Salve ragazzi, vi faccio un quesito un pò particolare…di cui sul web ancora non ho trovato risposta…
Lo shuttle in partenza è un aliantone, con booster e serbatoio al seguito, come se facessimo volare un aereo con 3 tuboni sotto. Staccato tutto poi torna a essere l’aliante (pietra) di sempre!!
Come vola lo shuttle? Ossia, se io togliessi tutti i bellissimi e complicatissimi sistemini di stabilizzazione… volerebbe? basterebbero le superfici della navetta a tenerlo stabile? (supponendo magari per assurdo un volo interamente subsonico) E sopratutto, dove si trova il centro di gravita (CG) e il centro delle pressioni (CP) di tutto il sistema?!?
Non ti posso aiutare per quanto riguarda i centri di pressione e gravità, ma devi considerare che al lancio vanno calcolati su tutto lo stack comprensivo di ET e SRB.
Al rientro stiamo invece parlando di volo ipersonico in cui le regole di aerodinamica sono un po’ (anche più di un po’) diverse dal volo subsonico, per cui la tua domanda è molto complessa in quanto l’orbiter ha in effetti una configurazione di compromesso (e non potrebbe essere diversamente) per i vari tempi di volo ma, a quanto mi sembra di ricordare, ha sostanzialmente una configurazione stabile che rimarrebbe stabile anche passiva ma non riuscirebbe a dissipare l’enorme energia di un rientro dall’orbita e i sistemi di controllo servono appunto a fargli fare le “S” per dissipare l’energia in eccesso.
Nel tratto finale poi (quello subsonico) è un aliante che tra le altre cose viene giù di brutto non avendo una grande superficie alare per potersi sostenere.
Questo per quel che ne so io!
Si, è vero, la storia cambia di parecchio tra sub e super… possiamo dividere però il volo in subsonico e supersonico (ricordando che a me interessa solo la salita…la discesa come aliante possiamo tralasciarla)
Direi…
Volo subsonico
Volo supersonico
volo ipersonico
Nel 3 punto la storia cambia, siamo velocissimi, altissimi, l’aria conta poco…quindi sono da escludere le superfici aerodinamiche (ipotizzo, non sono un ing!! )
E il tutto infatti è comandato dai motori “orientabili” che garantiscono stabilità anche nei momenti prossimi allo sgancio del tank…
Nelle prime 2 fasi (ammettendo una salita verticale, per semplificare) volerebbe anche senza controlli?
Ciao, non credo che sia un velivolo stabile ma instabile, se viene tolta l’avionica credo risulti incontrollabile.
Ho un ala a delta e non ha stabilizzatore posteriore ma usa gli elevoni per stabilizzarsi, cosa non facile da fare a mano dati i tempi di risposta che devono essere velocissimi.
Gli elevoni sono gli alettoni sulle estremità delle semiali che se mossi insieme fungono anche da elevatori e se mossi in maniera opposta fungono da alettoni (come sugli aerei classsici).
Tra l’altro non so neppure se l’orbiter è dotato di comandi di volo secondari: slat no di sicuro perche far muovere gli RCC mi sa di critico, Flap non mi pare di everne mai visti, ma posso sicuramente sbagliarmi.
Ha pero’ il timone di direzione che si apre come un libro e funge da aerofreno…
ciao
Raffaele
P.S.
secondo me qui puoi trovare tutte le risposte alle tue domande:
Al decollo la velocità è bassa…anche muovere le superfici con angoli esasperati non produrrebbe risultati accettabili!! non credi? Per il rientro la parte mobile più vicina alla fusoliera credo si abbassi e funga da flapponi… ma come dicevo, solo la fase di salita…la fase “a razzo” mi interessa…
Possibile che non esiste un disegno con i centri di pressione e gravità…anche vaghi (cambia con la velocità il CP)??
In effetti i centri che cerchi li ho visti qui di recente, ma solo per l’orbiter.
Che io sappia la rotazione iniziale della navetta dopo il lift off avviene grazie agli alettoni comandati dai computer di bordo mentre il capovolgimento durante il lancio credo sia dovuto al baricentro complessivo spostato verso la navetta.
L’aerodinamica della navetta funziona fino a 7.000 Km/H, oltre servono i razzi di manovra, quantomeno al rientro è così e credo che valga anche al decollo.
