Témata: Numerická simulace startu rakety

ales - 13/12/2016 - 13:12

V tomto tématu budou soustředěny příspěvky ohledně přípravy numerického simulačního programu startu rakety (ze Země na oběžnou dráhu). Cílem by mělo být určit výkony rakety ze zadaných parametrů, včetně trajektorie letu, výpočtu jednotlivých "ztrát" a možných úspor (nebo zvýšení nosnosti) za různých podmínek (např. při startu z vysoké věže, z letadla, katapultem, nebo třeba při použití silnějších či účinnějších motorů).

Přesunu sem už existující příspěvky z jiných vláken diskuze (tam byly off topic).

Je zřejmé že podobné programy už existují (Orbiter, Kerbal, FlightClub, a další). Ovšem jde o to, abychom sami přesně znali a chápali všechny potřebné vzorce a souvislosti (a navíc abychom si ten systém mohli přizpůsobit svým potřebám). Osobně jsem chtěl podobný simulační program udělat už dávno, tak teď to spolu zkusíme realizovat.


HonzaB - 12/12/2016 - 13:01

Ještě se vrátím k výpočtům/odhadům úspor při startu z 20km vysoké věže. Nějak mi to nedá spát ... ;-)

Přišlo by mi zajímavé porovnat jednotlivé úrovně zjednodušení celé situace. Je tu několik fyzikálních jevů, které "mluví" do výpočtů a odhadů:
- potřebná potencionální a kinetická energie
- efekt postupného spotřebovávání paliva a postupného zrychlování rakety. Tedy Ciolkovského rovnice
- aerodynamické ztráty
- změna ISP a účinnosti pohonu vlivem snižujícího se okolního tlaku.
- gravitační ztráty
- úspory plynoucí z nižšího aerodynamického namáhání při startu z výšky (nižší průběh aerodynamického namáhání a asi vyšší umístění MaxQ bodu)

Pro vlastní odhad vidím možnost použít několik úrovní:
1) započítat pouze energie. To jsem udělal původně, je to velmi nepřesné vzhledem k dlouhé době hoření motoru. Nicméně to vede odhad úspory cca 6%.

2) započítat energie a Ciolkovského rovnici (postupné zrychlování rakety a ubývání paliva). Tedy bez atmosféry a bez gravitačních ztrát. Toto řešil Martin Jedinný a další. Vycházel odhad úspor pod 20%.

3) snaha o doplnění odhadu ostatních ztrát. O toto se pokoušel Aleš Holub a další. Výsledkem je odhad úspor cca 10%.

Možná zde by bylo vhodné použít přímo numerickou integraci, nebo nějaký simulační program. Třeba excelovskou tabulkou po 1s letu. Nemáte toto někdo udělané? Zvládl by to Kerbal?


martinjediny - 12/12/2016 - 22:33

quote:
...
Možná zde by bylo vhodné použít přímo numerickou integraci, nebo nějaký simulační program. Třeba excelovskou tabulkou po 1s letu. Nemáte toto někdo udělané? Zvládl by to Kerbal?


tak toto smrdi pracou, uzitocnostou a podobne...
problem vidim predovsetkym v aerodynamickych stratach uz od 0,8M sa nepocitaju lahko a nad 3Mach ma problem uz aj google...

edit:
dalej
- odhad zmeny Isp, v prvom priblizeni by sme sa mohli uspokojit s intrepolaciou podla tlaku vzduchu
- zmena AD odporu v zavislosti od rychlosti, tlaku (najma pri vysokych rychlostiach (vplyv na medznu vrstvu)), teda i zmena koeficientu odporu vzduchu
-vlozenie planovanej drahy a planovane zmeny tahu motorov


takze pre excel mi vypoctova tabulka vychadza cca na 23 stlpcov a to este pojde v poloautomatickom rezime, nakolko by bolo do nej treba vstupovat upravami pre subsonicku, transonicku, supersonicku a hypersonicku rychlost, a tiez pre zmeny velkosti a vektoru tahu, i ked mozno by sa dali pouzit nejake funkcie casu, vysky, rychlosti a pod...



[Editoval 12.12.2016 martinjediny]


HonzaB - 13/12/2016 - 02:44

quote:
...problem vidim predovsetkym v aerodynamickych stratach uz od 0,8M sa nepocitaju lahko a nad 3Mach ma problem uz aj google...


tady by možná šlo použít následující fintu: víme že celkem AD ztráty jsou na úrovni ztráty 150m/s (dle p.Holuba). Takže by asi šlo prověst souběžnou numerickou interpolaci těchto ztrát a v iterační smyčce to směřovat k této celkové hodnotě. A doufat, že se to chová rozumě (konvergentně)... ;-)

quote:
- odhad zmeny Isp, v prvom priblizeni by sme sa mohli uspokojit s intrepolaciou podla tlaku vzduchu

v zásadě jde o Bernouliho rovnici, takže ztráty jsou při nevyrovnaném statickém tlaku na stranách konce trysky. Mění se okolní tlak a tedy tento rozdíl. Proto bych interpolaci podle tlaku vzduchu bral jako dostatečnou.

quote:
- zmena AD odporu v zavislosti od rychlosti, tlaku (najma pri vysokych rychlostiach (vplyv na medznu vrstvu)), teda i zmena koeficientu odporu vzduchu

v prvním přiblížení tady asi jde pouze o rozdělení podle rychlosti a Reynoldsova čísla na oblast rychlostí s laminárním (závislost va první mocnině rychlosti) a s turbulentním prouděním(závislost na druhé mocnině rychlosti).

quote:
-vlozenie planovanej drahy a planovane zmeny tahu motorov

snižuje se tah motorů po spotřebování části paliva a tedy snížení hmoty rakety. Důvodem je omezení maximálního zrychlení na hodnoty snesitelné nákladem/posádkou ...

quote:
23 stlpcov

... to jsi už dost daleko s úvahama! ;-)


ales - 13/12/2016 - 13:28

Přidám sem pár odkazů s náměty, jak podobnou simulaci udělat v Excelu, nebo třeba v Pascalu (programovací jazyk). V těch odkazech (a zdrojových kódech) jsou i informace o potřebných vzorcích.

http://physics.stackexchange.com/questions/132298/how-can-excel-be-used-to-model-the-flight-of-a-rocket

http://www.sworld.com.au/steven/space/apollo/sim/
http://www.sworld.com.au/steven/space/shuttle/sim/


martinjediny - 13/12/2016 - 18:13

quote:
Přidám sem pár odkazů s náměty, jak podobnou simulaci udělat v Excelu, nebo třeba v Pascalu (programovací jazyk). V těch odkazech (a zdrojových kódech) jsou i informace o potřebných vzorcích.

http://physics.stackexchange.com/questions/132298/how-can-excel-be-used-to-model-the-flight-of-a-rocket

http://www.sworld.com.au/steven/space/apollo/sim/
http://www.sworld.com.au/steven/space/shuttle/sim/


Perfektne odkazy...

netreba vymyslat koleso, ale rozvijajuci sa projekt takehoto druhu by mohol byt dobrou vizitkou fora...

len cas a ludia...

P.S. uz som roky neprogramoval v turbopascale, ale potesilo ma, ze freepascal je dost podobny TP, takze zdrojaky su citatelne aj pre mna ako amatera.


miky - 14/12/2016 - 09:35

tohle se mi moc líbí. chtěl bych to pochopit do detailu


ales - 14/12/2016 - 22:20

OK, pusťme se tady veřejně do přípravy té simulace. Každý tak bude moci sledovat postup, pochopit principy, zeptat se na nejasnosti, nebo třeba přispět ke zpřesnění nebo jinému vylepšení výsledku.

Mám v plánu tu stručně popsat tyto body:
- proč a jak numericky simulovat (princip)
- potřebné fyzikální vztahy a vzorce
- praktická realizace simulace (asi v Excelu, možná v JavaScriptu)
- hodnocení výsledků, zpřesňování simulace, vylepšování výstupů

Celé to asi potrvá pár dní až týdnů, ale snad nemusíme spěchat.

Takže proč a jak numericky simulovat?

Problém výpočtů při startu rakety spočívá v tom, že v průběhu vzletu se mění řada důležitých parametrů (hmotnost, tah, aerodynamický odpor, gravitační zrychlení, specifický impuls motorů, rychlost rakety, zrychlení rakety, ...). Zachytit všechny ty změny přesnými a jednoznačnými vzorci (analytickými) je velmi těžké, spíš skoro nemožné (pro analytické řešení je většinou třeba udělat řadu značných zjednodušení).

Výše uvedený problém můžeme vyřešit tím, že vzlet rakety rozložíme na velmi malé časové úseky (dt) a v každém jednotlivém úseku budeme parametry považovat za konstantní (protože v tom krátkém časovém úseku se změní jen velmi málo). V každém časovém bodě tedy spočítáme pohyb rakety do příštího bodu a postupným složením výsledků (tzv. numerickou integrací) získáme celý průběh vzletu se všemi podrobnostmi (polohy v prostoru, síly, rychlosti, směry).

Takto získané výsledky jsou samozřejmě jen přibližné, takže pro zpřesnění se používá řada speciálních postupů, z nichž některé asi budeme muset použít (to ale uvidíme až při hodnocení přesnosti výsledků). Budeme také muset nějakým způsobem definovat plánované změny pohybu rakety, jako např. oddělování stupňů, změny tahu motorů, čas a velikost počátečního vybočení do požadovaného směru, nebo třeba cílové parametry výsledné oběžné dráhy.

V dalším pokračování se podíváme na fyzikální vztahy a vzorce, které budeme při simulačních výpočtech potřebovat.

Pokud si o tom chce někdo přečíst předem (anglicky), může se podívat třeba na níže uvedené odkazy (týkají se sice jen modelářských raket, ale principy jsou stejné):
http://www.rocketmime.com/rockets/rckt_sim.html
http://www.rocketmime.com/rockets/newton.html
http://www.rocketmime.com/rockets/physics.html
http://www.rocketmime.com/rockets/rckt_sim2D.html
http://www.rocketmime.com/rockets/rckt_eqn.html
http://www.rocketmime.com/rockets/RocketEquations.pdf


lamid - 16/12/2016 - 12:15

quote:
OK, pusťme se tady veřejně do přípravy té simulace.
http://www.rocketmime.com/rockets/rckt_sim.html



Pozrel som sa na tu simuláciu a nakoľko ju má v SI jednotkách použil som hodnoty pre Falcon9.


ide o kolmý štart počítaný po 1/2 sekunde, 421800 kg, ťah 6000 kN po 162 sekúnd, Falcon_sim vyletí do výšky 357 km , max rýchlosť 5185 m/s

Simulácia neuvažuje zo zmenou gravitačného zrýchlenia od výšky, ani zmenou Cd od rýchlosti,
výpočet hustoty vzduchu podla jeho vzorca rho =1,22*0,9^(výška v m/1000) je presný do 10 km. [Editoval 16.12.2016 lamid]


lamid - 16/12/2016 - 17:30

Na stránke
http://www.rocketmime.com/rockets/rckt_sim.html
je aj simulácia modelárskej rakety vystrelenej pod uhlom:
flt_sim_2d_MiniMagg_I161.xls




Po zadaní hodnôt ako v predchádzajúcom prípade a sklone 0,03° /áno, 3/100 stupňa/ vyjdu takéto grafy.
Vo výpočtoch totiž nepočíta s odstredivou silou.


ales - 16/12/2016 - 23:23

Díky lamidovi za pokusy. Je vidět, že simulace, určené pro modelářské rakety, dávají zajímavé výsledky i pro parametry velkých raket. Pro naše účely to ale zřejmě nebude dost přesné, protože potřebujeme do simulace zahrnout všechny hlavní faktory, které mohou ovlivnit dráhu startující kosmické rakety.

Podívejme se tedy na potřebné fyzikální vztahy a vzorce. Budu postupovat pokud možno relativně pomalu, aby to mohli sledovat i méně pokročilí zájemci.

Řekli jsme si, že simulace bude počítat pohyb rakety po velmi malých časových úsecích (dt) a jejich postupným složením tak určí celou vzletovou dráhu a všechny její parametry.

Cílem našich úvah musí být vzorce, pomocí kterých dokážeme z jednoho bodu dráhy dopočítat polohu, rychlost a směr rakety pro další krok simulace.

Nejprve se zkusme podívat na síly, působící na raketu v každém bodě její vzletové dráhy.

Jde o vektory (tedy směrové síly) uspořádané zhruba podle níže uvedeného obrázku:


Ve směru letu rakety tedy působí tah motorů (F [dále ho budu označovat Fm]), proti směřuje aerodynamický odpor (D = drag) a směrem k Zemi jde síla gravitace (Fg). Celá raketa se přitom pohybuje rychlostí (v) [také ve směru letu] a je ve výšce (h) [nad povrchem Země].

V závislosti na okamžitém úhlu (fi) vůči Zemi (horizontále) je pak výsledkem "čistá síla" ("net force") (F) ze které můžeme dále spočítat pohyb rakety v dalším kroku simulace. Jde o tzv. vektorový součet, který se nejsnáze počítá tak, že každý vektor rozdělíme do jeho vodorovné [Fx = F.cos(fi)] a svislé [Fy = F.sin(fi)] složky. Stejně směřující složky se pak sečtou a máme výsledek. Ze známé síly (F) a okamžité hmotnosti rakety (m) můžeme určit zrychlení rakety (a) a z něj pak i uletěnou dráhu (s = v0.dt + 0,5.a.dt^2). Vektorově sčítat můžeme i zrychlení.

Pro aerodynamický odpor D je důležitá okamžitá rychlost rakety (v), okamžitá hustota atmosféry (rho), průřez rakety (area) a součinitel aerodynamického odporu (Cd) [tvar špičky rakety]. Přesný výpočet aerodynamického odporu je hodně složitý (protože je těžké určit okamžitou hustotu atmosféry v každé výšce, a také součinitel odporu se různě mění). Buď použijeme komplikované vzorce, které už někdo jiný sestavil, nebo dokonce možná použijeme nějaké předpočítané tabulky. Uvidíme.

U gravitační (svislé) síly také musíme vzít v úvahu, že s výškou nad Zemí tato síla klesá, a také že se vzrůstající vodorovnou složkou rychlosti rakety bude proti ní působit rostoucí odstředivá síla Fo (po vyrovnání obou sil bude dosažena oběžná dráha).

Tah motorů (Fm) snad můžeme pro začátek považovat za konstantní (nebo alespoň s předem definovaným průběhem). Podobně snad můžeme považovat za konstantní i okamžitou spotřebu paliva (sekundový průtok Q). Obě hodnoty ale spolu souvisí přes specifický impuls (Isp = Fm/Q). Protože se i Isp mění s hustotou atmosféry, tak asi budeme za definovaný považovat průtok Q a tah motorů budeme dopočítávat (Fm = Isp.Q).

Takže souhrn výše uvedených úvah jsou tyto vzorce (0=teď, 1=teď+dt):
Fm = Isp.Q [aktuální tah motorů]
r = re + h0 [r = vzdálenost od středu Země, re = poloměr Země]
g = mi/r^2 [mi = gravitační koeficient Země]
rho = 1,22.0,9^(h0/1000) [hustota atmosféry]
D = 0,5.rho.Cd.area.v0^2 [aerodynamický odpor]
aD = D/m [zpomalení dané aerodynamickým odporem]
ao = v^2/r [odstředivé zrychlení ze vztahu Fo = m.v^2/r]
am = Fm/m [zrychlení od tahu motorů]
amx = am.cos(fi0) [zrychlení od motorů ve směru x = vodorovně]
amy = am.sin(fi0) [zrychlení od motorů ve směru y = svisle]
aDx = aD.cos(fi0) [aerodynamické zpomalení ve směru x]
aDy = aD.sin(fi0) [aerodynamické zpomalení ve směru y]
ax = amx - aDx [výsledné zrychlení ve směru x]
ay = amy - aDy - g + ao [výsledné zrychlení ve směru y]
dsx = v0x.dt + 0,5.ax.dt^2 [posun polohy ve směru x]
dsy = v0y.dt + 0,5.ay.dt^2 [posun polohy ve směru y]
x1 = x0 + dsy [konečná vzdálenost rakety od místa startu = range]
h1 = h0 + dsy [konečná výška rakety = altitude]
dvx = ax.dt [změna rychlosti ve směru x]
dvy = ay.dt [změna rychlosti ve směru y]
v1x = v0x + dvx [konečná rychlost ve směru x]
v1y = v0y + dvy [konečná rychlost ve směru y]
v1 = sqrt(v1x.v1x + v1y.v1y) [celková konečná rychlost = absolutní]
fi1 = arctan(v1y/v1x) [konečný směr letu = úhel vektoru rychlosti]

Moc přehledné to asi není, ale příště to už zkusíme využít v první verzi reálné simulace a snad se to pak trochu vyjasní. Otestujeme simulaci na jednoduchých příkladech a případně opravíme chyby.

P.S.: kontrolujte mne někdo, protože takovouto simulaci tvořím poprvé a mohu se někde mýlit (to možná zjistím až po těch zmíněných testech)


martinjediny - 16/12/2016 - 23:51

quote:
OK, pusťme se tady veřejně do přípravy té simulace....
tyzden pred Vianocami bude asi kazdy prispevok vzacny, ale skoda premarnit hodenu rukavicu. takze podme do toho
quote:
...
- proč a jak numericky simulovat (princip)
- potřebné fyzikální vztahy a vzorce
- praktická realizace simulace (asi v Excelu, možná v JavaScriptu)
- hodnocení výsledků, zpřesňování simulace, vylepšování výstupů

obzvlast sa tesim na posledny bod

quote:
... Zachytit všechny ty změny přesnými a jednoznačnými vzorci (analytickými) je velmi těžké, spíš skoro nemožné (pro analytické řešení je většinou třeba udělat řadu značných zjednodušení)....
Takto získané výsledky jsou samozřejmě jen přibližné, takže pro zpřesnění se používá řada speciálních postupů, z nichž některé asi budeme muset použít
len mala poznamka, postupy mozme zmiesat. niektore analyticke vzorce je vyhodne pouzit, hoci na intervale dt. (napr. ciolkovskeho rovnicu, AD pre male rychlosti,...)


quote:
...proč a jak numericky simulovat...

este dam svoju predstavu, mozno niecim inspiruje...
I./ riadenie rakety delim na dve paralely a prave preto potrebujem simulaciu.
strelim raketu a program reaguje
ked dosiahnem vysku, tak,...
ked dosiahnem rychlost, tak,...
ked sa minie palivo, tak ...
...to je jedna vetva, ale ak ratam so zlyhanim senzorov,
tak zo simulacie viem, ze nejaky stav mal nastat v case t a cas t+x mi zabezpeci dalsi krok bez ohladu na chybny senzor.

II./ vstupy do programu musia korelovat s programom rakety a sucasne mozem rucne ovplvnovat nespojite funkcie, ako transonicku rychlost, zmeny sucinitelu celneho odporu,...
vstupy:
1/ východzia poloha: vyska, zemepisna sirka, + parametre rakety
2/ start z rampy
3/ rotacia nad rampou
4/ dosiahnutie transsonickej rychlosti
5/ dosiahnutie hypersonickej rychlosti
6/ udrziavanie zrychlenia do vysky xy
7/ oddelenie pomocnych stupnov
8/ odstrelenie zachrannej vezicky
9/ let po odhodenie AD krytu
10/ ...

kazdy z tych bodov moze mat zadefinovane nielen planovane zmeny podla programu - smer letu (vektor tahu motorov od horizontaly, % tahu motorov,... ale i fyzikalne zmeny - celny odpor, ekvivalentna plocha prierezu,...

predstavujem si to nejak tak, ze napr.3/ rotaciu nad rampou zadam:
cas +6s, tah 120%, tah od horizontaly 82°, sklon orbity 52°, Cx=0,3, ekvivalentna plocha AD prierezu S=1,2m2,...
(len v tom pripade bude vypocet v exceli taky znacne polomanualny, kadzy vypocet vyziada spustu spravnych zasahov...)

III./ lamid sa uz pustil do fyziky
predpokladam, ze budeme riesit 4 veci.
1/ ciolkovsky
2/ zmena ISp
3/ Ad odpor
4/ gravitacne straty... zmena g, dostredive zrychlenie, AD vztlak

lamid si vsimol znacnych zjednoduseni napr. atmosfery.
Ak sa ale raz rozhodneme vypocet otocit a pristavat, alebo uvazovat aj plachetnice, tak atmosferu by sme mali popisat poctivejsie.
Napriklad neodvadzat tlak od hustoty, ale poctifo zaviest funkciu pre obe veliciny, nakolko atmosfera nie je dostatocne homogenna. zvlast pre vysky 11-18km, 45km, 80km,390km,4000km a mozno tiez by stalo zato uvazovat zemepisnu sirku...
(na urcitych intervaloch samozrejme tlak a hustota koreluju...)

tiez je otazka, co je dostatocne v prvom kroku a co sa da vyspickovat postupne...
len navrhujem program stavat tak, aby spresnovanie umoznil.






martinjediny - 17/12/2016 - 00:35

quote:
...P.S.: kontrolujte mne někdo, protože takovouto simulaci tvořím poprvé a mohu se někde mýlit (to možná zjistím až po těch zmíněných testech)

ako zjednodusena simulacia pre xls to bude asi dobre...
/v obrazku nemas
- dostredive zrychlenie, ale dalej ho popisujes a pouzivas
- vztlak, ale to je asi v tomto kroku zanedbatelne/

vzroec pre D = 0,5.rho.Cd.area.v0^2 [aerodynamický odpor] bude treba modifikovat pre vyssie rychlosti...

nevidim aky vzorec navrheujes pre zmenu ISp...
chcelo by to aspon aproximacny

mas nejaku peknu tabulku na tlaky a hustotu atmosfery?


Alchymista - 17/12/2016 - 01:39

Isp je funkciou atmosferického tlaku v danej výške

Isp = w/g0 + Sa(pa - ph)/m.g0

kde
podčiarknuté znaky sú dolné indexy
w - výtoková rýchlosť
g0 - gravitačné zrýchlenie v nulovej výške
Sa - plocha ústia trysky
m - prietočné množstvo ústím trysky
pa - tlak v ústí trysky
ph - tlak v okolí (vo výške)

Keďže Isp v danom prípade "už poznáme" pre obe medzné hodnoty ph (pre hladinu mora i pre vákuum), je možné zmeny pa v závislosti na ph zanedbať (sú kompenzované reguláciou motoru) a zaviesť len priamu lineárnu závislosť Isp na ph, a bude to bez nadmernej chyby.

pokiaľ ide o vzorec pre aerodynamický odpor, koeficient Cd je nelineárnou funkciou rýchlosti, presnejšie - machovho čísla.

na vlastnosti atmosfery je dobrý "Atmospheric Properties Calculator "
http://www.aerospaceweb.org/design/scripts/atmosphere/
[Upraveno 17.12.2016 Alchymista]


lamid - 17/12/2016 - 05:54

Do uvedeného xls súboru som dorobil odstredivé zrýchlenie gcf=Vx^2/(6378000+Y) a odstredivú silu pripočítal v Fy.


Inak simulácia je citlivá na dt a bohužiaľ nefunguje nad 600 riadkov. [Editoval 17.12.2016 lamid]


lamid - 17/12/2016 - 07:35

Odpor vzduchu:
Na stránke http://www.braeunig.us/space/atmos.htm je model štandardnej atmosféry U.S. Standard Atmosphere, 1976 in SI Units
Mám ho v tabuľke:


porovnával som ho do výšky 80 km so vzorcom pre výpočet hustoty vzduchu:
rho=((44,3308-vyska)/42,2665)^(1/0,234969)
rho=1,51294717*0,86403173^vyska
rho=1,22*0,9^(vyska) Edit: pre km, pre m/1000

vzorce sú v 8, 10 a 12 riadku a chyba v percentách v 9,11 a 13 oproti štandardnému modelu atmosféry.

