¿Los refuerzos laterales a veces están en ángulo incluso si están dispuestos simétricamente?

Cuando se agrega más de un refuerzo lateral a una primera etapa para aumentar el empuje y se distribuyen uniformemente alrededor del núcleo (a diferencia de los que se muestran en los enlaces a continuación), no parece que sea necesario inclinar el empuje. Todos podrían apuntar directamente hacia abajo (excepto la vectorización dinámica de empuje para la dirección) debido a la simetría.

En las dos imágenes a continuación, ambas del artículo reciente de NASA Spaceflight Beidou-3 MEO-5 y MEO-6 lanzado por Long March 3B , me parece que el escape de los propulsores está inclinado hacia afuera, he agregado un anotado, recortado , y una versión ampliada para mostrar mejor lo que creo que estoy viendo.

¿Es este el caso de este lanzamiento y sucede con frecuencia?

Beidou-3 MEO-5 MEO-6 Larga Marcha 3B Beidou-3 MEO-5 MEO-6 Larga Marcha 3B

![Beidou-3 MEO-5 MEO-6 Larga Marcha 3B]https://i.stack.imgur.com/vJJZQ.jpg

Beidou-3 MEO-5 MEO-6 Larga Marcha 3B

Los vectores de empuje probablemente estén orientados para intersectar el centro de masa medio. De esa manera, si un motor falla, no obtiene un momento de cabeceo o guiñada repentino debido a la asimetría.
@AnthonyX Ya veo, así que aproximadamente "sin torsión". Pérdidas por porque ⁡ ( θ ) son pequeños, y la carga radial resultante debido a pecado ⁡ ( θ ) es manejable?
Esa configuración con las boquillas en ángulo también se usó para el Ariane 1-4.
Creo que los Titanes con refuerzos sólidos también hicieron esto.
Diagrama de Titán: i.stack.imgur.com/9pofU.png
Este manual de usuario dice "Los cuatro motores [de refuerzo] pueden girar en direcciones tangenciales", pero no parece decir por qué ni mencionar el ángulo.
@Jack Tangential gimbaling sería para el control de la dirección: balancee dos boquillas opuestas en la misma dirección y el vehículo se inclina o gira; gírelos en dirección opuesta y rueda.
@AnthonyX Deberías seguir adelante y convertir eso en una respuesta.
y el snark
@AnthonyX, ¿está interesado en publicar eso como respuesta? Aquí hay una excelente ilustración adicional que creo que realmente trae su punto a casa: commons.wikimedia.org/wiki/File:DF-SC-84-05192_cropped.jpeg Si no hay actividad por un tiempo, probablemente lo haré yo mismo, pero sería mejor si alguien más familiarizado con el tema publicado.
@Jack Al volver a leer el manual y mirar los diagramas de guía y control, son los motores de la primera etapa los que tienen un cardán tangencial; los motores de refuerzo son fijos.

Respuestas (1)

Advertencia: esta es una respuesta algo especulativa basada solo en el razonamiento

Las toberas de refuerzo laterales parecen estar orientadas de tal manera que sus vectores de empuje se cruzan con lo que parece ser el centro de masa nominal del vehículo. La razón de esto sería evitar o al menos mitigar el efecto de una asimetría de empuje si un propulsor falla, tiene un rendimiento inferior o se quema prematuramente. La idea sería que el empuje siempre se aplique a través del centro de masa del vehículo (excepto cuando se ordene como una maniobra de corrección o dirección). Cualquier empuje descentrado aplicaría un par en el eje de cabeceo y/o guiñada, lo que haría que el vehículo se cabeceara o guiñada.

¿Creerías (también basado en un razonamiento especulativo, tienes más control que yo) que este ángulo se mantendría/debería mantenerse durante todo el ascenso de la primera etapa? ¿Tendría sentido detener el ángulo después de max-Q o en un punto específico de ascenso?
@MagicOctopusUrn Creo que los motores de los propulsores Long March 3 solo tienen un cardán tangencial ( como se señaló en los comentarios anteriores ), por lo que el ángulo hacia afuera se mantiene durante todo el encendido del propulsor. Lo mismo ocurre con los propulsores sólidos de boquilla fija. Los motores de refuerzo con cardán pueden montarse de modo que su posición neutral se incline hacia afuera de esta manera, pero durante el vuelo nominal podrían dirigirse directamente hacia atrás para recuperar la pérdida de coseno.
Agregando algunas especulaciones a las suyas: si pierde un impulsor de correa antes de tiempo, la misión ha terminado, catastróficamente, entonces, ¿a quién le importa evitar un momento de guiñada? Apuesto a que apuntan el empuje del strap-on cerca de donde se está quemando el COM esperado, porque ahí es donde evitar un momento de guiñada inesperado (por un agotamiento ligeramente temprano en un lado) podría salvar la misión.
@WayneConrad La pérdida de un solo refuerzo con correa no es necesariamente una situación de pérdida de vehículo/pérdida de misión, particularmente con un refuerzo líquido, y particularmente si no es demasiado temprano en la quema. Varios lanzamientos perdieron un motor en el ascenso y continuaron con un éxito parcial o total (por ejemplo, AS-101, Apollo 6, Apollo 13, Falcon 9 CRS-1). Sin embargo, si una falla del refuerzo provoca un gran momento de guiñada, será una situación de pérdida del vehículo.
@RussellBorogove Si pierde un motor en una etapa líquida de varios motores, los motores restantes pueden continuar quemando el combustible destinado al motor perdido: pierde empuje, pero no pierde delta-V (creo). Pero si pierde un motor sólido con correa, ya no obtendrá nada de su combustible. Ahora es solo peso. Además, ¿cómo se pierde un motor sólido con correa de manera benigna? ¿No tienden a quemarse hasta que se agotan más o menos normalmente, o se detienen de alguna manera que arruina tu día?
@WayneConrad La pregunta es sobre Long March 3, que usa propulsores de combustible líquido (una falla temprana lo dejaría con un propulsor que no podría quemar, lo que probablemente pondría en peligro la misión; una falla tardía podría no hacerlo, especialmente si las etapas superiores tenían rendimiento margen disponible). En cuanto a los sólidos, probablemente tenga razón en el 99% de los casos, pero puedo concebir casos en los que un sólido defectuoso pierda una potencia significativa sin explotar de inmediato. En ningún caso, sin embargo, agregar un gran momento de cabeceo/guiñada a la situación mejoraría las cosas :)
No puedo refutar esta respuesta especulativa, pero parece una precaución costosa para un problema probablemente catastrófico. Parece que las pérdidas del coseno serían significativas.
@Erik - Estoy de acuerdo. Es mucho más probable que se trate de algo completamente distinto, como la reducción de las interacciones entre penachos.
Estaba equivocado sobre el gimbaling; son los motores centrales los que giran tangencialmente, y los motores auxiliares son de posición fija. El ángulo parece ser de unos 5º, cuyo coseno es 0,996, lo que implica menos de la mitad del porcentaje de empuje desperdiciado de los propulsores.
¿Los refuerzos laterales a veces están en ángulo incluso si están dispuestos simétricamente?
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