Atmosferische re-entry



  • Hallo,
    In ons pws, wat over het modelleren van een raketvlucht gaat, zijn we redelijk op weg. Lancering en baantheorie beschrijven is nog wel te doen, we lopen alleen vast bij het re-entry gedeelte; welke vergelijkingen horen hier nu bij?

    Ik heb zelf al een hoop research gedaan en ben er achter gekomen dat we het over een lifting entry hebben en dat de vergelijking F=m*a dubbel geïntegreerd moet worden en dat tijdens de re-entry veel gebruik wordt gemaakt van de L/D ratio en flight path.
    Het probleem zit hem nu echter in, hoe verder het voertuig zal dalen in de atmosfeer, hoe groter de luchtdichtheid wordt. Hoe groter de luchtdichtheid, hoe meer wrijving dus meer vertraging van het voertuig (+ meer hitte). Misschien dat jij hierbij de gaswet P=rhoRT kunt gebruiken, maar verder weet ik niet echt hoe ik op dit punt verder moet.

    Ook ben ik al begonnen in het boek "Space vehicle design", van Griffin, maar bij het hoofdstuk Atmospheric Entry sla ik vast.



  • Hoi Jack,

    Heel gaaf onderwerp! Het onderwerp re-entry wordt behandeld in een apart vak van de Master Space Exploration. Je bent met je kennis dus ver vooruit ;)

    Helaas heb ik het vak nog niet gehad, dus ik weet van dit onderwerp te weinig af. Ik zal eerst één en ander moeten doorlezen voordat ik je een nuttig antwoord kan geven.

    Heb je inmiddels zelf al het antwoord gevonden (je vraag staat al een tijdje namelijk)?

    Ben ook wel benieuwd naar je praktisch deel.

    Grt. Wouter



  • Hoi Jack,

    Ik zou doorgaan met het modelleren van een raketlancering, dat is al moeilijk genoeg. Ik weet niet of je dit inmiddels al hebt besloten, maar ik help je er graag bij. Heb je al een hoofdvraag en deelvragen voor je onderzoek opgesteld? En wat wordt je praktisch deel? Check ons stappenplan mocht je hier hulp bij nodig hebben.

    Check hoofdstuk 7 (p. 211) van dit boek voor bruikbare informatie en formules. Met welke software ga je je model bouwen?

    Grt. Wouter



  • Hoi,
    Bedankt voor de reactie. We hebben nog eens goed gekeken naar het onderwerp, en overwegen ook misschien over te stappen op een soortgelijk onderwerp.
    Als tweede keus hadden we het modelleren van een raketlancering en evt. testen welke vorm van raket nu het meest aerodynamisch is en welke manier van voortstuwing het beste (ratio Fstuw/brandstof).
    Wat ook kan is verder doorgaan in het onderwerp re-entry. Dit lijkt me iets ingewikkelder, maar ook een uitdaging. Vooral het schrijven van een model hiervoor zal redelijk ingewikkeld worden, aangezien je rekening moet houden met de atmosfeer die steeds dikker wordt en aan verschillende maxima gebonden zit (max. temperatuur op hitteschild, g-kracht). Als praktisch deel zou je dan misschien kunnen denken aan het testen van verschillende vormen van capsules, welke remt nu het beste af (druppelvorm, kegel enz.)? Natuurlijk moet je ook hier wel de hele tijd letten op factoren als deceleratie, wanneer deze te hoog wordt (te hoge g-krachten) zal dit ook niet bepaald prettig zijn voor als er evt. een bemanning in de capsule moet zitten.

    Welk onderwerp zou jij in deze instantie aanraden? Het overstappen op een lanceringsmodel (hierbij lijkt de tsiolkovsky rocket equation mij voordehand liggend) of het behouden van re-entry plan. Nadeel is wel dat vooral het integreren van de vergelijkingen hiervan een stuk moeilijker is lijkt mij, en met de deadline op half december misschien moeilijk te halen. Maar wel een uitdaging natuurlijk!

    Grtz.



  • Hoi Wouter,
    Wij waren in de tussentijd al wat verder gegaan en hadden hierbij al gekozen voor het onderwerp re-entry.
    Deelonderwerpen zullen worden:
    -atmosferische vergelijkingen (rho, T, P)
    -aerodynamische vergelijkingen (V, W, L, D)
    -temperatuur op het hitteschild
    -welke vorm van de capsule is het beste
    Hierbij willen we van het trajectory een tweedimensionaal model maken, aangezien driedimensional nagenoeg onmogelijk gaat worden op ons niveau. Het traject zou dan een beetje te vergelijken zijn met een kogelbaan denk ik, alleen dan met andere krachten die er op werken.
    Als praktische opdracht zouden we dan in windtunnels een drie of viertal verschillende capsules willen testen (op schaal), om eruit te komen wat een beste vorm is.

