Raketoplány - přistání

[Fask]

Zdravím, mám opět další dotaz, chtěl bych se zeptat Jak přistávají Raketoplány?

Jde o to že ono to jejich přistání není tak jednoduché, hraju hru Kerbal Space Program a musím říct že už jsem po několikátým pokusu nepřistál na dráhu nebo vůbec.
Princip spočívá v tom že pokuď raketoplán vlétá do atmosféry tak se svojí špičku nakloní 10° nahoru, proto že má na břiše dané teflonové pláty které odolávají vysokým teplotám. Náš raketoplán tedy stále jde do nižších a nižší vrstev atmosféry až se nakonec dostane do takové vrstvy a ještě s velkou rychlostí že křídla nebo-li klapky na křídlech začnou produkovat vztlak směrem nahoru, tudíž po dostatečné rychlosti a hustotě atmosféry se stane že raketoplán může snadno opět vzlétnout. Pokuď by ale však vzlétnutí chtěli zabránit, museli by opět svůj čumák sklopit o 10° dolů aby letěli "rovně". Jenomže pokuď toto udělají tak se jim můžeš spálit kormidlo a ulomit se, pak nepřistanou už vůbec a tlak a teplotu nevydrží v této poloze ani kabina...
Jak teda vlastně přistanou úspěšně? A jak je možný ještě s těmito problémy se trefit na přistávací dráhu?

Díky všem za odpověď

[Dugi]

Tvůj dotaz přesunu do vlákna o KSP, kam patří.

[Pospíšil]

Jde o to, jestli se ptáš na to, jak probíhal návrat do atmosféry a přistání skutečného orbiteru Space Shuttle a nebo chceš poradit, jak si hrát s podobným strojem v KSP?
S KSP ti neporadím, nicméně reálné raketoplány STS se vracely na zem tímto způsobem:
(převzato z L+K 9/1981, autor: Antonín Vítek)


Přistávací manévr raketoplánu začíná podobně jako u starších typů kosmických lodí přechodem na sestupnou dráhu. Přibližně v T -35 min - zhruba při přeletu východního pobřeží USA - zaujme raketoplán polohu pro zážeh motorů OMS. Tuto polohu řídicí systém udržuje v průběhu připrav, což znamená spuštěni všech tři turbočerpadel hydrauliky (APU). Přibližně v T-30 min mají kosmonauti poslední možnost komunikace s pozemní stanicí na ostrově Ascension. Vlastní manévr motory OMS uskuteční nad Indickým oceánem, přibližně nad bodem se sou- řadnicemi 40° j. š., 62° v. d. V T-1 min osádka naposled zkontroluje orientaci družicového stupně a v T-15 s dá prostřednictvím klávesnice počítači svolení k manévru. V průběhu manévru, jehož trvání je přibližně 150 s, se úmyslně zvýší spotřeba pohonných hmot vybočením družicového stupně do strany 016°. Tím se odlehčí záď raketoplánu, což zlepší aerodynamické vlastnosti pro přistání. V závěrečných deseti sekundách manévru velitel letu hlasitě odpočítává čas a současně s indikaci T+O stiskne tlačítko ručního vypnuti motoru, aby tak zálohoval automatiku. Zjisti-Ii osádka na displeji podstatnou odchylku od plánované změny rychlosti, provede nezbytné korekce dráhy motory RCS.

V průběhu manévru palubní počítač každé 2 sekundy iterativně vylepšuje průběh manévru; tím má být dosaženo velice přesné výsledné dráhy s apogeem ve výši něco přes 280 km a s perigeem prakticky na povrchu Země.

Od dokončení manévru do vstupu do atmosféry uplynou přibližně 22 minuty. Během této doby kosmonauti převedou raketoplán do polohy vhodné pro vstup do atmosféry (sklon +40°), prověří funkci všech elevonů, aerodynamických brzd a kormidel.

Vstup do atmosféry nastává ve výši 122 km při rychlosti M = 24,6. V první části sestupu je řízení orientace raketoplánu ještě zcela závislé na tryskách systému RCS. Teprve po vzrůstu aerodynamických sil na 24 N/m2 začínají mít elevony jakous takous účinnost. Od tohoto okamžiku počítač kombinovaně využívá aerodynamických řídicích ploch společně s tryskami RCS. Přibližně po dosažení přetížení 0,1 g a poklesu do výšky 80 km se vypínají trysky RCS pro řízení klonění, neboť elevony již stačí plně kontrolovat let raketoplánu.

Dráha přistávání raketoplánuPo dalším vzrůstu odporu na 0,176g přechází počítač na aktivní navádění do místa přistání. Dosud jen kontroloval optimální podmínky pro vstup do atmosféry. Režim prvních patnácti minut letu v atmosféře je v prvé řadě diktován nutností udržet aerodynamický ohřev v předepsaných mezích. Teprve v další fázi se upravuje dráha tak, aby příliš nevzrůstalo přetržení. Tato část sestupu se nazývá fáze konstantního odporu. Začíná při rychlosti kolem M = 16 ve výši 59 km a počítač při ni udržuje přetížení přibližně na hodnotě 1 g. Jakmile klesne rychlost na M = 10, může být opět navázáno rádiové spojení se Zemí. V té době je raketoplán ve výši asi 50 km a sestup přechází do třetí fáze, tzv. přechodové, ve které je letoun naváděn sítí deseti radiomajáků TACAN k místu přistání.

