To ja vidím priestor na spoluprácu hodne veľký.
Teraz sa jednoducho zadajú vstupné parametre.
Nič nebráni naplniť simuláciu pre jednotlivé rakety: Ariane, Atlas, Antares, Delta, H2 ... Vega, lety s posádkou a zverejniť ich tu.
Ďalšie oblasti:
- New Shepard dopadá voľným pádom. V podstate sa v simulácii rozbije o zem v rýchlosti 900 m/sek.
- štart Pegasus z lietadla
Dá sa to riešiť v xls ktorý sa zverejni cez uloz.to alebo uschovna.cz.
Tak napr. minule som sa pokúsil o New Shepard aby doletel do 101 km, tak vstupné dáta:
0;0;0;0;128;0;0;0;;;;;490000;;;;490000;0;0;0;450;0;0;0;450;;;;12100;0;0;0;14200;0;0;0;7800;;;;9500;0.243;7;xns;1;1;0;0;0;28.5;0;0;;cc;0;28.5;
Len sa mi nepáči, že pristáva na to isté miesto( podľa Wikipédie pristáva 3,2 km od miesta štartu) mením uhol nábehu/turn na 0.016
0;0;0;0;128;0;0;0;;;;;490000;;;;490000;0;0;0;450;0;0;0;450;;;;12100;0;0;0;14200;0;0;0;7800;;;;9500;0.243;7;xns;1;1;0.016;0;0;28.5;0;0;;cc;0;28.5;
Ešte mi zostáva rýchlosť pristátia 960 m/s a to v kosmo-simulácii nevyriešim, tak xls:
do posledných sekúnd som natvrdo vložil -Fm a výsledok je v červeno zakrúžkovanom grafe.
V dnešní aktualizaci stránky http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm jsem oddělil nastavování parametrů rakety od nastavování parametrů celé mise. Mírně se tím změnil i formát exportu a importu (je to ale zatím "zpětně kompatibilní", takže i původní řetězce lze importovat). Importní řetězec teď může obsahovat i odřádkování (za některým ze středníků). Případné nové rakety a mise už lze pojmenovávat a názvy jsou součástí exportu/importu.
Použil jsem lamidovo nastavení pro zabudování přesnější mise "New Shepard (flight 4)" do simulace.
Přidal jsem do simulace i přepínač způsobu řízení rakety. Kromě zatím mého nedokonalého "automatu" je tam teď ještě "gravity turn" který simuluje celý vzlet s nulovým úhlem náběhu (kromě prvotního vybočení). Je ale vždy třeba (zatím ručně) příslušně upravit ten počáteční "turn". Např. Mise EchoStar 23 by s čistým "gravity turnem" vypadala nějak takto (první řádek je raketa a druhý řádek je mise):
0;175;0;0;165;400;0;0;11;;;;6840000;;;;7400000;890000;0;0;282;348;0;0;311;348;;;28000;4100;0;0;404000;103000;0;0;;;;;9000;0.3;22;xf9ft;Falcon 9 FT;
1;1;2.068;1750;195;28.5;243;38000;5500;cc;10;28.5;turn;xf9ftes23;Falcon 9 FT EchoStar 23 gt;
S návrhem dalších raket ještě pár dní počkejte, protože vícestupňové rakety zatím simulace zpracovává "divně". V další verzi to opravím. V dlouhodobějším plánu mám simulaci přistání prvního stupně, možnost řízení rakety pomocí "timeline" (časové posloupnosti příkazů) a dopočítávání restartu posledního stupně při navádění na GTO nebo jinou vyšší dráhu.
Jen laický dotaz: Jak velkou roli hraje aerodynamický odpor vzduchu v počátcích letu? Nemůže nepřesnost Cx výrazněji zasáhnout do správnosti simulace? Jaký má vliv u rychlostí 1 M a pak vyšších?
