Multi- stage Rocket'ta Thrust Control Lanses
Multi-Stage Stating Physics of Multi-Stage Stating
Multi- aşama roketleri, temel bir sınırlamaya hitap eder:0)rocket denklemi). araç hız hız hızlarını hızlandırır, ayrıca yörüngesel hız (ya dalışlı 7.8 km/s) tek bir aşamayla, gerçekçi olmayan bir pervanelesini arttırır.
Her aşama belirli bir şekilde tasarlanmıştır:0)propellant karışım[Döntgen: 1) ve [[Dönetici:2) konfigürasyonu). Alt aşamalar genellikle yüksek seviyeli geçişler, deniz seviyesindeki boşluklar veya yörüngeden geçmek için üst aşamalar.
Thrust Control Mechanisms
Çok aşamalı roketlerde Thrust kontrolü, milisan hassaslığı ile birlikte birkaç alt sistem içerir.Bu mekanizmalar uçuş koşullarına gerçek zamanlı olarak cevap vermelidir.
Throttling
Throttling, motorun keskin nişanını kontrol ederek, yakıtların yanma odasına kadar hızlanabiliyor. Çoğu sıvı roket motorları,% 40 ile% 100 arasında sabit betonlu tasarımlara rağmen ( SpaceX'in Merlin 1D gibi) hassas iniş motorları, kontrastla, sert bir şekilde sıkıştırılamıyor.
Throttling sistemleri, sabit kapaklar [[Dönetici:0)))) Doğrulanmış (kesinlikle kondüktör veya değişken-area venturis) akırlık oranını ayarlamak için doğru bir şekilde ısıtılmalıdır.Ze-yeterli veya hidrolik olarak hareket eden valfler, stabiliteyi korumak için yüksek basınç ve sıcaklıkla aşmalıdır. Kapalı-loop kontrolörleri gerçek itme (measured via room pressure or load cells)
Gürültü ve Thrust Vector Kontrolü
Yönelme için roketler kullanılmaktadır:0.gimbaled motorlar[Dönetici: 1) Tüm motor montaj vektörünü itmek için evrensel bir ortak üzerinde önemli.Bu yöntem yüksek irtifada veya vakumda tipik gimbal açılarından daha verimlidir. ±10°, hidrolik veya elektro-mekanik hareketleyicilerle kuvvetlendiriciler ile.]
Alternatifler, [[Döneticiler:0)vernier motorları veya HES motorlar ve Uzay Araçları [Dönücükler) ile itkiler) arasında, ancak bu yaklaşımı devam ediyor.
Miktar Mixture Boyut Kontrol
Sıvı biyopropellant motorlar için, yakıtın oksitleyiciye oranı (kıtlık oranı) her iki yönde de etkilenir. Kontrol sistemleri, her bir pervanantın akışını bağımsız olarak istenen oranı korumak için, bu da uçuş sırasında değişebilir.Köpürücü-zengin veya osilli dengeyi değiştirmek için ısı ve yanmak stabiliteyi etkiler. Aktif oran kontrolü özellikle de önemlidir.
Motor Başlıyor ve Shutdown Sequencing
Her aşama, motorlarını baştan başlatma ve kapatma için önceden tanımlanmış diziler içerir, genellikle birden çok igniterler, purge döngüleri ve valf zamanlamasını içerir. Örneğin, üst aşama motoru yeniden başlatmalı [Dönemli üst aşamalar gibi) RL10 veya Falcon 9'un üst aşaması gibi, her biri motoru hızlandırmaya karşı tankların alt kısmındaki eğimli kesintiye uğramayı gerektirir.
Thrust Control için Rehberlik ve Navigasyon Sistemleri
Thrust kontrolü izolasyonda çalışmaz; araçla entegre edilir:0)guidance, navigasyon ve kontrol (GNC)) Sistem. Inertial ölçüm birimleri (IMUs), GPS alıcıları ve yıldız pistleri pozisyon, hız ve tutum verileri sağlar.
