¿Por qué no se voltean los cohetes?

Los cohetes grandes utilizan sistemas de estabilidad activos, como las boquillas con gimbaled (vectorización de empuje, donde se gira la boquilla: http://exploration.grc.nasa.gov/…) y propulsores vernier (pequeños cohetes utilizados para el control de actitud: http: // es .wikipedia.org / wiki / Ver …). Hay una buena explicación sobre la estabilidad del cohete en http://inventors.about.com/libra….

También encontré una buena explicación en http://www.rocketryforum.com/sho…:

Hay dos regímenes de vuelo de interés: A.) El despegue inicial antes de que el vehículo de lanzamiento tenga velocidad suficiente para lograr la estabilidad aerodinámica; y B.) Vuelo después de alcanzar la velocidad suficiente para lograr la estabilidad aerodinámica.

A.) Cuando a velocidades por debajo de las cuales la estabilidad aerodinámica no es posible.

1. Los grandes cohetes sin aletas se atornillan a la plataforma y se despegan solo después de que sus motores hayan obtenido la potencia máxima. Todos estos cohetes usan alguna forma de vectorización de empuje para mantener el cohete ascendiendo verticalmente o en la trayectoria deseada. En otras palabras, no puede caerse porque el sistema de guía vectoriza automáticamente el empuje en la dirección opuesta a la desviación.

2. Los cohetes más pequeños no guiados se lanzan sobre rieles de guía al igual que los cohetes modelo. No están atornillados, pero no abandonan el riel hasta que hayan obtenido una velocidad en la que entren en juego las fuerzas de estabilización aerodinámicas, al igual que el cohete modelo.

3. Las armas disparan balas sin aletas y dejan el cañón a una velocidad muy alta. Las balas son aerodinámicamente estables debido a su relación CG / CP, su forma y su alta velocidad de giro. Más tarde en spin.

B.) Cuando se trata de velocidades superiores donde es posible la estabilidad aerodinámica.

1. Los grandes cohetes sin aletas usan vectores de empuje para mantener el cohete en curso. Si no tuvieran una vectorización de empuje, cualquier fuerza aerodinámica asimétrica o vector de empuje fuera del eje causaría que el cohete se desviara del rumbo y se estrellara. En otras palabras, no se desviará del curso porque el sistema de guía vectoriza automáticamente el empuje en la dirección opuesta a la desviación.

2. Una vez que los cohetes más pequeños no guiados alcanzan la velocidad suficiente para alcanzar la estabilidad aerodinámica, sus aletas los mantienen yendo hacia el viento aparente. Esto funciona realmente bien si el vector de empuje está centrado en el eje aerodinámico, pero para equilibrar el empuje fuera del eje, las fuerzas aerodinámicas y la ubicación imperfecta del CG, prácticamente todos los cohetes no guiados usan aletas giratorias para rotar el cohete en varias RPS para minimizar la trayectoria balística desviaciones

3. Las armas disparan balas sin aletas. Las balas son aerodinámicamente estables debido a su relación CG / CP y su forma. Los cañones de las pistolas son estriados para impartir giro a la bala. Esto se hace porque ninguna bala es perfecta, ya sea aerodinámicamente o CG. A menos que una bala tenga aletas, sin girar comenzaría a caer inmediatamente después de abandonar el cañón debido a imperfecciones de fabricación.

Con el V2, la estabilidad se logró mediante aletas de grafito que desviaron el flujo de salida del motor. Con Atlas, los estadounidenses probaron el uso de propulsores de cohetes en el costado del tanque Kero para mantener la estabilidad. El motor Rolls Royce RZ2 modificó los motores a través de más o menos 7 grados para mantener la estabilidad en dos direcciones, un sistema que posteriormente se utilizó en Titán y Saturno. Suena bien, pero prometo que si estás lo suficientemente cerca puedes ver los tubos de níquel de los que está compuesto el motor ondeando en la brisa. Cuando el motor se enciende, se tensan un poco a medida que los tubos cambian de forma. Pocos, si es que hay alguno, los vehículos modernos se estabilizan aerodinámicamente porque el entorno aerodinámico que cambia rápidamente durante el corto período de vuelo atmosférico lo hace simplemente imposible.
La vectorización de empuje parece simple, pero requiere una potencia informática considerable para hacer los cálculos, que solo se hizo remotamente posible como una aspiración a mediados / finales de los años 50.

La diferencia con un cohete es que el empuje no apunta directamente hacia arriba. Si lo fuera, cualquier pequeña desviación de la vertical, el centro de masa se alejaría del centro de empuje, esto crearía un par de dirección que haría que el cohete se volcara.

De hecho, los motores empujan directamente a través del centro de masa del cohete. Esto significa que no hay inestabilidad, sea cual sea la forma en que apunta el cohete, ya que el empuje no causa un par de dirección.

Por lo general, se proporciona cierto control al poder hacer cardán al motor del cohete: inclinar ligeramente su empuje hacia un lado. Esto provoca un par de dirección que se puede utilizar para corregir las desviaciones de la ruta de vuelo prevista. En la atmósfera inferior, también se puede utilizar la estabilización aerodinámica, es por eso que verá algunos cohetes con aletas unidas a la primera etapa para la dirección.

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