Aerodynamický odpor (součinitel Cx) kupodivu nemá na výsledky simulace nijak zásadní vliv. Lze si to vyzkoušet přímo v simulaci (změnami zadaného Cx). V rozsahu Cx mezi 0,2 až 0,4 jsou změny ve výsledku relativně malé (jen pár procent). Teprve při vyšších Cx začnou být rozdíly výraznější. Pravdou ale je, že celkové aerodynamické ztráty mi ve většině simulací vycházejí pod 50 m/s což mi připadá dost málo (očekával bych tak něco mezi 100 až 150 m/s). Jak už jsem psal dříve, tak chci tuto (aerodynamickou) část simulace důkladně prověřit (otestovat, porovnat s nezávislými informacemi), ale zatím jsem se k tomu nedostal.
Posledne som sem dal xls-simulaciu New Shepard s ručne vloženou brzdnou silou. Tu je pokus o numerické riešenie.
Pristavanie rakety:
- bod začatia brzdenia
Celková energia sa rovná súčinu brzdnej sily(Fm) a brzdnej dráhy(s).
m*g*h+1/2*m*v^2=Fm*s
z toho s=(m*g*h+1/2*m*v^2)/Fm
raketa musí začať brzdiť ak výška(h) rakety nad zemou pri pristávaní je rovná brzdnej dráhe.
Nakoľko = nie je šťastné riešenie, tak vyhovuje aj podmienka "h je menšie ako s", čiže ak je výška nižšia ako brzdná dráha zapáli sa motor.
-priebeh brzdenia
dal som v prvej sekunde 1/3 ťahu motorov, v ďalších plný ťah a ak rýchlosť klesla pod 50 m/s tak ťah sa rovná cca tiaži rakety.
Len akú hmotnosť zvoliť. Ak okamžitú tak je to skoro, nakoľko pri brzdení sa spaľuje palivo a raketa je stále ľahšia. Tak som dal priemer okamžitej a suchej, nakoľko konečnú mi tabuľka počas výpočtu neprezradí.
Nie je to moc šikovné riešenie, pristávanie je pomalé a simulácia je citlivá na hmotnosť nákladu. Treba to brať ako prvý nástrel.
modrý krúžok: Vložené stĺpce celková energia, brzdná dráha, if (h menšie s)
červené: posledné sekundy pristávania.
Simulace přistávání prvního stupně bude kapitola sama pro sebe. Lamidův přístup vypadá zajímavě a funkčně. Určitě to budu chtít dát i do své simulace.
V dnešní verzi na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm jsem konečně oddělil výpočet a grafy prvního a druhého stupně (moc se mi to nedařilo). Je to zatím jen setrvačné pokračování letu prvního stupně se sníženou hmotností a s větším Cx (0,9). Dal jsem sice do formuláře i volbu "měkce" na přistání prvního stupně, ale to teď jen zcela natvrdo trochu přibrzdí před dopadem (bez výpočtů a regulací). Je to spíš jen náznak, jak by to později mohlo vypadat. Výpis trajektorie samotného prvního stupně jsem dal i do tabulky (pod původní výsledky celé rakety) a také jsem to dal do CSV exportu výsledků.
aj ked som bol v prvej chvili v soku, lebo po zadani "suborbital" mi vyskocili priebeh 0,0,0,
az vzapati som si vsimol, ze naklad sa nastavuje samostatne...
...a v tej chvili sa mi vykreslil moj vytuzeny graf.
Po dnešní aktualizaci stránky http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm už lze simulovat až čtyřstupňové rakety (a výsledky mi připadají uvěřitelné). Pro začátek jsem tam zkusil zhruba zadat Atlas 551 a testovací smyšlenou čtyřstupňovku s Isp 3000 Ns/kg. Kdo tedy chcete, můžete zkusit třeba i jiné nosiče a pak sem případně dát svoje výsledky (parametry pro import).
Chystám se do simulátoru doplnit RTLS návrat prvního stupně (Falconu 9). Jak byste to doporučili udělat? Dokážete určit (spočítat), kdy a jak dlouho mají hořet motory, aby stupeň přistál poblíž startu?
citace:...Chystám se do simulátoru doplnit RTLS návrat prvního stupně (Falconu 9). ...kdy a jak dlouho mají hořet motory, aby stupeň přistál poblíž startu?
