Płetwa siatki - Grid fin

Vympel NPO R 77 jest pocisk poza wideo zasięgu , który wykorzystuje żeber siatki. Szara kierowana bomba KAB-500 OD po lewej stronie ma konwencjonalne „planarne” płetwy ogonowe.
Zbliżenie płetw siatki MOAB

Płetwy siatkowe (lub płetwy kratowe ) są rodzajem powierzchni sterowania lotem stosowanym w rakietach i bombach , czasami zamiast bardziej konwencjonalnych powierzchni sterowych, takich jak płetwy planarne . Zostały opracowane w latach 50. przez zespół kierowany przez Siergieja Belotserkovskiego  [ ru ] i były używane od lat 70. w różnych konstrukcjach radzieckich pocisków balistycznych , takich jak SS-12 Scaleboard , SS-20 Sabre , SS-21 Scarab , SS-23 Spider , i SS-25 Sickle , a także N-1 (planowana rakieta dla sowieckiego programu księżycowego ). W Rosji często określa się je mianem płetw siatkowych Belotserkovskiy .

Płetwy siatkowe były również używane w konwencjonalnych pociskach i bombach, takich jak pocisk powietrze-powietrze Vympel R-77 ; 3M Klub-54 (SS-N-27 Sizzlerze) rodzina rakiet ; i amerykańskiej Massive Ordnance Air Blast (MOAB) konwencjonalnej bomby o dużej pojemności, a także na specjalistycznych urządzeniach, takich jak system dostarczania Quick-MEDS oraz jako część systemu ewakuacji startowej dla statku kosmicznego Sojuz .

W 2014 r. SpaceX przetestowało płetwy kratowe na pierwszym etapie demonstracyjnego pojazdu testowego swojej rakiety wielokrotnego użytku Falcon 9 , a 21 grudnia 2015 r. Zostały one wykorzystane podczas dynamicznej, atmosferycznej części powrotu, aby pomóc poprowadzić komercyjny pierwszy etap Falcon 9 powrót do lądowania na pierwsze udane lądowanie na orbicie w historii lotów kosmicznych .

Pierwszy etap rakiety Hyperbola-1 prywatnej chińskiej firmy i-Space pojawił się 25 lipca 2019 r. i został wyposażony w sterowane płetwy siatki do kontroli położenia.

25 lipca 2019 r. Chiny uruchomiły zmodyfikowaną wersję Long March 2C, która zawierała płetwy siatkowe na szczycie pierwszego stopnia do kontrolowanego ponownego wejścia wypalonego stopnia rakietowego z dala od ludzi w pobliskich miastach i miasteczkach.

Charakterystyka projektu

Konwencjonalne płetwy sterujące planarne mają kształt miniaturowych skrzydeł . W przeciwieństwie do tego, żeberka siatkowe są siatką o mniejszych aerodynamicznych powierzchniach ułożonych w pudełku. Ich wygląd czasami skłaniał do porównywania ich do tłuczek do ziemniaków lub gofrownic .

Płetwy siatkowe mogą być składane, odchylane do przodu (lub do tyłu) w stosunku do cylindrycznego korpusu pocisku bardziej bezpośrednio i zwarte niż płetwy planarne, co pozwala na bardziej kompaktowe przechowywanie broni; ma to znaczenie, gdy broń jest wystrzeliwana z wyrzutni lub w przypadku jednostek, które przechowują broń w wewnętrznych zatokach, takich jak samoloty stealth . Ogólnie rzecz biorąc, żeberka siatki odchylają się do przodu/do tyłu od ciała wkrótce po tym, jak pocisk przeleciał przez pojazd strzelający.

Płetwy siatkowe mają znacznie krótszą cięciwę (odległość między krawędzią natarcia i spływu powierzchni) niż płetwy planarne, ponieważ w rzeczywistości są grupą krótkich płetw zamontowanych równolegle do siebie. Ich zredukowana cięciwa zmniejsza ilość momentu obrotowego wywieranego na mechanizm kierowniczy przez szybki przepływ powietrza, co pozwala na zastosowanie mniejszych siłowników płetw i ogólnie mniejszego zespołu ogonowego.

Płetwy siatkowe działają bardzo dobrze przy prędkościach poddźwiękowych i naddźwiękowych, ale słabo przy prędkościach transsonicznych ; przepływ powoduje powstanie normalnej fali uderzeniowej w siatce, powodując, że znaczna część strumienia powietrza przechodzi całkowicie wokół płetwy zamiast przez nią i generuje znaczny opór fali . Przy wysokich liczbach Macha płetwy siatkowe przepływają w pełni naddźwiękowo i mogą zapewnić mniejszy opór i większą zwrotność niż płetwy planarne.

Zastosowanie w pojazdach nośnych wielokrotnego użytku

Pierwotne aluminiowe płetwy kratowe w pojeździe startowym Falcon 9 , nierozłożone. Luty 2015.

Płetwy siatkowe są używane w rakiecie Falcon 9 w celu zwiększenia precyzji i dokładności kontroli miejsca lądowania dla pojazdów nośnych wielokrotnego użytku . Dzięki temu rakieta może dokładniej wylądować na lądowisku lub statku dronów autonomicznego portu kosmicznego z dobrą dokładnością. Prace nad opracowaniem płetw siatkowych są częścią programu rozwoju systemu startowego wielokrotnego użytku SpaceX , który trwa od 2012 roku. Pierwszy test lotu naddźwiękowego z płetwami siatkowymi odbył się w lutym 2015 r., A płetwy siatkowe były następnie używane we wszystkich eksperymentalnych lądowaniach testowych Falcon 9 wielokrotnego użytku i ostatecznie, po grudniu 2015 r., rosnąca liczba udanych lądowań i wyprowadzeń w pierwszym etapie.

Iteracja projektu płetw z siatki Falcon 9 trwała do 2017 roku. Dyrektor generalny SpaceX, Elon Musk, ogłosił na początku 2017 r., że nowa wersja płetw z siatki Falcon 9 poprawi możliwość ponownego użycia pojazdów firmy. Falcon 9 Block 5 wprowadza nowe odlewane i cięte żebra z siatki tytanowej . Musk zauważył, że oryginalne płetwy Falcon 9 były wykonane z aluminium . Płetwy doświadczają temperatur zbliżonych do maksymalnych granic przeżywalności podczas wejścia i lądowania, dlatego aluminiowe płetwy zostały pokryte ablacyjnym systemem ochrony termicznej. W rzeczywistości niektóre aluminiowe płetwy siatki faktycznie zapaliły się podczas sekwencji wejścia i lądowania. Nowe płetwy z siatki tytanowej powinny zapewnić rakiecie większą sterowność i zwiększyć zdolność przenoszenia ładunku na orbitę, umożliwiając Falconowi 9 lot pod większym kątem natarcia .

Większe i bardziej wytrzymałe żebra z siatki tytanowej są niepomalowane i zostały po raz pierwszy przetestowane w czerwcu 2017 r. Są one używane we wszystkich pierwszych stopniach Block 5 Falcon 9 wielokrotnego użytku od końca 2017 r.

Galeria

Bibliografia

Zewnętrzne linki