Falcon 9 TVC : 롤 제어에 참여하는 엔진은 무엇입니까?
Falcon 9의 1 단계는 발사 중에 김볼 엔진을 사용하여 롤, 피치 및 요를 제어합니다.
중앙 엔진은 로켓의 길이 축에 대해 상당한 역 토크를 가할 수 없기 때문에 8 개의 주변 엔진 만 롤 제어에 사용할 수 있습니다.
그러나 8 개의 엔진은 롤 컨트롤에 과잉 인 것처럼 보입니다 ... 그들은 모두 롤 컨트롤에 참여합니까, 아니면 8 개 중 일부에 불과합니까?
4 개의 엔진으로 충분하거나 2 개 (정반대 엔진 쌍)로도 충분할 것 같습니다.
출처를 알려 주시면 감사하겠습니다.하지만 유용한 정보가 없다면 올바른 방향으로 나를 가리키는 댓글이 여전히 가능합니다.
모든 엔진이 피치 및 요 제어에 참여하는지 아니면 일부 엔진 만이 참여하는지 궁금 할 것입니다. 감사!!!
답변
Jörg W Mittag가 말했듯 이 우리는 모릅니다. 그러나 그들은 모든 엔진을 짐벌 할 수 있기 때문에 그렇게하지 않으면 놀랄 것입니다.
모든 엔진을 약간만 짐 벌링하는 것과 달리 약간만 짐 벌링하면 (적어도) 다음과 같은 이점이 있습니다.
거의 같은 방향으로 모든 엔진을 같은 양만큼 돌리기 때문에 일반적으로 인접한 엔진 벨 사이의 간격을 최대화합니다 . 특히 롤 제어의 경우, 외부 엔진 중 일부만 짐벌로 처리하면 짐벌을 수행 한 엔진의 벨이 인접한 비 짐벌 엔진의 벨에 더 가깝게 밀려납니다.
그것은 코사인 손실을 최소화 : 당신이 엔진을 기울일 때$F$ 각도에 의한 추력의 뉴턴 $\alpha$, 전진 추력이 $F \cos(\alpha)$ 뉴턴, 그러나 당신은 얻는다 $F \sin(\alpha)$대가로 측면 추력의 뉴턴. 작은 각도의 경우$\sin(\alpha) \approx \alpha$ (라디안 단위) $\cos(\alpha) \approx 1 - \frac12 \alpha^2$. 따라서 원하는 양의 총 측면 추력을 얻으려면 각 엔진의 측면 추력이 짐벌 각도에 따라 선형으로 확장되지만 전진 추력의 손실은 2 차적으로 확장되므로 더 적은 양으로 더 많은 엔진을 기울이는 것이 좋습니다.
(물론 당신이 정말로 원하는 것은 횡 방향 토크 의 원하는 양이며 , 엔진 배치도 중요합니다. 일반적으로 이전 Falcon 9 v1.0 에서와 같이 원하는 회전 축에서 다른 거리에 엔진이있는 경우 엔진 구성의 경우 추력 당 더 많은 토크를 제공하기 때문에 외부 엔진을 더 짐 벌링하고 싶을 것입니다. 그러나 Falcon 9 v1.1 이후 SpaceX에서 사용하는 "Octaweb"배열을 사용 하면 모든 외부 엔진이 엔진과 동일한 거리에 있습니다. 그리고 피치와 요의 경우 모든 엔진은 어쨌든 축에서 거의 같은 거리에 있으며 모두 로켓의 꼬리 끝에 있습니다.)
인접한 엔진이 거의 같은 방향을 가리 키도록함으로써 해당 엔진의 깃털이 서로 충돌하지 않도록합니다. 솔직히 이것이 실제로 중요한지 는 모르겠지만, 그러한 충돌 은 엔진의 결합 된 기둥에서 원하지 않는 난류 및 / 또는 압력 변화를 생성하여 선박의 공기 역학 및 / 또는 열 관리에 잠재적으로 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다 .
일반적으로 자세 제어를 위해 모든 엔진을 사용 하지 않으려 는 유일한 이유 는 할 수없는 경우입니다. 예를 들어 일부 엔진 만 짐벌을 수행 할 수 있도록하여 질량 및 / 또는 비용을 절약하는 것을 선호하기 때문입니다. 또는 한 축을 따라 짐벌로만 제한합니다. 그러나 AFAIK Falcon 9의 모든 Merlin 엔진은 완전한 2 축 짐벌 제어 기능을 갖추고 있으므로 모든 자세 조작에 사용할 수 있습니다 (분명히 중앙 엔진이 롤 토크를 발휘할 수 없다는 점을 제외하고). 모두 사용하지 않을 것입니다.
우리는 모릅니다.
우리 가 알고있는 것은 Falcon 9에는 엔진 출력 기능이 있다는 것입니다. 즉, 고정 된 설정을 미리 선택할 수 없으며 9 개 엔진 중 하나의 손실에 적응할 수 있어야합니다.
그 외에는 모든 것이 가능합니다.
우리는 또한 SpaceX가 지속적으로 개선되고 변화하고 있다는 것을 알고 있습니다. 따라서 오늘의 진실이 반드시 내일의 진실이 아니며 어제의 진실도 아니 었습니다. 대답이 "일부 시점에서 비행 소프트웨어의 일부 버전에서 위의 모든 것"일 가능성이 매우 높습니다.