    Weet jij misschien iemand van de afdeling Space Flight die ons wat meer verheldering zou kunnen geven in het gebied van een re-entry (natuurlijk nemen wij wel een sterk vereenvoudigd model), en of het mogelijk is om in de afrondende fase van het werkstuk tests in windtunnels te doen?

    Grt.



  • Hoi Jack,

    Ik kan zeker proberen jullie te koppelen aan een hoogleraar die er veel vanaf weet. Echter zullen jullie dan wel gerichte vragen moeten stellen en blijk geven van een zo grondig mogelijk vooronderzoek. De tijd van hoogleraren is kostbaar ;)

    Kijk ook eens hier: http://forum.kerbalspaceprogram.com/threads/13271-Re-entry-Heating-Model

    Met welke software willen jullie je model maken?

    Uit jullie verhaal maak ik op dat jullie gaan onderzoeken welke vorm capsule de meest optimale is voor re-entry. Probeer even een duidelijke hoofdvraag op te stellen voordat je echt met je onderzoek aan de slag gaat.

    Wat betreft onderzoek in de windtunnel: ik beschik alleen over een zogenaamde verticale windtunnel waar vleugelprofielen in worden getest. Helaas mogen daar geen andere objecten in getest worden. Jullie test onderzoek is echter kwalitatief, dus wat ik je kan aanraden is om een grote blower te huren en een rookmachine. Dan zie je hoe de turbulentie zich ontwikkelt om de vorm van de capsule.

    Grt. Wouter



  • Ha Jack,

    Goed dat je al een contact hebt gevonden. Is het een student of een prof op LR met wie je contact hebt?

    De CL en CD van een capsule bepalen doe je inderdaad in een windtunnel. Ik dacht dat jullie alleen kwalitatieve metingen wilden doen door middel van het zichtbaar maken van de luchtstroom. Ik zie wellicht een mogelijkheid om de model capsules te testen in de V-tunnel die ik gebruik. 20 oktober geef ik weer een workshop.

    Check even deze bouwhandleiding. Let op het gat wat parallel aan het frontale oppervlak van de capsule moet komen.

    Van wat voor materiaal zijn jullie van plan je modellen te bouwen? Let in ieder geval op dat het niet broos is.

    Ik ben benieuwd naar jullie 2D model. Wat bedoel je precies met een drietal verschillende re-entry trajectories?

    Grt. Wouter



  • Hoi,
    Hoofdvraag zal dan ongetwijfeld worden: Wat is de beste vorm van een re-entry capsule. Hiervoor moet natuurlijk het model geschreven worden.
    Zelf zat ik te denken aan een programma als Coach6, omdat wij hier een licentie van hebben. Matlab is ook mogelijk, maar daar heb ik geen legale licentie van, dus dat gaat moeilijk worden.
    We hebben al contact opgenomen met iemand van LR, en deze heeft ons verteld om in een van de komende weken naar Delft hiervoor te komen. Afspraak is nog niet gemaakt.

    Hou zou je dat dan het beste aan kunnen pakken met het testen van verschillende vormen van capsules? Iedere vorm heeft namelijk een eigen CL en CD, en volgens mij is dit alleen in een windtunnel te bepalen? (of zit ik nu fout te denken). De reference area kan wel gewoon bepaalt worden natuurlijk, dat is afhankelijk van het schaalmodel.

    Het PVA is om uiteindelijk een model te maken wat van een parameters afhankelijk is. Vervolgens willen we de capsules maken en testen, en de verschillende aerodynamische parameters die uit deze testen komen invullen in het model. Je krijgt dan uiteindelijk (als het goed is) dus een drietal verschillende re-entry trajectories, neem ik aan. (Want als het goed is komen er dan drie verschillende L/D ratio's uit). Volgens mij is het niet mogelijk een L/D ratio te bepalen met een rookmachine, of is dit wel mogelijk?

    Grt.



  • Beste Wouter,

    Ik heb je via het forum een mail gestuurd met de nodige informatie over ons pws.
    Wellicht dat dat contact wat makkelijker werkt dan berichten posten op het forum.

    Grt.


Aanmelden om te reageren
 

Het lijkt erop dat je verbinding naar Forum verloren is gegaan, wacht even terwijl we de verbinding proberen te herstellen.