Falcon 9 TVC: Quels moteurs participent au contrôle du roulis?
La phase 1 du Falcon 9 utilise ses moteurs à cardan pendant le lancement pour contrôler le roulis, le tangage et le lacet.
Seuls les huit moteurs périphériques peuvent être utilisés pour le contrôle du roulis, car le moteur central ne pourrait pas exercer un contre-couple significatif autour de l'axe de la longueur de la fusée.
Mais huit moteurs semblent exagérés pour le contrôle du roulis ... Participent-ils tous au contrôle du roulis ou est-ce juste un sous-ensemble des huit qui le font?
Il semble que quatre moteurs suffiraient, ou peut-être même seulement deux (par paires de moteurs diamétralement opposés).
Des sources seraient appréciées, mais si vous ne les avez pas sous la main, un commentaire me dirigeant dans la bonne direction ferait toujours l'affaire.
Il serait également curieux de savoir si tous les moteurs participent au contrôle du tangage et du lacet, ou si encore une fois seulement certains d'entre eux le font. Merci!!!
Réponses
Comme le dit Jörg W Mittag , nous ne savons pas. Mais comme ils peuvent carder tous les moteurs, je serais surpris s'ils ne le faisaient pas.
Gimbaling tous les moteurs un peu, par opposition à un cardan seulement quelques-uns d'entre eux beaucoup, a (au moins) les avantages suivants:
Il maximise généralement le jeu entre les cloches de moteur adjacentes , car vous faites tourner tous les moteurs de la même quantité dans approximativement la même direction. Surtout pour le contrôle du roulis, si vous ne gimbaliez que certains des moteurs extérieurs, les cloches de celles que vous avez faites à cardan se rapprocheraient des cloches des moteurs adjacents sans cardan.
Il minimise les pertes de cosinus : lorsque vous inclinez un moteur avec$F$ Newtons de poussée par un angle $\alpha$, votre poussée vers l'avant tombe à $F \cos(\alpha)$ Newtons, mais vous gagnez $F \sin(\alpha)$Newtons de poussée latérale en échange. Pour les petits angles,$\sin(\alpha) \approx \alpha$ (en radians), tandis que $\cos(\alpha) \approx 1 - \frac12 \alpha^2$. Ainsi, pour obtenir une certaine quantité souhaitée de poussée latérale totale, il est préférable d'incliner plus de moteurs d'une quantité plus petite, car la poussée latérale de chaque moteur évolue linéairement avec l'angle de la nacelle, mais la perte de poussée avant s'échelonne de manière quadratique.
(Bien sûr, ce que vous voulez vraiment, c'est la quantité souhaitée de couple latéral , et pour cela, le placement du moteur est également important. En général, si vous avez des moteurs à des distances différentes de l'axe de rotation souhaité, comme dans l'ancien Falcon 9 v1.0 configuration du moteur, vous aurez envie de carder les moteurs extérieurs car ils fournissent plus de couple par poussée. Mais avec la disposition "Octaweb" utilisée par SpaceX depuis Falcon 9 v1.1 , tous les moteurs extérieurs sont à la même distance du axe de roulis. Et pour le tangage et le lacet, tous les moteurs sont à peu près à la même distance de l'axe de toute façon, étant tous situés à l'extrémité arrière de la fusée.)
En gardant les moteurs adjacents pointant approximativement dans la même direction, il empêche également les panaches de ces moteurs de se heurter les uns aux autres. Honnêtement, je n'ai aucune idée si cela compte dans la pratique, mais un tel conflit pourrait potentiellement avoir un effet négatif sur l'aérodynamique du navire et / ou la gestion de la chaleur en créant des turbulences et / ou des variations de pression indésirables dans le panache combiné des moteurs.
En général, la seule raison pour laquelle vous pourriez ne pas vouloir utiliser tous vos moteurs pour le contrôle d'attitude est si vous ne le pouvez pas , par exemple parce que vous préférez économiser sur la masse et / ou le coût en rendant seulement certains de vos moteurs capables de cardan du tout. , ou en les limitant à un cardan uniquement le long d'un axe. Mais AFAIK tous les moteurs Merlin du Falcon 9 ont un contrôle complet du cardan à deux axes, ils peuvent donc tous être utilisés pour toutes les manœuvres d'attitude (sauf, évidemment, que le moteur central ne peut exercer aucun couple de roulis), il n'y a donc pas vraiment de raison pour laquelle ils ne les utiliserait pas tous.
On ne sait pas.
Ce que nous faisons savoir est que le Falcon 9 a une capacité de sortie du moteur ce qui signifie que vous ne pouvez pas choisir un fixe configuration préalable, vous devez être en mesure d'adapter à la perte d'un des 9 moteurs.
A part ça, tout est possible.
Nous savons également que SpaceX s'améliore et change constamment, donc ce qui est vrai aujourd'hui n'est pas nécessairement vrai demain et n'était pas nécessairement vrai hier. Il est très bien possible que la réponse soit "tout ce qui précède, à un moment donné, dans une version du logiciel de vol".