¿Cómo determinan que la presión dinámica ha alcanzado un máximo?

Max-Q es un evento clave durante el lanzamiento, y la presión dinámica se controla de cerca para saber cuándo se alcanza un máximo.

Pero, ¿cómo saben exactamente cuándo Q alcanza un máximo? Si realiza un seguimiento de la tasa a la que cambia Q, entonces, a medida que esa tasa cae a cero, puede decir que se está acercando a su máximo, y una vez que llega a cero, puede decir "max-Q".

Pero los datos de presión dinámica son ruidosos, y verá mínimos y picos diminutos en ellos, lo que haría que dijera incorrectamente "nos estamos acercando a un máximo" y "hemos llegado a un máximo".

Entonces, para usar sus datos Q ruidosos, primero deberá eliminar el ruido de alta frecuencia, para que la señal resultante sea suave y libre de crestas y picos falsos. El único pico significativo entonces sería su Q máximo.

¿Pero es así como se hace?

Respuestas (2)

Al menos para algunos vehículos, "la presión dinámica se controla de cerca" no es correcto. Necesita tener una sonda de datos de aire para monitorearla realmente, y no todos los vehículos la tienen.

Lanzadera:

La presión dinámica en realidad no se midió 1 durante el ascenso, por lo que tampoco se midió "Max Q". La magnitud y el tiempo de Max Q se predijeron mediante simulaciones previas al lanzamiento, y los valores reales se calcularon en el análisis posterior al lanzamiento.

Los transbordadores en órbita tenían sondas de datos aéreos, pero solo se desplegaron por debajo de Mach 5 al entrar.

Aquí hay un gráfico de mi libro de registro que muestra la presión dinámica, etc., las predicciones del día en que STS-114 finalmente se lanzó. Basado en datos del globo L-3:25 horas y los comandos de gobierno basados ​​en los vientos del día.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Aquí está el gráfico reconstruido después del vuelo de Q (de la presentación rápida del día L+2). Las dos líneas muestran los cálculos basados ​​en 2 globos diferentes, uno antes y otro después del lanzamiento.

ingrese la descripción de la imagen aquí

1 Puede haber un valor calculado a bordo , pero no uno medido.

Fuente: Trabajó en la verificación de la trayectoria del día del lanzamiento para dos misiones del transbordador

¡Guau! Muy lindo. Eso es genial @OrganicMarble. Oye, me he preguntado acerca de las pequeñas crestas que ves agrupadas cerca de max-Q --- los hombros a la izquierda y a la derecha. Los obtuve en mis cálculos, pero asumí que fueron causados ​​​​por torceduras en mi tabla de búsqueda de densidad-altitud (utilizo interpolación lineal entre puntos de datos, y eso significa que la pendiente cambia de forma discontinua, a veces mucho en ciertos puntos). De todos modos, me pregunto qué causó los hombros en tu trama, porque me daría contexto para entender los hombros que veo de mi lado. Sin embargo, no lanzo cohetes como tú :D
Me inclino, me inclino. Es genial que hayas trabajado en misiones de transbordador. No sabía que en realidad no monitoreaban Q. ¡Gracias por compartir!
@Alex para el transbordador de todos modos, la mayoría de esos jaggies probablemente se deban a características de alta frecuencia en el viento. Aquí está la velocidad del viento medida en el plano para ese globo i.imgur.com/Ct8l68g.png El eje y está cortado pero su altitud
¡Interesante! Sí, el viento parecería una explicación lógica para los hombros. Gracias por mostrar
"150, está bien. 160, está bien. 200, errrr desastre para la estación espacial".
¿Se podría detectar (el momento después) Max-Q con otros instrumentos? Como un acelerómetro/gps/rango de radar (menos presión/arrastre conduciría a una mayor tasa de aceleración justo después de Max-Q) o una tensión en el punto de montaje del motor. Aparentemente, el transbordador no lo hizo, pero ¿todavía es posible?
El software de entrada del transbordador @DarcyThomas calculó un valor de presión dinámica antes de que las sondas se desplegaran a Mach 5; Todavía no he podido averiguar cómo. Podría haber sido tan simple como una búsqueda en la tabla de atmósfera con la velocidad actual o, como usted dice, retroceder de alguna manera a partir de los datos de aceleración. Creo que también se estimó durante el ascenso. El punto para el transbordador en ascenso es que la guía no hizo nada con este valor estimado , no se aceleró más en función de q.
@DarcyThomas para completar: el transbordador tenía la capacidad de modificar su perfil de aceleración durante max-q, pero esa modificación se basó en comparar la velocidad prevista frente a los puntos de interrupción de tiempo con los reales; por ejemplo, si el vehículo alcanza una cierta velocidad demasiado pronto, es se reduciría más de lo previsto.
Teóricamente, podría obtener Max Q sin sensores de presión atmosférica de la siguiente manera: mida la fuerza de los motores con medidores de tensión en los soportes del motor, mida la aceleración del vehículo con el acelerómetro en el casco; mida el nivel de combustible en el tanque para determinar la masa. Cualquier fuerza que no se refleje en la aceleración debe estar entrando en presión dinámica.
@Joshua sigue siendo un valor derivado, no medido. Como mencioné, el software a bordo del transbordador obtuvo un valor.

