TL thăm dò thường có thiết kế đối xứng trục và được phóng thẳng đứng phục vụ nghiên cứu, thu thập dữ liệu khí quyển tầng cao. Các sai số trong quá trình chế tạo gây ra sự bất đối xứng khiến quỹ đạo TL bị tản mát không mong muốn. Để khắc phục vấn đề này, TL thăm dò thường được thiết kế quay quanh trục nhằm trung bình hóa các sai số do chế tạo gây ra. Tuy nhiên, chuyển động quay quanh trục có khả năng cộng hưởng với dao động chúc ngóc chu kỳ ngắn tạo ra các quá tải cạnh lớn gây phá hủy kết cấu TL. Bài báo tập trung vào việc phân tích sự thay đổi của tần số dao động chúc ngóc nhằm đưa ra dự đoán hiện tượng cộng hưởng đối với TL thăm dò. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã xây dựng mô hình động lực học 6 bậc tự do cho TL thăm dò tính đến đầy đủ các vấn đề khí động lực học, sự thay đổi các đặc tính quán tính khi bay. Để xác định tần số chúc ngóc xung lực được tạo ra và tác động lên TL gây ra dao động chu kỳ ngắn. Phép biến đổi Fourier được sử dụng để phân tích và xác định tần số dao động của TL. Kết quả cho thấy sự tương đồng với mô hinh lý thuyết, qua đó độ tin cậy của phương pháp được khẳng định. Kết quả của nghiên cứu này giúp đưa ra những khuyến cáo trong quá trình thiết kế, chế tạo TL thăm dò nhằm mục đích hạn chế các tác động tiêu cực gây ra bởi sự cộng hưởng giữa các kênh chuyển động trong quá trình bay.
78 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.98.2024.146-154Từ khóa:
TL thăm dò; Cộng hưởng; Dao động chu kỳ ngắn; Phép biến đổi Fourier.Tóm tắt
TL thăm dò thường có thiết kế đối xứng trục và được phóng thẳng đứng phục vụ nghiên cứu, thu thập dữ liệu khí quyển tầng cao. Các sai số trong quá trình chế tạo gây ra sự bất đối xứng khiến quỹ đạo TL bị tản mát không mong muốn. Để khắc phục vấn đề này, TL thăm dò thường được thiết kế quay quanh trục nhằm trung bình hóa các sai số do chế tạo gây ra. Tuy nhiên, chuyển động quay quanh trục có khả năng cộng hưởng với dao động chúc ngóc chu kỳ ngắn tạo ra các quá tải cạnh lớn gây phá hủy kết cấu TL. Bài báo tập trung vào việc phân tích sự thay đổi của tần số dao động chúc ngóc nhằm đưa ra dự đoán hiện tượng cộng hưởng đối với TL thăm dò. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã xây dựng mô hình động lực học 6 bậc tự do cho TL thăm dò tính đến đầy đủ các vấn đề khí động lực học, sự thay đổi các đặc tính quán tính khi bay. Để xác định tần số chúc ngóc xung lực được tạo ra và tác động lên TL gây ra dao động chu kỳ ngắn. Phép biến đổi Fourier được sử dụng để phân tích và xác định tần số dao động của TL. Kết quả cho thấy sự tương đồng với mô hinh lý thuyết, qua đó độ tin cậy của phương pháp được khẳng định. Kết quả của nghiên cứu này giúp đưa ra những khuyến cáo trong quá trình thiết kế, chế tạo TL thăm dò nhằm mục đích hạn chế các tác động tiêu cực gây ra bởi sự cộng hưởng giữa các kênh chuyển động trong quá trình bay.
Tài liệu tham khảo
[1]. R. F. Stengel, “Flight performance of a small, low-altitude rocket”, Journal of Spacecraft Rockets and Spacecrafts, 3, (6), pp. 938-939, (1966).
[2]. R. H. Burth, P. G. Cathell, D. B. Edwards, A. H. Ghalib, J. C. Gsell, H. C. Hales, H. C. Haugh, and B. R. Tibbetts, "NASA Sounding Rockets User Handbook," (2023).