Z aerodynamického hlediska je nejkritičtější částí přistání doba, při které se rychlost raketoplánu blíží M = 3. Při simulacích se v této oblasti dostával raketoplán do nekontrolovatelných kmitů.

Ve výši 35 km a při rychlosti M = 2,5 začíná další fáze, tzv. absorpce přebytečné energie TAEM (Terminal Area Energy Management). Raketoplán přejde do letu ve tvaru ležaté osmičky, jejíž dvě smyčky o průměru asi 5,5 km se protínají přesně vose přistávací dráhy. V tomto krouživém letu ztrácí letoun jak kinetickou, tak potenciální energii. Kroužení raketoplán ukončí ve výši přibližně 4500 m a při rychlosti 540 km/h ve vzdálenosti asi 30 km od prahu přistávací dráhy.

Aerodynamickou brzdou udržuji kosmonauti konstantní rychlost letu až do prvního podrovnání ve výši kolem 500 m, při němž klesne rychlost na 430 km/h. Závěrečné podrovnání se provádí ve výši 15 m nad terénem a ve výdrži poklesne rychlost až na 350 km/h, při niž raketoplán dosedá hlavními koly podvozku na přistávací dráhu při sklonu +6°. Osádka okamžitě otevírá naplno aerodynamické brzdy a po zbrzdění na 305 km/h dosedá na dráhu i přední podvozkové kolo.

[Meybe]

Ahoj a vítám tě u nás. Na otazky tu máme vlákno
http://forum.kosmonautix.cz/viewtopic.php?f=44&t=996
a je zbytečné na každou drobnost zakládat nové téma. Znepřehledňuje to fórum. Pokus se zapátrat na internetu o raketoplánech nejdeš snad úplně vše. Já jen v krátkosti. Orbitální stupeň, o který ti asi jde se v atmosféře chová podobně jako letadlo a jelikož nemá pohon tak je to v podstatě kluzák.
http://ffden-2.phys.uaf.edu/212_fall200 ... /page4.htm
https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airpl ... uttle.html
https://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/Virtu ... idvec.html

[Alchymista]

Jeden z profilov zostupu a pristátie (let STS-5, 1986) - ukazuje rýchlosť, výšku a uhol nábehu ako diskrétne hodnoty (body) a výpočtové hodnoty (krivky)
Dôležité je uvedomiť si, že horizontálna osa grafu je čas, nie diaľka, a tomu je potrebné prispôsobiť predstavu o tvare trajektorie v priestore nad povrchom Zeme.

Z grafu napríklad dobre vidno, že raketoplán celý čas zostupu až do výšky okolo 55-60km (čas 1200 sekund) stále "drží polohu" s takmer konštantným uhlom nábehu okolo 40° a uhol nábehu sa začína zmenšovať až pod výškou 60km a pri rýchlosti pod 4km/s - až v tejto oblasti je technicky možné aerodynamické riadenie s vysunutím kormidiel "do obtekajúceho prúdu"

[AlesH]

Pro původní otázku je podle mne podstatné, že skutečné americké raketoplány (Space Shuttle) ve velkých výškách (mezi 90 a 70 km nad Zemí) prováděly při sestupu "zpomalovací zatáčky" (většinou dvě levé a dvě pravé [střídavě]) při kterých měly orbitery náklon téměř 90°, takže rychlost klesala, ale výška nestoupala (vztlak působil bokem ke směru dráhy). Výsledná trajektorie pak měla tvar protáhlého dvojitého S. Tyto manévry samozřejmě řídil palubní počítač aby bylo dosaženo potřebné přesnosti navedení do prostoru přistání (tam už mohli řízení převzít kosmonauti a dosednout "ručně").

Myslím, že princip "střídavých zpomalovacích zatáček s velkým náklonem" by měl jít použít i v KSP.

[Alchymista]

Nejde - v KSP v oblasti 50-70km pôsobí len aerodynamický odpor, ale nie aerodynamický vztlak.
Netuším ani, či sa niekomu podaril manéver "skip-reentry" - mne sa to nepodarilo nikdy. A to som manipuloval aj s konfiguračnými súbormi (CoPOffset, CoMOffset, CoLOffset... )

Treba si uvedomiť - Kerbal SP nepočíta REÁLNU aerodynamiku - a vlastne ani reálnu orbitálnu balistiku, a ani reálnu pružnosť a pevnosť. Je to HRA, dobrá, chytlavá... ale len hra, dokonca sa nedá považovať ani za simuláciu (ako ORBITER)
Na "reálnu aerodynamiku v reálnom čase" by boli potrebné superpočítače z TOP500, nie nejaké upotené komerčné písíčka