Главная | Ракеты => МАВ-45 => МАВ-45-7
Ракета МАВ-45-7 (Рыжик 2)
Бумажная ракета на натриевой карамеле с серой
Введение Запуск ракеты Параметры ракеты
Ракета после запуска Сборка Ракеты Подготовка пуска ракеты Выводы

Введение В начало

Ура! Наконец-то первый пуск после столь длительного перерывав в запусках ракет! Казалось, что этого уже не произойдёт, но она полетела!

Немного предыстории.

Пуски ракет, которые фактически превратились в испытательные полёты, я прекратил ещё в конце лета 2005 года. Целых 7 лет не было запущено ни одной ракеты более. Причина была в строго поставленном условии, добиться надёжной и безотказной работы двигателя в стендовых условиях и только потом запускать ракету.

Вообще, ракеты летали, далеко не все успешно, а самое главное по своей юношеской ещё неопытности не было изначально деления на ракету и двигатель и уж тем более на стендовое испытание или полётное. Первые ракеты были аналогами пиротехнических фейерверков, которые продавались в магазинах, то были 90-е и размеры ракет не превышали 7мм внутреннего диаметра и длиной не более 100мм. Всё было на порохах, и только в начале нового столетия, я успешно перешёл на использование натриевой селитры и самостоятельно (в полной информационной изоляции) изобрёл карамель на нитрате натрия. В это же время, помимо сильного увлечения химией, я стал уделять большое внимание экспериментам на прочность и расчётам с ними связанными. Это дало возможность создать большой по тем временам для меня двигатель с внутренним диаметром 20мм и длиной до 140мм конусно-торцевого горения. Удалось относительно успешно запустить на нём и одну ракету.

Так закончилось моё обучение в школе, и после 2002 года происходит целая череда событий, из-за которых я забрасываю своё ракетное увлечение аж на целых 3 года. Не буду подробно сейчас останавливаться на этих событиях, просто перечислю. Первое – это компьютеры, в которые я погрузился с головой, второе – это элементарная усталость после весьма активной творческой деятельности в школе, третье – это страшное разочарование и уныние состоянием машиностроения в России и собственным выбором профессии, четвёртое – это сильное разочарование в системе образования и пятое – смерть дорого мне человека, заменившего отца. Всё это привело к тому, что я замкнулся на себе, компьютере и очень узком кругу друзей, коим я очень благодарен за то, что совсем тогда не превратился в УГ. Тогда вообще казалось, что и ракетомоделизм просто вымер в России вместе с распадом СССР и, что я, как один единственный дурак здесь, которому заняться больше не чем, чего-то тут ещё пытаюсь делать. Но нет худо без добра, кто бы мог подумать, что за эти три года я наберу огромный потенциал в программировании, который потом мне ооочень пригодится.

И вот, в 2005 году, летом, я приобрёл свою первую видеокамеру, и возникло сильное желание увидеть покадрово детально процесс горения топлива в ракете то, о чём я раньше и мечтать даже не мог. Раньше это можно было только представлять, из-за скоротечности процесса вся оценка происходящего делалась только по субъективному восприятию, что приводило к сильным принципиальным ошибкам даже просто в оценке происходящего. Но после такого длительного перерыва и из-за спешности, воспроизвести последний двигатель не получилось. Ракета сгорела на старте вместе с пусковой установкой. Последующие попытки чего-то запустить с наскоку и при том, что меня просто захлёстывали идеи, не получилось. Похоже, что меня снова захватила страсть к ракетам, но новый уровень потока знаний и умений привели к бардаку и все последующие попытки запусков ракет провалились на старте. Тут-то я и решил, что больше так нельзя. Палить вместе с ракетой ещё и пусковые установки было весьма напряжно, а результата не было. А поскольку желание снять сам процесс работы двигателя превалировало над запуском, я решил всё делать на Земле. Тут вам и красивые кадры и весь процесс, как на ладони и без всяких домыслов о том, что же произошло.