Koeficient odporu vzduchu Cd sa rýchlosťou mení napr.:
[Editoval 17.12.2016 lamid]


martinjediny - 17/12/2016 - 10:23

Este jedna poznamka k vzorcom
Rychlost by zom radsej rozkladal na tri zlozky
rovina rovnobeziek (rotacia zeme)
rovina poludnikov
Vyska v smere od taziska zeme

Potom dokazeme vlozit i zmeny sklonu drahy napr. Pre geo.
A aj rotacia Zeme bude zmysluplnejsia...

Otazka je len ako hlboko chceme ist... pre suborbital staci i prvotny navrh...f


ales - 17/12/2016 - 10:46

Super, díky všem za náměty a připomínky. Určitě je využijeme.

Lamid už pokročil hodně daleko. Vypadá to dobře, ale asi si přece jen zkusím udělat ještě i svoji vlastní tabulku, abychom měli nezávislé výsledky a mohli je porovnat.

Líbí se mi všechny náměty na zpřesnění hodnot. Isp určitě zkusím lineárně svázat s tlakem vzduchu (mezi Isp pro "sl" [sea level] a "vac" [vacuum]). U odporu vzduchu možná začnu s jedním se vzorců od lamida, ale nakonec asi stejně skončím u té tabulky hodnot. Jak na proměnný Cd zatím nevím, zřejmě to bude muset být tabulka hodnot. Zpřesnění pomocí Ciolkovského rovnice si nechám na později, abych mohl porovnat rozdíly proti zjednodušení rovnoměrným zrychlením. Ilustrační obrázek se mi nechtělo kreslit, tak jsem použil nalezený z internetu i když neobsahoval úplně všechno a pokusil jsem se to doplnit až následným popisem. Souhlasím s Martinovým výčtem potřebných vstupů (parametrů). Začnu jen těmi nejnutnějšími, ale pak je hodlám doplňovat (aby simulace byla univerzálnější).

Nevím, kdy se dostanu k přípravě vlastní simulační tabulky, ale snad to bude nejpozději zítra. Pak se ozvu s popisem stavu a snad i s prvními mými výsledky.


PinkasJ - 17/12/2016 - 11:08

quote:

P.S.: kontrolujte mne někdo, protože takovouto simulaci tvořím poprvé a mohu se někde mýlit (to možná zjistím až po těch zmíněných testech)

NEMOHU SE DO DISKUSE VÍCE ZAPOJIT, ZLOMIL JSEM SI RUKU. JEDNOU RUKOU TĚŽKO PSÁT. ALE SLEDUJI A TÉMA S MI LÍBÍ. ZATÍM BEZ NÁMITEK.


lamid - 17/12/2016 - 11:44

Ak môžem, tak pre rho do 20 km doporučujem
rho=((44,3308-vyska)/42,2665)^(1/0,234969)
nad 20 do 80 km
rho=1,51294717*0,86403173^vyska

pre porovnanie jednotlive hodnoty vzorcov a ich chyby


nad 80 km tabuľku nemám spracovanú, ak by bola požiadavka nie je problém nájsť funkciu.

Edit: V poslednej funkcii je výška/1000 pre m, pre km len výška/1 [Editoval 17.12.2016 lamid]


lamid - 17/12/2016 - 12:20

quote:

Lamid už pokročil hodně daleko. Vypadá to dobře, ale asi si přece jen zkusím udělat ještě i svoji vlastní tabulku, abychom měli nezávislé výsledky a mohli je porovnat.


Ja som len použil zverejnený odkaz na xls tabuľku a jednoducho doplnil.
Zmena Cd(v) a g(h) pre takúto variantu tabuľky nemá zmysel riešiť.

Ak by sa do nej doplnil letový profil /8 sek kolmo hore, potom 30 sek pod uhlom 5°,.../ tak by mala zmysel.


U Cd je problém s hodnotami. Modelári používajú od 0,75 po 0,3.
Závislosť Cd na Mach som už uviedol vyššie.
Ale u rakiet Cd musí byť nižší cca 0,01 - 0,05. Jasno v tom nemám.


pet.rok - 17/12/2016 - 15:04

vidim ze ste poriadne pokrocili. mal by som len jednu poznamku k modelu (mozno je to co lamid v poslednom prispevku zmienuje alebo som len nebol dost pozorny)
chyba mi v modeli nabehovy uhol rakety, ktory jednak v oblasti aerodynamickej (v nizkych vyskach) vytvara vztlak (cize hore orientovanu silu) a samozrejme ma vplyv na odpor (zvysuje ho)
kazdpopadne je to velicina ktora odraza system aktivneho riadenia rakety (co asi nebude pripad modelarskej rakety a mozno preto tam chyba)

ohladne odporu vzduchu by sme mohli pouzit zname hodnoty celkovych aerodynamickych strat (dV) napr. pre Saturn V je to "len" 46 m/s kym napr. straty z riadenia tvorili 187 m/s (rozdiel vektora tahovej sily a smeru letu) a gravitacne dokonca 1677 m/s.
preto si myslim ze v pripade odporu vzduchu to mozeme zjednodusit tak ze krivku hustoty vzduchu v zavislosti na vyske prenasobime nejakou takouto cielovou hodnotou a nemusime sa hrat s koeficientami odporu a pod.

velmi rad by som sa tiez aktivne zapojil do procesu ale bohuzial teraz mam prilis husto v praci


lamid - 17/12/2016 - 16:02

quote:
ohladne odporu vzduchu by sme mohli pouzit zname hodnoty celkovych aerodynamickych strat (dV) napr. pre Saturn V je to "len" 46 m/s kym napr. straty z riadenia tvorili 187 m/s (rozdiel vektora tahovej sily a smeru letu) a gravitacne dokonca 1677 m/s.

Myslím si, že Saturn bol ťažký, dlho stúpal a preto ten pomer strát. Nebol by to vhodný model a hlavne univerzálny.

Áno, straty z riadenia sa zatiaľ nespomenuli.


PinkasJ - 17/12/2016 - 17:26

„ZTRÁTY“ (VČETNĚ NA DOSAŽENÍ RYCHLOSTI) V SOUČTU BUDOU PŘEDSTAVOVAT ROZDÍL MEZI STARTOVNÍ HMOTOU RAKETY A UŽITEČNÝM NÁKLADEM NA LEO. KDYŽ U SATURNU 5 BYLY AERODYNAMICKÉ ZTRÁTY JEN 46 M/S, NESMÍME ZAPOMÍNAT, ŽE K PŘEKONÁNÍ TÉTO MALÉ ZÁPORNÉ RYCHLOSTI SATURN MUSEL SPÁLIT HODNĚ PALIVA, NEBOŤ BYL JEŠTĚ VELMI TĚŽKÝ. NAVÍC MU AEROD. ZTRÁTY ZVÝŠILY I GRAVITČNÍ ZTRÁTY. VŠECHNO JE SVÁZÁNO S CIOLK. ROVNICÍ. ZÁVISÍ, PŘI JAKÉ HMOTĚ RAKETY DANÉ ZTRÁTY VYJÁDŘENÉ V M/S VZNIKAJÍ. JEJICH VYJÁDŘENÍ V M/S JE PROTO TROCHU ZAVÁDĚJÍCÍ, NELZE JE ARITMETICKY SČÍTAT, NA ROZDÍL OD ZTRÁT VYJÁDŘENÝCH VE HMOTÁCH. ALE TO VŠE NUMERICKÁ SIMULACE MŮŽE SPOČÍST.


Alchymista - 17/12/2016 - 22:49

k aerodynamickému odporu:
Je dobré vedieť, že raketa s pracujúcim motorom má odlišný odpor (nižší) od rovnakej rakety s nepracujúcim motorom. Pri pracujúcom motore výrazne klesá zložka dnového (alebo "sacieho") odporu, môže to byť i viac ako 50%.
Druhý efekt spočíva v ejekčnom účinku vytekajúcich spalín motoru, ktorý zvyšuje rýchlosť prúdenia obtekajúceho prúdu v zadnej časti rakety. Niečo málo o tom bolo v knihe Raketová technika (Naše vojsko, 1962).


ales - 17/12/2016 - 23:22

Dnes jsem se k simulaci dostal jen na kratší čas, takže jsem zatím připravil jen velmi hrubou a neúplnou verzi v excelu (XLS, ale vytvořené v Open Office). Dal jsem to na adresu http://mek.kosmo.cz/zaklady/rocket_ascent_simulation.xls (kdyby to chtěl někdo vyzkoušet). Nahoru jsem si napsal řadu vstupních parametrů (planety a rakety), které bych chtěl brát v úvahu, ale ještě to nemám zahrnuté ve vzorcích. Simuluji zatím jen první stupeň (použil jsem vzorce uvedené v jednom z mých předchozích příspěvků) a na první pohled vypadají výsledky docela rozumně (stupeň vyhoří ve výšce cca 60 km, při rychlosti něco přes 2000 m/s, pak setrvačností vystoupá do výšky přes 100 km a nakonec spadne zpět na Zemi, ve vzdálenosti přes 500 km od místa startu).

Pro "rho" jsem použil vztahy doporučené lamidem a pro Isp doporučení od Alchymisty. V obou případech to vypadá velmi dobře použitelné a možná to už nebude třeba měnit. Celkové aerodynamické ztráty vychází v desítkách metrů za sekundu, což mi připadá OK. Nemám tam ale žádnou změnu Cd v závislosti na rychlosti a zatím také přesně nevím jak nasimulovat oddělování stupňů, nebo třeba změny tahu motorů. To zkusím doplnit v další verzi.

A ano, zatím jsem nezmiňoval ani případný aerodynamický vztlak, ani ztráty řízením. V první verzi totiž chci simulovat tzv. "gravity turn" - https://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_turn , což je jeden z možných způsobů startu rakety, který se vyznačuje tím, že krátce po startu raketa vybočí ze svislého směru přesně definovaným manévrem, a pak už dál letí tak, že vektor tahu přesně souhlasí s vektorem rychlosti, takže nevzniká ani žádný vztlak, a vlastně ani žádné ztráty řízením. Tento způsob startu lze použít při navádění družic na vyšší základní oběžnou dráhu (vzlet je dost strmý). Pro nižší základní dráhy se používají pozvolněji stoupající (plošší) trajektorie, které ve své druhé polovině vyžadují mírné vybočení tahu ze směru rychlosti, ale většinou až po dosažení výšky nad 50 km, takže i zde se v první fázi používá systém tahu přesně ve směru letu (rychlosti).

Ve své tabulkové simulaci jsem ten "gravity turn" zatím zhruba zahrnul tím, že už při startu počítám s mírným náklonem (na úrovni řádově jen 0,001°). Později možná budu chtít ten náklon (turn) udělat až po určité době od startu (pokud to bude nutné, protože zatím mi ten počáteční náklon připadá použitelný [po jeho změně se očekávatelně mění i trajektorie letu]).

Kvalitu simulace chci testovat tak, že zkusím svislý a šikmý let s nulovým aerodynamickým odporem. Výsledky by měly odpovídat známým analytickým vzorcům pro tyto případy. Později samozřejmě budu chtít kvalitu celé simulace ověřit pomocí známých parametrů některé skutečné rakety (Falcon, nebo možná Saturn-5/Apollo). Uvidíme. Ozvu se až po dalším zdokonalení simulace (hlavně oddělování stupňů, plánované změny tahu [omezování MaxQ a omezování přetížení] a rychlostně závislý součinitel aerodynamického odporu).


Derelict - 17/12/2016 - 23:38

quote:
... mas nejaku peknu tabulku na tlaky a hustotu atmosfery?



Možná zajímavost, která bude mít dopad na přesnost výpočtů. Přesný vzorec na výpočty tlaku atmosféry neexistuje, buď se jedná o aproximace nebo jejich přesnost končí s hranicí cca 80km. Na tento problem jsem narazil při snahách o výpočty charakteristik odvodu tepla, chtěl jsem si uvedené spočítat pro Marsovské sondy a sondy na jiných tělesech. Příčin je několik.
- různě husté plyny v atmosphere (jednoatomové a molekuly)
- proudění a ohřev atmosféry
- další jevy ...

Pokud bude potřebovat někdo scan některých stránek se vzorci z raketové techniky, mohu zajistit.


martinjediny - 18/12/2016 - 10:42

quote:
...Pokud bude potřebovat někdo scan některých stránek se vzorci z raketové techniky, mohu zajistit...

to by mohlo byt zaujimave


lamid - 18/12/2016 - 12:16

quote:
...na adresu http://mek.kosmo.cz/zaklady/rocket_ascent_simulation.xls (kdyby to chtěl někdo vyzkoušet).


Ako som upozornil u mnou použitej simulácie, aj táto Vaša je náchylná na zmenu časového intervalu dt. Pre dt 1,1 1 0,9 0,8 alebo 0,1 sek dáva iné výsledky.

Pokúsil som zadať Vaše hodnoty do mnou upravenej simulácie a vypadá to dobre. Samozrejme sú tam iné hodnoty.
Palivo vyhorí po 156 sek zostatková hmotnosť 48000 kg, ok, ale dosiahnutá výška 238,6 km.
Neskúmal som v čom je rozdiel.
http://www.imagehosting.cz/images/falconqzq.png

Väčší problém vidím v dt, asi tam musí byt kratší interval 0,1.


Pozn. excel pozná pi =PI()



pet.rok - 18/12/2016 - 13:08

to Ales: Pouzitie "gravity turn" je skvely sposob ako zredukovat komplexnost a zaroven udrzat simulaciu na realnej urovni, super.
Aerodynamicky odpor ma vcelku realny priebeh s maximom v 12700m s celkovou stratou cca 31 m/s. Pri premennom Cd to vyjde este blizsie realite. Ked sa da Cd priblizne medzi M1 a M2 na uroven 0,4 tak celkova strata narastie na 45 m/s co je hodne blizke realite.


martinjediny - 18/12/2016 - 14:00

quote:
...Pro nižší základní dráhy se používají pozvolněji stoupající (plošší) trajektorie, které ve své druhé polovině vyžadují mírné vybočení tahu ze směru rychlosti, ale většinou až po dosažení výšky nad 50 km, takže i zde se v první fázi používá systém tahu přesně ve směru letu (rychlosti)...

pozeral som sa na moznosti zadefinovat program letu rakety... zmeny vektoru letu, odhodenie krytu,...

v exceli bude asi najjednoduchsie, ak bude mozne zadat pociatocne podmienky letu (vcitane pociatocnej rychlosti, vektoru, nadmorskej vysky, sklonu drahy, CD...) a vzdy to riesit ala jeden stupen.
takze dalsi vypocet zacne tam, kde predchadzajuci skoncil, len so zmensenim suchej hmotnosti,vektoru,... a az dielcie vysledky spojit do priebehu letu...


pet.rok - 18/12/2016 - 14:50

myslim ze to netreba delit, pri viacerych stupnoch bude sa dat pouzit podobny pristup ako u "rho" a rozdelit vypocet niektorych hodnot na intervaly

pre t:
0 - meco1
meco1 - odhodenie stupna 1
start 2 - meco2
meco 2 - odhodenie stupna 2
...

pricom tieto hodnoty su konstanty

a podla toho pocitat tah a hmotnost v jednoduchsom pripade a v zlozitejsom mozno este plochu (pri bocnych motoroch alebo pri rozdielnych priemeroch stupnov ale to ma vyznam niekde do vysky 80-90 km).


ales - 18/12/2016 - 22:18

Díky za připomínky a testy. Je nedobré, že je ta simulace citlivá na velikost dt. Je to známkou toho, že "něco je špatně". Nejspíš jsem někam napsal vzorec, který nebere do úvahy dt, i když by měl. V příštích dnech to prověřím a případně opravím.

Mezitím jsem svoji tabulku upravil v jiném směru a dal ji zase na http://mek.kosmo.cz/zaklady/rocket_ascent_simulation.xls (pozor, už to má přes 2MB). Pomocí mnoha IF jsem pospojoval tři stupně (vždy čekám na vyčerpání paliva v daném stupni a pak hned přepínám na další [včetně odhození zbytku stupně]), ošetřil jsem případný dopad zpět na Zemi a pokusil jsem se i "vypnout motory" po dosažení oběžné dráhy. Lepší by bylo místo toho iterativně určit čistou nosnost, ale to nechám na později. Zhruba jsem také nasimuloval změnu Cd tak, že pro rychlosti mezi 300 a 400 m/s ji prostě zdvojnásobím. Vypadá to použitelně.

Bohužel je ta tabulka kromě citlivosti na dt, velmi citlivá i na ten počáteční náklon (simulující "turn"). Stačí malá změna a výsledek je hodně jiný. Nastavil jsem tam hodnotu, která alespoň nějak dosáhne oběžné dráhy. Ovšem ten "kompletní gravity turn" je zřejmě dost neefektivní profil letu, protože oběžnou dráhu dosahuji až ve výšce přes 350 km (při rychlosti cca 7700 m/s) a přitom celkovou charakteristickou rychlost mám přes 9900 m/s. "Ztráty" jsou tedy přes 2200 m/s a to je moc (aerodynamické ztráty mi přitom vycházejí jen cca 50 m/s).

Chtěl bych teď tedy hlavně odstranit přílišnou citlivost na dt (najít příčinu) a také bych se rád pokusil o automatické "řízení" na plošší dráze, kde by se po dosažení vrcholu "zatáčky" raketa sama orientovala tak, aby kompenzovala gravitační pád (a tím udržovala stálou výšku [objevily by se tak "ztráty řízením"]). Mělo by to nastat až ve výškách přes 100 km. Budu také muset nějak zahrnout příspěvek od rotace Země na souřadnicích kosmodromu. Snad bude zatím stačit to zadat do simulace jako počáteční rychlost ve směru x.

Chybí toho ještě dost (a jde mi to dost pomalu), takže mějte strpení. A samozřejmě můžete i sami tu moji XLS simulaci prověřit, prozkoumat a případně upravit.


PinkasJ - 19/12/2016 - 08:58

Děkuji panu Holubovi za velikou práci, kterou udělal, a čas, který tomu musí věnovat. Všechna čest.
Bylo by možno v budoucnu postupovat obráceně, jak to bývá v praxi ? To je nejdříve počítat vrchní stupeň: Zadat požadovanou nosnost rakety na LEO, Isp, konstrukční číslo, rychlosti při kterých se budou oddělovat stupně, limity zrychlení, výšku a rychlost na LEO. Nejlépe začít u dvoustupňových a vyjít pro kontrolu ze známé rakety – F9FT s nosností na LEO cca 23 tun (bez návratu 1. stupně) viz http://spaceflight101.com/spacerockets/falcon-9-ft/ [Upraveno 19.12.2016 PinkasJ]


lamid - 19/12/2016 - 09:40

quote:

Bohužel je ta tabulka kromě citlivosti na dt, velmi citlivá i na ten počáteční náklon (simulující "turn"). ...
...
aby kompenzovala gravitační pád (a tím udržovala stálou výšku [objevily by se tak "ztráty řízením"]).



Simulácia je zatiaľ postavená tak, že kam letí raketa tam smeruje ťah motorov.
V simulácii chýba, aby ťah bol pod uhlom k smeru letu, laicky povedané aby raketa bola schopná pri rovnakej výške letu do boku, asi je to Vaše "aby kompenzoval gravitáciu".


A len drobnosť. Dopĺňam si riadok s funkciami MAX() MIN() hodnôt pre jednotlive stĺpce pre rýchlejšiu orientáciu a prehľadnosť. doporučujem.
vid obr. http://www.imagehosting.cz/images/falconmem.png


ales - 19/12/2016 - 11:15

Ano, výraz "aby kompenzoval gravitaci" v podstatě znamená "s vhodným úhlem náběhu". Ten úhel náběhu (ve smyslu rozdílu směru tahu motorů a směru vektoru rychlosti) do simulace přidám (abychom s ním pak mohli pracovat).

Přidám do svojí tabulky i ten řádek min/max, je opravdu užitečný.

Pro pana Pinkase: Snad půjde upravit simulaci tak, aby ze zadaných parametrů dopočítala optimální konstrukci, ale to si nechám na později. Stejně bude muset jít o iterativní přístup a ten se v nejhorším dá dělat i se stávající simulací (až bude plně funkční a přesná) tak, že člověk ručně mění základní parametry (tahy, hmotnosti) a dívá se, jak se mění výsledné vlastnosti (rychlosti, zrychlení). Pomocí těchto "ručních iterací" se pak lze přiblížit požadovaným vlastnostem.


lamid - 19/12/2016 - 11:55

quote:
Ano, výraz "aby kompenzoval gravitaci" v podstatě znamená "s vhodným úhlem náběhu". Ten úhel náběhu (ve smyslu rozdílu směru tahu motorů a směru vektoru rychlosti) do simulace přidám (abychom s ním pak mohli pracovat).


ja som si dovolil dodať stĺpec uhol motorov a amx a amy vynásobiť cos(uhol mot)
ak sa dá do určitého času hodnota, tak mení sa profil letu.

vid obr.
http://www.imagehosting.cz/images/falcongqg.png
vstupne hodnoty sú rovnaké ako na predchádzajúcom mojom obrázku, tak je vidieť pri porovnaní grafov rozdiel v dráhe. (je skrátená tabuľka na 900 riadkov oproti prvému obrázku, ale to nehrá rolu)

či uvažujem správne dávam na zváženie.

Edit: vynásobenie cos() len zoslabí hodnotu zrýchlenia a to nie správne riešenie. [Editoval 19.12.2016 lamid]


ales - 19/12/2016 - 13:23

quote:
ja som si dovolil dodať stĺpec uhol motorov a amx a amy vynásobiť cos(uhol mot)
Nevím, jestli to tímto způsobem dostatečně přesně odpovídá skutečnosti. V simulaci dopočítávám úhel fí vždy jako směr rychlosti rakety. Pokud úhel motorů budu považovat za úhel náběhu (aoa = Angle Of Attack), tak logicky přímočařejší by bylo amx a amy počítat tak jak jsou, jen místo fí použít úhel (fí+aoa). Tah je pořád stejný, jen jde jiným směrem, takže jednu složku zrychlení by to mělo zmenšit, ale druhou zvětšit. Takto to zkusím doplnit do svojí tabulky.

Faktem sice je, že si lze představit i situaci, kdy celkový tah motorů neprochází těžištěm rakety, což zřejmě ve směru k těžišti sníží výsledný tah, ale následkem tohoto stavu je rotace (zatáčení) celé rakety, takže to musí být jen relativně velmi dočasný jev. Zatím ho zanedbám (i když je to určitě jistá část "ztrát řízením").

P.S.: Teď si uvědomuji, že možná každý mluvíme o jiném úhlu. Lamid asi skutečně mluví o vychylování trysek, ke kterému dochází při řízení rakety (tedy například právě při prvotním "turnu" krátce po vystoupání nad rampu), zatímco mě jde o celkové vychýlení rakety ze směru rychlosti, tedy skutečný "úhel náběhu" (při velkých hodnotách tomu pan Pinkas říká "kobra"). To si vyjasníme později. V první fázi mne zajímá, jak velký úhel náběhu musí rakety ve velkých výškách mít, aby plně kompenzovaly přebytek gravitace při plošším profilu letu (aby nespadly zpět na Zemi než dosáhnou orbitální rychlost). Při strmějším "gravity turn" profilu jde právě o to, aby raketa dosáhla orbitální rychlost přesně na vrcholu oblouku, definovaného jen drobným počátečním vychýlením a pokračujícího zrychlováním s nulovým úhlem náběhu.


lamid - 19/12/2016 - 14:24

áno,práve to sem idem písať
amx=O15/L15*COS($C$10*(E15-D16))
amy=O15/L15*SIN($C$10*(E15-D16))
a vidím to tu už napísané.


ales - 19/12/2016 - 15:56

Na adresu http://mek.kosmo.cz/zaklady/rocket_ascent_simulation.xls jsem dal další verzi svojí tabulky (tentokrát je upravena v MS Excelu, takže má jen 1,3MB). Doplnil jsem poloautomatický sloupec úhlu náběhu aoa (dá se definovat, jak "silně" se má simulace pokoušet dorovnat klesání). Doplnil jsem také řádky min, max a sum. Opravil jsem chybu ve výpočtu y složky odporu vzduchu, doplnil jsem ruční zadání počáteční rychlosti od rotace Země, přesunul jsem základní graf a pokusil jsem se doplnit hrubý výpočet základních "ztrát".