Per il pilotaggio, nelle fasi di abort seguenti il decollo la navetta deve per prima cosa sganciarsi dall’ET, quindi per il resto compiere un volo planato e deve essere pilotabile. Un astronauta diceva che la navetta ha le stesse capacità aviatorie di un ferro da stiro volante, certo, la sua aerodinamica di compromesso non la rende maneggevole come un caccia e quando và giù, và giù.
Per i timoni, gli aerofreni sono in uso solo all’atteraggio. Mi sembrano troppo esigui per un loro uso in volo.
Ares, mi sembra che la prima fase contraddica la seconda. Io credo sinceramente che sia vera la prima. È vero che l’aerodinamica dello shuttle (blunt body) è disegnata per minimizzare il flusso di calore in condizioni ipersoniche, ma questo non vuol dire che non funzioni in subsonico. Non sarà ottimizzata magari (e infatti quando plana al rientro viene giù come un mattone), ma non vedo perchè non dovrebbe funzionare.
Cmq è interessante pensare all’aerodinamica dello shuttle completo al lancio… non ci avevo mai pensato. Probabilmente lanceranno con gli alettoni tutti su per minimizzare il CL e il CM
Allora… per quanto riguarda la salita le cose sono abbastanza semplici (si fa per dire… ): gli alettoni non vengono usati, lo shuttle viene manovrato esclusivamente con il controllo della spinta (thrust vectoring), finché ci sono i booster controllano loro, dopo la separazione la guida passa ai motori principali. Si potrebbe guidare lo shuttle manualmente durante il decollo? In pratica no, perché un pilota umano non può reagire abbastanza velocemente per compensare gli effetti di una corrente a getto, e le sollecitazioni andrebbero a superare i limiti strutturali del complesso.
I razzi di manovra al decollo iniziano a funzionare subito dopo lo spengimento dei motori principali. All’atterraggio sono in funzione finché l’atmosfera è abbastanza densa da permettere il funzionamento delle superfici aerodinamiche (i 7000 km/h a cui ha accennato Ares).
Tutto ciò ha senso. Quello che volevo dire io è che comunque durante il lancio ci saranno una spinta orizzontale più un momento dati dalla portanza. Probabilmente la spinta degli SRB non sarà quindi perfettamente allineata al baricentro del complesso, ma leggermente spostata per controbilanciare questi due effetti (che sicuramente sono minimi rispetto alle forze in gioco)
A senso, direi che quel che dice Buzz è corretto!
Un minimo di portanza il flusso sulle ali dell’orbiter la generano, ovviamente rispetto alla spinta generata da booster è risibile (visto anche come viene giù in atterraggio).
E’ sicuramente un post molto interessante.
Cio’ che non sapevo, e non immaginavo, e’ che gli SRB avessero anche una funzione di guida, oltre che di spinta.
Ero convinto che il controllo dell’assetto, e le relative correzioni di rotta, fossero demandate esclusivamente ai motori dell’orbiter.
E’ da verificare perchè potrebbe anche essere calettato con l’AOA di portanza nulla e in quel caso quindi, a meno di piccole imbardate fuori asse, la portanza è nulla.
… che è quello che intendevo quando dicevo che probabilmente “lancia con gli alettoni tirati su”. Secondo me il problema più grosso potrebbe essere quello dato dal CM più che dal CL
forse ho capito male, ma spesso ho visto la navetta ruotare sul suo asse longitudinale poco dopo il decollo… volete dire che lo si ottiene intervenendo sugli SRB?
Uhmm non credo lancino “con gli alettoni tirati su” (intendi tutto a cabrare?) l’ala avrebbe più portanza (e maggior resistenza) e nessuna delle due è richiesta.
Se tiri su gli alettoni (non vuol tire tirare la cloche, vuol dire effettivamente alzare gli alettoni), riduci l’incidenza, e quindi diminuisci la portanza… questo intendevo…
Non ti seguo… credevo che erroneamente intendessi alettoni=elevoni, ma forse no… tecnicamente lo shuttle non ha alettoni… per cui si tratta di capire cosa intendi con questo termine…
): gli alettoni non vengono usati, lo shuttle viene manovrato esclusivamente con il controllo della spinta (thrust vectoring), finché ci sono i booster controllano loro, dopo la separazione la guida passa ai motori principali. Si potrebbe guidare lo shuttle manualmente durante il decollo? In pratica no, perché un pilota umano non può reagire abbastanza velocemente per compensare gli effetti di una corrente a getto, e le sollecitazioni andrebbero a superare i limiti strutturali del complesso.