В 2006 году всё именно так и было сделано. Но творческий порыв не знал пределов, словно дорвался. При новых идеях и знаниях появилось огромное количество вариаций двигателей и стендов для получения данных о тяге. Только к 2007 году удалось переварить всю полученную информацию, обобщить её, упорядочить и проанализировать. В это же время появилась и совершенно новая концепция двигателя для запуска ракет на максимальную высоту. И в это же время открылось «окно во внешний мир» - выход в интернет за поиском новой информации очень быстро привёл меня на ракетомодельный форум, после чего стало ясно, что я больше не один. Так же и остальные факторы моего разочарования стали проходить, обращаясь даже в преимущества. То, что нас не убивает, делает нас сильнее…

Увиденное во внешнем мире и, особенно за бугром и за океаном, заставило меня призадуматься и форсировать события. Была обозначена строгая экспериментальная база с вдвое большим базовым диаметром двигателя в 40мм. Запуски ракет на двигателях, как и их разработка, на диаметрах 20мм были полностью остановлены. Нового типоразмера двигателя в 40мм должно было хватить, чтобы объять необъятное. Необходимо было максимально приблизиться к большим двигателям и получить от них все возможные проблемы и при этом максимально снизить расходы на неизбежные многочисленные эксперименты, чтобы потом можно было быстро и без проблем переходить на больший типоразмер. Когда-то преподаватель по деталям машин в политехе сказал про меня, увидев в числе последних сдающих курсовик, выполняя за 3 дня месячную работу: «Вы долго запрягаетесь, но быстро едите…». Данная концепция сработало на 100%. На данном двигателе в стендовых условиях было отловлено такое количество технических проблем, о котором я даже и не представлял изначально, но задел был сделан верно, и это оправдалось первым сразу же полностью успешным пуском ракеты на данном двигателе.

Данная ракета проектировалась, как проверочная пустая болванка в минимальном весе на предельные нагрузки. Т.е. гайки были закручены по полной. Важно было проверить качество полёта в целом: старт, прочность конструкции, работоспособность двигателя, выверенность траектории, отсутствие фатальных эффектов при полёте и прочих дефектов. Таковым успешным полёт данной ракеты и состоялся. Учитывая высоко поставленные цели моих проектов, всё это время форумные скептики считали, что это не возможно сделать. Именно от этого они и отталкивались, всячески доказывая не успешность полёта. Доходило до того, что летающими в кадре бабочками обосновывалось разрушение стабилизаторов ракеты. Но это всё домыслы тех, кто слабо вообще себе представляет, что такое неуспешные полёт, коих я на своём веку повидал не мало. Помимо скептиков были ещё и деструкторы – те, кто всячески пытался разрушить проект. Основной инструмент, который ими использовался – это запрещение подобных пусков «недоделанных» ракет. Т.е. запускать можно только полностью укомплектованные ракеты, что естественно было очень дорого и без смежного результата очень рискованно в том плане, что можно было снова на очень долго зависнуть в длительных экспериментах.

Запуск ракеты МАВ-45-7 (Рыжик 2) В начало

Температура воздуха на месте запуска +25°С.

На данном этапе испытаний ракеты было важно увидеть и убедиться в том, что ракета полетит. При этом её полёт будет ровный, и не произойдёт ни каких значительных отказов, из-за которых полёт может быть сильно нарушен. Важно было оценить кривую траектории полёта ракеты. Нет ли в ней каких-либо недопустимых отклонений, требующих доработки ракеты или двигателя.

Рисунок 3 - Стартующая ракета отрывается от стартового стола.
Ракета на старте

Благодаря замедленному воспламенению топлива в двигателе получилась некая аналогия последовательного постепенного запуска двигателей, как у больших ракет. Это добавило зрелищности и без того в прекрасный день пуска в красивых полях, яркого солнечного дня.

Рисунок 4 - Стартующая ракета сходит с направляющих.
Стартующая ракета

Ракета стартовала строго по направлению из направляющих, но то был угол 90гр. к полю, имеющему уклон влево, поэтому изначально ракета сошла не строго вертикально. Поскольку на месте был довольно сильный ветер, дующий влево, то ракета быстро развернулась на вертикаль, и некоторый уклон направляющих пусковой установки дал запас на этот разворот по ветру. В итоге это способствовало строго вертикальному полёту ракеты, которая уходила прямо от нас, лишь вверху уже уклонялась от нас вдаль.

Рисунок 5 - Траектория полёта ракеты.
Полёт ракеты

В результате старта ракеты наблюдалась практически идеальная траектория полёта по плавной почти вертикальной кривой. Никаких колебаний, рывков, закручиваний или уклонений не произошло. Так же плавно ракета прошла апогей и начала снижаться. Наблюдать её падение удалось лишь до половины набранной высоты, что, к сожалению, не позволило точнее определить дальность места её падения. Поэтому ракету не удалось найти.