Testování už je docela zajímavé a výsledky jsou snad i poměrně realistické (pro dt = 1). Celková charakteristická rychlost rakety už mi vychází pod 9500 m/s a plošší trajektorie přináší vyšší nosnost (když se výška dorovná zvýšeným úhlem náběhu).

Ovšem pro některé kombinace parametrů to dává výsledky nesmyslné, takže pořád je na tom co vylepšovat. Až se mi to podaří nějak rozumně ošetřit (ty občasné nesmyslné výsledky), tak se zase ozvu. Teprve pak snad bude simulace prakticky použitelná (důvěryhodná) a bude ji možno zpřesnit a případně "vyšperkovat".


HonzaB - 19/12/2016 - 19:21

... hezká práce!!!

sice jen zběžně probíhám díky předvánočnímu pracovnímu frmolu, ale mám nějaké poznámky:
- zrychlení nelze nechat stoupat neomezeně stoupat, každá mechanická konstrukce má své limity
- jaké jsou fyzikální jednotky jednotlivých parametrů? Např. isp je udané 3000, čekal bych o řád méně. Z toho plynoucí průtok paliva je zase o řád měnší, než bych čekal ...
- přijde mi nepřehledné použití různých jednotek. Např: výška je udána v metrech, poloměr země je naopak v kilometrech. A pak se to ve vzorečku pro gravitační zrychlení dohání konstantama ...
- číslo PÍ je dostupné přímo, není potřeba ho počítat přes arkustangent ... ;-)
- pro stabilní hodnoty lze použít pojmenování buněk, což by výpočet trochu zpřehlednilo. Je to lepší než "dolarové" absolutní odkazy.
- výpočet je extrémně závislý na hodnotě dt. Vzhledem k extrémní citlivosti (zkuste si napsat 0,99 místo 1) a vzhledem k použité přesnosti numerických výpočtů jde asi o chybu nějakého vzorečku a nikoliv o numerickou záležitost.


ales - 19/12/2016 - 21:21

Takže další verze (0.04) mojí tabulky je na http://mek.kosmo.cz/zaklady/rocket_ascent_simulation.xls .

Zjistil jsem, že citlivost na dt je úzce svázána s tím prvotním náklonem. Musí být v nějakém vhodném poměru, který se mi ale nepodařilo najít. Udělal jsem to tedy zatím tak, že jsem tam natvrdo zadal "konstanty" tak, aby simulace byla použitelná pro dt 1 nebo 2 nebo 0,5. Rozdíly jsou v takovém případě obvykle menší než 1%, což už mi připadá použitelné (alespoň pro začátek). Každopádně jsem proto přesvědčen o tom, že v hlavních vzorcích už není žádná zásadní chyba.

S tabulkou se už tedy dá pracovat tím způsobem, že měníte modře podbarvené buňky (parametry) a pomocí změn toho "náklonu" to pak (zkoušením) dotáhnete do "hezké křivky". Ostatní vlastnosti se potom dopočítají podle mne docela realisticky (hlavní dopočítané vlastnosti jsem v tabulce označil žlutě).

Každopádně beru všechny připomínky i od Honzy. Pro Isp jsem použil jednotku N.s/kg, což je 9,81x větší číslo, než Isp uváděné v sekundách. Tu mnou použitou jednotku mám rád např. proto, že vyjadřuje přímý vztah "F = Isp * Q" v SI jednotkách (tah F v Newtonech, Isp v N.s/kg a palivový průtok Q v kg/s). Některé buňky mám pojmenované už teď, ale ne vždy jsou ty názvy použity ve vzorcích. To bude obsahem další verze tabulky

Pro další verzi tedy plánuji:
- možnost zadat omezení na maximální zrychlení (přetížení)
- omezit použití různých jednotek (všude se pokusím dát metry, Newtony, kilogramy a stupně)

Výhledově bych samozřejmě rád udělal simulaci "samoiterativní", aby pro zadané parametry dokázala vždy najít vhodnou velikost výchylky pro "turn" a také aby dopočítala čistou nosnost rakety. Nejsem si jist, jestli to dokážu v Excelu, takže možná ještě zkusím podobnou simulaci v JavaScriptu nebo v PHP.


martinjediny - 19/12/2016 - 22:41

quote:
Takže další verze (0.04) mojí tabulky je na http://mek.kosmo.cz/zaklady/rocket_ascent_simulation.xls .
...Nejsem si jist, jestli to dokážu v Excelu, takže možná ještě zkusím podobnou simulaci v JavaScriptu nebo v PHP.

Pekna praca, Ales,
btw
Javu ani PHP som este neskusal, takze dalej budem asi len prizerajuci...
ale v xls som skusil na pozicii U21 a nasl. vrazit

=IF(F20<165;cx;IF(F20<360;cx*(F20-150)*(F20-150)/40000+cx;IF(F20<400;cx*2,59;cx*(0,9+250000/(F20*F20)))))

a AD straty mi stupli na cca 72m/s
(inspiroval som sa lamidovym diagramom, aj ked som ho asi celkom netrafil)
(matematikom sa ospravedlnujem, cisla do funkcii som si len odhadol a funkcie tiez, takze priestor na zdokonalovanie ostava )

Ale sme stale o dva rady pod zaujimavymi cislami. takze je asi jedno, ci to bude 50, alebo 70m/s...
a ci sa tym v tejto faze zdrzovat...


lamid - 20/12/2016 - 14:01

quote:
... hezká práce!!!
- jaké jsou fyzikální jednotky jednotlivých parametrů? Např. isp je udané 3000, čekal bych o řád méně. Z toho plynoucí průtok paliva je zase o řád měnší, než bych čekal ...
- přijde mi nepřehledné použití různých jednotek. Např: výška je udána v metrech, poloměr země je naopak v kilometrech. A pak se to ve vzorečku pro gravitační zrychlení dohání konstantama ...

- pro stabilní hodnoty lze použít pojmenování buněk, což by výpočet trochu zpřehlednilo. Je to lepší než "dolarové" absolutní odkazy.
- výpočet je extrémně závislý na hodnotě dt.


-Isp v sekundách je vec zvyku. Ja osobne tiež som sa čudoval pri pohľade na prvú tabuľku. Ale stačí si tabuľku "personifikovať" na sekundy a v stĺpci "tah Fm" ju vynásobiť 9,81, osobne som za túto variantu. Isp sa väčšinou udáva v sekundách, len tu je zvykom v N.s/kg

-rôzne jednotky. Tam som jednoznačne za. Výpočet beží v SI jednotkách m, sec, kg. Ale mňa otravujú prázdne pozície čísiel - priemer zeme 6378000 m. Veď to je tak veľké číslo.
6 378 km. Dosiahnutá výška 256,8 km. To ma zaujíma. (K priemeru 6378 alebo 6371 sa dúfam ešte dostaneme)

-pojmenování buněk. To je dvojsečné. Funkcie s pojmenovaní sú na pohlaď jasnejšie, ale skúste v tabuľke nájsť rho0, výraz T11 vás presne navedie.

-dt, tam som jednoznačne za uzamknutie hodnoty na x.x sek po overený tabuľky na známych profiloch letov reálnych rakiet. Osobne tomu nerozumiem, simuloval som kolmý štart a tam simulácia pri 0,1 sek a menej bola stabilná, ale pri šikmom lete aj pod 0,03 stále hádzalo rôzne výsledky. Nerozumiem tomu.
Tak ak to bude overené pre 1 sek, treba to zamknúť a nepovoliť voľbu dt.


lamid - 20/12/2016 - 14:57

quote:

(inspiroval som sa lamidovym diagramom,

Ale sme stale o dva rady pod zaujimavymi cislami. takze je asi jedno, ci to bude 50, alebo 70m/s...
a ci sa tym v tejto faze zdrzovat...



Diagram Cd je zo stánky modelárov rakiet. Mal ukázať ako riešia problém modelári. Funkciu Cd(v) pre reálne rakety nepoznám.

A aby som pravdu povedal, rád by som ju videl. [Editoval 20.12.2016 lamid]


martinjediny - 20/12/2016 - 15:28

mne sa na prvy pohlad ten tvoj diagram pacil, tak som dalsi nehladal...

ale prisiel mi clekom realny.
http://history.nasa.gov/SP-4219/Chapter3.html



http://what-when-how.com/space-science-and-technology/rocket-propulsion-theory/



btw. ani nie je velky problem, ze nad M5 su diagramy vzacne, nakolko vacsina AD strat je do M5


lamid - 20/12/2016 - 16:25

to je hodne šíroké:
https://www.google.sk/search?q=cd+to+mach&client=firefox-b&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjd_bjPiIPRAhVMclAKHaIWBmsQ_AUICCgB&biw=1208&bih=652#tbm=isch&q=cd+vs+mach

http://www.aerorocket.com/validate.html

Z histórie : Saturn V Launch Simulation

[Editoval 20.12.2016 lamid]

http://www.braeunig.us/apollo/saturnV.htm [Editoval 20.12.2016 lamid] [Editoval 20.12.2016 lamid]


PinkasJ - 21/12/2016 - 10:17

POKUD JDE O CELKOVÉ ZTRÁTY RAKET:
Pro případnou kontrolu z výsledků numerické simulace jsem si z Ciolkovskjého rovnice spočetl, kolik by bylo třeba startovní hmoty u F9FT pro dosažení rychlosti 7800 m/s s nákladem 22,8 tun (max. nosnost) v inerciálním prostředí beze ztrát. To znamená let po přímce, tah v ose, bez zásahů řízení. V prvém výpočtu výchozím ze zjednodušení, že 2. stupeň zůstane stejný, jako ten skutečný. V druhém pak s optimálnějšího rozdělení hmot.

Ispvac = 3384 Ns/kg pro 2, stupeň, pro 1. stupně průměrné Isp = 2950 Ns/kg. Výpočet pro max. nosnost 22,8 tun je bez návratu 1.stupně (jako ve skutečnosti)

Pojmy: Ms: startovní hmota plného stupně + vše nad ním.
Mk: suchá hmota stupně + vše nad ním

SKUTEČNÁ F9FT: UZ = 22800 kg http://spaceflight101.com/spacerockets/falcon-9-ft/
2. STUPEŇ : 4000 + 107500 = 111500 kg
1. STUPEŇ : 22500 + 409500 = 432000 kg

Použité vztahy:
v = Isp * Ln (Ms / Mk),
M s = Mk * e ^ v/Isp ,
Mk = Ms / e ^ v/Isp

PRO INERCIÁLNÍ PROSTŘEDÍ, v = 7800 m/s vyjde rozdělení rychlostí:
2. stupeň v = 5454 m/s , 1 stupeň v = 2346 m/s

2 STUPEŇ: Hmota stupně zůstává stejná
1 STUPEŇ: Ms = 355064 kg
Vlastní hmota 1. stupně: 355064 – 115500 - 22800= 216764 kg
Celková hmota rakety (bez UZ): 216764 + 111500 = 328264 kg

CELKOVÉ ZTRÁTY: 432000-216764 =215236 kg COŽ JE cca 39,6 % ZE STARTOVNÍ HMOTY RAKETY 543500 kg (bez UZ)
POZN: celkové ztráty u skutečné F9FT cca 40% vycházejí relativně velmi malé, neboť F9FT má až neuvěřitelně vysoká konstrukční čísla – u 1. stupeň 19,2 , u 2. stupeň 28,8 (na př. Centaur Atlasu 5 má 10,3). Je to do značné míry umožněno podchlazováním paliva. U běžných raket by vyšly ztráty kolem 50%, zvláště kdyby měly nějaké stupně nebo boostery na TPH.
Suchá hmota se u každého stupně přičítá při jeho výpočtu k nákladu a tedy má velký vliv. Proto se také dělají stupňovité rakety, aby velké suché hmoty co nejdříve zmizely

Myslím, že tento výpočet je dost přesný. Není v něm jen zahrnuta hmota přechodového dílu a krytu nákladu, což by nebyl problém zahrnout. Také převzatý údaj suché hmoty 2. stupně – 4000 kg možná není přesný. Výpočet lze snadno změnit na jiné rozložení rychlostí 1. a 2. stupně (menší druhý, větší první stupeň):

NA PŘ. PRO: 2. STUPEŇ 70000 kg (3000 + 67000), suchá hmota 3000 kg : MS = 70000 + 22800 = 92800kg
- vyjde rozdělení rychlostí: 2.stupeň: 4750 m/s, 1. stupeň 3050 m/s

1. STUPEŇ: Za předpokladu, že 1. stupeň bude zhruba poloviční, odhadnu jeho novou suchou hmotu 11000 kg
- Mk = 11000+70000+22800 = 103800 kg
- Ms = 291866 kg
- Vlastní hmota 1. stupně: 291866 – 70000 - 22800 = 190066 kg.
CELKOVÁ STARTOVNÍ HMOTA RAKETY (bez UZ): 70000 + 190066 =260066 kg
Pro rychlost 7800 m/s a náklad 22,8 tun tedy stačí v prostředí beze ztrát hmota rakety cca 48% skutečné F9FT (tedy ztráty by byly 52%) při stejném palivu a ještě jsem dal horší konstrukční číslo 2. stupně.

Je vidět, že skutečné procentuální ztráty raket ve hmotách jsou někde úplně jinde, než ztráty vyjádřené v rychlostech. Tam na prvý pohled celková ztráta 1700 m/s vůči dosažené rychlosti 7800 m/s vypadá příznivě, protože rychlosti mají exponenciální charakteristiku a nelze je tedy srovnávat ani v číslech ani v %.


ales - 22/12/2016 - 00:11

Další verzi (0.05) tabulky jsem dal na http://mek.kosmo.cz/zaklady/rocket_ascent_simulation.xls .

V této verzi jsem jen upravil výpočet Cd podle Martina, odstranil jsem "pí" a dal jsem možnost zadávat Isp v sekundách.

Kromě toho jsem ale hlavně v parametrech zkusil simulovat Falcon 9R (pro RTLS) a porovnat to s výsledky na flightclub.io . Není to špatné, dá se dosáhnout i značné shody (např. v tom, že první stupeň se odděluje ve výšce cca 60 km a ve vzdálenosti cca 50 km od kosmodromu, při rychlosti cca 1700 m/s a úhlu cca 40° k horizontále, a spotřebované delta_v už je cca 3000 m/s). To mi připadá pro začátek docela solidní (nejsem si ale jist, nakolik výsledky na flightclub.io odpovídají skutečnosti). Je zatím těžké ručně nastavovat všechny potřebné parametry v tabulce (hlavně počáteční čas a úhel pro spuštění gravitační zatáčky). Pokusím se k tomu udělat nějaké pomůcky nebo automatiku (jen ještě nevím jak).

Na testování je to ale už zřejmě použitelné (verze 0.05 obsahuje právě tu výše zmíněnou simulaci F9R).

P.S.: Výpočty pana Pinkase vypadají realisticky, takže jim věřím. Ovšem podotýkám, že žádná dostupná snaha o snížení těch vyčíslených ztrát není zadarmo, takže nakonec vždy vyhraje ekonomika, která rozhodne, co se vyplatí a co už ne. Teprve trh rozhodne, která cesta se prosadí (jestli "old space" nebo "new space"). Uvidíme za pár let.


lamid - 22/12/2016 - 08:17

Ďakujem za link na flightclub.io
S tým sa dá "vyhrať".

Potešilo ma, že súčiniteľ odporu vzduch Cd má zhruba rovnaký priebeh v 80 sek max 0,5.
[email]
Pre porovnanie

max dynamický tlak je 25 kPa v 80 sek ku 29,6 v 78 sek
[Editoval 22.12.2016 lamid]


lamid - 22/12/2016 - 10:23

Do riadku T20 treba vložiť funkciu z T21. (rho=...)

Ak som zadal výšku0=20000 m funkcia v T20 dáva chybu. [Editoval 22.12.2016 lamid]


ales - 22/12/2016 - 21:28

Díky za upozornění na buňku T20 (první rho). Opravil jsem to a výslednou tabulku jsem dal na http://mek.kosmo.cz/zaklady/rocket_ascent_simulation.xls . Tentokrát jsem tam nasimuloval F9R s čistým "gravity turnem" (s nulovým úhlem náběhu po celou dobu letu, kromě počátečního vybočení). Vyšla mi nosnost cca 13 tun a výsledná kruhová dráha ve výšce cca 305 km. Pro zajímavost jsem následně zkusil nasimulovat start stejné rakety (a stejným typem vzletu) z výšky 20 km. Je to na adrese http://mek.kosmo.cz/zaklady/rocket_ascent_simulation_20km.xls . Po doladění parametrů (hlavně času a velikosti úvodního vybočení do "turnu" [na flightclubu tomu říkají "Pitch Kick"]) mi vyšla nosnost cca 14,5 tuny a výsledná kruhová dráha ve výšce cca 335 km. Rozdíl charakteristických rychlostí je cca 160 m/s (ve prospěch startu z výšky) a zvýšení nosnosti je 11,5%. Je vidět, že zlepšení Isp výškou a minimalizace aerodynamických ztrát se projeví docela solidně. Je to vlastně jeden z výsledků, který jsme chtěli numerickou simulací získat.

Díky lamidovi i za podrobnější porovnání naší simulace s výsledky na https://flightclub.io/ . Vypadá to solidně. Potřebovali bychom ale do simulace zavést jemné řízení směru i velikosti tahu. A také by to chtělo automaticky iterativně dopočítávát optimální průběh vzletu. To už v excelu nedokážu, takže další verzi tabulky už zřejmě připravovat nebudu. Kdo chce, může ji vylepšovat sám. Pro kontrolu jsem zkusil základní vzlet F9R v tabulce nasimulovat i pro dt = 0,5 s a výsledky byly v toleranci cca 1% proti simulaci s dt = 1 s (po ručním doladění času a velikosti počátečního vybočení). Myslím tedy, že tabulka je použitelná pro experimenty s dostatečnou přesností. Jen vyžaduje čas a trpělivost při ručním iterativním ladění vstupních parametrů.

Po svátcích se možná pustím do simulace v JavaScriptu a v PHP (podobně jako to mají na https://flightclub.io/ ). Půjde mi o to, abych si ověřil další možnosti zpřesnění výsledků (zkrácením dt, lepší numerickou metodou, nebo třeba automatickou optimalizací parametrů), dále mi půjde o nezávislé ověření výsledků z https://flightclub.io/ a také o možnost upravit si výstupy podle svých představ. Uvidím, jak to půjde (pokud se do toho pustím, tak bych vývoj zase popisoval veřejně tady).

Když shrnu současnou tabulkovou simulaci, tak mohu říci, že jsme úspěšně ověřili základní principy numerické simulace, tedy aproximaci reality pomocí přírůstkových výpočtů s malým časovým krokem a se zjednodušenými vzorci v každém kroku.

Takže:
- začínáme s počátečními parametry výšky a rychlosti (obvykle 0) a směru vzletu (obvykle svisle nahoru)
- z okamžité výšky a rychlosti určíme parametry atmosféry, aerodynamický odpor a Isp motoru
- z parametrů pohonu a celé rakety určíme okamžitý tah a zrychlení (včetně jeho směru) a také průtok pohonných hmot
- rozložíme do svislých a vodorovných složek jednotlivá zrychlení od motoru, od aerodynamického odporu, od gravitace i od odstředivé síly (dané vodorovnou rychlostí)
- podle jejich směru sečteme nebo odečteme jednotlivé složky do celkového zrychlení ve vodorovném a svislém směru
- vypočteme rychlost pro další krok numerické simulace tak, že k počátečním složkám rychlosti přičteme složky celkového zrychlení vynásobené délkou kroku simulace [v = v0 + a.dt] (předpokládáme rovnoměrně zrychlený pohyb)
- vypočteme nové složky polohy pro další krok simulace tak, že k počátečním hodnotám (výška a vzdálenost od místa startu) přičteme odpovídající dráhu rovnoměrně zrychleného pohybu [s = 0,5 . (v0 + v) . dt]
- vypočteme novou hmotnost rakety tak, že od původní hodnoty odečteme sekundový průtok paliva vynásobeny délkou kroku simulace [m = m0 - Q.dt] (nesmíme zapomenout snižovat hmotnosti i o případné odhazované části rakety)
- teď už máme všechny potřebné hodnoty pro zahájení dalšího kroku simulace

Doufám, že příspěvky v tomto tématu fóra (spolu s výslednou simulační tabulkou) přinesly čtenářům lepší pochopení základních principů numerické simulace i principů vzletu rakety a jejího navádění na oběžnou dráhu. Pokud je něco nejasného, klidně se ptejte a diskutujte dál.


PinkasJ - 23/12/2016 - 08:12

To pánové Holub, lamid:
Hoši, velký dík za vaši práci, konečně budeme mít na těchto stránkách nástroj k přesnějšímu výpočtu raket, který je pružný v zadaných parametrech i k dalšímu budoucímu upřesňování.
K výpočtu F9R u pana Holuba: výsledek bych viděl realistický a proto mne trochu překvapuje údaj výrobce – nosnost 22,8 tun na LEO, tedy na cca 200 km. Rozdíl ve výšce 305 km není velký, to zvládá malé množství paliva u lodě Sojuz. Nebo pan Holub to počítal s návratem 1. stupně ?


lamid - 23/12/2016 - 08:34

Zmenou výšky0 sa mení aj vx0 a to v tomto prípade z 400 na 401,2 m/s
Aby sa na to nezabúdalo, tak som si do "personifikovanej" tabuľky dorobil prepočet a hneď som ho využil na zadávanie zemepisne výšky, tu je to 30,411°.
Dopočítavam si kruhovú rýchlosť, doplnil stĺpec dynamického tlaku.

Upravil Cd, aby nedával viac ako 0,52 jeho priebeh je na grafe v modrom krúžku.

Cd=IF(F20<=0,8*340;0,2;IF(F20<1*340;-0,2+0,0015*F20;IF(F20<=1,2*340;-0,7+0,0029*F20;IF(F20<=1,9*340;0,8429-0,0008*F20;IF(F20<=4*340;0,3814-0,000125*F20;IF(F20<=5*340;0,33-0,000088*F20;IF(F20<=8,5*340;0,08+0,0000588*F20;0,25)))))))

závislosť Cd(v) sa ešte pokúsim zistiť flightclub.io
Bude sa s čím hrať.


ales - 23/12/2016 - 11:01

Upřesnění pro pana Pinkase. Ano, v poslední verzi tabulky simuluji RTLS verzi F9R (tedy s návratem prvního stupně). Je to nasimulováno tak, že "suchá hmota" prvního stupně je odhadnuta na 80 tun, protože zahrnuje přes 50 tun paliva na RTLS, a také množství paliva v prvním stupni (využitelné pro vzlet) je sníženo o těch více než 50 tun. Pokud těch 50 tun přesunu ze suché hmoty do paliva, tak bez problémů dosáhnu nosnost kolem 23 tun na LEO. Oficiální údaje SpaceX jsou tedy odpovídající.