MECO1 ma parametre
h=55km, Lx=32km, vx=988m/s, vy=1093m/s
uvaha
1/ "vy" mi nevadi, lebo co poleti hore, raz dole dopadne, a let hore a navrat dole do atmosfery mi vytvara priestor pre jednoduche manevrovanie a vypocty bez aerodynamiky (sikmy let, let bokom,...)
"vy" mi dava 111s na let hore a tolko isto na navrat do vysky55km...
2/ cim skor vybrzdit "vx"
(som 32km od zakladne a vzdalujem sa 988m/s)
? do 10s po MECO1 sa zorientujem natocim do osi x a zapalujem motory
?? dovolim si len 3g ?
potom do 34s som vybrzdil "vx" na nulu,
takze letim uz len kolmo hore a som 59km od zakladne a ostava mi 188s po navrat do atmosfery.
??? chcem sa za zvysnych 188s vratit priamo nad zakladnu,
alebo planujem aj nejake lahke plachtenie/klzanie v atmosfere?
ak sa chcem vo vyske 55km vratit do atmosfery 10km od zakladne, potrebujem cca 260m/s v smere x
???? zaratavam aj pootocenie Zeme voci mojej polohe? alebo ho mozem zanedbat obvodova rychlost pre polomery 6378km a 6478km ma len maly rozdiel a len po kratku dobu...
Martine, díky za úvahy a výpočty. Zkusím podle toho brzy něco konkrétního dát do simulace.
Ještě předtím jsem se ale rozhodl zprovoznit možnost definovat průběh řízení rakety pomocí "timeline". Do dnešní verze simulátoru na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm jsem dal alespoň základ pro tuto možnost. Po zvolení "timeline" v položce "řízení" se objeví zadávací tabulka, kam lze pod sebe zapsat časový průběh pro ovlivnění letu (implicitně raketa v tomto módu letí stylem "gravity turn". V timeline tabulce se v jednotlivých řádcích zadává počáteční čas akce [s], délka akce [s], číslo stupně (1 - 4), tah (0 - 1), úhel náběhu ("aoa") a úhel tahu ("fí" alias "pitch") vůči vodorovné rovině. Pokud je fí>0, tak se na hodnotu aoa nebere ohled. Je to opravdu jen velmi hrubé. Je to sice už zahrnuto i do exportu parametrů, ale není to ještě součástí importu. Dal jsem to na web pro případné první experimenty s tímto způsobem simulace.
Dnes jsem simulaci na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm konečně dotáhnul tak, že "timeline" parametrizace už je použitelná (včetně exportu a importu) [i když příkazy se ještě nemohou překrývat]. Nahrubo jsem tak zkusil nasimulovat plánovaný RTLS návrat při CRS-10 a vypadá to docela realisticky (návrat prvního stupně do vzdálenosti menší než 100 metrů od místa startu). Je to zatím bez "entry" zážehu a určitě to bude chtít ještě dopilovat, ale pro začátek mi to připadá solidní. Můžeme začít porovnávat různé simulace s reálnými výsledky a případně následně upřesňovat všechny detaily a souvislosti.
Pokus o úplnou RTLS simulaci (včetně ručně zadaných zážehů "entry" a "landing") vypadá v parametrech pro import nějak takto:
0;151;0;0;140;400;0;0;11;;;;6840000;;;;7400000;890000;0;0;282;348;0;0;311;348;;;28000;4100;0;0;334000;104000;0;0;70000;;;;9500;0.3;22;xf9frr;Falcon 9 FT RTLS;
1;1;1.4;1750;195;28.5;165;200;;cc;10;28.5;time;xf9frr;Falcon 9 FT RTLS max.;impact;impact;
150;41;1;0.3312;0;179;
250;110;2;1;0;26;
360;10;1;0.33;180;0;
370;53;2;1;0;22;
425;35;1;0.11015;180;0;
460;46;2;1;0;20;
511;30;2;1;0;3;
tak prvy stupen vypinas v 141 sekunde,
nasledne sa odpajas a otacas
od 160 sekundy vybrzdujes vx
v 193 sekunde je vx vybrzdene a zacinas sa vracat
v 200 sekunde mas vx=313m/s spat na zakladnu, pricom stale este zotrvacnostou vy stupas a vystupas v 267s na vysku 135194m
v 411 sekunde je taky zaujimavy skok pri reentry brzdeni v ay
od 464 sekudy opat brzdis na dvakrat (vid 467sek same nuly)
a ukazkovo dosadnes.