Avioniks ve Sensörler
Modern roketler kullanılmaktadır:0) Yanan sensör süitleri [Dönetici algoritmaları beslemek için doğrudan geri bildirim sağlar. Hız ölçüm sistemleri eksenel ve daha sonraki hızlar ölçür; gyroskoplar yanlı hızlar ve radyasyonlar - yüksek doğruluk sağlarken.
Kontrol Algorithms
Temel kontrol mantığı tipik olarak [[Dönergesel-integral-derivative (PID)) kontrolleri veya daha ileri düzeydeki kontroller:2) lineer-kudratik düzenleyiciler (LQR)[Döneticiler ve gimbal komutları hesaplamak için). Adaptif veya model-predictive kontrol (MPC) sistemi, değişen kitleye göre gerçek zamanlı olarak elde etmek için sistemden daha yaygın hale gelir.
Gerçek Zamanlı Uyumlar
Thrust control update 50-100 Hz veya daha yüksek fiyatlarda meydana gelir. Uçuş bilgisayarı, aracın yörüngeyi referans bir yola doğru sürekli doğrulamaktadır. Bu dinamik düzeltme özellikle önemlidir. Ayrılma olayları) En iyi rotalarda değişken değişiklikler yapar, hedef yörüngeleri yerine getirir.
Aşama Ayrılığı ve Thrust Management
Aşama ayrımı, çok aşamalı uçuşun en kritik ve riskli aşamalarından biridir. Thrust control, ayrımın güvenli bir şekilde gerçekleşmesi için merkezi bir rol oynar ve sonraki aşamanın güvenilir bir şekilde tükenmesini sağlar.
Ayrılık Eşitliği
Tipik olarak, alt aşama motorları ilk olarak aşağı ya da temiz bir şekilde kapatılır. sıvı aşamalar için, kapatma ana pervanant valfleri kapatıp, oturma yanlı yanmayı önlemek için sabitlenebilir. Katı aşamalar patlayıcı cıvataları veya piroteknik suçlamaların harcanan segmente müdahale etmesini sağlayabilir.
Sağlam Geçiş
Ayrılmadan sonra, üst aşama motorları araç çok fazla hız kaybetmeden önce başlamalıdır ve geri çekilmeye başlar.ETHFLT:0)Bu rampa sırasındaki Thrust yönetimi özellikle hassastır: çok hızlı bir artış, araçta biraz hızlanması veya pervanantajı hızlandırması için çok hızlı bir şekilde sağlanır; çok yavaş riskler, ana motor ateşlemeli ve yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş
Operasyonel Zorluklar
Çok aşamalı roketlerde Thrust kontrolü, doğru şekilde yönetilmemiş olsa da görev başarısızlığına yol açan birkaç fiziksel ve mühendislik zorlukunu aşmalıdır.
Pogo Oscillations
Pogo, motor itsilleri ve aracın yapısal elastikliği arasındaki etkileşimlerin neden olduğu uzun süredir tarif eder.Ölnek, bouncy hareketinden gelene göre, taşıyıcı odaların karşılaştırılması gibi cihazlar zararlı bir amplifiğe ulaşabilir, aktif throttle modları ile birlikte.
Ullage and Propellant Settling
Kıyı aşamalarında veya bir motor kapandığında, pervane kontrol sistemleri ana motor startına ihtiyaç duyan küçük iterlerden yüzebilir.Bu unsettled koşul, motora gaz ingestiona neden olabilir, kalibre edilebilir roketler gibi hassas roketler de uzayda yan yanarılmalıdır.
Combustion Instability
Yanma odasında yüksek frekanslı baskılar hızla motor bileşenlerine zarar verebilir. Thrust kontrol sistemleri ESFLT:0)acoustic liners), baffles ve enjekte edici tasarım değişiklikleri hızlanır. Aktif kontrol yöntemleri, çeşitli pervaplar kullanarak, gerçek zamanlı olarak istikrarsızlığı bastırmak için söz verir. F-1 motor geliştirme konusunda büyük testler saniyeler içinde yok edilir.