Параметры ракеты В начало

Рисунок 6 - График тяги двигателя МА-40-7 (Р-40-31).
График тяги двигателя МА-40-7 (Р-40-31)

Поскольку система спасения и электроника ещё не были готовы, данная ракета испытывалась только, как ракетоноситель. Соответственно и при отсутствии наземных средств замера, практических данных о высоте полёта нет. Известно лишь значение времени прохождения ракетой апогея на 17c по видеозаписи. Поэтому можно лишь оценить с помощью расчёта, на какую высоту могла подняться ракета.

Изначально расчёт делался под данные последнего испытания двигателя МА-40-7 под номером Р-40-31. Результаты данного испытания по суммарному и удельному импульсам и так были ниже, чем у предыдущих двигателей, что на тот момент было необъяснимым неприятным сюрпризом, но двигатели работали надёжно. По расчёту исходя из данного испытания двигателя ракета должна была улететь до 2,3км вверх. И это очень хорошо согласуется по времени полёта ракет до апогея в расчёте 16,7с и на практике 17с. Поэтому можно считать, что полёт прошёл успешно, а ракета подаёт отличные результаты и перспективы.

Баллистический расчёт ракеты МАВ-45-7 (Рыжик)
Рисунок 7 - Раскадровка старта ракеты.
Раскадровка старта ракеты

Однако, после запуска ракеты «Рыжик 2» Ckona сделал динамический расчёт скорости и ускорения ракеты при старте по видео. Получился очень интересный результат. Оказалось, что ускорение после выхода двигателя на режим очень быстро падает, что добавило неприятностей по двигателю.

Рисунок 8 - Расчёт скорости и ускорения полёта ракеты.
Расчёт скорости и ускорения полёта ракеты

Перепроверка этого расчёта подтвердила результат качественного снижения стартового ускорения ракеты вместе с тягой. Это было заметно даже, несмотря на большую возникающую счётную ошибку данного метода для вычисления стартового ускорения. Вероятнее всего суммарный и удельный импульсы установленных на «Рыжики» двигателей были ещё ниже, чем на последних стендовых испытаниях.

Рисунок 9 - График тяги двигателя МА-40-7 (Р-40-37).
График тяги двигателя МА-40-7 (Р-40-37)

Но я уже догадывался, где ещё могли быть скрытые потери суммарного импульса двигателей. Позднее было проведено дублирующее испытание двигателя МА-40-7 (Р-40-37), который устанавливался на «Рыжики» в точной копии его режима работы. Результат оказался ожидаемым. Тяга действительно довольно сильно проседала после выхода двигателя на режим. А в испытаниях двигателей перед пуском ракет использовался другой стенд, который до этих испытаний изрядно повредило песком. Скорее всего из-за песчинки застряли подвижные части стенда на короткий момент времени и это привело к получению немного ложных данных по графику тяги.

В итоге удельный импульс двигателя оказался ещё ниже и вместе с ним снизились и показатели полёта ракеты. Полученный новый график тяги МА-40-7 (Р-40-37) является тоже примерным, так как произошёл обрыв работы двигателя, но его удалось достроить по полученным данным и полному времени работы двигателя. Поэтому такой график тяги точнее отражает работу двигателей на ракетах «Рыжик». При этом предположительно, что ракета могла подняться уже только до 2,15км. В целом тоже неплохо, и на времени достижения апогея ракетой это существенно не отразилось, всё те же 16,6с в теории и 17с на практике, что тоже очень хорошо.

Баллистический расчёт ракеты МАВ-45-7 (Рыжик)
Рисунок 10 - График тяги двигателя МА-40-7 (Р-40-27).
График тяги двигателя МА-40-7 (Р-40-27)

Поскольку в идеале планировалось, что на ракетах «Рыжик 1» и «Рыжик 2» будут двигатели с суммарным импульсом, как у двигателей МА-40-7 (Р-40-27 и Р-40-28), то результат, на который я рассчитывал изначально для легкой ракеты без полезной нагрузки, запускаемой на максимальные перегрузки и скорости соответственно в качестве тестирования её на прочность, должен был быть больше.

Но на тот момент ещё не известно было свойство сопла, из-за которого просела тяга двигателя. Поэтому результат по высоте полёта в 2,5км оказался недостижим даже в теории.

Но было и любопытно оценить, каковы максимальные возможности ракеты на двигателях МА-40-7 (Р-40-27 и Р-40-28), если бы я не изменил их технологию сопла до пуска ракет и запустил ракеты с оптимальной массой. Потенциально можно было бы долететь вверх до 3,4км! Но сейчас уже будет готовится более серьезный проект двигателя с ещё большим удельным импульсом и удлинением, а, значит, и с большей высотой полёта ракет на нём.