Hay formas de medir la presión dinámica, y en naves espaciales aerodinámicamente complicadas (como el transbordador), si se mide en sus tres cuatro "conos nasales", posiblemente podría ocurrir en (al menos algo) diferentes momentos en diferentes lugares.

Y, sin embargo, cuando vemos un lanzamiento, hay un momento específico en el que el locutor grita "¡ Max-Q! ", momento en el que el cohete no se desarma rápida e inesperadamente y todos respiran aliviados.

Hace un tiempo hice una pregunta similar sobre la definición del momento en el tiempo al que nos referimos como "Max-Q": ¿ Cómo se define realmente el Q máximo para el transbordador? y @MarkAdler respondió

Max Q es simplemente el máximo de la presión dinámica del flujo externo, 1 2 ρ v 2 . No tiene nada que ver con el vehículo, excepto por la velocidad del vehículo en relación con el fluido no perturbado.

No estoy seguro de si todos estarán 100% de acuerdo con la redacción exacta allí y la falta de advertencias, pero mi interpretación es que cuando gritan "¡ Max-Q! " en la televisión, es el momento en que la velocidad aerodinámica actual del cohete multiplicado por el cuadrado de la densidad esperada del aire a la altitud actual del cohete es máxima.

¿Qué tal 4 nosecones? ET, 2 SRB y el orbitador.
Gracias, @uhoh. Supongo que mi pregunta tiene que ver con determinar si has alcanzado un máximo, punto. La definición de Q es la velocidad al cuadrado por la densidad, por lo que si no miden la presión dinámica directamente, deben calcularla a partir de otras mediciones. Pero sea cual sea el camino que tomen, todavía tienen que averiguar a partir de sus datos Q que "aquí" es un máximo, y hacerlo en tiempo real. Al parecer, tendrían que limpiar sus datos para obtener una curva suave, y tendrían que observar la velocidad a la que cambian los datos para detectar un pico sin tener que esperar a que Q comience a bajar...
@OrganicMarble 10 AM Sábado por la mañana después de un atracón de noticias de 48 horas me ha dejado incapaz de contar tan bien como una paloma de laboratorio. Editado, gracias!
@Alex, no estoy seguro de que "ellos" realmente midan más la presión dinámica. ¿Por que lo harias? Con todo el modelado aerodinámico que se ha hecho en estos días, se puede estimar bastante bien y no es realmente una cantidad procesable . El cohete tiene un programa de trayectoria a seguir de algún tipo; una envolvente de vectores de posición y velocidad en la que intenta permanecer para llegar a donde necesita ir sin quedarse sin combustible antes de llegar allí. Si la presión dinámica fuera un 10% más alta de lo que sugieren los modelos, ¿qué es exactamente lo que haría un cohete en vuelo con esa información?
@Alex, su pregunta afirma sin pruebas que "Max-Q es un evento clave durante el lanzamiento, y la presión dinámica se controla de cerca para que sepan cuándo se alcanza un máximo". Tengo el presentimiento de que simplemente estás equivocado acerca de la segunda parte. Es cierto que el programa de trayectoria reduce el empuje durante un período de tiempo alrededor de Max-Q (tanto antes como después) para que las fuerzas de compresión se reduzcan y tal vez para ahorrar un poco de combustible en general en algunos casos, pero no creo que estos días se utiliza alguna medida real de presión dinámica. En cambio, todo proviene de la velocidad medida y los modelos atmosféricos.
@Alex, pero si tiene pruebas de lo contrario, inclúyalas en su pregunta. ¡Gracias!
En teoría, si la presión dinámica es más alta de lo esperado, es posible que pueda reducir más la velocidad y/o ajustar el objetivo para que sea más vertical que horizontal.
"pero mi interpretación es que cuando gritan '¡Max-Q!' Para el servicio de transporte, el oficial de PAO estaba leyendo un guión que tenía el evento enumerado a la hora prevista.
El transbordador @CharlesStaats tenía algo así, pero no se basaba en q. Se basó en el tiempo para alcanzar una velocidad de referencia para el acelerador y una aceleración lateral para la dirección.
¿Cómo determinan que la presión dinámica ha alcanzado un máximo?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v