卡西
3个月29天前 修改于 3个月27天前
1楼

算一星期不如风洞跑一小时,为了使火箭运动更加稳定,应该当实践与计算相结合,尽可能减少不稳定运动。

PS:我瞎jb乱说的,别在急。

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JoeyBoy
3个月27天前
2楼

冒昧一问:这些内容是从书上搬运的还是自己写的?

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lyhhjahj作者
3个月27天前
3楼
引用JoeyBoy发表于2楼的内容
冒昧一问:这些内容是从书上搬运的还是自己写的?

怎么说呢,有借鉴,但是主要得自己写。


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1
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lyhhjahj作者
3个月26天前
4楼
引用卡卡西发表于1楼的内容
算一星期不如风洞跑一小时,为了使火箭运动更加稳定,应该当实践与计算相结合,尽可能减少不稳定运动。PS...

那倒是,至于风洞?我钱包不同意。


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JoeyBoy
3个月23天前
5楼
引用lyhhjahj发表于4楼的内容
那倒是,至于风洞?我钱包不同意。

我推荐纹影法,设备简单。最近想整台高速相机配合纹影研究机翼上下气流流动。(没错就是受你那篇文章影响)

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lyhhjahj作者
3个月22天前
6楼
引用JoeyBoy发表于5楼的内容
我推荐纹影法,设备简单。最近想整台高速相机配合纹影研究机翼上下气流流动。(没错就是受你那篇文章影响)

嗯,可以啊,祝成功

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hypersonic_m
2个月5天前
7楼

  实际上,这个文章和评论区都是胡说八道。(不好意思,我找到最客观的形容词,便是胡说八道)。

  俯仰,偏航,滚转都是飞行器(包括火箭)的基本运动方式,这在任何一本飞行力学书里都可以见到,不是你所说的不稳定运动。说火箭飞行的稳定性,就要定义稳定性是什么——和其它动力学系统一样,我们说的稳定性都是用的李雅普诺夫定义下的稳定。火箭的稳定性实质上是运动方程解的稳定性:只考虑俯仰力矩的复攻角方程解的稳定性——静稳定;考虑俯仰力矩与陀螺力矩——陀螺稳定;考虑全力矩——动稳定;此外,火箭还有追随稳定,这是根据任务特性来的。而你说的那些加工、制造偏差,都只是体现在运动方程里的一个干扰量。

    同你说这些的意义在于,我希望你意识到技术研究不是什么人都能掺和一脚,如果你想学好火箭技术,建议先学完高中知识,进一步地,学习大学知识。这个论坛里其它中学爱好者也是如此🤝


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