¿Qué tan grande es la tensión en un cohete en max-q [cerrado]

¿Cuánto más estrés experimenta un cohete durante max-q en comparación con otras partes del vuelo (como cuando está en reposo en la plataforma)?

Use datos para cualquier cohete 'cilíndrico' si necesita un ejemplo específico. Por cilíndrico me refiero a excluir el transbordador espacial, la nave espacial uno y otros diseños exóticos.

Tenga en cuenta que no estoy interesado en el valor de q. Sólo el estrés en el cohete.

Creo que esta es en gran medida una respuesta de "depende del cohete". ¿Podría especificar una familia de cohetes en particular o un modelo que le interese?
Es el hombre Max, como max-q.
@sarah Bailey SaturnV parece una buena opción. Pero no quiero exigir eso.
q-alfa es muchas veces una medida mucho mejor.
Voy a votar para cerrar esto porque no está claro lo que estás preguntando. La tensión en un cohete varía de un punto a otro en su estructura y, como dice @SarahBailey, de un cohete a otro.
@organicmarble después de leer la ráfaga de respuestas y comentarios, veo cómo preguntar cuánto estrés está bajo un cohete no hace que se cumpla la definición de estrés. Lo que estaba tratando de aprender era qué tan fuertes son los cohetes, en la dirección en la que están destinados a soportar cargas. Pensé que las tensiones en Max q me llevarían a esa respuesta.

Respuestas (2)

De acuerdo con esta respuesta , Max q para Saturno V es 34kPa. Tenga en cuenta que es muy fácil calcular q, ya que depende solo de la velocidad y la densidad atmosférica. La tensión aerodinámica depende de la forma del cohete, por lo que es más difícil de calcular.

Podemos obtener una cifra aproximada de la fuerza de la siguiente manera:

Fuerza = presión x área

= 34kPa x (10m)^2 * PI / 4

= 2670kN

= 267000 kgf aprox o 587000lbf aprox.

Esto es aproximadamente una décima parte del peso de lanzamiento del Saturno V.

Sin embargo, es probable que se trate de una sobreestimación significativa, ya que el cohete no detiene el aire que lo golpea por completo, sino que lo aparta del camino. Para obtener la fuerza de arrastre real que actúa sobre el cohete, debe multiplicar por el coeficiente de arrastre, que es una función de la forma del vehículo y, por lo general, es algo menor que 1 (aunque puede ser mayor que 1).

Espero que ayude.

El estrés no se mide en kgf, sino en unidades de fuerza/unidad de área. Esto no responde la pregunta. Si dividiera su respuesta por el área, solo tendría q, y el OP dice que eso no es lo que quiere. en.wikipedia.org/wiki/Stress_(mecánica)
@OrganicMarble Encuentro su voto negativo decepcionante, aunque agradezco la explicación. Soy consciente de la definición mecánica estricta de estrés, pero esto variaría en todo el cohete, por lo que dar un valor único sin contexto no tendría sentido. ¿Debo dar esa componente de la tensión longitudinal en la pared lateral del cohete debido a las fuerzas aerodinámicas, o un perfil de la tensión de flexión en la sección cónica? Creo que OP se refiere al estrés en un sentido más general, y he dado una comparación entre la fuerza aerodinámica y el peso de lanzamiento.
Si son 101,325 kPa al nivel del mar, eso hace que 34 kPa suene demasiado ligero. Sin embargo, esta calculadora confirma el cálculo: kylesconverter.com/pression/… . ¿Qué me estoy perdiendo?
@MikeS al nivel del mar, el Saturno V apenas se movía, por lo que la presión aerodinámica era esencialmente 0 (tenga en cuenta que los 101.325 kPa de presión estática que actúan uniformemente sobre el cohete no están incluidos). Si revisa el enlace en mi respuesta, verá max q fue alrededor de 85 segundos en el vuelo y en aproximadamente mach 1.8. El cohete habría estado bastante alto para entonces.

Aquí hay un gráfico que muestra la presión dinámica frente al tiempo de misión del transbordador:

Shuttle max-Q es de aproximadamente 700 lb/ft^2

(disculpas por las horribles unidades, este fue el primer gráfico que encontré)

El OP dice "Tenga en cuenta que no estoy interesado en el valor de q". De lo contrario, lo habría respondido hace mucho tiempo. Realmente no sé lo que está buscando el OP. Las unidades para el estrés son las mismas que para la presión, por supuesto.
El máximo q aquí es 33kPa, sorprendentemente similar a mi respuesta para un vehículo tan diferente. Además, el área de la sección transversal del vehículo no es tan diferente, por lo que el producto presión x área será similar. Sin embargo, el coeficiente de arrastre y, por lo tanto, la tensión general probablemente serán bastante diferentes.
@LevelRiverSt ¿de dónde obtuvo su valor para el área frontal de la pila de Shuttle?
El diámetro del tanque externo de @OrganicMarble es de 8,4 m en comparación con los 10 m del Saturno V. Agregue un poco más para el orbitador y se acerca a la sección transversal del Saturno V. en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_external_tank
Traté de responder "¿Cuánto más estrés experimenta un cohete durante max-q en comparación con otras partes del vuelo", y un gráfico es la forma más sencilla de dar una indicación de cómo la presión dinámica (uno de los componentes del estrés total, el otro grande es la aceleración) varía. Esa pregunta también es imposible de responder sin dar un valor para q.
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