Hei, nella mia metà campo piovono palle da tennis da tutte le parti !
Mi sembra di giocare contro il resto dell’universo …
Per wernherv
C’è un modo molto più semplice di calcolare la perdita di spinta generata dall’inclinazione dei motori dello Shuttle (vedi la figura allegata) :
con B ho indicato la spinta dei 2 booster
con E la spinta dei motori dello Shuttle
con A l’angolo rispetto alla verticale dei motori dello Shuttle
A questo punto devo mettere la testa sotto la ghigliottina, perchè non ho la più pallida idea del risultato del calcolo, dato che non ho i dati di A,E,B : ci vuoi pensare tu?
L’inefficienza strutturale dello Shuttle non dipende solo dalla necessità di vettorare la spinta al decollo per bilanciare l’asimmetria dei carichi.
Come hanno già sospettato alcuni di voi dipende anche dal profilo aerodinamico.
Che è di sicuro meno favorevole di quello di una forma a razzo.
Archipeppe mi ricorda che lo Shuttle è sottoposto al lancio ad un accelerazione di 3 g.
Questo significa che accellera molto velocemente (2 g), bucando l’atmosfera a velocità ipersonica.
E’ chiaro che in queste condizioni se il profilo aerodinamico non è più che accurato le perdite di combustibile e le vibrazioni strutturali sono tremende.
E questo temo che sia il caso di ARIES e del Buran, dato che non volano “di punta” ma attraversano l’atmosfera con una componente di traslazione orizzontale (rispetto al loro asse longitudinale, si intende).
A questo proposito voglio mostrarvi due figure interessanti.
Un razzo ha grosso modo la forma di un cilindro : osservate cosa succede ad un cilindro quando si sposta orizzontalmente.
Una forma aerodinamica ben fatta può essere 10 volte più spessa di un filo di ferro di sezione cilindrica e non offrire, tuttavia, maggiore resistenza al moto.
Queste questioni aerodinamiche non sono da prendersi alla leggera, date le alte velocità in gioco.
In effetti la NASA si stà impegnando molto in tal senso : http://www.nasa.gov/mission_pages/constellation/ares/rocket_science.html
C’è poi un altra questione alla quale voglio accennare, perchè è molto importante.
In un veicolo come lo Shuttle ci sono diverse componenti che devono essere collegate le une alle altre a sbalzo (i booster, il tank, l’orbiter).
I collegamenti tra le varie parti sono realizzati attraverso giunzioni che lavorano in modo simile a travi a mensola.
Avrete già capito dove voglio andare a parare …
Proprio come le mensole che sostengono i libri si inarcano molto facilmente, se non sono fissate bene al muro, e possono addirittura spezzarsi fragorosamente, così la struttura dello Shuttle deve essere tenuta assieme da giunzioni proporzionalmente robuste.
E quindi pesanti : questo è un altro bel contributo all’inefficienza strutturale del sistema indotta dalla sua asimmetria.
Come si possono valutare tutti questi contributi?
E’ molto semplice.
Consideriamo il rapporto tra il carico utile (in LEO) e il peso complessivo del veicolo al lancio.
Per lo Shuttle : 24.400/2.029.203 = 0,012
E’ chiaro che più alto è questo rapporto, maggiore è l’efficienza del veicolo.
Ora valutiamo il rapporto per un razzo vettore.
Tipo un Titan III : 13.100/626.190 = 0,020
Da quì risulta che l’efficienza strutturale di uno Shuttle è il 60 percento di quella di un Titan III.
Detto in altri termini, questo è il costo della riutilizzabilità.
Intendetemi bene : è il costo ingegneristico della riutilizzabilità.
Poi come mi ha ricordato marcozambi (a proposito di Feynman che si fissava solo sull’ingegneria) è necessario considerare anche quelli amministrativi, burocratici, logistici …
Il CEV / ARES I è un tentativo.
Un tentativo di ritrovare un giusto punto di equilibrio, non puntando più sulla totale riutilizzabilità.
Perchè questa, a prescindere dall’estrema complessità, genera quell’inefficienza strutturale di cui ho parlato prima.
Si cerca quindi di recuperare l’efficienza strutturale, pur conservando un ragionevole grado di riutilizzabilità.
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