Lamidova personalizace tabulky je perfektní a asi ji udělám i do té své (až se k tomu dostanu). Díky za připomínky a spolupráci.


lamid - 23/12/2016 - 11:11

Tak na Fligh club sa s grafom moc nehrali, viď obrázok,
modrá je Flighclub,
žltá -kozmo od Martin Jediný,
červená - lamid vyššie uvedená funkcia,
zelena lamid podľa flight clubu(funkcia pod obrázkom. Je na Vás, ktorú si vyberiete.


=IF(X2<230;0,2;IF(X2<840;-0,0000000000000904523934*X2^5+0,000000000247292089*X2^4-0,000000252213269*X2^3+0,00011538*X2^2-0,02222177*X2+1,64533411;0,2))
za bunku X2 treba dat bunku "rychlost v" F20


PinkasJ - 23/12/2016 - 14:39

Pane Holub, už to vidím, dřív jsem se podíval jen zběžně,dík za upřesnění


martinjediny - 23/12/2016 - 19:15

quote:
Tak na Fligh club sa s grafom moc nehrali, viď obrázok,
modrá je Flighclub,
žltá -kozmo od Martin Jediný,
červená - lamid vyššie uvedená funkcia,
zelena lamid podľa flight clubu(funkcia pod obrázkom. Je na Vás, ktorú si vyberiete.
http://www.imagehosting.cz/images/falconkmk.png

=IF(X2<230;0,2;IF(X2<840;-0,0000000000000904523934*X2^5+0,000000000247292089*X2^4-0,000000252213269*X2^3+0,00011538*X2^2-0,02222177*X2+1,64533411;0,2))
za bunku X2 treba dat bunku "rychlost v" F20


moju funkciu mas trochu nepresne, lebo jak si vsimnes,

=IF(F20<165;cx;IF(F20<360;cx*(F20-150)*(F20-150)/40000+cx;IF(F20<400;cx*2,59;cx*(0,9+250000/(F20*F20)))))

medzi v 360 a 400m/s mam vodorovnu ciaru, lebo tam mam vrazenu konstantu nasobenu konstantou.

ale to nie je podstatne. (aj tak potreuje vylepsenie)

tu funkciu som zbuchal od oka a snazil som sa ju napasovat medzi namarane hodnoty a vykresleny diagram. takze priestor na vylepsenie urcite je.


Chcel som potom vytvorit novu funkciu podla tvojho obrazku:


a podla mojho prispevku 20.12.2016 o 15:28 - Martin Jediny
a alchymistovho pripsevku. ten totiz vysvetluje priebeh apolla a rozdiel voci NASA diagramom zrejme pasivnemu letu.
Lenze prave preto, ze tah rakety determinuje vyrenie za raketou, nebude vobec jednoduche taketo priebehy urcit a funkcia by mala byt funkciou nielen CD pri v0 a okamzitej rychlosti, ale aj ISp a akualneho tahu.

Ale kedze uz hruba Alesova aproximacia dala perfektne vyledky, tak som sa nedokopal pred Vianocami k dalsiemu rozdetailovaniu riesenia a prekavapilo ma, ze tolko spresnovania sposobilo tak maly posun vo vypocte.

Drzim sa zasady, ze vzdy existuje riesenie lepsie, ako to co sa pouziva. (aj ak by bolo moje).
Takze tesim sa na akekolvek vylepsenie od kohokolvek, kto si na to najde cas.


lamid - 23/12/2016 - 19:56

Funkciu mám z tabuľky V0.05 – 21.12.2016
=IF(F9<165;cx;IF(F9<360;cx*(F9-150)*(F9-150)/40000+cx;IF(F9<400;cx*2,59;cx*(0,9+250000/(F9*F9)))))

len graf je v rozmedzí 200 až 900 m/s tak sa to inak "javý", ako keď je v Mach 0-10. Edit: žltá a červená krivka je z tabulky pre mach 0 až 10 s krokom 0,1 mach, tak tam sú hodnoty x= 340,3 374,3 408,3, teda len jeden bod z vodorovnej časti žltého grafu medzi 360 až 400 m/s. Na budúci týždeň ho opravím.


V žiadnom prípade netvrdím, ktorá je lepšia. Len som ju porovnával z Flight clubom.

Ešte som si všimol v predchádzajúcom príspevku rozdiel v dynamickom tlaku 25,3 a 29,6.
Raketa je v "kosmo_sim" vo výške 36 km. Ak si pozriete štandardný model atmosféry na predchádzajúce strane, tak tam mám nepresnosť rho(h) akurát 10,6%, 0,009 oproti 0,008.
Pôvodne som robil fialovú krivku pre celý rozsah 0 až 80 km a práve v tejto pre dynamický odpor citlivej výške nie je najpresnejšia. Nakoľko do 20 km sa použila presnejšia funkcia, tak na 20 až 100 som mal vytvoriť samostatnú funkciu s dôrazom na presnosť pri 25-50 km.

Učím sa na vlastných chybách.
[Editoval 23.12.2016 lamid]

Edit2: Ešte by sa nemalo pri Cd z Mach zabudnúť na závislosť rýchlosti zvuku od teploty a tým pádom h.

Nadmorská výška/Teplota vzduchu /Rýchlosť (m.s-1)
Hladina mora /15 °C /340
11 000 m - 20 000 m/−57 °C /295
29 000 m /−48 °C /301 [Editoval 23.12.2016 lamid]


ales - 23/12/2016 - 22:49

Posílám jen informaci o tom, že tabulky na níže uvedených adresách jsem částečně upravil podle lamidovy personalizace (hlavně přepočet vx0 podle zeměpisné šířky, doplnění dynamického tlaku a změna některých jednotek pro zobrazení). Tuto verzi už jsem nazval 1.00 (alias "solidně použitelná").
http://mek.kosmo.cz/zaklady/rocket_ascent_simulation.xls
http://mek.kosmo.cz/zaklady/rocket_ascent_simulation_20km.xls


lamid - 27/12/2016 - 10:34

Upresňujem graf na základe pripomienky od Martin Jediný.

Priebeh Cd od rýchlosti (Mach = 340 m/s)

modrá krivka je Flighclub,odčítané po sek z ich grafu

žltá -kosmo od Martin Jediný,
=IF(F20<165;cx;IF(F20<360;cx*(F20-150)*(F20-150)/40000+cx;IF(F20<400;cx*2,59;cx*(0,9+250000/(F20*F20)))))

červená - lamid old funkcia
Cd=IF(F20<=0,8*340;0,2;IF(F20<1*340;-0,2+0,0015*F20;IF(F20<=1,2*340;-0,7+0,0029*F20;IF(F20<=1,9*340;0,8429-0,0008*F20;IF(F20<=4*340;0,3814-0,000125*F20;IF(F20<=5*340;0,33-0,000088*F20;IF(F20<=8,5*340;0,08+0,0000588*F20;0,25)))))))

zelena lamid podľa flight clubu
=IF(X2<230;0,2;IF(X2<840;-0,0000000000000904523934*X2^5+0,000000000247292089*X2^4-0,000000252213269*X2^3+0,00011538*X2^2-0,02222177*X2+1,64533411;0,2))
za bunku X2 treba dat bunku "rychlost v" F20

Je na Vás, ktorú si vyberiete. [Editoval 27.12.2016 lamid]


lamid - 27/12/2016 - 10:59

Pozrel som sa na funkciu rho a navrhujem ju rozdeliť na tri oblasti
0-12,5 km ((44,3308-vyska)/42,2665)^(1/0,234969)
12,5-50000 km 1,93955897*0,8562301^vyska
50000-180000 km 1,51294717*0,86403173^vyska
180000 km 0
vid tabuľku a grafy, výška vo vzorcoch v km

žltým podfarbeným sú zobrazené odchýlky

Pozn. prvá a posledná funkcia je pôvodná, stredná je upresnenie aerodynamicky citlivej oblasti.
Cd=IF(C3<12500;(((44,3308-C3/1000)/42,2665)^(1/0,234969));IF(C3<50000;1,93955897*0,8562301^(C3/1000);IF(C3<180000;1,51294717*0,86403173^(C3/1000);0))) [Editoval 27.12.2016 lamid]


martinjediny - 29/12/2016 - 12:24

quote:
Upresňujem graf na základe pripomienky od Martin Jediný.
http://www.imagehosting.cz/images/falconeze.png
Priebeh Cd od rýchlosti (Mach = 340 m/s)


tu funkciu co si zobrazil vyssie zodpovedala nejakemu konkretnemu diagramu realneho modelarskeho testu.


Preto som pripravil fumkciu ktora interpoluje sirsi rozsah Cd
a predpokladam, ze bude davat univerzalnejsie hodnoty.

stale vsak pojde len o prilblizne hodnoty

cxx-Cd
B7 - Mach

=IF(B7<0,4;cxx;IF(B7<0,8;cxx+(B7-0,1)*B7/10-0,012;IF(B7<1,151;(cxx+0,044)+(cxx+0,05)*(1,5-2*cxx)*(B7*B7-0,64)/(1,15*1,15-0,64);IF(B7<1,2;(cxx+0,05)*(2,5-2*cxx);IF(B7<2;((cxx+0,05)*(2,5-2*cxx))*((2-B7)/0,8)+((cxx+0,05)*(2,5-2*cxx)-(0,165+cxx/12))*((B7-1,2)/0,8);IF(B7<5,4;((cxx+0,05)*(2,5-2*cxx)-(0,165+cxx/12))*((5,4-B7)/3,4)+(cxx/(0,95+cxx))*((B7-2)/3,4);(cxx/(0,95+cxx))))))))

aby som z toho vykresal priebeh ala "apollo", tak budem musiet odpocitat vplyv motorov, co je ale dalsia funkcia.


lamid - 29/12/2016 - 13:06

Funkciu cxx som dal do grafu k ostatným pre M=340 m/s


krok x je 0,05 M (0,05x340)

Inak ja som si Cd(v) v stĺpci U prenásobil koeficientom "násobokCd" a tak napríklad 1,5xznásobiť jeho hodnotu v jednotlivých riadkoch,
čiže jednoducho meniť aerodynamické straty. [Editoval 29.12.2016 lamid]


lamid - 29/12/2016 - 17:41

Nakreslil som postupnosť Mach od výšky podľa grafu uvedeného vyššie:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9d/Comparison_US_standard_atmosphere_1962.svg/512px-Comparison_US_standard_atmosphere_1962.svg.png

modrá a preložil polynomickou funkciou -červená:

Vmach(h)=(-1.37948777E-08*x^5+2.80401165E-05*x^4-0.00543808*x^3+0.3455626*x^2-7.3658445*x+340.46260765)

x je h v km

Do tabuľky je možnosť, buď vložiť jeden stĺpec - prepočet h na mach a z toho vypočítavať Cd podľa funkcie ktorú uznáme za vhodnú,
alebo priamo zakomponovať polynomickú funkciu do cd(v)

napr. v príspevku (23.12.2016 o 11:11 - lamid) som s tým predbežne počítal a cd(v) je závisle od rýchlosti "v" ako násobok mach krát rýchlosť zvuku.
Cd=IF(F20<=0,8*340;0,2;IF(F20<1*340;-0,2+0,0015*F20;IF(F20<=1,2*340;-0,7+0,0029*F20;IF(F20<=1,9*340;0,8429-0,0008*F20;IF(F20<=4*340;0,3814-0,000125*F20;IF(F20<=5*340;0,33-0,000088*F20;IF(F20<=8,5*340;0,08+0,0000588*F20;0,25)))))))

Ak sa za každé 340 dosadí polynomická funkcia Vmach(h) síce vznikne krkolomný vzorec (G$10 je "nasobokCd"):
Cd=G$10*IF(F20<=0,8*(-0,0000000137948777*C20/1000^5+0,0000280401165*C20/1000^4-0,00543808*C20/1000^3+0,3455626*C20/1000^2-7,3658445*C20/1000+340,46260765);0,2;IF(F20<1*(-0,0000000137948777*C20/1000^5+0,0000280401165*C20/1000^4-0,00543808*C20/1000^3+0,3455626*C20/1000^2-7,3658445*C20/1000+340,46260765);-0,2+0,0015*F20;IF(F20<=1,2*(-0,000......



Nakoľko aerodynamicky citlivá je funkcia v cca 10-30 km, asi úplne stačí jednoducho počítať mach=300 m/s a na to posunúť funkciu cd(v)


martinjediny - 29/12/2016 - 23:27

quote:
...Nakoľko aerodynamicky citlivá je funkcia v cca 10-30 km, asi úplne stačí jednoducho počítať mach=300 m/s a na to posunúť funkciu cd(v)...


ta funkcia co si navrhol pre mach sa mi celkom paci,
ale je mozne pouzit i zjednodusenia...

zalezi na presnosti pozadovvaneho vypoctu. v hrubom sa da zanedbat cela aerodynamika a nahradit nejakym cislom.

skoda, ze Cd sa neda jednoducho prenasobovat...
pomer roznych Cd pre M0 nie je ten isty ako pre M1,2, ci M6...
aj ked opat zalezi na predpokladoch a presnosti vypoctu a prijatelne zjednodusenie je mozne vzdy.




tiez zalezi, ktore krivky si si zvolil za spravne...
moj posledny diagram
cxx-Cd
B7 - Mach

=IF(B7<0,4;cxx;IF(B7<0,8;cxx+(B7-0,1)*B7/10-0,012;IF(B7<1,151;(cxx+0,044)+(cxx+0,05)*(1,5-2*cxx)*(B7*B7-0,64)/(1,15*1,15-0,64);IF(B7<1,2;(cxx+0,05)*(2,5-2*cxx);IF(B7<2;((cxx+0,05)*(2,5-2*cxx))*((2-B7)/0,8)+((cxx+0,05)*(2,5-2*cxx)-(0,165+cxx/12))*((B7-1,2)/0,8);IF(B7<5,4;((cxx+0,05)*(2,5-2*cxx)-(0,165+cxx/12))*((5,4-B7)/3,4)+(cxx/(0,95+cxx))*((B7-2)/3,4);(cxx/(0,95+cxx))))))))

som natlacil pre nasledujuce body:

M0 //M0,4 //M0,8 //M1,15 //M1,2 //M2 //M5,4
0,14 //0,14 //0,184 //0,42 //0,42 //0,245 //0,145
0,23 //0,23 //0,274 //0,55 //0,55 //0,360 //0,200
0,30 //0,30 //0,344 //0,65 //0,65 //0,455 //0,240
0,40 //0,40 //0,444 //0,77 //0,77 //0,570 //0,295

potom medzihodnoty + blizky okraj by mal byt interpolovatelny

P.S.
neviem, ci sme sa spravne porozumeli, lebo moja rovnica vnesena do tvojho diagramu ukazuje uplne ine hodnoty, ako mne.
skusim ti dat k dispozicii xls, aj ked je to len pracovna verzia.
https://drive.google.com/drive/folders/0BwoCTlyAHBdXQ2FlSG03a0NvLUU
[Editoval 29.12.2016 martinjediny]


Pirochta - 31/12/2016 - 16:57

Chtěl bych upozornit na možnou systémovou chybu výpočtu při amerických raketách. Američané na rozdíl od rusů nezapočítávají do hmotnosti motoru přechodový prstenec mezi motorem a tělesem stupně (vychází jim pak marketingově hezké TWR).
Pak je možné snadnou udělat chybu v hmotnosti stupně či celkové rakety a počítat to zkresleně - tj. je nutné dávat pozor na celkové správné hmotnosti, než budete přiohýbat výpočty, nebo vycházet z ověřených raket, které jsou prověřené nejvíce - tj. zaměřit se v simulaci nejdříve na Sojuz a podle něj simulaci ladit.

Zajímavé odkazy k tomu co tvoříte:
https://github.com/AveryPratt/RocketCalculator
http://wiki.kerbalspaceprogram.com/wiki/Cheat_sheet


lamid - 16/1/2017 - 05:55

skúšal niekto simuláciu na sobotňajšom štarte spaceX?


lamid - 16/1/2017 - 09:54

Z videa zo štartu Falconu 9 FT 14.1.2017 som si opísal hodnoty pre prvých 20 sekund, Q max a vypnutie motora a skúsil simuláciu.
Prvých 20 sekúnd pre odhadované hmotnosti( nikde som nenašiel presné hodnoty)

Z videa upozornenie na max dyn. tlak bolo v 1:14 min
Pri simulácii času 32 sek a uhla 11,5° náklonu nastáva Qmax v 73 sek

A vypnutie motora MECO bolo 2:28

Raketa v 148 sek dosiahla rýchlosť 1936 m/s(1992) a výšku 65,9(69,9) km.

2. stupeň som neskúmal. [Editoval 16.1.2017 lamid]


ales - 16/1/2017 - 10:03

quote:
skúšal niekto simuláciu na sobotňajšom štarte spaceX?
Ano, v minulých dnech jsem se dostal k vývoji javascriptové numerické simulace (vycházející z vzorců ve dříve připraveném excelu). Mám to předběžně na adrese http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm . Porovnával jsem simulaci nejprve před startem se simulací na flightclub.io a po doladění jsem dosáhnul podobných výsledků, jako tam měli oni (navedení na základní dráhu ve výšce přes 250 km [s apogeem přes 600 km]). Po skutečném startu jsem z technického webcastu SpaceX odečetl reálné hodnoty (navedení na základní přechodovou dráhu ve výšce cca 167 km) a přizpůsobil jsem tomu svoji simulaci (změnil jsem parametry počátečního vybočení "pitch-over", v mé simulaci "turn"). Pak jsem zjistil, že i na flightclub.io už mají simulaci upravenu tak, aby lépe odpovídala skutečnosti. Je vidět, že i na flightclub.io definují průběh letu spíš "odhadem" (aby následně odpovídal skutečnému letu), než že by znali skutečný průběh letu předem. Jsou na tom v tomto ohledu vlastně asi podobně jako my.

Při simulacích jsem zjistil, že prakticky po celou dobu chodu prvního stupně zřejmě SpaceX používá trajektorii "gravity turn" tedy s minimálním "úhlem náběhu" (minimální odchylkou směru tahu motorů od směru rychlosti rakety). Ovšem ta trajektorie je zvolena tak relativně "plochá" (pozvolná, silně skloněná k horizontu), že po odhození prvního stupně musí druhý stupeň rakety použít pro většinu doby svého chodu poměrně velký úhel náběhu (aby raketa nespadla zpět k Zemi). Ve své simulaci jsem (odhadem) použil konstantní úhel náběhu s maximem omezeným na 16°. Na flightclub.io použili přednastavené konstantní klopení (pitch, úhel vůči horizontu) s maximálním úhlem náběhu snad až 25°. Výsledné trajektorie jsou přesto dost podobné, i když ani moje, ani jejich neodpovídá úplně přesně celému průběhu vzletu podle webcastu. Rozdíly jsou ale jen v řádu jednotek procent (vůči průběhu změn výšky s časem). Záleží i na řízení průběhu tahu motorů (i ve své simulaci odhadem dočasně snižuji tah prvního stupně pro omezení MaxQ).

Chtěl jsem svou javascriptovou simulaci zveřejnit až po doladění a doexperimentování všech souvislostí, ale vzhledem k úspěšnému a docela dobře zdokumentovanému startu Falconu 9 jí dávám k vašemu experimentování už teď (použitý javascriptový kód je vidět přímo ve zdrojovém HTML kódu stránky [není to moc programátorsky hezké, ale jakž takž funkční]). Vzhledem k relativně dlouhé době výpočtu zatím v simulaci nedělám žádné iterace, ale jen jediný numerický propočet podle zadaných parametrů. Parametry se tedy zatím musí měnit ručně. Dejte mi vědět, jak byste simulaci vylepšili, nebo jak by měla správně fungovat. Mojí cílovou představou je, že do simulace zadám parametry rakety, kosmodrom, parametry cílové dráhy, a simulátor nalezne optimální vzletovou trajektorii pro maximální možný náklad, nebo alespoň použitelnou trajektorii pro ručně zadaný náklad. Včetně opakovaných zážehů při navádění na GTO nebo jinou vyšší dráhu. To je ale zatím dost daleko, protože u něčeho ani nevím, jak na to.

V nejbližší době počítám s možností exportu výsledných dat do excelu (CSV) a také s online zobrazením základních grafů (javascriptem).


lamid - 16/1/2017 - 17:31

Pozrel som sa na simuláciu ...mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm
a mám otázku k priebehu Fm-tah motora

prečo má taký priebeh? (červene zakrúžkované v obrázku)

A ešte by to chcelo vysvetlenie pre jednotlive zadávané a vypočítane hodnoty.
Na "muz" som prišiel "= hmotnosť užitočná (náklad)", ale
"fairing"
a "G" modrý krúžok v grafe

turn je aoa - angle of attack - uhol nábehu, jeho hodnotu pre 1. stupeň zadávam(2,465), ale ako ovplyvním od kedy do kedy.
Pre druhý stupeň aoa je od 16°po 0 podľa čoho?

Tabuľka/script nereaguje na zadávanie zb. palivo [kg] [Editoval 16.1.2017 lamid]


Tak na G som prišiel G=a/g [Editoval 16.1.2017 lamid]

Fairing - Hmotnosť a čas odhodenie aerodynamického krytu [Editoval 16.1.2017 lamid]


Roman2016 - 16/1/2017 - 17:46

mohl by pod výstupem být archiv provedených simulací ? jako link .. aby se to nemuselo stále vyplňovat ... jinak díky za to co už je hotové .. je to obrovský kus práce!


martinjediny - 16/1/2017 - 18:05

quote:
mohl by pod výstupem být archiv provedených simulací ? jako link .. aby se to nemuselo stále vyplňovat ... jinak díky za to co už je hotové .. je to obrovský kus práce!


Vdaka Ales, skutocne kusisko prace,

len pri zadavani...
- zadavam Isp, tah, dobu horenia a mnozstvo paliva...
to su ale navzajom zavisle hodnoty...
nemal by som zadavat len celkove palivo a spalene/zvysne dopocitat?
- este by som ocenil "nuly"
vdaka


Roman2016 - 16/1/2017 - 18:34

tož na JAVA simulaci měním dobu hoření a nic, žádná změna, pokouším se změnit i jiné parametry pro testovací simulace a přepočítává to jen na některých parametrech, v základu se třeba změny nepromítají do sloupce celkem atd., k čemu tedy simulace slouží, dá se nasimulovat třeba let jen do 90km ? nebo přepočty minimálních rychlostí na minimum LEO ? minimum paliva ? .. jak přistupovat k výpočtům ? Díky.


ales - 16/1/2017 - 21:16

Berte to tak, že ta moje JavaScriptová simulace ještě zdaleka není hotová a zatím není moc "uživatelsky přívětivá". Základní tabulka s časy, tahy a hmotnostmi je odvozena z té na konci stránky http://mek.kosmo.cz/zaklady/vypocty.htm . Na simulační stránce slouží tato část tabulky především ke kontrolnímu výpočtu očekávané nosnosti jen pomocí Ciolkovského rovnice. Výsledky tohoto výpočtu jsou ve sloupci pod položkou "Nastav typ".

Parametry, které ovlivňují numerickou simulaci jsou hlavně v posledním sloupci.
"area" je čelní plocha rakety (Cx mám zatím natvrdo 0.2 ale hodlám to udělat nastavitelné),
"fairing" určuje hmotnost a čas odhození aerodynamického krytu,
"muz" je ručně zadávané užitečné zatížení (aby se daly počítat trajektorie pro náklady lehčí než je teoretické maximum),
"turn" určuje (obrácený) úhel náběhu pro období prvotního vybočení (časy tohoto vybočení zatím nelze měnit a mám to v simulaci natvrdo nastavené na rychlost od 200 do 480 m/s [určeno "zkusmo"]),
"z.š." měla být zeměpisná šířka kosmodromu (pro výpočet počáteční vodorovné rychlosti) ale dá se to snad i trochu použít na nastavení cílového sklonu dráhy,
"vx0" je počáteční vodorovná rychlost (daná rotací Země), měla by se odvozovat od položky výše,
"show" je interval pro výpis řádků s výsledky (samotný krok simulace je měnitelný položkou "dt" pod "Nastav typ").

