¿Cómo funcionan realmente las aletas de rejilla? ¿Qué mecanismo(s) aerodinámico(s) produce(n) el par en la nave espacial?

Si considera las aletas de la rejilla en un ángulo de ataque pequeño, ¿tengo razón en que la resistencia actuará en la dirección del eje aplanado (grosor de la rejilla de aletas) y que la sustentación actuará perpendicularmente a él?

Para cualquier cuerpo en un flujo, puede dibujar un solo vector de fuerza aerodinámica neta. Convencionalmente, la componente de este vector en línea con el eje longitudinal del vehículo se denomina arrastre, y la componente en línea con el eje vertical del vehículo se denomina sustentación. Para el Falcon 9, el eje horizontal sería la línea que pasa por los motores y la punta; esta convención permite que la resistencia tenga la dirección opuesta a la velocidad.

¿La sustentación y el arrastre contribuyen a la fuerza de dirección del cohete? ¿Uno domina sobre el otro o ambos son significativos?

Sí, tanto la sustentación como la resistencia contribuyen a la dirección. Considere si solo se accionó una aleta de rejilla. La fuerza neta sobre la aleta aumenta, lo que aumenta tanto la sustentación como la resistencia. La sustentación creará un momento de balanceo (y un momento de cabeceo/guiñada), y el arrastre creará un momento de cabeceo/guiñada puro.

Apostaría a que el esquema de control F9 tiene aletas opuestas que se desvían en el mismo ángulo la mayoría de las veces para cancelar el momento creado por el arrastre. Después de todo, puede obtener balanceo, guiñada y cabeceo con solo combinaciones de sustentación de las aletas.

Vale la pena mencionar que, para considerar el área de superficie de la aleta que crea las fuerzas aerodinámicas, solo se deben considerar las tiras de rejilla en línea con el eje giratorio. Los demás permanecerán en cero AoA cuando se gire la aleta.