[3]. G. Boersma, J. Bosgra, H. Kruisbrink, and C. Schmeitink, “Comparison of the impact dispersion of unguided and guided sounding rockets with further evaluation of a velocity controlled rocket”, 2nd Sounding Rocket Technology Conference, p. 1381, (1970).
[4]. G. H. Greenwood, “Measurements of drag, base pressure and base aerodynamic heat transfer appropriate to 8.5 degrees semi-angle sharp cones in free flight at mach kneelers from 0.8 to 3.8”, Ministry of technology, Aeronautical research council Current papers, (1967).
[5]. R. G. Hart, “Flight investigation at mach numbers from 0.8 to 1.5 to determine the effects of nose bluntless on the total drag of two fin-stablized body of revolution”. Aeronautical Laboratory Langley Air Force Pae, Va., (1950).
[6]. E. Carrera, T. Cavallo, and E. Zappino, “Effect of Solid Mass Consumption on the Free-Vibration Analysis of Launchers”, Journal of Spacecraft and Rockets, 54, (3), pp. 774-781, (2017).
[7]. D. A. Price, “Sources, mechanisms, and control of roll resonance phenomena for sounding rockets”, Journal of Spacecraft and Rockets, 4, (11), pp. 1516-1525, (1967).
[8]. F. Scheurpflug, A. Kallenbach, F. Cremaschi, “Sounding Rocket Dispersion Reduction Impact by Second Stage Pointfufouring Control”, Journal of Spacecraft and Rockets, 49, (6), pp. 1159-1162, (2012).
[9]. P. D. J. J. o. s. s. e. Wilde, “Range safety requirements and methods for sounding rocket launches”, 5, (1), pp. 14-21, (2018).
[10]. E. G. Rolf Wubben, Krijn de Kievit, Bart Kevers, Maurits van Heijningen, Martin Christiaan Olde., “Investigation of the in-flight failure of the Stratos III Sounding Rocket”, ISASI., (2019).
[11]. J. R. B. a. G. E. Kraft, “Aerobee 150 structural and aerodynamic pitch coupling Goddard Space Flight Center”, (1966).
[12]. R. C. Nelson, “Flight stability and automatic control”, WCB/McGraw Hill New York, (1998),
[13]. N. L. Crabill, “Ascent problems of sounding rockets”, (1961).
[14]. V. D. T. Le, A. T. Nguyen, L. H. Nguyen, N. T. Dang, N. D. Tran, and J.-H. Han, “Effectiveness analysis of spin motion in reducing dispersion of sounding rocket flight due to thrust misalignment”, International Journal of Aeronautical and Space Sciences, 22, (5), pp. 1194-1208, (2021).
[15]. F. A. Woodward, “Analysis and design of wing-body combinations at subsonic and supersonic speeds”, Journal of Aircraft, 5, (6), (1968), pp. 528-534.
[16]. E. L. Fleeman, “Technologies for future precision strike missile systems-missile design technology”, RTO SCI Lecture Series on Technologies for Future Precision Strike Missile Systems. Published in RTO-EN-018, (2001).
[17]. Ü. Gülçat, “Fundamentals of modern unsteady aerodynamics”, Springer, (2010),
[18]. J. Katz and A. Plotkin, “Low-speed aerodynamics”, Cambridge university press, (2001),
[19]. J. Allen and M. Ghoreyshi, “Forced motions design for aerodynamic identification and modeling of a generic missile configuration”, Aerospace Science Technology, 77, pp. 742-754, (2018).
[20]. A. D. Dupuis and W. Hathaway, “Aeroballistic range tests of the basic finner reference projectile at supersonic velocities: Defence Research Establishment Valcartier”, (1997),
[21]. A. Dupuis, “Aeroballistic range and wind tunnel tests of the Basic Finner reference projectile from subsonic to high supersonic velocities”, Defense R&D Canada TM, 136, (2002).
[22]. C. P. Hoult and Rockets, “Launcher length for sounding-rocket point-mass trajectory simulations”, Journal of Spacecraft, 13, (12), pp. 760-761, (1976).
[23]. J. R. Busse and G. E. Kraft, “Aerobee 150 structural and aerodynamic pitch coupling”, National Aeronautics and Space Administration, (1966).