Перевод статьи
Действующая модель ракеты Falcon Heavy в масштабе 1 к 48
Каждый из трех боковых ускорителей имеет бортовой компьютер, систему развертывания парашюта и узел управления вектором тяги. Верхняя ступень также летает с управлением вектора тяги, и она несет напечатанный на 3D-принтере спортивный автомобиль - никакая модель Falcon Heavy не будет полной без нее.
Модель Falcon Heavy демонстрирует технологии проекта BPS.space. Цель состоит в том, чтобы продемонстрировать возможную реалистичность моделей выполненных в уменьшенном масштабе.
АВИАЦИОННАЯ РАДИОЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Компьютер управления полетом (бортовой компьютер) Falcon Heavy — это продвинутая версия платы Signal, спроектированной специально для управления вектором тяги в модельных ракетах. На каждом компьютере имеется набор гироскопов MEMS и акселерометров для измерения движения и ориентации ракеты на базе таких же датчиков, что и у большинства смартфонов. Датчик барометрического давления используется для определения высоты ракеты над уровнем земли.
Модель Falcon Heavy демонстрирует технологии проекта BPS.space. Цель состоит в том, чтобы продемонстрировать возможную реалистичность моделей выполненных в уменьшенном масштабе.
Процессор Cortex M0 48mhz в каждом бортовом компьютере считывает данные датчиков полета на частоте 400 Гц и записывает 31 канал данных на микросхему флэш-памяти 40 раз в секунду. Каждую секунду, пока Falcon Heavy находится в воздухе, в память пишется 4 960 точек данных — данных не бывает слишком много.
Бортовые компьютеры не общаются друг с другом во время полета, датчики и программное обеспечение достаточно точны, в рамках требований для коротких полетов. Ни одна из настроек полета не закодирована жестко; в зависимости от профиля полета, все они могут быть изменены с помощью приложения для Signal под iOS / Android.
Программное обеспечение для полета написано на C++, приложение iOS в Swift, а Android-приложение на Java. Руководство по полетам рассчитывается с использованием кватернионов, которые являются более эффективными с точки зрения вычислений и используются для руководства в некоторых космических ракетах-носителях. Более подробную информацию о различных летательных аппаратах BPS.space можно найти с помощью кнопки ниже. Вы также можете кликнуть здесь для просмотра высотных тестов гироскопа.
МЕХАНИКА
Узлы крепления в верхней части каждого бокового ускорителя скользят вниз по салазкам на центральной ступени, что дает им немного зазора во время разделения ступеней. Эта пассивная установка очень проста во время полета, но ускорители обычно соединяются болтами вместе, пока вся ракета еще находится на земле. Все три ускорителя также соединены у основания конструкции, используя несколько более простую упорную пластину.
Боковые ускорители остаются прикрепленными к центральному бустеру, поддерживая несколько более высокую чистую силу тяги, чем одна только связка “центральный бустер и верхняя ступень”. Как только центральный бустер начинает производят больше нетто-тяги, чем боковые сердечники, ступени разделяются. Для надежности каждый боковой ускоритель также имеет зазор для небольшого разделительного двигателя. При использовании разделяющий двигатель работает под небольшим углом через боковую дюзу, чтобы обеспечить штатное отделение от центрального бустера. На данный момент этот механизм не для полетов не требуется, но может быть полезен в дальнейшем.
Центральный ускоритель модели Falcon Heavy проходит через две фазы ускорения во время полета. На первом этапе присоединены боковые сердечники. Прямо вокруг отработавшего свой этап первого двигателя начинает работать двигатель установленный глубже в конструкции ускорителя, и начинается вторая фаза ускорения. Эти две ракетные двигательные установки расположены друг на друге по оси центрального ускорителя. Когда зажигается второй двигатель, отработанный двигатель выталкивается вниз. Эта же техника используется для управления двигателями взлета и двигателями посадки в других ракетах BPS.space.
Ракетные двигатели на каждом этапе модели Falcon Heavy могут быть закреплены на ± 5 градусов в любом направлении. Поскольку боковые ускорители не создают тягу непосредственно через центр масс транспортного средства, их можно использовать не только для тяги и рыскания, но и для управления рулем. Каждый многобустерный полет выполняется по дугообразной траектории, которая обычно составляет 20 градусов, выполняемого со скоростью 30-40 долей градуса (предположительно - угловых минут) в секунду.
Запуск модели Falcon Heavy требует немного предусмотрительности. Двигатель центрального бустера имеет небольшой осевой импульс при воспламенении, после чего количество создаваемой силы медленно уменьшается. При подъеме боковые ускорители должны иметь больше чистой тяги, чем центральный ускоритель. Из-за этого во время полного полета FH центральное ядро запускается на T-1 секунде, в то время как ракета все еще удерживается на площадке при помощи зажимов запуска. При T-0 запускаются боковые ускорители, а при T+0,25 ракета высвобождается. Нажмите ниже для получения более подробной информации о стартовой площадке.
