Dynamique d'une trajectoire verticale de lanceur
J'ai utilisé le programme d' optimisation des trajectoires simulées (POST) de la NASA pour développer un code d'optimisation de trajectoire à 3 DoF pour le vol du lanceur ascendant vers l'orbite. La dynamique est intégrée dans le cadre d'inertie centrée sur la terre (ECI) où le vecteur d'accélération de poussée et le vecteur d'accélération de traînée sont modélisés dans le cadre du corps (B) et transformés en cadre ECI tandis que le vecteur d'accélération de gravité est donné directement dans le cadre ECI. Je crois comprendre que le cadre B et le cadre géographique (G) (communément appelé cadre Nord-Est-Bas) sont des cadres de référence rotatifs contrairement à l'ECI.
La transformation entre les trames B et G est claire, cependant pour passer de G à ECI ou vice versa, il y a eu quelques ratés non identifiés, en particulier pour la transformation du vecteur d'accélération de la trame B (pour aller à la trame ECI) et la transformation du vecteur de vitesse relative de l'ECI (vers aller au cadre B)
Dans ce contexte, mes questions sont:
Les connaissances conventionnelles indiquent que pour un véhicule lancé verticalement, l'angle de trajectoire de vol relatif (en image G) doit être de 90 degrés pendant le vol vertical, c'est-à-dire que le vecteur de vitesse relative en image G doit être non annulé dans un seul composant. Cependant, ce n'est pas si basé sur les préliminaires ci-dessus, quelle pourrait en être la cause?
Y a-t-il un composant particulier manquant dans la transformation du vecteur d'accélération de poussée de la trame G à la trame ECI, en plus de la matrice de transformation elle-même?
Réponses
Cependant, ce n'est pas si basé sur les préliminaires ci-dessus, quelle pourrait en être la cause?
L'article lié donne une raison: "Ces options spécialisées sont nécessaires pour simuler certaines contraintes physiques qui ne sont pas modélisées dans les équations du mouvement." La contrainte physique dans le cas d'un lancement vertical est très simple: le lanceur ne doit pas entrer en collision avec la tour de lancement.
De nombreux lanceurs ne lancent pas strictement verticalement. Au lieu de cela, ils s'inclinent immédiatement un peu vers l'arrière pour que la poussée éloigne un peu le nez du véhicule de la tour de lancement. Un peu plus tard, ils se redressent à la verticale locale pour que la queue dégage également la tour de lancement.
L'impact de ces toutes premières manœuvres sur la trajectoire optimale prédite à partir d'algorithmes comme le POST est essentiellement dans le bruit. La chose la plus simple à faire du point de vue du POST est de supposer que la fusée se lance verticalement (verticalement dans une perspective fixe centrée sur la Terre) pendant les dix à vingt premières secondes du lancement.
Y a-t-il un composant particulier manquant dans la transformation du vecteur d'accélération de poussée de la trame G à la trame ECI, en plus de la matrice de transformation elle-même?
Non. Une force réelle telle que la poussée (par opposition à une force fictive) est le même vecteur dans tous les cadres de référence newtoniens. Cela suppose bien sûr que la mécanique newtonienne est valide. C'est une hypothèse valable pour les faibles vitesses par rapport à la vitesse de la lumière qui se produit pendant le lancement.