Numerická simulace v tuto chvíli nebere v úvahu časy zadávané v řádcích "zážeh" a "hoření", takže je zatím ignorujte. Nemám ještě hotové ani zpracování řádku "zb. palivo" (zbývající palivo), takže to ignorujte taky.

Simulace běží u každého stupně až do úplného vyčerpání paliva, nebo do dosažení orbitální rychlosti (takže doby hoření motorů jsou zatím odvozené, nikoliv zadávatelné). Při oddělování stupňů je natvrdo nastavena prodleva 10 sekund (do zapálení dalšího stupně) [to určitě časem udělám parametricky nastavitelné].

Průběh snížení tahu pro omezení MaxQ je nastaven natvrdo a zcela "empiricky" (zkoušením) v závislosti na okamžité rychlosti rakety.

V simulaci v tuto chvíli používám "konstantní tah", takže při zvyšování Isp (s výškou) dopočítávám postupně snížovaný průtok paliva do motorů. Natvrdo je také v simulaci nastaveno omezení maximálního zrychlení na 30 m/s (3g) [pak se začne automaticky omezovat tah]. Udělal jsem to tak proto, aby lépe vycházely časy hoření motorů pro Falcon 9 (podle skutečnosti). Na flightclub.io tento problém řeší tak, že většinu času pracují motory s tahem jen kole 95% (při 100% tahu by palivo došlo mnohem dříve, než to bylo ve skutečnosti v přenosu).

Úhel náběhu u druhého stupně dopočítávám "automaticky" vzhledem k očekávanému vektoru rychlosti (závislosti rychlosti a směru vektoru rychlosti). Opět určeno odhadem. Raketa se tak v simulaci vlastně "řídí sama". Není to moc dobré a raději bych to udělal jinak. Uvidím.

Vaše dotazy a připomínky teď tedy zatím beru spíš jako náměty na vylepšení simulace (protože řadu věcí ještě simulace prostě neumí).

Ve výsledkové tabulce znamenají některé nejasné zkratky toto:
"mpr" = zbývající hmotnost paliva (daného stupně)
"mr" = sekundový průtok paliva do motorů (dohromady za celý daný stupeň)
"Q" = dynamický tlak (aerodynamický)
"st" = aktuální stupeň rakety (ten, který zrovna pohání raketu)
"G" = přetížení (zrychlení rakety v poměru ke gravitačnímu zrychlení na povrchu Země)

To je zatím vše. V příštích dnech se budu snažit tu simulaci vylepšovat (hlavně co do možnosti nastavování parametrů) a o výsledcích zde budu průběžně informovat.

Jaké parametry by měly být ručně ovlivnitelné? Jak by mělo vypadat zadávání těchto parametrů? (v jediné tabulce jako teď u mne? nebo sekvencí příkazů jako na flightclub.io ?) Jak by měly vypadat výsledky? (tabulka? grafy? export do CSV? export do Google Earth?)

P.S.: V simulaci mám také zatím dost zjednodušené vzorce pro změny součinitele aerodynamického odporu i pro změny hustoty atmosféry. Budu vylepšovat.


ales - 16/1/2017 - 21:59

Ještě musím dodat pár dalších informací k simulaci na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm .

Nad výslednou tabulkou jsou dva řádky s výpisem některých souhrnných výsledků a zadaných parametrů:
dt = použitý krok numerické simulace
booster = zda první a druhý stupeň hoří současně => 1 (jinak 0)
stages = počet aktivních stupňů rakety
MaxQ = maximální dynamické namáhání v kPa (v závorce čas, výška a rychlost při MaxQ)
t = čas konce simulace (dosažení orbity, nebo vyčerpání paliva, nebo dopad zpět na Zemi)
h = konečná výška (v čase konce simulace, takže max. výška trajektorie mohla být mnohem větší)
fi = konečný směr vektoru rychlosti (měl by být 0 = vodorovně)
vx = konečná vodorovná rychlost (měla by být o trochu větší než orbitální rychlost [viz další číslo])
vk = kruhová orbitální rychlost ve výšce "h" (pro porovnání se skutečně dosaženou rychlostí)
vy = konečná svislá rychlost (měla by být co nejblíže 0, max cca plus mínus 10 m/s)
vchar = celková charakteristická rychlost rakety (využité delta_v od motorů a paliva)
sad = souhrnné aerodynamické ztráty
mpr = zbývající palivo v nádrži posledního stupně (využitelné pro pozdější změny dráhy nebo deorbitaci)
muz = užitečné zatížení (použité v numerické simulaci)

Simulace je nejsilněji ovlivněna parametrem "turn". Stačí malá změna a už to létá do jiné výšky, jinou trajektorií a s jinou spotřebou paliva.

Se simulací tedy teď zatím můžete experimentovat tak, že měníte "turn", sledujete výsledné parametry (hlavně h, vx [v porovnání s vk], fi a vy) a podle potřeby upravujete "muz" nebo hmotnosti stupňů rakety (případné zbytkové palivo musí být zatím zahrnuto v hmotnosti konstrukce daného stupně). Je to hodně o zkušenostech a trpělivosti, ale to ještě vylepšíme.

Pokud změníte "show" na 1, tak se zobrazí kompletní výsledky simulace s krokem 1 sekunda.

P.S. pro Martina: "nuly" jsem dnes doplnil


lamid - 17/1/2017 - 14:38

Sú známe hmotnosti pre vytvorenie simulácie, alebo sú to len odhady ako moje?


Škrtenie motorov na flightclub a v tu vytváranom javascripte je pre mňa novinka.







Inak pozeral som flightclub a prve sekundy štartu mu nesedia, tak som to hneď zavrhol, aj keď sa po nej všetci opičia.


v 20 sekunde majú 79,2 m/s oproti 66 z videa zo štartu, v 13 sek 48 m/s oproti 39 m/s


Bud hmotnosť alebo sila motorov nesedia. A nakoľko prve sekundy sú čistá dynamika, tak si myslím, že to je základ simulácie.


Ešte je možné, že zle odčítam z videa, napr. Qmax sa zobrazuje v T+1:10 a nie v 1:14 ako som pôvodne uviedol.

Cieľom by mala byť simulácia, ktorá umožní vytvoriť si vlastný profil letu, a keď zadám známe parametre tak dá "približne zhodné" údaje ku skutočnému.


PinkasJ - 17/1/2017 - 17:25

V simulaci F9FT by bylo za jímavé rozdělit úbytek hmoty rakety do dvou složek – hmota pro dosažení svislé složky rychlosti a tím výšky + aerodynamické ztráty od obou složek a pro vodorovnou složku rychlosti . Vyjádření ztrát pomocí rychlosti (celkem 1983m/s) vizuálně zkresluje, neboť svislá rychlost má největší spotřebu hmot po startu, kdy urychlujeme největší hmoty a současně překonáváme aerodynamické ztráty. Vyjádření ztrát ve hmotách by vyšlo procentně zcela jinak.


ales - 17/1/2017 - 22:55

Na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm jsem dal další verzi simulační stránky. V tuto chvíli jsem ale měnil jen zadávací tabulku (oddělil jsem opticky parametry rakety od parametrů simulace). Samotný numerický výpočet zatím zůstal stejný.

Pro pana Pinkase: Rád bych počítal i hmotnostní spotřebu na jednotlivé složky rychlosti, ale nějak nevím, jak na to.

Pro lamida: Detailní hmotnosti rakety F9 jsou dost "neoficiální" (řekl bych, že oficiální přesná čísla nebyla zveřejněna). Určit správný průběh škrcení motorů je opravdu problém (zatím počítám s nějakým zjednodušením). Souhlasím s tím, že simulace by měla dát trajektorii podobnou té skutečné. Budu tím směrem postupovat.


lamid - 18/1/2017 - 00:18

Je niekde prehľad/report koľko ľudí použilo simuláciu?

Skúsil som dať show 0,1/0.1 a zobrazuje tabuľku po 10 sekundách. [Editoval 18.1.2017 lamid]


ales - 18/1/2017 - 21:38

Další verze simulace je zase na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm .

Hlavní změnou je možnost exportu dat do CSV (tlačítko nad výslednou detailní tabulkou) a podpora "show" pod 1 sekundu. Čísla v tabulce parametrů se musí zadávat s desetinou tečkou (ale CSV export jsem zatím udělal s desetinou čárkou, což je vhodné pro český Excel).

Implicitně jsem dal "show"=1 a přidal jsem i podporu možnosti ručního zadávání (měnění) Cx, prodlevy do zapálení druhého stupně a hmotnosti zbytkového paliva (určeného pro RTLS a/nebo jiné přistání stupně).

Další plány jsou naznačeny v tabulce parametrů, ale zatím to není funkční (parametry cílové dráhy [včetně sklonu], azimut startu rakety, možnost zadání jiného tělesa než Země. Dám vědět, až s tím případně pokročím.

Přehled o používání simulace zatím nemám (šlo by to asi zjistit z access logu na serveru, ale k tomu teď nemám přístup).

Počítám s možností uložit zadané parametry na server (aby výsledky experimentů mohli vidět i další zájemci) a v tu chvíli už snad budu mít možnost sledovat používání simulačního skriptu.

P.S.: Pokud je položka "náklad" prázdná, použije se pro simulaci maximální možná nosnost na LEO, spočítaná v položce vlevo od buňky "náklad".


lamid - 19/1/2017 - 12:50

Porovnal som simuláciu kosmo(modrá), flightclub.io (fialová)
moju(žltá) a reálny Falcon 9 z videa (červená)do MECO v 147 sec graf je do 150 sec.

do 20 sekundy je rýchlosť F9 po sekundách, potom po 10 sek (ešte by sa to dalo spresniť po 5 sec).


Keď sa pozerám na červenú krivku Falcon 9 tak je plynulá, podľa mňa tam žiadne zlomy zo škrtenia nie sú, ako v modrej-kosmo a fialovej-flightclubu. Motory asi nedávajú ťah 7600000 N a preto ich netreba skokovo škrtiť.

Moja krivka v 147 sekunde skokovo vypína motor a asi by to malo byť pozvoľné už sekundu dve vopred.. [Editoval 19.1.2017 lamid]


ales - 19/1/2017 - 13:34

Lamidova analýza je perfektní. Díky za ni. Chtěl jsem něco podobného také udělat, ale nemohl jsem se dostat ke zpracování reálných dat z videa. Lamide, mohl bys poskytnout ten soubor čísel z videa?

Každopádně je vidět, že moje současná JavaScriptová simulace není dostatečně dobrá. Zkusím se zase vrátit k modelu bez ubírání tahu u MaxQ (dával jsem to tam protože mi nevycházel čas MaxQ) a také k modelu, kde při rostoucím Isp roste tah a průtok paliva je stálý (a ne že klesá průtok a tah je stálý, jak to mám teď). Také můj současný výpočet související s omezením přetížení je nepřesný a zvětšuje chybu na konci křivky. Opravím to.

P.S.: Doufejme, že ve SpaceX videu jsou opravdu data z realtime telemetrie (a ne jen z očekávaného průběhu letu). Ve videu je přímo napsáno, že jde o telemetrii, tak tomu v tuto chvíli věřím.


lamid - 19/1/2017 - 14:53

Súbor v xls je na uloz.to
https://uloz.to/!RchrTVth0DjA/falcon-9-14-1-2016-sim-real-xls

Prevodom z odt do xls sa zle z konvertovali grafy.
Chcelo by to doplniť h a v po 5 sekundách.

Ešte som si všimol, že flightclub výšku v t=0 má 153 m, nebude to nadmorská výška?
aj vo videu zo štartu je h=0,2 km v prvých sekundách.


martinjediny - 19/1/2017 - 17:58

quote:

Ešte som si všimol, že flightclub výšku v t=0 má 153 m, nebude to nadmorská výška?
možno výška špičky rakety. Tam je totiž menšia hustota vzduchu. To preto sú také dlhé...


lamid - 19/1/2017 - 19:03

Mňa tých 153 m dosť trápilo. Ale predpokladal som nepresnosť vo video zázname. Ale kaď sa pripočíta k hodnota h v simulácii kosmo a lamid tak už je to hodne blízko.


A tu je tabuľka s parametrami simulácie.

grafy sú výška a rýchlosť, moje a Falcon 9 real.
Riešené je to do MECO.


martinjediny - 19/1/2017 - 19:24

Vychadza ti to celkom pekne. Zverejnil si niekde vzorce, ci cely xls? [Editoval 19.1.2017 martinjediny]


Roman2016 - 19/1/2017 - 19:47

už se těším, až si nastavím např přelet 1.stupně z východního na západní pobřeží při minimálních palivových nákladech :-).


PinkasJ - 19/1/2017 - 20:32

quote:

Pro pana Pinkase: Rád bych počítal i hmotnostní spotřebu na jednotlivé složky rychlosti, ale nějak nevím, jak na to.


Nejjednodušeji bych to viděl tak, že každý inkrement spotřebované hmoty dM by byl rozdělen v podle velikosti příslušných přírůstků rychlostí dvx a dvy. Tím by byla sice zahrnuta i hmota potřebná pro překonání aerodynamických ztrát, ale to pro celkovou názornost ztrát by to nevadilo. Pro přesný výpočet by se musel udělat podobný postup i u aerodynamických ztrát, kde by nebylo nutno hmotu rozdělovat na složky x a y


ales - 19/1/2017 - 20:37

Díky za xls s daty pro porovnání. Už se podle toho pokouším lépe nastavit svoji simulaci. Moc mi to ale nejde, takže ladění asi potrvá delší dobu.

Mám problém např. i s tím, že když porovnám údaje z wiki o Isp a tahu při sl a při vac, tak mi vyjde rozdílný průtok pohonných látek pro obě krajní hodnoty. To mne docela překvapilo. Je možné, že turbočerpadla mají nějaké maximum, přes které už nemohou jít. Takže v tuto chvíli nevím, jaký skutečný tah a jaký průtok mám vlastně v simulaci použít (když jsem zkusil konstantní průtok, tak na konci jsem dostal tah vyšší, než maximum uváděné na wiki). Zkusím nějaký dočasný kompromis.

Podobně mne udivují i rozdíly mezi press kitem a videozáznamem startu. Např. MECO 1 mělo být podle press kitu ve 2:24, ale na videu je MECO 1 jednoznačně až ve 2:30. Také zážeh druhého stupně nastal o 6 sekund později, než podle press kitu. Snad to byla jen nepřesnost informací v kitu.

Jinak těch 153 metrů je skoro určitě nadmořská výška. Vandenberg už od pohledu vypadá trochu jako "náhorní planina" (leží prostě nad pobřežním útesem, takže mi 153 nadmořských metrů připadá realistických).


martinjediny - 19/1/2017 - 21:21

quote:
... (leží prostě nad pobřežním útesem, takže mi 153 nadmořských metrů připadá realistických).

https://en.wikipedia.org/wiki/Vandenberg_Air_Force_Base
Vandenberg 112mnm

F9 -70m
http://www.spacex.com/falcon9

vyska startovcej rampy??

tych 153m aj 200m je realnych, zrejme podla toho, ku ktorej casti rakety ich vztahujes...


lamid - 20/1/2017 - 01:08

Je to tabuľka V0.05 – 21.12.2016, len trochu mnou upravená.
https://uloz.to/!v8Q1dfJbYHiD/rocket-ascent-simulation-falcon9-ft-14-1-2016-xls
na List2 som riešil cd a List3 je rozbor simulácii do 160 sec.

Istotne pôjde nasimulovať aj iné vstupné parametre, ktoré by zodpovedali dátam z videa (celková hmotnosť/ťah motorov/čas a uhol náklonu/...)

MECO a iné upcoming hlásenia na videu SpaceX
Ono hlásenie Meco sa zobrazí v 2:24, (odtiaľ je asi ten press kit)

ale rýchlosť stále rastie do 2:27 na 1937 m/s a motor "horí",

v 2:28 už rýchlosť klesá na 1936, 1935,....

a v 2:29 je vidieť zhasnutie motora.


Dáta sa dajú brať len z číselného údaju, aj keď to nezodpovedá vizuálne. Kombinovanie nie je vhodné.
Zážeh druhého stupňa som zatiaľ neriešil, ale asi to bude podobné, ak začne stúpať rýchlosť = čas zážehu. (v 2:38 ide z 1894 na 1895 m/s)


a pritom motor stále vizuálne nehorí, ale už sa zobrazí "obláčik spalín"


ales - 20/1/2017 - 08:51

OK, vypadá to, že video má proti telemetrii trochu zpoždění. Souhlasím s tím, že lepším zdrojem informací je ta telemetrie.

Upravil jsem dnes svojí simulaci (bez ubírání tahu před MaxQ, bez omezení přetížení, zvyšování tahu se zvyšováním Isp). Změnil jsem také parametry tahu motorů, protože jsem to předtím měl chybně (moc vysoko). Teď už snad i ta moje simulace docela solidně odpovídá reálné telemetrii (dokonce i po dobu chodu druhého stupně je rozdíl snad pod 1%). Je to na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm .


lamid - 20/1/2017 - 11:59

Pozrel som ten press kit
http://www.spacex.com/press/2017/01/13/press-kit-iridium-1-mission
je z 13.1., deň pred.

Tak podľa neho sa zobrazovali dodatočné informácie. A čísla išli z telemetrie a bol tam ten posun 6 sec pri maxQ, MECO.

Ak má niekto čísla z videa pre 2 stupeň (aj hustejšie pre 1.) a je ochotný sa o nich podeliť, tak ma poteší, je zdĺhavé to z videa vydolovať.

Pri vypnutí motora by ma zaujímal priebeh. Chcelo by to rozsekať 2-3 sekundy pred 2:28 po 0,1 sek a odčítať rýchlosť. Na výslednú simuláciu to má mizivý vplyv, len pre zaujímavosť.


ales - 20/1/2017 - 21:38

Doplnil jsem trochu lamidovu porovnávací tabulku a výsledek jsem dal na http://mek.kosmo.cz/zaklady/Falcon-9-14-1-2016-sim-real-170120.xls . Zahustil jsem na 5 sekund reálná odečtená data prvního stupně a doplnil jsem odečtená data druhého stupně po 10 sekundách (jen do T+490s protože dál už to v přenosu nebylo).

Dal jsem do té tabulky i výsledky z dnešní verze mé JavaScriptové simulace a podíval se zhruba na porovnávací grafy (v tom XLS). První stupeň mi v simulaci připadá vyhovující (i když ještě by to asi chtělo trochu vylepšit). Průběh výšky u druhého stupně je v simulaci docela OK, ale rychlost mám v konečné fázi nějak moc velkou (rozchází se to s reálnými daty). Buď tedy druhý stupeň Falconu začne zhruba od T+300s trochu snižovat tah, nebo mám v té své simulaci nadsazený tah druhého stupně. Ještě s tím budu experimentovat.


ales - 20/1/2017 - 23:23

Tak jsem dnes ještě ve své simulaci snížil tah druhého stupně Falconu 9 (v parametrech) a výsledek je lepší. Výška letu je teď sice po určitou dobu "trochu mimo", ale je to přijatelné a průběh rychlosti vypadá dost dobře. Aktuální simulace (v.170120c) je na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm a porovnávací tabulka s novými výsledky je na http://mek.kosmo.cz/zaklady/Falcon-9-14-1-2016-sim-real-170120c.xls .


lamid - 21/1/2017 - 13:11

Vďaka za zahustenie a spracovanie dát pre 2 stupeň.

Prevzal som štafetu a doplnil flightclub.io pre 2. stupeň a sekundové údaje pri separácii a odhodení krytu. Na základe toho som doplnil press kit o odčítané údaje z videa a grafu.

graf rýchlosti:

graf výšky:


xls súbor
https://uloz.to/!sr3Cjq4lgaid/falcon-9-14-1-2016-sim-real-170120c2-xls


lamid - 21/1/2017 - 17:15

Len ako zaujímavosť:
Timeline for Falcon 9 rocket’s launch of 10 Iridium satellites
http://spaceflightnow.com/2017/01/13/timeline-for-falcon-9-rockets-launch-of-10-iridium-satellites/

Časy sú podľa press kitu. Viď obrázok vyššie
http://www.imagehosting.cz/images/falconwkw.png


lamid - 22/1/2017 - 11:10

Pozrel som simuláciu a je upravené zadávanie simulácie a doplnené grafy.
Dobrá práca.

Pripomienky:
nejde mi zadať sklon cílove dráhy, hi, hapo.
Turn je v svetlošedom políčku, mal by mať tmovošedé(ide meniť).



ales - 22/1/2017 - 20:31

Dnes jsem zase trochu upravil simulaci na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm . Zprovoznil jsem možnost zadávání sklonu, perigea a apogea cílové dráhy. Je tam i základ výpočtu možných startovacích azimutů (zatím je to nepřesné). Nad výslednou tabulkou se teď zobrazují tři malé základní grafy (výška podle času, rychlost podle času a výška podle vzdálenosti od kosmodromu). Je to zase o trochu lepší a přehlednější (i když první načtení stránky už trvá trochu déle).

V plánu mám přesnější výpočet potřebné cílové rychlosti a startovacích azimutů. Rád bych taky automaticky dopočítával počáteční zatočení (po změně jiných cílových parametrů). Experimentovat budu i s různými možnostmi směrování tahu druhého stupně.


martinjediny - 22/1/2017 - 21:40

quote:
skusal som tam nahodit suborbitalnu raketu

6kg sucha
12kg palivo
bez nakladu
ISp 150 s - 180 s
480N tah
0,1 m2

ale nedalo mi to uspokojivy priebeh...
... v xls z decembra sa mi to paci viac.
[Editoval 22.1.2017 martinjediny]


ales - 23/1/2017 - 07:21

Moje současná JavaScriptová simulace končí vždy ihned po dosažení cílové orbitální rychlosti, nebo po spotřebování veškerého paliva v raketě. Do spotřebování paliva mi simulace suborbitální rakety připadá OK. Upravím to ale tak, aby při nedosažení orbitální rychlosti simulace pokračovala dál až do dopadu zpět na Zemi.


lamid - 23/1/2017 - 11:16

Skúsil som Blue Origin New Shepard Test Flight #4 z 19.6.2016

vľavo je vyplňovanie cez "nuly" - vypočíta hmotnosť na Leo a pripočíta ju k celkovej 36700+512=37212 kg a dosiahne 83 km
vpravo cez "Falcon" je to správne 36700kg 101 325 m
podľa videa New Shepard dosiahol 101 042 meterov
www.youtube.com/watch?v=kIcJ9Hou2e8

Edit:
Hmotnosti sú cca z flightclubu, išlo by zas z odčítania rýchlosti z videa v prvých sekundách určiť či sú správne. [Editoval 23.1.2017 lamid]
[Editoval 23.1.2017 lamid]


lamid - 23/1/2017 - 11:45

Sa pozerám a v simulácii beží motor do poslednej sekundy. V skutočnosti podľa videa je Meco v 128 sec.
Tak je to zle zadané.


lamid - 23/1/2017 - 13:07

Bez odčítavanie dát času a rýchlosti z videa to nepôjde a bohužiaľ výšku vo videu neuvádzajú.


motor sa vypína v 128 sec ale rýchlosť je 1797 m/s oproti 2142 mph =957.6 m/s z videa.

[Editoval 23.1.2017 lamid]


ales - 23/1/2017 - 13:48

U simulace New Shepard mne v tuto chvíli napadá jen to, že buď motory nejedou na 100%, nebo sebou raketa táhne nahoru ještě něco, co není započítáno v celkové hmotnosti. Když jsem namátkou zkusil snížit tah na 400000 N, příslušně snížil spotřebované palivo (na 11600 kg) a zvedl zbývající palivo (na 10400 kg), tak už je výsledek blízko očekávanému ("doladit" se to dá dodatečnou zátěží, nebo třeba vyšším aerodynamickým koeficientem).