Ještě dodávám, že v zadávání timeline jsem dnes večer zprovoznil i možnost překrývání příkazů pro různé stupně (např. dlouhý příkaz pro druhý stupeň není přerušen krátkým následným příkazem pro první stupeň). Jen čas začátku příkazů musí stále stoupat (časy nesmí být na přeskáčku).
Po výše uvedeném vylepšení jsem tedy nasimuloval celý RTLS návrat F9 i s ručně zadanými "entry" a "landing" zážehy (je to teď implicitní mise simulace). Byl jsem překvapen, že v nádrži prvního stupně F9 mi po přistání stále zůstává docela hodně paliva (přes 9 tun).
Výsledky jsou opravdu zajímavé. Průběh vzletu při CRS misi F9 jsem už doladil s videozáznamem CRS-9 a je to vzájemně dost blízko (časy, rychlosti a výšky). Uvidíme, jak se v tomto směru bude lišit CRS-10 od CRS-9.
RTLS návrat jsem zatím nasimuloval jen odhadem, abych doletěl blízko ke startu, při sestupu pokud možno nepřekročil rychlost 1000 m/s (na to jsem naladil "entry" zážeh) a nakonec dosednul co nejnižší rychlostí (s co nejkratším zážehem jednoho motoru). Na porovnání RTLS s videozáznamem se teprve chystám. Dobré je, že pomocí timeline lze simulaci upravit poměrně snadno (s trochou trpělivosti) tak, aby se blížila skutečnosti. Doufám, že následně pak ve výsledcích uvidím všechny podrobnosti (další parametry) a souvislosti (důvody manévrů).
Těším se i na porovnávačky s flightclub.io abych zjistil, nakolik jsou tyto naše simulace přesné a věrohodné.
P.S.: Pokud máte nápad, jak by se dala simulace nebo zadávání parametrů vylepšit, dejte sem vědět.
Po porovnání RTLS s videozáznamem CRS-9 jsem ještě trochu upravil RTLS část simulace CRS-10 a teď už je i tady přistání v T+497s (jako ve videu i jako na flightclub.io). Původně mi přistání vycházelo až na více než T+520s. Úprava spočívala hlavně v mírném sklonění směru "boostbacku" (takže zpětný "skok" není tak vysoký a tak pomalý). Posunul jsem i "entry" zážeh na vyšší rychlost, protože jeho smyslem je zřejmě hlavně snížit MaxQ při návratu (ke kterému ovšem dochází až dost dlouho po skončení "entry" zážehu). Souvislosti už se mi začínají objevovat, takže jsem se simulací spokojen. http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm
Upravil jsem ještě trochu simulaci na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm . Zadávání "timeline" se teď už automaticky řadí podle času začátku příkazu (takže zadávání je snadnější). Doplnil jsem také simulaci mise Iridium NEXT-1 o timeline pro ASDS přistání prvního stupně (podle videozáznamu). Ze simulací je vidět, že aerodynamické namáhání při ASDS sestupu je výrazně větší (možná až 3x), než při RTLS návratu prvního stupně. Pro mne jsou to zajímavé výsledky.
citace:Upravil jsem ještě trochu simulaci na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm . Zadávání "timeline" se teď už automaticky řadí podle času začátku příkazu (takže zadávání je snadnější). Doplnil jsem také simulaci mise Iridium NEXT-1 o timeline pro ASDS přistání prvního stupně (podle videozáznamu). Ze simulací je vidět, že aerodynamické namáhání při ASDS sestupu je výrazně větší (možná až 3x), než při RTLS návratu prvního stupně. Pro mne jsou to zajímavé výsledky.