ТЕСТИРОВАНИЕ
Статический прожиг
В феврале 2018 года полная ракета Falcon Heavy была установлена на стартовой площадке для статического огневого испытания. Некоторые космические космические аппараты будут запускать свои двигатели в течение нескольких секунд на стартовой площадке, чтобы убедиться, что все работает должным образом до дня запуска. Цель этого статического прожига состояла в том, чтобы убедиться, что новая стартовая панель работает правильно, и, в дополнение, удалось получить интересные кадры для продвижения проекта.
Испытательный полет центрального бустера
Каждый отдельный блок ракеты был испытан самостоятельно до первого полного запуска FH. Многие из этих ранних тестов также служили испытательными стендами для определения оптимального вектора тяги, управляемого платой Signal R2, которая все еще находился в разработке. Центральное ядро тестировалось само по себе. Полет прошел успешно; ядро было восстановлено и использовалось несколько раз.
Испытание боковых бустеров
После нескольких полетов центрального ядра боковые ускорители были приобщены к полному испытательному полёту. Центральный бустер отработал с программной ошибкой, которая вызвала нестабильность после разделения сцены. Тем не менее, наиболее сложные части полета были успешно протестированы, включая правильное время зажигания, программу выведения на дугообразную траекторию и, практически, чистое разделение блоков (правый усилитель был поврежден центральным сердечником на этапе разделения).
Испытание верхней ступени - этап 1
Прежде чем быть прикрепленной к центральному сердечнику, верхняя ступень была испытана сама по себе. Первый испытательный полет оказался неудачным, поэтому такие испытания важны! Полет провалился по нескольким причинам, в основном, с устойчивостью и настройкой двигателя. Здесь подробно обсуждается сбой и анализ.
Испытание верхней ступени - этап 2
Второй испытательный полет был частично успешным — стабильность значительно улучшилась с увеличением как коэффициента обратной связи , так и частоты дискретизации при кодировании параметров обратной связи. Было сделано несколько других изменений. Тем не менее, парашют (и спортивный автомобиль) все еще не удалось развернуть, и автомобиль имел еще одно сильное повреждение. Обтекатель не отделялся должным образом, поэтому потребовался еще один раунд испытаний обтекателя.
Огневое испытание разделения обтекателя
Заключительный крупный тест перед первым запуском полной модели Falcon Heavy, эти тесты отделения обтекателя служили для обеспечения безопасного восстановления верхней ступени после полета. Несколько небольших изменений были внесены в дизайн обтекателя в процессе, и испытания привели к значительно более надежной системе восстановления.
ПЕРВЫЙ ПОЛЕТ
Первый полет модели Falcon Heavy был частично успешным. Более сложная последовательность зажигания отработала штатно, позволив центральному бустеру немного гореть на стартовом столе. Первая фаза взлета была идеальной. Оба боковых ядра достигают цели программы, которую завершают, описав дугу до +20 градусов со скоростью 40 долей градуса в секунду, начиная с T + 0,9 секунды. Во время первой фазы ускорения ракета оставалась стабильной. После чистого разделения обоих боковых ядер центральное ядро потеряло контроль.
Системный отказ, вызванный нагревом в двигательном отсеке центрального ускорителя, привел к потере управления вектором тяги. Почувствовав потерю контроля, бортовой компьютер верхней ступени вызвал прерывание полета, отстреливая обтекатель, чтобы развернуть свой парашют. Когда ракета начала падать, центральный бустер развернул верхнюю ступень и раскрыл свои собственные парашюты, доставив обе ступени на землю в сохранности. Оба боковых ускорителя дошли до земли мягко под своими парашютами. Ракета осталась в отличном состоянии, благодаря системе прерывания полета.
В БЛИЖАЙШЕЕ ВРЕМЯ
Второй полет модели Falcon Heavy состоится в начале 2019 года. Приоритетные цели будут заключаться в решении механических проблем с центральным бустером, уменьшении общей массы и оптимизации процедур подготовки ракеты к следующим полетам.
Кроме того, я даже должен сказать это? Конечно, эти ускорители собираются приземлиться! В настоящее время программа реактивной посадки изолирована от программы Falcon Heavy, но они будут слиты по мере достижения успеха обеими программами.
Автор исходной публикации: Joe Barnard, сайт www.BPS.space
24 ноября 2018
Поблагодарите автора: | ▲ |
Связанные публикации на сайте: | ▲ |
Перевод статьи с английского языка Андрей Климковский
Прочитал статью? Прокомментируй! | ▲ |
Поделиться статьёй: | ▲ |
<div align="center" width="400px" height="auto"
style="width: 410px; height: auto; margin: 8px; padding: 4px; border: 1px #808080 solid; text-align: center;">
<a href="https://neane.ru/rus/7/write/0209.htm" target="_blank">
<b>«Действующая модель ракеты Falcon Heavy в масштабе 1 к 48»</b><br>
<img width="400px" height="225px" border="0"
src="https://neane.ru/rus/7/write/0209/000_400x225.jpg"><br>
NEANE Records</a></div>