Pokud chcete míst jistotu, že náklad je opravdu 0, zadávejte tu 0 i do položky "náklad [kg]".

Večer simulaci doplním o setrvačný let, takže pak to bude lépe porovnatelné. Zkusím také v simulaci reagovat na zadané doby chodu motorů (aby to případně vypnulo motory příslušného stupně ještě před spotřebováním veškerého zadaného paliva).


lamid - 23/1/2017 - 14:12

Medzičasom som editoval svoj predchádzajúci príspevok a trvalo to trochu dlhšie.
Tak to dávam do poriadku teraz, aby to malo následnosť:

Úpravou hmotnosti som sa dostal na 961 m/s,

ale či z 48 km doletí zotrvačnosťou do 101 km, ukáže až prerobená táto simulácia, alebo xls simulácia.

Výsledky v červenom: v 128 sec výška 50150 m, rýchlosť 991,52 m/s a zotrvačnosťou do 101,56 km.

Graf rýchlosti nemá záporné hodnoty, tak pádová rýchlosť sa zobrazuje ak druhý hrb grafu a podobne na ostatných grafoch je priebe dvoj alebo štvornásobný.
[Editoval 23.1.2017 lamid]


TomášHabala - 23/1/2017 - 18:30

quote:
U simulace New Shepard mne v tuto chvíli napadá jen to, že buď motory nejedou na 100%, nebo sebou raketa táhne nahoru ještě něco, co není započítáno v celkové hmotnosti.

Ja do tých výpočtov nevidím, len ma napadlo, či rýchlosti skladáte vektorovo, pretože dráha rakety je zakrivená. Aj keď otázka je, koľko z toho zakrivenia urobí zadarmo zemská príťažlivosť. [Edité le 23.1.2017 TomášHabala]


lamid - 23/1/2017 - 19:58

Trochu som upravil ťah a hmotnosti.


a hlavne z videa vytiahol časy a porovnal:

modra- Blue Origin New Shepard 4, červená- lamid simulácia + 8 sek[nd

U videa je zaujímave, že prvých 7 sekúnd sa nič nedeje, tak simulácia je posunutá o 8 sekúnd.
Výška vo videu nie je, tak nieje čé porovnávať.

údaje z videa:
MECO 128 sec - 957,56 m/s,
apogeum capsule 3:57,5 sec 101042 m,
oddelenie capsule a rakety som neriešil.


ales - 23/1/2017 - 21:15

Díky za pěkné lamidovo porovnání. Vypadá to velmi dobře.

Svojí simulaci jsem dnes upravil i na setrvačný suborbitální let. Do přednastavených typů jsem přidal New Shepard, Martinův "suborbital" a také "nuly" jsem udělal důkladnější. Na zadané časy hoření motorů to zatím nereaguje.

Simulace New Shepard mi vychází trochu níže. Možná mám použit nedostatečně přesný model atmosféry a aerodynamického odporu. Podívám se na to.

P.S. pro Toma: Ano, rychlosti skládáme vektorově (proto jsou tam často uváděny hodnoty vx a vy, což jsou jednotlivé složky vektoru).


martinjediny - 23/1/2017 - 23:21

moc krat vdaka obom,

mam dve poznamky...
1/ ak posledny model http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm je presny, budem asi musiet prehodnotit svoj negativny postoj k vynasaniu rakiet lietadlom, tie uvodne straty su strasne...

2/ podla rocket_ascent_simulation xls z decembra ta suborbitalna raketa presla cez 100km a vmax.1412m/s
pri Cx=0,2 a A=0,1m2

ale v najnovsej simulaci z vchar=1713m/s vytlacim v max.=652m/s a to sa mi zda dost malo.
ocakaval by som aspon 900m/s


ales - 23/1/2017 - 23:28

Ano, ty aerodynamické ztráty u suborbitální rakety mi také připadají moc velké. Jak už jsem psal, tak mám obavu, že mám ještě nějakou chybu v modelu atmosféry nebo aerodynamického odporu. Znovu to prozkoumám a otestuju (ale až zítra).

P.S.: K těm vyšším číslům se ve své stávající simulaci dostanu až při zadání aerodynamické plochy jen 0.001 m2.


lamid - 24/1/2017 - 00:58

Simulace New Shepard mi vychází trochu níže. Možná mám použit nedostatečně přesný model atmosféry a aerodynamického odporu.

Jednoducho stačí zadať cx 0,243

Výsledek simulace pro [New Shepard]:
MaxQ=503.7kPa (380s -0.6km 921m/s), maxh=101.1km (231s 2m/s), maxv=1229m/s (365s 16.3km)
MECO 1 (t=128s, h=49.5km, fi=90°, v=993m/s, vx=0m/s, vy=993m/s, vch=2374m/s, sad=136m/s, mpr=-8kg)
END (t=381s, h=-1km, fi=-90°, vx=0m/s, vk=7505m/s, vy=-921m/s, vch=2374m/s, sad=687m/s, mpr=0kg, muz=0t)

Je to hranie sa s bulharskými konštantami, ale Jeff Bezos by nebol rád keby sme v simulácii dokázali, že nedoletel do 100 km.


lamid - 27/1/2017 - 07:51

Zaujalo ma výrazne gravitačné natočenie/gravity turn japonskej rakety H-2A Rocket F32 Launch 24.1.2017 od cca 6 sekundy (štart je vo videu na youtube v 40:11), tu je 15 sec:
https://vimeo.com/201244774
predtým som sa o to nezaujímal, tak neviem, či takto názorne je to aj pri iných štartoch. [Editoval 27.1.2017 lamid]


ales - 27/1/2017 - 08:59

Řekl bych, že při jiných startech to naklonění obvykle není tak výrazné a tak viditelné (i když je určitě vždy dobře pozorovatelné). Myslím, že hodně záleží na počátečním zrychlení rakety. Pokud má velké zrychlení, může si dovolit udělat to prvotní vybočení dřív a razantněji, než když je zrychlení nižší. Každopádně stejně záleží i na tom, jak probíhá další řízení rakety, protože ten "gravity turn" lze ovlivňovat po celou dobu chodu motorů.

P.S.: Včera jsem dal na web další verzi simulace na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm , kde jsem ale zatím jen změnil knihovnu pro grafy (přešel jsem na Plotly jak to mají i na flightclub.io) a jen tak nahrubo jsem tam nasimuloval plánovaný vzlet Falconu 9 s družicí Echostar 23. Přechod na GTO mám zatím rovnou "z chodu" (bez přeletové prodlevy), ale simulaci restartu druhého stupně se chystám dodělat. Rád bych také ostatním umožnil ukládat si parametry pro různé simulace, ale zatím přesně nevím jak na to. Jak by vám to vyhovovalo? Ukládání na server přes extra položky ve formuláři s možností "zaheslování" (aby danou simulaci mohl měnit jen autor, ale ostatní by se na ni mohli podívat)? Nebo na to jít jinak? Dejte mi vědět.


Pirochta - 27/1/2017 - 11:08

Možná by stačilo uložit každému údaje k jeho simulaci přes cookies. Pokud někdo chce, může si vyexportovat i tyto údaje, CSV export už tam máš a jen by jsi ho doplnil o hlavičku .
No a pak umožnit import hodnot do simulace z CSV (pozor na ošetření vstupu, i když to teď nikam do DB necpeš), který popíšeš nebo se to každý naučí z exportu.
Určitě je to lepší, aby to měl každý u sebe, než to ukládat na serveru, protože pak bys to musel asi spojit s uživatelským účtem (to by bylo komfortní, ale postupem času se Ti z toho stanou drahá mrtvá data), a také aby to nezaspamoval nějaký robot nebo vtipálek.

Pokud někdo chce pak sdílet svoji simulaci, tak může hodit CSV počáteční hodnoty do fóra (typicky se to řeší skrytím do spoileru, až předěláš fórum pak se tato funkce v příspěvku hodně šikne). Je pak k nim možná i diskuze a modifikace, což v případě zaheslování souboru je kontraproduktivní. Ale hlavně se s vláknem ve fóru pracuje mnohem exektivněji než v případě stovek různých souborů bez jasných souvislostí (co nechat, co vymazat atp.)


ales - 27/1/2017 - 16:59

Díky za doporučení ohledně ukládání a předávání konfiguračních dat. Vypadá to opravdu rozumně a použitelně. Zkusím v tom směru něco připravit. Začnu možností exportu a importu konfiguračního textového řetězce (v CSV tvaru). Dám vědět až to bude funkční.


martinjediny - 27/1/2017 - 17:20

quote:
Díky za doporučení ohledně ukládání a předávání konfiguračních dat. Vypadá to opravdu rozumně a použitelně. Zkusím v tom směru něco připravit. Začnu možností exportu a importu konfiguračního textového řetězce (v CSV tvaru). Dám vědět až to bude funkční.


klobuk dole, toto je spuusta prace. to ked sa tato tema natukla, som vobec nepredpokladal, kam sa to da tak rychlo dotiahnut a kolko casu tomu venujes. Rad by som sa aj aktivnejsie zapojil, lebo takto mam pocit, ze jeden kope, 3 sa divaju...
...len jak sme opustili xls som tak trochu mimo.


ales - 27/1/2017 - 21:44

Bohužel na tom JavaScriptu už se nedá tak dobře spolupracovat jako na tom XLS. Dal jsem na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm první jednoduchou možnost exportu a importu parametrů. Je to těsně pod zadávací tabulkou. Tlačítko "export" převede aktuální parametry do CSV řetězce a ukáže ho v poli vedle vpravo. Odtud se může zkopírovat k uložení nebo třeba k vložení do fóra. Tlačítko "import" se pokusí převést řetězec (vložený do pole vpravo) na parametry a výsledek pak zobrazit. Časem to určitě vylepším, ale je to alespoň základ pro experimenty a připomínky.

Například hrubou simulaci GTO mise s přistáním prvního stupně na ASDS můžete zkusit importovat pomocí řetězce níže:
0;160;0;0;150;400;0;0;11;;;;6840000;;;;7400000;890000;0;0;282;348;0;0;311;348;;;28000;4100;0;0;402000;104000;0;0;38000;;;;9500;0.3;22;xf9fra;1;1;1.9;1750;195;28.27;143;35800;5300;cc;10;28.27;


martinjediny - 27/1/2017 - 22:49

ak to ma vratit:

Výsledek simulace pro [Falcon 9 FT ASDS]:
MaxQ=28.9kPa (86s 13.4km 454m/s), maxh=142.9km (567s 9902m/s), maxv=9902m/s (567s 142.9km)
MECO 1 (t=164s, h=61km, fi=22.9°, v=2185m/s, vx=2013m/s, vy=849m/s, vch=3467m/s, sad=43m/s, mpr=-546kg)
END (t=567s, h=143km, fi=0.3°, vx=9901m/s, vk=9880m/s, vy=55m/s, vch=11601m/s, sad=43m/s, mpr=1208kg, muz=5t)

tak to funguje


lamid - 29/1/2017 - 07:58

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.

A odkaz na xls platný 30x do 12.2.2017
http://www.uschovna.cz/zasilka/LID2F3ELV9ZN3T5Y-9ZH/


ales - 29/1/2017 - 21:36

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.


MIZ - 30/1/2017 - 13:15

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?


ales - 30/1/2017 - 13:37

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.


lamid - 30/1/2017 - 16:37

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.

Odkaz na súbor:
http://www.uschovna.cz/zasilka/LIVDD52AAI6RRC4G-DIS/


ales - 31/1/2017 - 17:27

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.


martinjediny - 31/1/2017 - 18:20

krasa, spojena s nadherou,

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.


ales - 1/2/2017 - 22:39

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?


martinjediny - 2/2/2017 - 19:27

quote:
...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...

????? pred vstupom do atmosfery(cca55km) mam "vy" ako pri MECO1, teda 1093m/s. Takze budem pribrzdovat, alebo to motorova sekcia vydrzi?
bude AD odpor dostatocny na vybrzdenie?
bez pribrzdenia dv=0m/s
podla http://space.stackexchange.com/questions/13700/what-is-the-burn-time-for-the-f9-boostback-reentry-landing-burns
Falcon robi odhadom 700m/s

?????? atmosferou leti aerodynamickym brzdenim a na zaver dobrzdim zvysnych 220m/s? ratam CD valca dutinou napred + CD mrez. kridel?

Potom je to uplne jednoduche...
Delta v= 988 + 260 + 700 + 220 = 2168 m/s

[Editoval 02.2.2017 martinjediny]


ales - 2/2/2017 - 23:27

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.


ales - 3/2/2017 - 09:26

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;


martinjediny - 3/2/2017 - 17:54

ak to spravne citam, http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm

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.

co tomu chyba?
anglictina a NSF


ales - 3/2/2017 - 20:57

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.


ales - 3/2/2017 - 21:57

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


ales - 7/2/2017 - 21:56

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.


HonzaB - 8/2/2017 - 13:13

quote:
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 ... ;-)


ales - 8/2/2017 - 20:46

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.


Pirochta - 9/2/2017 - 19:48

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.


lamid - 16/2/2017 - 08:39

Gravitačné natočenie/gravity turn Indickej rakety PSLV-C37 (štart je vo videu na youtube v 02:07):


Štartovala aj Ariane 5 SKY Brasil-1, škoda, že údaje o výške, rýchlosti sa objavujú až od 1 min 12 sek letu.
youtu.be/w1oMida-CCg?t=1m35s

Robil niekto simuláciu Ariane5?
[Editoval 16.2.2017 lamid]


ales - 16/2/2017 - 13:31

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).


lamid - 20/2/2017 - 08:02

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.


martinjediny - 20/2/2017 - 23:11

quote:
Do simulace na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm jsem dnes přidal parametry pro pár dalších nosičů ...

mozno mi nieco unika, ale

1/ ak si kliknem na odkaz, ktory uvadzas, tak grafy vidim.
ak sa preklikam cez http://www.kosmo.cz/modules.php?op=modload&name=kosmo&file=index&fil=/m/zaklady/vypocty.htm
a dalej cez "Numerická simulace"
tak grafy nevidim...
kliknutim na "zobrazit grafy" sa sice priestor rozvinie, ale nevykresli.

2/ rakety nedosahuju ani len 7500 m/s


ales - 21/2/2017 - 08:03

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).

quote:
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, ...).


martinjediny - 21/2/2017 - 21:06

Dakujem, to ma logiku...
ad vk, mozno by stacilo v popiske uviest okrem vk aj vorb, t.j. Vorb=vk+rotZ

do tabulky Vorb pridavat vedla vk snad netreba. aj ked pre vypocet odstredivej sily by to bolo presnejsie...


martinjediny - 19/3/2017 - 16:26

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)

ohladom otazok okolo zvacsovania krytu, som sa pokusil o simulaciu
na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm

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.

kde je problem? alebo to je tak skutocne?


ales - 19/3/2017 - 19:00

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").


martinjediny - 19/3/2017 - 23:09

ok, dakujem za vysvetlenie


martinjediny - 19/3/2017 - 23:31

quote:
ok, dakujem za vysvetlenie

ps funguje to ako pises, a teda mozem konstatovat, ze podla simulacii zvacsovanie AD krytu dava raketam poriadne zabrat.


lamid - 1/4/2017 - 05:03

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


lamid - 1/4/2017 - 06:55

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.


lamid - 2/4/2017 - 08:15

Strih prvých sekúnd po štarte:

a s mriežkou 500x500 m

je vidieť, že vo výške 2,5 km už rolu hrá perspektíva a lineárna mriežka nesedí, ale aspoň približne. [Editoval 02.4.2017 lamid]


Spravil som snímky z videa vo výškach po 500 m, naskladal na seba, nakreslil štvorce 500x500 m a zhruba odčítal posun "s".
Je to len približné. [Editoval 02.4.2017 lamid]


martinjediny - 3/4/2017 - 07:39

quote:
...
Je to len približné. [Editoval 02.4.2017 lamid]

pekna praca.
v kazdom pripade odklon nebude mensi ako na kamere, kedze kedze najvacsi zosnimatelny odklon je prave realny
edit: neviem, ci sa mi to len zda, ale raketa a plamen v 3km nie su suose [Editoval 03.4.2017 martinjediny]


ales - 3/4/2017 - 14:42

Na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm jsem dnes nasimuloval i misi F9/SES-10 tak, aby solidně odpovídala press kitu a skutečnosti z webcastu.

Implicitně začínám "turn" až cca 30 sekund po startu, ale to je zjevně moc pozdě. V simulaci SES-10 jsem to tedy trochu obešel tak, že "turn" jsem nastavil na "0" a do timeline jsem dal ruční záznam pro lehké vybočení už od 10 sekund po startu. Výsledek je trochu lepší, ale i tak je v simulaci ve výšce 3 km odklon od vertikály jen cca 300 m (proti cca 400 m z videa). Možná by se to nastavení simulace dalo ještě vylepšit, ale je to dost velká piplačka, takže to zatím nechám takto. Pro mne je to přijatelná přesnost.


lamid - 3/4/2017 - 14:51

Pozrel som sa fightclub.io a prvé sekundy majú trochu mimo:


Inak ten odhad posunu "s" je závislí od kolmosti pohľadu kamery na rovinu letu F9 SES10.
Tu je pohlaď na KSC 39A

Z obrázkov treba odhadnúť kde bola umiestnená kamera.
Rovina letu F9 SES10 z FC.io

Ako kolmý je tento pohlaď na rovinu letu F9 SES10?
[Editoval 03.4.2017 lamid]


martinjediny - 3/4/2017 - 18:47

quote:

Ako kolmý je tento pohlaď na rovinu letu F9 SES10?

...
na svojich podorysnych obrazkoch mas celkom zretelnu polohu vyfukovej sachty a takmer kolmo k nej vyznaceny smer letu.
podla vyfukovych plynov na tvojom obrazku s rozmeranim profilu drahy mam pocit, ze vyfukove plyny su pootocene aspon o 15st voci startovacej rampe.
moze byt nieco sposobene aj vetrom, ale pocit maleho pootocenia mam aj tak.


lamid - 4/4/2017 - 02:11

Tak to vyzerá, že pohlaď je približne kolmý na rovinu letu.

Pomohol Google Earth

Predpokladám, že zo strechy tejto haly to bolo snímané. [Editoval 04.4.2017 lamid]


lamid - 4/4/2017 - 09:33

Nakoľko sa mi podarilo identifikovať miesto odkiaľ snímala štart kamera, tak uhol pohľadu kamery k rovine letu je 90°-10°-1,5°=78,5°.


PS: Na LP41 nie je to Atlas5 s Cygnusom = OA-7, štart 8.4., New launch date 18th April? [Editoval 04.4.2017 lamid]


lamid - 5/4/2017 - 04:29

Pekný rozbor letov F9

Zaujímavý je hneď prvých graf, porovnanie letových profilov
zdroj reddit:
https://i.redd.it/8mwqvbd2n5py.png [Editoval 05.4.2017 lamid]


HonzaB - 5/4/2017 - 10:07

quote:
Pekný rozbor letov F9

Zaujímavý je hneď prvých graf, porovnanie letových profilov
zdroj reddit:
https://i.redd.it/8mwqvbd2n5py.png [Editoval 05.4.2017 lamid]

... fakt pěkný rozbor! A bude to vypadat dobře i jako plakát ...


lamid - 5/4/2017 - 14:15

Som dal zlý odkaz na zdroj.
https://www.reddit.com/r/spacex/comments/6303ko/falcon_9_full_thrust_flight_analysis/

A odkaz na dáta letov F9 odčítané po 5 sec z video-prenosov SpaceX čas, rýchlosť, výška z ktorých autor robil analýzu.

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1EQQzFFkUU8mJWFaL9ityp0Q5hNUjCPji7Amzx09ubiY/edit#gid=0

Obdivujem jeho trpezlivosť.


Archimedes - 29/4/2017 - 12:27

Škoda, že jsem o téhle aktivitě nevěděl, fórum čtu tak sporadicky, že mi existence tohoto vlákna unikla.

V listopadu 2015 jsem si udělal pro výukové účely na ČVUT první verzi Excel-simulátoru (aby by byl upravitelný, jinak jsem starý pascalista), před rokem a teď před prezentací na schůzce Kosmo Klubu (kde jsem zjistil, co se tu chystá) jsem ho trochu vylepšoval.

Dělal jsem to hlavně pro přibližné vyčíslení průběhu různých druhů ztrát delta-V během letu.

Tady to je, pár ukázkových výpočtů.
http://archim.wz.cz/temp/KKprez.rar
Kdyby vám to přišlo zajímavé, pište mi na plasma(a)seznam.cz. Případně rád nějak pomůžu.


ales - 1/5/2017 - 13:43

Při dnešním startu Falconu 9 s nákladem NRO L-76 jsme konečně měli možnost ve webcastu vidět kompletní telemetrii prvního stupně po celou dobu RTLS včetně přistání. Po zpracování porovnám tyto informace se simulací na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm a případně pak následně simulaci upravím (upřesním).

Díky také Archimedovi za sdílení jeho XLS simulačních tabulek. I podle nich se pokusím dále vylepšit a zpřesnit simulaci na MEK (např. aerodynamické charakteristiky raket a vlastnosti atmosféry).

Počítám i s tím, že v příštích týdnech do simulace přidám i první odhad pro Falcon Heavy (podle dostupných informací na webu SpaceX i jinde).


lamid - 1/5/2017 - 14:38

quote:
...jsme konečně měli možnost ve webcastu vidět kompletní telemetrii prvního stupně po celou dobu RTLS včetně přistání.

Hodne potešilo,
ešte na plošinu a bude to kompletné.
Pristátie od oddelenia 2. stupňa 3:51 min
[Editoval 01.5.2017 lamid]


Archimedes - 2/5/2017 - 00:32

Cvičně jsem porovnal moji a vyvíjenou simulaci a pro "testovací" případ po nastavení stejných vstupních podmínek se rozcházejí o pár m/s při dohoření, což je naprosto v mezích (je to ekvivalent sekundy tahu motoru).

Napadlo mě několik možných zlepšení simulace na MEK.

1)
Možnost změnit planetu. Stačí udat poloměr, hmotnost (resp. gravitační parametr), hustotu atmosféry v nulové výšce a škálovací výšku relevantní části atmosféry. Případně rychlost rotace. Pak půjde simulovat např. start LEM z Měsíce nebo návrat vzorků z Marsu.

2)
Zadávání Isp v [N.s/kg], resp. [m/s]. Udávat Isp v [s] je sice v polo-imperiálních mírách (odvozených od síly v lbf) rozšířené, ale je to (viz výše) geocentrický šovinismus, navíc nehodný systému SI
Isp braný jako efektivní výtoková rychlost je skutečná charakteristika pohonu nezávislá na naší provinční konstantě gravitačního zrychlení (která navíc konstantou není).
Velmi se přimlouvám za to, dát jako vstupní políčko Isp v [N.s/kg] a pro milovníky "sekundových" Isp dát automaticky přepočítané světle šedé políčko pod tím.

3)
Graf průběhu ztrát na čase (je v mých excelech, stačí okoukat). Je to velmi ilustrativní hlavně pro různé "extrémní" a "divné" nosiče (typu Pegasus nebo SS-520-4) a při "ručním" ladění trajektorie celkem pomáhá to vidět.

4)
Přidání "generického" kosmodromu na rovníku, v 45°s.s. a na s. pólu.


lamid - 2/5/2017 - 09:14

Som sa pozrel na pristátia na pevninu a z videí odčítal čas:
SpaceX Falcon 9 RTLS
Launch date time landing sec min
Orbcomm222.12.2015 584 09:44
CRS 9 19.07.2016 496 08:16
CRS 10 19.02.2017 487 08:07
NROL 76 01.05.2017 542 09:02

Nrol76 bol skoro o minútu pomalší ako CRS.