Úžasná práce! Fakt dobré! Smekám ... ;-)
... prošel jsem si několik simulací a zkoušel pár věcí. Mám několik poznámek:
- Chrome dává asi nejlepší zobrazení, ale umísťuje tabulku timeline pod ostatní tabulky
- Firefox běží simulaci výrazně nejrychleji, ale tlačítko "import" je schované pod textovým polem a tedy neklikatelné
- IE je úplně mimo, nejsou grafy, tabulka výsledků má nečitelně malá, písmena ... tenhle prohlížeč fakt nedoporučuji.
Simulace se už dost rozrostla a tak bych možná navrhoval vylepšit a trochu učesat UI:
- udělat něco jako návod a ukázkový první příklad (některé věci už mi nepřipadají úplně intuitivní)
- simulace stále slučuje dvě věci - výpočet maximální nosnosti a výpočet trajektorie. Je otázkou jestli toto nerozdělit a nechat pouze společnou hlavičku
- oddělit (do samotné tabulky) hlavičku simulace a doplnit ji o tlačítka import/export/...
- simulace je stále velmi citlivá na použité časové kvantum (parametr dt), přitom generované křivky jsou docela hladké. Je otázkou, jestli někde není přílišné zaokrouhlování, nebo například jestli pokus o průměrování přírůstku akcelerace (ve funkci getNewValues na řádku 3815 až 3821) neprovádí deformaci křivky. Možná není toto vyhlazení (ve stylu Simpsonovi numerické integrace) potřebné a spíš zanáší zkreslení ...
- v hlavičce simulace by mohlo být i pole s odkazem na video (a další netové zdroje informací), podle kterého jsou odečteny časy událostí a podobně
- parametry nosiče, kosmodromu a timeline oddělit do samostatných tabulek (vizuálně i v kódu stránky - například hlavní tabulka nemá v tagu id, ale timeline má). Líbila by se mi i možnost samostatné volby uložení/načtení každé tabulky (nyní se např. ukládá timeline i když není navolena a neletí se podle ní) ...
- cíl letu (LEO, GTO, TLI, ...) by asi také mělo být v parametrech simulace
- v exportovaných datech by bylo fajn uvést verzi simulace
- export/import možná rozdělit do sekcí podle tabulek a udělat možnost samostaného zpracování
- díky javovskému charakteru by možná i šlo udělat NetBeansovskou odnož pro offline výpočty a hraní
ps: tenhle můj text rozhodně není kritika dobré práce. Je to jen aplikace přísloví o podaném prstu ... ;-)
Díky za náměty na vylepšení simulace. Určitě se pokusím něco z toho udělat, ale teď ještě nemohu nic slíbit. O případných změnách budu informovat tady.
Simulaci vyvíjím v Chrome, ale kontroluju ji občas i v MSIE 11 (a Edge) a i tam mi připadá použitelná (vizuálně i funkčně). Urovnám to ale ještě a kouknu se na Firefox.
Z hlediska logiky by možná bylo dobré doplnit nosnost pro každý stupeň.
Nulové hodnoty pak působí jako chyba.
Zkrátka taková práce si zaslouží dokonalost.
To mne připomnělo přidat ještě Alešovi další práci - anglická verze s dobrými meta tagy se určitě ve vyhledávačích dostane vysoko.
Do simulace na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm jsem dnes přidal parametry pro pár dalších nosičů (včetně Ariane 5), ale je to zatím jen surově převzato z mé stránky http://mek.kosmo.cz/zaklady/vypocty.htm kde se nosnost počítá jen Ciolkovského rovnicí, takže parametry nejsou moc přesné (protože jsou odhadem zprůměrované). Zatím jsem z těch nově přidaných nosičů neudělal žádnou dostatečně přesnou simulaci (misi). Hrát se s tím ale už dá.
Kromě toho jsem v minulých dnech simulaci doplnil o možnost skrývání grafů a skrývání detailní výsledkové tabulky (urychluje to trochu přepočet po změně parametrů). Do přehledových výsledků jsem přidal základní informace o přistání (nebo dopadu) prvního stupně rakety. Nově je mezi výsledky simulace i možnost spustit si "realtime" tabulkové zobrazování průběhu letu (čas, výška, rychlost, ...), podobně jako je to ve videozáznamech startů.
Vzhled simulace by teď měl být přijatelný nejen v Chrome, ale i v MSIE 11, Edge, a Firefoxu (novějším).