Termal ve Yapısal Stres
Hızlı uçlu değişiklikler sırasında, termal betonlar ve türküler düzensiz genişlemeye, çatlaklara veya erimeye neden olabilir. Thrust kontrolü, özellikle düşük ve yüksek güç arasında geçiş yaparken manevra agresifliğini azaltan algoritmaların yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş
Thrust Control'teki yenilikler
Malzemeler, hesaplama ve tasarımdaki ilerlemeler sürekli olarak kontrol sistemlerinin performansını ve güvenilirliğini geliştiriyor.
Reusable Rockets ve Throttling Precision
Yeniden başlatılabilir fırlatma araçlarının gelişi, öncelikle Falcon 9, aşırı derecede hassas bir tonlama ihtiyacına yol açtı. motor, yüksek güçten, yumuşak bir dokunuş sağlamak için sürekli olarak uzaklaştırmalıdır.Bu derin sert sertleştirici bir güce sahiptir (mal itme seviyeleri boyunca yüksek hassasiyete kadar).
Elektrikli Pompa-Fed Motorlar
Yeni motor mimarisi, örneğin:0)Rutherford motor daha küçük Rocket Lab's Electron üzerinde, gaz türbini yerine yakıt pompalarını kullanmak için elektrik motorları kullanın. Bu, motorun uçuş bilgisayarı tarafından bağımsız olarak kontrol edilmesine izin verir, iyi bir şekilde sertleştirilmiş tonlama yeteneği ve anında / üst düzey motorlara yanıt verir.
Adaptasyon Kontrolü ve Makine Öğrenme
Araştırma:0) Adaptif kontrol[[Döneticiler) [Döneticileri gözlemlenen davranışlara dayalı uçuşta kontrol sistemlerini öğrenme ve ayarlamaya olanak sağlar. Örneğin, bir motor ince bir dengesizlik geliştirirse, kontrol sistemleri, ölçümleme sistemleri tarafından telafi edilebilir. Makine öğrenme modelleri yanmazlığı veya pogo başlangıç ve ön boşluk profilleri tahmin etmek için kapsamlı telemetri üzerinde eğitilmiştir. Blue Origin and SpaceX hem de SpaceX, ascent sırasında ayarlı bir kontrol sistemleri için patentler açtı.
Vaka Çalışmaları
Satürn V ve Apollo
Satürn V'nin ilk aşamada beş F-1 motorları, 7.5 milyon poundluk bir araya geldi. Thrust kontrolü sabit tokuş ( motorları derinden tonlamadı) ancak motorun kapanması için belirli zamanlardaki hassas programlaması, merkezi motor, havadaki buharlaşma ve buharlaşmalara rağmen, sabit devreleri kontrol altına aldı.
Falcon 9 ve Reusability
SpaceX'in Falcon 9 modern itki kontrolü gösteriyor. İlk aşamada dokuz Merlin 1D motorlar her biri bağımsız olarak parçalanabilir ve dışarı çıkıklar, hızlanan bilgisayar, seçici olarak bir alt bölmeler için bir alt üst düzeye çıkabilir ve rutin gerileme ve yönlendirmeyi kontrol etmek için itti - ikinci aşamanın tek Merlin Vakum motoru karmaşık yörüngede birden çok kez yeniden başlatılabilir.
Soyuz ve Reliability
Rus Soyuz ilk aşamalı sürücüler (kendi itki kontrolü ile ilgili) ve temel bir aşama. Kontrol sistemi özellikle analog ve elektromekanik, ancak onlarca yıl sonra çok güvenilirdir. Thrust kontrolü, [[Döneticileri/Döneticileri , bazı varyantlar ve sabit güvenlikleri üzerinde diğerleriyle birlikte patlama yeteneğiyle kanıtlanmıştır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Çok aşamalı roket fırlatmalarında güç kontrolü, yakın zamanda doğrulanmış bir doğrulukla gerçekleştirilmelidir.[değiştir | kaynağı değiştir], yüksek çözünürlükte bulunan ve derin bir şekilde kullanılan yüksek çözünürlükte, daha verimli ve güvenilir araçlar durumundadır.