[Editoval 02.5.2017 lamid]


lamid - 3/5/2017 - 06:57

Na reddit sa objavili grafy:
porovnanie New Shapered (Flight 4) a Falcon 9 (NROL-76):




Falcon zelená a NS modrá
autor
https://www.reddit.com/user/Shahar603


lamid - 3/5/2017 - 10:13

Spravil som xls tabuľku

zdroj dát:
http://tossha.com/dl.php?file=f9_telemetry
Mnou upravene po 1 sec
odkaz na csv platný 30x do 17.5.2017
http://www.uschovna.cz/zasilka/LJAZPR8I44DVPRMR-89W/


lamid - 4/5/2017 - 02:18

Výsledky simulacie F9 NROL76 uživatela TheVehicleDestroyer na FlighClub
https://www.flightclub.io/results/?id=320a7763-843a-48f9-9fac-0587bf6b2f45&code=NR76

https://www.reddit.com/user/TheVehicleDestroyer



Porovnanie s SES10, pristávanie na plošine
[Editoval 04.5.2017 lamid]


Roman2016 - 4/5/2017 - 07:20

Prosím, mohl by někdo přidat do simulace použití brzdícího padáku ? někde kolem 8km až 4km ?
Nějakého menšího.
A pak třeba ještě použití brzdícího padáku od 15km do 4km.
Dle mého se tam dost plýtvá palivem(nosností) a to že to setrvačností vyleze až na 160km se může takto lehce kompenzovat.
Brzdící padák myslím o nějakém menším výkonu, něco co by nevyžadovalo konstrukční zásahy.
DíkyR.


lamid - 6/5/2017 - 08:38

Z videa na YouTube som odčítal data, zatiaľ do odhodenia boosterov


odkaz na csv platný 30x do 20.5.2017
http://www.uschovna.cz/zasilka/MALKPMDWF9Z7V5EV-IP8/


martinjediny - 6/5/2017 - 20:47

quote:
Z videa na YouTube som odčítal data, zatiaľ do odhodenia boosterov
http://www.imagehosting.cz/images/snmkatct.png

odkaz na csv platný 30x do 20.5.2017
http://www.uschovna.cz/zasilka/MALKPMDWF9Z7V5EV-IP8/


vdaka za zdielanie udajov, len mi to v exceli zobrazuje divne rozhadzane...
mozno preto, ze pouzivam Excel2003...


lamid - 7/5/2017 - 08:15

quote:

.... len mi to v exceli zobrazuje divne rozhadzane...
mozno preto, ze pouzivam Excel2003...

Oddeľovačom polí/separátor/ v csv súbore do 140 sec bola medzera.
Je dobre si pred otvorením v Exceli pozrieť štruktúru csv v notepade/wordpade/...

Ariane 5 ECA - VA236 - SGDC And Koreasat 7


dáta do vypustenia Koreasatu 36:52
odkaz na csv platný 30x do 21.5.2017
http://www.uschovna.cz/zasilka/MAGINL2MSRZZC69Z-B4H/
separátor ; /bodkočiarka/


lamid - 7/5/2017 - 10:17

Porovnanie Falcon 9 SES10 a Ariane 5 SGDC KoreaSat 7



Launch Vehicle: Falcon 9 FT (Re-Use of 1021)
Launch Site: LC-39A, Kennedy Space Center
Launch Date: March 30, 2017
Window: 22:27-00:57 UTC
Payload: SES-10 (5,282kg)
Ascent Duration: 32 Minutes
Backup: April 1 - 22:27-00:57 UTC
Target Orbit:
Type: Geostationary Transfer Orbit
Perigee: 218 km
Apogee: 35,400 km
Inclination: 26.2°



Launch Vehicle: Ariane 5 ECA
Launch Site: ELA-3, Guiana Space Center
Launch Date: May 4, 2017
Window: 20:31-23:19 UTC
Payload: SGDC-1, Koreasat-7 (10,289kg)
Ascent Duration: 53 Min & 30 Sec
Target Orbit:
Type: Geostationary Transfer Orbit
Perigee: 250 Kilometers
Apogee: 35,926 Kilometers
Inclination: 4.0 Degrees
[Editoval 07.5.2017 lamid]


ales - 7/5/2017 - 15:30

Díky lamidovi za podrobné rozbory a informace. Připravil jsem podle nich simulaci mise NRO L-76 na stránce http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm . Výsledek mi připadá solidní (rozdíly v čase, rychlosti a výšce proti webcastu nejsou nikdy větší než cca 1%).

Udělal jsem tam i odhad možného průběhu letu druhého stupně s družicí NRO L-76, ale bez přesných informací to je jen jeden z mnoha možných scénářů.

V příštích dnech počítám s doplněním simulace mise Ariane VA236 (podle dat od lamida) a snad i ten mnou slibovaný první odhad pro Falcon Heavy.

Do zadávací tabulky jsem na základě připomínek od Archimeda doplnil alespoň výpis Isp v Ns/kg. Další úpravy budu dělat podle svých možností.

P.S.: Zatím nevím, jak bych tam nacpal případnou simulaci padáku, takže to si nechám až na později.


martinjediny - 7/5/2017 - 18:32

- urobili ste pekny kus prace,
- co sa tyka padaku, tak urcite je hmotnostne efektivnejsi ako motoricke pristatie, ale ma ine limity.
- co sa tyka simulacie padaku, tak hypersonicky padak je pomaly na samostatne vlakno...
co som videl par videi, tak otvorenie padaku a naplnenie padaku je pre mna pomerne velka neznama,
ale ak mame nejaky diagram zmeny cx vzavislosti od M,
tak rychlost zbrzdenia sa bude vzdy motat okolo nejakej strednej rychlosti naplnenia padaku, po naplneni, by to snad uz mohlo byt predvidatelnejsie

Mam dve otazky:
1/ci je mozne nejake cx pre padak definovat a nakolko presne...

2/ci sa da nieco odcitat z videi pristati kozmickych lodi...
(zatial som podrobnejsie info nenasiel)


lamid - 7/5/2017 - 19:43

Ja som už skúšal Ariane 5 VA236
Pokus na rízení "automat"

Pokus na rízení "timeline"


treba sa s tým ešte hodne pohrať.

Nedarí sa mi:
- prepísať sklon dráhy, mal by byt 4°, po prepísaní trucovito simulácia vracia 28,27°.
-v reále motory majú plný výkon až od T+7 sec, neviem zadať prvých 7 sekúnd bez ťahu. Simulácia je preto proti reálnemu času posunutá o tých 7 sec.

data z time line:
7;7;543;0;130;533;945;0;10;;;;10120000;960000;;;14160000;1390000;67000;0;275;310;330;0;320;432;446;;61000;14700;2700;0;600240;124000;9800;0;;;;;9500;0.36;22;xar5b;Ariane 5 (3 st.);
1;1;0;5735;202;28.27;250;35000;10289;cc;10;28.27;time;new;Ariane5ECA VA236 SGDC1 Koreasat7;impact;impact;
6;10;1;1;-0.0001;0;
7;10;0;1;0;0;
7;130;1;0.95;0;0;


ales - 7/5/2017 - 22:06

Pro rakety podobné Ariane nedává mód "automat" bohužel moc dobré výsledky. Timeline půjde dotáhnout do rozumného stavu, ale je to opravdu velká piplačka. Zkusím to vylepšit. Každopádně bude třeba v simulaci upravit i parametry samotné rakety Ariane 5, protože ty co tam teď mám jsou zjevně zastaralé a hodně nepřesné (ve skutečnosti raketa obsahuje o dost více paliva).

Malý sklon dráhy jde zadat, pokud se jako kosmodrom zvolí "Kourou" (nebo se upraví umístění kosmodromu). Jinak se simulace brání výslednému sklonu nižšímu než je zeměpisná šířka místa startu (kosmodromu). Asi to je zbytečně přísné. Zjemním to.

Vzlet v jiném čase než v T+0 zatím nejde do simulace zadat. Prostě počítejme s případným časovým posunem.

Pro Martina: Ze samotného videa osobně nedokážu vyčíst skoro nic. Podstatné je, že ty zpracované webcasty obsahovaly i telemetrii. Teprve z viditelné telemetrie je možno získat rozumně přesná čísla.


ales - 8/5/2017 - 00:26

Níže posílám první trochu použitelná importní data do simulace pro Ariane VA236. Zatím to moc přesně nevychází, ale alespoň to ty družice dostane na GTO. Později se to pokusím ještě zpřesnit (a pochopit souvislosti protože to vypadá, že ve velkých výškách a při velkých stoupáních [těsně před navedením na GTO] bude třeba ty rychlosti počítat nějak jinak).

0;0;543;0;130;533;945;0;0;10;;;10000000;960000;;;11000000;1390000;67000;0;275;310;446;0;320;432;446;;76000;15000;5000;0;474000;173000;17000;0;;;;;9100;0.36;22;xar5b;Ariane 5 (3 st.);
1;1;0;2500;200;5.14;250;35000;10289;ko;10;5.14;time;new;Ariane5ECA VA236 SGDC1 Koreasat7;impact;impact;
6;11;1;1;-1.0;0;
130;99;2;1;-5;0;
230;99;2;1;0;12;
330;99;2;1;0;14;
430;100;2;1;0;6;
550;149;3;1;0;-10;
700;699;3;1;0;-14;


lamid - 8/5/2017 - 04:33

Z profilov letu na spaceflight101.com a pdf ESA som spravil tabuľku, pre kosmo_sim som odpočítal 7 sec a zvýraznil časy pre simuláciu:


https://spaceflight101.com/ariane-5-va236/flight-profile/
http://www.arianespace.com/wp-content/uploads/2017/03/DDP_VA236-May-2017_GB.pdf
[Editoval 08.5.2017 lamid]


lamid - 8/5/2017 - 11:38

Porovnanie kosmo_simulácie a odčítanou telemetriou Ariane 5 VA236

Data:
0;0;536;0;134;526;954;0;0;10;;;10000000;960000;;;11000000;1390000;67000;0;275;310;446;0;320;432;446;;76000;15000;5000;0;474000;173000;17000;0;;;;;9100;0.36;22;xar5b;Ariane 5 (3 st.);
1;1;0;2500;195;4;250;35000;10289;ko;10;4;time;new;Ariane5ECA VA236 SGDC1 Koreasat7;impact;impact;
6;11;1;1;-1.0;0;
130;99;2;1;-5;0;
230;99;2;1;0;12;
330;99;2;1;0;14;
430;100;2;1;0;6;
550;149;3;1;0;-10;
700;699;3;1;0;-14;
;;;;;;

uberá sa to dobrým smerom, skvelé. [Editoval 08.5.2017 lamid]


lamid - 8/5/2017 - 12:38

Spravil som detail do odhodenie boosterov

a vypadá to, že majú iný priebeh ťahu.
Bude problém, trafiť sa do tej krivky.
Posun 7 sec v grafoch je zahrnutý,
/žltá krivky začína na 7 sekunde/


ales - 8/5/2017 - 16:45

Díky lamide za ta porovnání. Mám podezření, že rychlost uváděná v telemetrii Ariane, možná není celková, ale jen "vodorovná" (ve směru osy x). Zkus prosím případně to porovnání udělat s hodnotou "vx" ze simulace. Rozdíly by pak mohly být menší a dávalo by to lepší smysl.


ales - 8/5/2017 - 21:35

Posílám jen krátkou informaci, že jsem zkusil porovnání s "vx" a o moc lepší to není. Prozkoumám spíš možnosti změn tahu v čase.


lamid - 9/5/2017 - 00:26

"Prozkoumám spíš možnosti změn tahu v čase."

Hodne pomôže.

Ked sa snažím dostať k bodom Meco v reálnej telemetrii
Tkosmo s h v
134 87 66 2030
526 1565 173 6950
1490 9101 629 9380
tak mi to spraví sínusovku vo výške.


Posledný variant:

data:
0;0;536;0;134;526;954;0;0;10;;;10000000;960000;;;10830000;1390000;67000;0;275;310;446;0;320;432;446;;86000;15000;5000;0;430000;173000;17400;0;;;;;9100;0.5;22;xar5b;Ariane 5 (3 st.);
1;1;0;2500;195;4;250;35000;10289;ko;10;4;time;new;Ariane5ECA VA236 SGDC1 Koreasat7;impact;impact;
1;5;1;0.95;0;0;
6;11;1;1;-1.5;0;
20;10;1;1;0;0;
30;19;1;1;0;0;
50;19;1;1;0;0;
70;19;1;1;-2;0;
90;39;1;0.88;-4;0;
130;19;2;1;-7;0;
150;29;2;1;-5;0;
180;49;2;1;2;0;
230;99;2;1;11;0;
330;99;2;1;10;0;
430;100;2;1;12;0;
550;149;3;1;0;-10;
700;699;3;1;0;-5;

ešte trochu a bude to OK.
V reálnej je posun MECO1 na 123 sec oproti 134 sec v FlightPlan, v tom čase prestala rásť rýchlosť. [Editoval 09.5.2017 lamid]


lamid - 9/5/2017 - 14:27

V príspevku
03.5.2017 - 10:13 - lamid
v tomto vlákne, som dal odkaz na dáta, ktoré užívateľ tossha vytiahol z videa.

Len pre zaujímavosť,
spravil som printscreen obrazovky


a poslal na OCR online www.onlineocr.net /náhodný výber z ponuky vyhľadávača/

a odpoveď:
ar pace C04.serutions
02 : 16
1 1 ALTITUDE: 62 Km DISTANCE: 78 Km SPEED: 2,03 Km/s VA23L4i:

Pre tých, ktorý sú mimo, ide o rozpoznávanie textu a ukladanie dát do súborov pre ďalšie spracovanie.




Čo k tomu dodať.
Len naučiť sa, ako to spraviť, aby to bolo ľahšie ako hodinu odpisovať dáta z videa.

Tossha spracovával video s 29,9 snímkou za sekundu po každej snímke a preto ta spústa riadkov v csv.




Je to smutné, ale pre mňa je stále jednoduchšie ceruzka a papier a obetovať na to tú hodinku.


lamid - 11/5/2017 - 12:25

Z pdf o letu Ariane 5 VA236 som spočítal hmotnosť

doplnil do kosmo simulácie
a porovnal s dátami z videa:


dáta:
0;0;536;0;127;526;954;0;0;10;;;10000000;960000;;;10830000;1390000;67000;0;275;310;446;0;320;432;446;;86000;15000;6800;0;454000;170800;14700;0;14000;2200;;;9100;0.5;22;xar5b;Ariane 5 (3 st.);
1;1;0;2400;195;4;250;35000;10289;ko;10;4;time;new;Ariane5ECA VA236 SGDC1 Koreasat7;impact;impact;
1;5;1;1;0;0;
6;11;1;1;-1;0;
20;10;1;1;0;0;
30;19;1;1;0;0;
50;19;1;1;0;0;
70;19;1;1;-6;0;
90;39;1;1;-5.8;0;
130;19;2;1;-5;0;
150;29;2;1;-5;0;
180;49;2;1;-6;0;
230;99;2;1;13;0;
330;99;2;1;17;0;
430;99;2;1;13;0;
530;19;3;1;0;0;
550;149;3;1;0;-5;
700;699;3;1;-0;-5;


ales - 11/5/2017 - 22:53

Lamidovy výsledky jsou velmi dobré. Zkusil jsem ale ještě trochu jiný přístup, kdy jsem upravoval hlavně Isp a průběh tahu prvního stupně. Výsledky jsem zatím porovnával spíš zběžně (jen časy a průběh rychlosti), ale vypadá to docela přijatelně (např. čas dosažení GTO solidně odpovídá záznamu telemetrie).

Data pro import do http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm :
0;0;543;0;130;533;945;0;0;10;;;10000000;960000;;;14160000;1390000;67000;0;270;310;446;0;278;432;446;;76000;15000;5000;0;478000;173000;17000;0;;;;;9100;0.36;22;xar5b;Ariane 5 (3 st.);
1;1;0;2400;195;4;250;35000;10289;ko;10;4;time;new;Ariane5ECA VA236 SGDC1 Koreasat7;impact;impact;
0;5;1;1;0;0;
6;10;1;0.99;-2.2;0;
17;42;1;0.58;0;0;
60;14;1;0.64;0;0;
75;39;1;0.83;0;0;
120;4;1;0.44;-10;0;
125;8;1;0.012;-6;0;
138;91;2;1;-2;0;
230;69;2;1;15;0;
300;59;2;1;20;0;
360;69;2;1;17;0;
430;80;2;1;10;0;
550;149;3;1;-6;0;
700;788;3;1;-7;0;

[Edit: upraven průběh u druhého a třetího stupně]


lamid - 12/5/2017 - 06:58

Porovnanie simulácii Aleš Holub Lamid a Ariane 5

a detail rýchlosti pre jednotlivé fáza letu


Vypadá to dobre, len doladiť rýchlosť v MECO3.

Hornému stupňu v telemetrii rýchlosť s časom rastie lineárne, nám simulácia dáva exponenciálny priebeh, čo by malo byť logické, pri rovnakom ťahu klesá hmotnosť stupňa. [Editoval 12.5.2017 lamid]


lamid - 12/5/2017 - 10:31

Variant s MECO3 v=9480

data:
0;0;536;0;127;526;954;0;0;10;;;10000000;960000;;;10830000;1390000;67000;0;275;310;446;0;320;432;446;;86000;15000;7500;0;452000;169500;11500;0;16000;3500;;;9100;0.5;22;xar5b;Ariane 5 (3 st.);
1;1;0;2400;195;4;250;35000;10200;ko;10;4;time;new;Ariane5ECA VA236 SGDC1 Koreasat7;impact;impact;
1;5;1;1;0;0;
6;11;1;1;-1;0;
20;10;1;1;0;0;
30;19;1;1;-0.55;0;
50;19;1;1;-0.70;0;
70;19;1;1;-4.30;0;
90;39;1;1;-4.5;0;
130;19;2;0.97;-6;0;
150;29;2;1;-6;0;
180;49;2;1;-6;0;
230;99;2;1;12;0;
330;99;2;1;13;0;
430;99;2;1;12;0;
530;19;3;0.95;13;0;
550;149;3;0.80;10;0;
700;699;3;0.80;-0;-0.6;
1400;50;3;0.60;0;0;
[Editoval 12.5.2017 lamid]


Alchymista - 12/5/2017 - 10:34

sledujem a ticho žasnem - ste dobrý!


ales - 12/5/2017 - 22:01

Snažil jsem se pochopit, jak je možné, že v telemetrii VA236 je koncová rychlost po dosažení GTO zobrazena jen na úrovni cca 9400 m/s, když rychlost v perigeu na dráze 250 x 35000 km je cca 10180 m/s a i po odečtení "kosmodromové" rychlosti cca 460 m/s by rychlost měla být cca 9720 m/s. Doplnil jsem proto svou stránku Výpočty o možnost výpočtu okamžité rychlosti na eliptické dráze podle zadané výšky (mezi perigeem a aopgeem). Následně jsem zjistil, že na GTO rychlost mimo perigeum rychle klesá a ve výšce 625 km je už jen cca 9860 m/s, což po odečtení "kosmodromových" 460 m/s už dává těch cca 9400 m/s z telemetrie VA236.

Moje stávající simulace na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm bohužel zatím tvrdě předpokládá, že raketa končí svoji práci přesně v perigeu (tedy ve výšce perigea cílové dráhy a při rychlosti v perigeu cílové dráhy). To ale obecně neplatí a zvlášť raketa Ariane ve skutečnosti končí své navádění hodně mimo perigeum cílové GTO, což se projeví nižší konečnou rychlostí.

Zatím nevím, jak simulaci upravit, aby tento případ zpracovala správně (aby vypnula motor posledního stupně při správné rychlosti [odpovídající okamžité výšce] a ne až při dosažení "perigeové" rychlosti i když v jiné výšce. Pokud někoho napadne vhodné řešení, tak ho sem napište. Já se k případným úpravám dostanu až za pár dní.

Lamidovo současné řešení spočívá v ubrání množství dostupného paliva, což dává docela solidní výsledky (dobře odpovídající telemetrii), ale bylo by přece jen lepší to vyřešit v simulaci správně a obecně.

P.S.: Poslední lamidovo řešení také postupně snižuje tah posledního stupně, což je podle mne jediný rozumný způsob, jak dosáhnout lineárního narůstání rychlosti. To i do budoucna bude muset být v simulaci namodelováno "ručně" a připadá mi to OK. Nechápu jen, proč by to Ariane opravdu dělala (proč by nevyužívala plný tah, i když přetížení je velmi nízké). Možná mi ještě něco uniká a simulace něco pomíjí.


Alchymista - 12/5/2017 - 23:28

Nebude toto chovanie z veľkej miery "vynútené" vlastnosťami meracieho systému autopilota rakety?


lamid - 13/5/2017 - 10:37

Ariane 5 za 1,5 roka vynesie aj James Webb Space Telescope


zostrih videa štartu Ariana 5 ECA s JWST

ktoré po čase strávenom nad simuláciou intenzívne prežívam.

Moja predstava


Ariane5 sa vydá na prechodovú dráhu k L2 vzdialenému 1,5 mil km, tak povedzme:
Perigee: 250 Kilometers
Apogee: 2000000Kilometers
Inclination: 0.0 Degrees

Pre ňu je rýchlosť v perigeu 10955 m/s,
-460 m/s z rotácie Zeme,
je 10495 m/s.

A simulácia kosmo:


Data pre hranie:
0;0;536;0;127;526;954;0;0;10;;;10000000;960000;;;10830000;1390000;67000;0;275;310;446;0;320;432;446;;86000;15000;7000;0;468000;173000;12000;0;0;0;;;11000;0.5;22;xar5b;Ariane 5 (3 st.);
1;1;0;2400;195;0;250;2000000;7310;ko;10;0;time;new;Ariane 5 ECA JWST;impact;impact;
1;5;1;1;0;0;
6;11;1;1;-1;0;
20;10;1;1;0;0;
30;19;1;1;0;0;
50;19;1;1;0;0;
70;19;1;1;0;0;
90;39;1;1;0;0;
130;19;2;1;0;0;
150;29;2;1;0;0;
180;49;2;1;0;0;
230;99;2;1;0;0;
330;99;2;1;0;0;
430;99;2;1;0;0;

Skutočnosť bude iná, viď posledný štart, ale aj tak predstava poteší. [Editoval 16.5.2017 lamid]


ales - 16/5/2017 - 10:23

Upravil jsem simulaci na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm tak, aby správně počítala orbitální rychlost v aktuální výšce, takže simulace GTO misí už je realističtější.

Mezi nabízené simulované mise jsem dnes přidal "Falcon 9 FT Inmarsat-5" (podle telemetrie z Launch Webcastu). Simulace docela solidně reprodukuje celý průběh letu, včetně přeletové fáze před restartem druhého stupně F9. Z koncové rychlosti rakety se domnívám, že cílová GTO měla apogeum ve výši přes 60000 km (možná tedy šlo o navedení na tzv. "supersynchronní" dráhu s bieliptickým přechodem na geostacionární dráhu). Uvidíme.




Zkusil jsem také nepatrně upravit lamidovu simulaci Ariane 5 s JWST a výsledek je níže. Pro mne je fascinující, že během celého letu stačí jen cca 10 sekund mírného počátečního vybočení rakety z osy letu (o méně než 1,5°) a celých zbývajících více než 20 minut letu pak může raketa letět s nulovým úhlem náběhu a přesto dosáhne cílovou oběžnou dráhu a v mezidobí nespadne na zem. Líbí se mi to (je to jedna z věcí, kterou jsem chtěl simulací ověřit).