Vo videu
youtu.be/gbm1AXWik5c
je vidieť, že zábery z pristávajúceho 1. stupňa sú o cca 10 sekúnd oneskorené za záberom zo zeme.
Netušil som, že je to až toľko.
Dosť to komplikuje odčítavanie dát z takýchto videí pre tvorbu/porovnávanie simulácie.
Ano, vnoření simulační stránky do hlavního webu kosmo.cz už je obaleno takovou spoustou dodatečného javascriptu a CSS stylů, že grafy nefungují. Doporučuji používat přímo http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm (a pro jistotu udělám na té vnořené stránce automatické přesměrování).
citace:2/ rakety nedosahuju ani len 7500 m/s
Ano, protože zbývajících 300 - 400 m/s raketa získává z rotace Země. Je to položka v0 v horní tabulce. Je to asi dost matoucí a pokusím se to nějak zpřehlednit, jen ještě nevím jak (nechci hned po startu skočit z nuly na rychlost v0).
Ještě dodávám, že simulaci CRS-10 jsem už zhruba upravil podle skutečnosti z videozáznamu, takže odchylky by měly být menší než 1%.
Zlepšil jsem také synchronizaci času v "realtime" simulační tabulce, takže to už také lépe odpovídá skutečnosti.
Některé dřívější připomínky jsem "vyřešil" skrytím možnosti zadávat přímo dt a také skrytím počítaných nosností jednotlivých stupňů. Další náměty budu do simulace přidávat postupně a možná až za dlouho (lepší export/import, odkazy na zdroje, více možných kosmodromů, simulaci i pro Mars nebo Měsíc, možná i anglickou verzi, automatickou optimalizaci trajektorie, ...).
Narazil som na problem, mozno nieco zle zadavam
(zas neber to prosim ako ukolovanie na dalsie tri tyzdne, staci mi kratka odpoved ide/nejde, zle zadavam)
ak zvacsim kryt 2x, tak jeho hmotnost 10x, plochu 4x, Cx o 0,1 a este som chcel zmenit profil letu aby som nepresiahol max.Q.
ale program sa tvaril, ze zvacsovanie krytu nema podstatny vplyv na nosnost rakety, a ze si teda na spicku mozem postavit prakticky co chcem, bez podstatnej zmeny nosnosti.
Je to tak, že čísla ve sloupci "maximální nosnost" nejsou nijak ovlivněna aerodynamickým krytem. Jsou to prostě jen čísla vycházející z holých parametrů rakety a zadané charakteristické rychlosti vchar. Ani hmotnost aerodynamického krytu se nezapočítá do hmotnosti konstrukce. Je to chyba, ale zkrátka je to tak.
Parametry aerodynamického krytu ale mají silný vliv na numerickou část simulace (tedy na zobrazené grafy a dolní výsledkové tabulky). Experimentovat s aerodynamickým krytem se tedy v simulaci zatím musí jen "iterativně", tedy po změně parametrů aerodynamického krytu se musí ručně "doladit" i položky "turn" a "náklad" tak, aby výsledky byly použitelné (aby konečná rychlost rakety byla orbitální a konečná výška byla nad 100 km). Je to trochu zdlouhavější, ale jde to (doporučuji pro tyto experimenty používat v položce "řízení" volbu "automat").
Pekný záber na letový profil v prvých 45 sekundách od štartu, do výšky 3,4 km, vďaka aj jasnej oblohe a dobre umiestnenej kamere vo videu od 24 sekundy po 1:03 minuty.
30.3.2017 Falcon 9 s nákladom SES-10
Porovnanie so simuláciou
Na plnú korektnosť by bolo treba zoškálovať na grafe osu x 1:1 k y. ale myslím si, že aj takto je to skvelé.
Pozn. graf je z Falcon 9 FT ASDS Iridium NEXT-1
Tak som sa ešte trochu pohral a vypadá to, že Falcon 9 SES-10 ma väčší odklon od simulácie/grafu Falcon 9 FT ASDS Iridium NEXT-1 :
štvorec rastra grafu je 500x500 m.