Data pro simulaci:
0;0;536;0;127;526;954;0;0;10;;;10000000;960000;;;10830000;1390000;67000;0;275;310;446;0;320;432;446;;86000;15000;7000;0;468000;173000;12000;0;0;0;;;11000;0.5;22;xar5b;Ariane 5 (3 st.);
1;1;0;2400;195;0;250;2000000;7810;ko;10;0;time;new;Ariane 5 ECA JWST;impact;impact;
1;5;1;1;0;0;
6;11;1;1;-1.21;0;
20;10;1;1;0;0;
30;19;1;1;0;0;
50;19;1;1;0;0;
70;19;1;1;0;0;
90;39;1;1;0;0;
130;19;2;1;0;0;
150;29;2;1;0;0;
180;49;2;1;0;0;
230;99;2;1;0;0;
330;99;2;1;0;0;
430;99;2;1;0;0;


lamid - 16/5/2017 - 18:30

Každý posun poteší.

Z mojej strany veľký obdiv.

A pre nadšencov, je sa s čím pohrať.
Porovnanie simulácie kosmo_AH s Ariane 5 VA236


Sú data z telemetrie Falcon 9 FT Inmarsat-5, aby som nerobil duplicitnú prácu?


ales - 16/5/2017 - 22:04

quote:
Sú data z telemetrie Falcon 9 FT Inmarsat-5, aby som nerobil duplicitnú prácu?
Ta data bohužel nemám. Chytil jsem se jen několika důležitých časů a bodů (čas, událost, výška, rychlost):
T+ 149 s - MECO1 ------------- 75 km, 9793 km/h = 2720 m/s
T+ 160 s - start 2. stupně --- 85 km, 9700 km/h = 2694 m/s
T+ 361 s - 6 minut ----------- 170 km, 15447 km/h = 4291 m/s
T+ 400 s - max. výška -------- 171 km,
T+ 520 s - SECO1 ------------- 164 km, 26995 km/h = 7499 m/s
T+1620 s - restart 2. stupně - 295 km, 26420 km/h = 7339 m/s
T+1684 s - SECO2 ------------- 315 km, 36096 km/h = 10027 m/s

Nakonec musím dodat, že aby trajektorie vyšla, musel jsem v simulaci ubrat dost paliva jak z prvního, tak i z druhého stupně. Domnívám se proto, že jednorázový Falcon 9 FT by mohl na stejnou dráhu dostat ještě o dost těžší družici (než 6070 kg Inmarsatu-5). Nejspíš až cca 8 tun (a na GTO s nižším apogeem by [podle mých simulací] mohl dostat družici těžkou skoro až cca 8500 kg, což solidně odpovídá oficiálně uváděným 8300 kg nosnosti na GTO - viz http://www.spacex.com/about/capabilities ).


lamid - 17/5/2017 - 02:59

data inmarsat 5 f4:
https://raw.githubusercontent.com/shahar603/SpaceX/master/Inmarsat-5%20Flight%204/raw%20data.json

https://www.reddit.com/r/spacex/comments/6bh473/telemetry_of_the_inmarsat5_f4_mission/


lamid - 17/5/2017 - 09:18

Porovnal som kosmo_simuláciu s dátami z telemetrie Inmarsat 5 F4 do 520sekundy:


ales - 17/5/2017 - 09:45

Koukám, že jsem si špatně poznamenal čas MECO1 (149 s místo správných 169 s), takže simulaci ještě předělám.


ales - 17/5/2017 - 11:55

Upřesněnou simulaci mise F9 Inmarsat-5 F4 jsem dal na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm . Mělo by to lépe odpovídat telemetrii.

Data:
0;180;0;0;169;400;0;0;11;;;;6840000;;;;7400000;890000;0;0;282;348;0;0;311;348;;;23000;4100;0;0;396000;103000;0;0;7000;;;;9300;0.3;22;xf9ft;Falcon 9 FT;
1;1;0;1750;224;28.27;180;65300;6100;cc;10;28.27;time;xf9ftinm5;Falcon 9 FT Inmarsat-5 F4;impact;impact;
10;8;1;1;-0.482;0;
56;12;1;0.896;0;0;
180;99;2;1;14;0;
280;39;2;1;8;0;
320;39;2;1;7;0;
360;59;2;1;9;0;
420;95;2;0.986;0;8.33;
516;3;2;0.01;0;0;
520;1099;2;0;0;0;
1620;63;2;0.83;-2.0;0;


lamid - 18/5/2017 - 04:40

Pekná zhoda:
[Editoval 18.5.2017 lamid]


lamid - 23/5/2017 - 10:24

Porovnanie simulácie Ariane 5 VA236 - Falcon9 Inmarsat 5 F4


Launch Vehicle: Ariane 5 ECA
Launch Site: ELA-3, Guiana Space Center
Launch Date: May 4, 2017
Window: 20:31-23:19 UTC
Payload: SGDC-1, Koreasat-7 (10,289kg)
Ascent Duration: 53 Min & 30 Sec
Target Orbit:
Type: Geostationary Transfer Orbit
Perigee: 250 Kilometers
Apogee: 35,926 Kilometers
Inclination: 4.0 Degrees
Mass: 776 689 kg

Launch Vehicle: Falcon 9 FT
Launch Site: LC-39A, Kennedy Space Center
Launch Date: May 15, 2017
Window: 23:21-00:10 UTC
Payload: Inmarsat 5-F4(6,086kg)
First Stage Recovery: No
Target Orbit:
Type: Supersynchronous Transfer Orbit
381 x 69389 km x 24.5 deg orbit
Mass: 540 950 kg
[Editoval 24.5.2017 lamid]


lamid - 24/5/2017 - 09:53

Porovnanie simulácie:
Ariane 5 VA236 s vynesením James Webb Space Telescope



Launch Vehicle: Ariane 5 ECA
Launch Site: ELA-3, Guiana Space Center
Launch Date: May 4, 2017
Window: 20:31-23:19 UTC
Payload: SGDC-1, Koreasat-7 (10,289kg)
Ascent Duration: 53 Min & 30 Sec
Target Orbit:
Type: Geostationary Transfer Orbit
Perigee: 250 Kilometers
Apogee: 35,926 Kilometers
Inclination: 4.0 Degrees
Mass: 776 689 kg

Launch Vehicle: Ariane 5 ECA
Launch Site: ELA-3, Guiana Space Center
Launch Date: Oct, 2018
Window:
Payload: James Webb Space Telescope (7 310 kg)
Ascent Duration: 20 Min & 0 Sec
Target Orbit:
Type: Transfer Orbit
Perigee: 250 Kilometers
Apogee: 2 000 000 Kilometers
Inclination: 0 Degrees
Mass: 770 710 kg

Je vidieť, že 7 310 kg (6 200 kg je JWST) nerobí Ariane 5 žiaden problém a už po 20 minútach má požadovanú rýchlosť 10 101 m/s plus rotácia Zeme 465 m/s dáva vo výške 740 km 10 566 m/s, pre perigeum vo výške 250 km je to 10 955.


lamid - 24/5/2017 - 15:52

Pokúsil som sa o let s Atlas551


Ťah boosterov je 5000 kN a ťah 1. stupňa 3500 kN

ale tabuľka dáva Fm v prvých sekundách len 5000,6 kN

malo by to byť 8500 kN.

zadávam niečo zle?

"Pokud u 2. stupně zadáte okamžik zážehu 0, pak výpočet předpokládá, že 0./1. stupeň jsou boostery, které do svého vyhoření pracují současně s 2. stupněm (ten by měl pracovat déle)."


ales - 24/5/2017 - 21:05

Zadáváš to správně lamide, ale v software simulace je zřejmě někde chyba. Zatím doufám, že to je jen v zobrazení (místo celkového tahu se vypisuje jen tah prvního stupně), protože přetížení snad odpovídá správnému celkovému tahu. Podívám se na to a opravím to. Na ostatní parametry simulace by snad tato zobrazovací chyba neměla mít vliv.


lamid - 25/5/2017 - 10:21

Pokúšam sa o simuláciu Atlas 551 s New Horizons.
Z pdf https://www.nasa.gov/pdf/139889main_PressKit12_05.pdf





tabuľka:


Dáta pre Atlas 551 som bral z
http://www.spaceflight101.net/atlas-v-551.html
http://spaceflight101.com/newhorizons/project-history-mission-profile/

Star 48B
http://www.astronautix.com/s/star48b.html

a končím s 3 stupňom na vkh=9300 m/s.


data:
0;0;283;2557;94;267;925;87;0;16;0;;6200000;3827000;;;6500000;4152000;99200;66000;290;311;451;286;290;338;451;286;28700;21054;2243;126;204785;284089;20830;2011;;;;;12500;0.3;22;xa551;Atlas 551;
1;1;3.242;3524;203;28.5;0;9e20;478;cc;10;28.5;auto;xa551;Atlas 551 New Horizons;impact;impact;

Ako ďalej?


ales - 25/5/2017 - 13:32

Simulace navádění na meziplanetární dráhu je zatím mimo možnosti mé simulace. Jednak je konečná požadovaná rychlost odvozena od parametrů požadované oběžné dráhy, a tu zatím nelze zadat jako meziplanetární. Popřemýšlím, jak do simulace přidat možnost zadat vyšší požadovanou konečnou rychlost, než "druhou kosmickou". Druhým omezením je zatím i to, že maximální délka simulace je v programu oříznuta na 1800 sekund (půl hodiny). Toto omezení zkusím zrušit co nejdříve.

Jinak samotný výsledek lamidovy simulace je asi OK (s výše uvedenými omezeními), protože konečná rychlost 9300 m/s je ve výšce 2000 km nad Zemí, což odpovídá rychlosti v perigeu 11180 m/s, což je podle mne cca "druhá kosmická rychlost", tedy rychlost pro odlet od Země (sice "do nekonečna", ale ne na vyšší heliocentrickou dráhu). Obejít to zřejmě zatím nejde. Půjde to, až simulaci upravím na možnost zadání vyšší konečné rychlosti.


lamid - 25/5/2017 - 20:00

Skúsil som zadať RocketLab
Mohlo by to vypadať takto:



Dáta:
0;165;0;0;155;320;0;0;10;;;;152000;;;;182970;22000;0;0;303;0;0;0;303;333;;;950;250;0;0;9250;2150;0;0;0;;;;9500;0.3;1.3;xnul;nuly;
1;1;0;50;224;37.5;200;500;225;wa;10;37.5;time;new;RocketLab;impact;impact;
7;10;1;1;-0.1;0;
20;30;1;1;-.60;0;
300;180;2;1;12;0;

Zdroj údajov o Electron
http://spaceflight101.com/spacerockets/electron/






[Editoval 26.5.2017 lamid]


ales - 25/5/2017 - 22:59

Upravil jsem simulační systém na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm tak, že teď už by měl zobrazovat správný tah u současného chodu prvního a druhého stupně, a také jsem doplnil základní možnost zadat cílovou dráhu jako hyperbolickou (meziplanetární). Přibyla položka vp (rychlost v perigeu), která se v základním stavu automaticky dopočítává (z výšky perigea hp a apogea ha). Pokud se ale ručně přepíše na vyšší rychlost, tak se naopak dopočítá apogeum, případně se zobrazí hodnota C3 (pokud je rychlost v perigeu vyšší, než úniková). Pro odlet k Marsu je třeba C3 cca 10, pro přímý odlet k Jupiteru až cca 80. Je to zatím hodně surové, takže to bude třeba ještě otestovat a případně doladit. Parametr "vp" také ještě není mezi parametry pro export (to snad doplním zítra).

PS: Simulace Electronu od RocketLabu je pěkná, jen bych tu raketu asi nechal letět trochu víc vodorovně (nebo s menším úhlem náběhu druhého stupně).


ales - 26/5/2017 - 10:12

Dnes jsem systém na http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm ještě upravil tak, že přepočty mezi apogeem a rychlostí v perigeu probíhají automaticky. Do výšky apogea "ha" lze zadat i parametr C3 (ve formátu " C3" a následně se pak dopočítá příslušná hyperbolická rychlost v perigeu. Naopak pokud se ručně změní rychlost v perigeu "vp", dopočítá se výška apogea "ha" (nebo se na toto místo spočítá parametr C3).

Při přepínání misí se vždy nejprve dopočítá rychlost v perigeu (z ostatních parametrů), takže tento parametr nebylo třeba doplňovat do exportu/importu. Stačí prostě vhodně zadat "hp" a "ha" (včetně možnosti zadat sem C3).

Ve výsledcích simulace jsem přidal červené hlášení, pokud raketa nedosáhne cílovou dráhu (protože došlo palivo).


lamid - 26/5/2017 - 10:24

Upravil som dáta pre Electron Rocket Lab:

dáta:
0;165;0;0;155;320;0;0;10;;;;152000;;;;182970;22000;0;0;303;0;0;0;303;333;;;950;250;0;0;9250;2150;0;0;0;;;;9500;0.3;1.13;xnul;Electron;
1;1;0;50;224;37.5;180;500;225;wa;10;37.5;time;new;RocketLab;impact;impact;
7;10;1;1;-0.1;0;
20;30;1;1;-.60;0;
300;180;2;1;0;0;

Ako sa spomínala námraza, tak som pridal 5 cm po obvode na 50 cm výšku a pri 500 kg/m3 to dáva cca 50 kg na druhý stupeň.

V simulácii som zmenil plochu m2 z 1.13 na 1.23 a hmotnosť nákladu z 225 na 275 kg

a pri spotrebovaní paliva v 481 sec je vo výške len 224 km a klesá/padá.

0;165;0;0;155;320;0;0;10;;;;152000;;;;182970;22000;0;0;303;0;0;0;303;333;;;950;250;0;0;9250;2150;0;0;0;;;;9500;0.3;1.23;xnul;Electron;
1;1;0;50;224;37.5;180;500;275;wa;10;37.5;time;new;RocketLab;impact;impact;
7;10;1;1;-0.1;0;
20;30;1;1;-.60;0;
300;180;2;1;0;0;
;;;;;;


ales - 26/5/2017 - 10:35

O tom Electronu je to zajímavé a pěkné. Jenom dodám, že jedna z možností nominálního vzletu by mohla být např. podle dat níže:
0;165;0;0;155;320;0;0;10;;;;152000;;;;182970;22000;0;0;303;333;0;0;303;333;;;950;250;0;0;9250;2150;0;0;0;;;;9350;0.3;1.3;xnul;nuly;
1;1;0;50;224;37.5;200;500;225;wa;10;37.5;time;new;RocketLab;impact;impact;
7;10;1;1;-0.14564;0;
300;180;2;1;0;0;


lamid - 26/5/2017 - 10:37

Vidím, že simuláciu s namrznutým Electronom som stihol tesne pred upgradom simulácie.
Tak to isté s novou hláškou:


lamid - 26/5/2017 - 10:43

Istotne.
Mne išlo, že pri rovnakých parametroch profilu letu stačí 50 kg námrazy a už nedosiahne obežnú dráhu.

Aj keď je aoa -0.14564, ak sa zmení náklad z 225 kg na 275 kg
výsledok:



Samozrejme profil letu s aoa -0.14564 je krajší. [Editoval 26.5.2017 lamid]


lamid - 26/5/2017 - 12:47

Los Angeles Times píšu:
http://www.latimes.com/business/la-fi-rocket-lab-test-20170524-story.html
The rocket was intended to reach an elliptical orbit, about 186 to 310 miles above Earth at an 83-degree inclination. The Electron ended up reaching an altitude of about 155 miles.

čo je 250 km, tak potom im veľa nechýbalo. [Editoval 27.5.2017 lamid]


lamid - 27/5/2017 - 08:40

Skúsil som pri akej hmotnosti nákladu Electron už nedosiahne na obežnú dráhu. Vyšlo mi 255 kg.
A k tomu som upravil plochu aerodynamického odporu, tak aby dosiahla zverejnených 250 km.
Dal som do grafu 225 a 255 kg.



225 kg 1.13 m2
0;165;0;0;155;320;0;0;10;;;;152000;;;;182970;22000;0;0;303;0;0;0;303;333;;;950;250;0;0;9250;2150;0;0;0;;;;9500;0.3;1.13;xnul;Electron;
1;1;0;50;224;37.5;180;498;225;wa;10;37.5;time;new;RocketLab;impact;impact;
7;10;1;1;-0.1;0;
20;30;1;1;-.60;0;
300;180;2;1;0;0;

255 kg 1.26 m2
0;165;0;0;155;320;0;0;10;;;;152000;;;;182970;22000;0;0;303;0;0;0;303;333;;;950;250;0;0;9250;2150;0;0;0;;;;9500;0.3;1.26;xnul;Electron;
1;1;0;50;224;37.5;180;498;255;wa;10;37.5;time;new;RocketLab;impact;impact;
7;10;1;1;-0.1;0;
20;30;1;1;-.60;0;
300;180;2;1;0;0;


lamid - 28/5/2017 - 08:23

Vďaka za úpravu simulácie na medziplanetárne lety.

Pokračoval som s New Horizons,
najrýchlejšou sondou, akú kedy človek vypustil do vesmíru:



Podľa wikipedie
"On January 19, 2006, New Horizons was launched from Cape Canaveral Air Force Station directly into an Earth-and-solar escape trajectory with a speed of about 16.26 kilometers per second"

V simulácii to Atlas 551 a Star 48B splnili s rezervou.
Star 48B /3. stupeň rakety, v simulácii je to 4., nakoľko 1. sú boostre/ z 2011 kg paliva zostalo po dosiahnutí v 16252 m/s ešte 648 kg.
Profil letu som neoptimalizoval,
išlo mi len o dosiahnutie uvedenej rýchlosti, nakoľko telemetrické údaje, prípadne profil letu mi nie je známy.

dáta:
0;0;283;2557;94;267;925;87;0;16;0;;6200000;3827000;;;6500000;4152000;99200;66000;290;311;451;286;290;338;451;286;28700;21054;2243;126;204785;284089;20830;2011;;;;;12500;0.3;22;xa551;Atlas 551;
1;1;3.242;3524;203;28.27;200;182 C3;478;cc;10;28.27;time;xa551;Atlas 551 New Horizons;impact;impact;
7;10;1;1;-1;0;
20;29;1;1;-3;0;
50;39;1;1;-6;0;
90;49;2;1;-10;0;
140;49;2;1;-12;0;
190;40;2;1;-15;0;
230;900;3;1;-10;0; [Editoval 28.5.2017 lamid]


lamid - 2/6/2017 - 10:21

Ariane VA 236 a VA 237
ak sa robí to isté, nie je to isté:
rozdiel 500 kg

9415 kg SGDC + KOREASAT-7
9969 kg ViaSat‐2 EUTELS AT 172B

Pokus o porovnanie VA 236 a VA 237
na obrázku je graf zo simulácie Ariane 5 VA 236 a obrázok z videa VA 237







http://www.arianespace.com/mission/ariane-flight-va237/
http://www.arianespace.com/mission/ariane-flight-va236/
[Editoval 02.6.2017 lamid]


lamid - 4/6/2017 - 10:41

Screen z 3D simulácie F9 CRS11 na FC.io


martinjediny - 5/6/2017 - 21:32

quote:
quote:
neviete nahodou, kolko cca. % paliva spali normalna raketa, kym sa dostane na rychlost zvuku? Pripadne do vysky povedzme 10 km. Nie je niekde nejaky graf?

Doporučuji se zeptat v tomto vláknu:
http://www.kosmo.cz/modules.php?op=modload&name=XForum&file=viewthread&page=8&tid=1870#pid138722

skus
http://mek.kosmo.cz/zaklady/sim.htm

v lavej aj strednej tabulke vyber "Falcon 9 FT RTLS CRS-9"

a zistis z tabulky dolu pod grafom,
ze z celkovej hmotnosti

547100 kg pri starte
mas
383792 kg pri rychlosti zvuku a co zhodou okolnosti je vo vyske 9353m


lamid - 16/8/2017 - 01:26

Na reditu Shahar603 spravil analýzu štartu Dragon CRS-12

https://www.reddit.com/r/spacex/comments/6ttxhy/crs12_telemetry/

K dispozícii dal odčítané údaje z videa
https://github.com/shahar603/SpaceX/blob/master/CRS-12/CRS-12%20raw.json
spracované data
https://github.com/shahar603/SpaceX/blob/master/CRS-12/CRS-12.json

Jednotlivé grafy.
Zaujímavý je porovnanie CRS11 a CRS12

a Cd od času



Zaujal ma odkaz na pdf "Drag Coefficient Prediction"

http://web.aeromech.usyd.edu.au/AERO2705/Resources/Research/Drag_Coefficient_Prediction.pdf


lamid - 5/2/2018 - 22:58

Julian Danzer Falcon Heavy Ascent Trajectory Planner In EXCEL


je zaujimavé, že používa krok 0.05 sec


lamid - 18/8/2018 - 10:54

pokúšam sa o simuláciu D4H PSP a mám problem

0;0;355;2249;238;336;1136;89;;0;;;;;;;7120000;3560000;110000;68600;370;370;464;292;414;414;0;;39306;19653;3213;2165;404000;202000;27220;2010;;;;;9200;0.5;19.63;new;Delta 4 Heavy;
1;1;1.071;3550;365;28.5;5119;153.8 C3;685;cc;10;28.5;time;new;Delta 4 Heavy Parker Solar Probe;impact;impact;
50;;2;0.5;1;;
238;;2;1;;;

Centrálny stupeň je od 50-238 sek priškrtený na 50%
Keď v time line zadám centrálny stupeň ako st.2, tak je to myslené ako 3. stupeň.

Ak zadám centrálny stupeň ako st.1.,
50;;1;0.5;1;;
238;;1;1;;;
priškrtí boostre na 50%

ale malo by to byt 7120+3560/2=8900 kN

keďže v tabuľke 1.st sú boostre, čo je správne:


ako priškrtím centrálny stupeň?

Graf a tabuľka nemá 3 a 4 stupeň.
Ale tak ďaleko som sa ešte nedostal.


lamid - 22/8/2018 - 16:51

Asi nie je čas, tak aspoň dať D4H po kontrole do ponuky nosičov.


lamid - 13/12/2019 - 15:52

Ako som písal, skúšam v numerickej simulácii SLS B1 s parametrami:
0;0;490;0;126;480;1125;0;;;;;;;;;32000000;7440000;110000;0;269;363;462;0;;452;462;;193500;85270;3500;0;1265000;848000;27200;0;;;;;9500;0.3;55,4;xsls1a;SLS Block 1 (ICPS);
1;1;0;10000;210;28.45;185;1806;21380;cc;10;28.27;time;new;SLS ICPS;impact;impact;
0;0;3;1;0;;
10;8;1;1;-0.5;0;
20;12;1;1;-0.5;0;
180;99;2;1;0;0;
280;39;2;1;0;0;
320;39;2;1;0;0;
360;59;2;1;0;0;

1. a 2. stupeň vypadá dobre, maxQ=45kPa (51s 10.5km 468m/s)
Len 3. stupeň, tomu moc nerozumiem. Ak chcem v timeline niečo u neho zadať píše dráhu sa nepodarilo dosiahnuť.

Edit:
Ako by mal vyzerať výsledný graf rýchlosti:

[upraveno 14.12.2019 09:02]


ales - 13/12/2019 - 22:06

Díky za info. Bohužel je to tak, že ta moje simulace v některých situacích selhává. Nevím proč. Někdy pomůže do timeline vložit řádky s povely pro jiné stupně (aby se povely pro stupně střídaly), ale někdy ani to nepomůže. Budu muset tu simulační stránku odladit (nebo komplet přepsat a urovnat).


Toto téma přichází z:
http://www.kosmo.cz

Url tohoto webu:
http://www.kosmo.cz/modules.php?op=modload&name=XForum&file=print&fid=3&tid=1870