Баллистический расчёт ракеты МАВ-45-7 (Рыжик) Баллистический расчёт ракеты МАВ-45-7 (Рыжик)
Рисунок 11 - График зависимости Cx от числа Маха для ракеты МАВ-45-7 (Рыжик).
График зависимости Cx от числа Маха для ракеты МАВ-45-7 (Рыжик)

Во всех вычислениях использовался аэродинамический закон сопротивления корпуса ракеты МАВ-45-7 (Рыжик), расчитанный в программе Flow Simulation из дополнений к SolidWorks.

Ракета после запуска В начало

Рисунок 12
Заросли на возможном месте падения ракеты

Неделей позднее решил прочесать предполагаемые места падения ракеты «Рыжик 2», но ничего не нашёл. Одно из таких мест были вот эти заросли с травой-кустами выше моего роста, в которые просто страшно было лезть.

Рисунок 13
Заросли на возможном месте падения ракеты

За ними красуется поле, куда также могла упасть ракета. Его я пытался змейкой по вероятной площади прочесать, но ничего не нашёл и сильно устал. Ходить по полям по 10км за раз довольно не просто.

Рисунок 14
Заросли на возможном месте падения ракеты

Если ещё учесть, что при свободном падении ракеты носом вниз с большой скоростью, она могла уйти в грунт по самые стабилизаторы. Вероятность заметить её после такого приземления в густой траве почти равна нулю.

Рисунок 15
Заросли на возможном месте падения ракеты

Вот примерно коридор прямой видимости, куда падала ракета, но по дальности определить место падения не возможно и получается довольно большой сектор поиска.

Сборка Ракеты В начало

Рисунок 16
Рыжик

Рыжее чудо, в честь которого была названа ракета. Попался мне в коридоре, куда его спровадили горе приручители – любители идеальной чистоты в доме. Они даже не позаботились о его туалете, и выкинули при первой же осечке, как будто это вещь какая-то только ради забавы. А вроде адекватная семейная пара… Пробыл он у нас на передержке под страшным риском почти 2 месяца. Но у меня не было осечек))) Считаю, что в том, что животное сходило не туда, виноват сам хозяин, потому что просто не умеет правильно организовать место для своего питомца, как и саму процедуру.

Рисунок 17
Ракетоносители

Два ракетоносителя в сборе уже со стабилизаторами на стапеле и один макет хвостового отсека рядом.

Рисунок 18
Сборка обтекателя

Сборка носового обтекателя пока с импровизированной конструкцией системы спасения для отработки её технологичности и собираемости. В обоих ракетах не будет работающей системы спасения.

Рисунок 19
Носовой обтекатель

Телескопическая сборка носового обтекателя с корпусом гильзы системы спасения.

Рисунок 20
Взвешивание ракеты

Финальное взвешивание полностью готовой ракеты. Масса ракеты на старте будет примерно 712г, что очень хорошо согласуется с расчётным значением. Необходимого минимума массы, для получения наибольших перегрузок полёта.

Рисунок 21
Сборка стабилизаторов

Сборка стабилизаторов получилась очень качественной. Достаточно точно соблюдён прямой угол между ними, и все плоскости похожи на плоскости, кА и проектировалось. Расчёт, по которому строились чертежи разверток, оказался правильным, ничего корректировать не пришлось, несмотря на его вычислительную сложность.

Рисунок 22
Сборка стабилизаторов

.

Рисунок 23
Сборка стабилизаторов

.

Рисунок 24
Проверка сопротивления и контактов

Проверка сопротивления всей электрической цепи зажигания на пусковой установке. Необходимо было убедиться в надёжном электрическом контакте на токоприёмниках и нормальном не повышенном сопротивлении всей цепи.

Рисунок 25
Токоприёмники

Токоприёмники встроены внутрь профиля направляющих по разные стороны друг от друга. Таким образом, удалось добиться их компактного и надёжного размещения на пусковой установке. Ракета при этом легко может выйти из них при старте.

Подготовка пуска ракеты В начало

Рисунок 26
Ракета в направляющих пусковой установки

Фотосессия для ракеты.

Рисунок 27
Ракета в направляющих пусковой установки

Ракета в направляющих пусковой установки.

Рисунок 28
Ракета в направляющих пусковой установки

Ракета в направляющих пусковой установки.

Рисунок 29
Ракета в направляющих пусковой установки

Ракета в направляющих пусковой установки.

Рисунок 30
Ракета в направляющих пусковой установки

Ракета в направляющих пусковой установки.

Рисунок 31
Ракета в направляющих пусковой установки

Ракета в направляющих пусковой установки.

Рисунок 32
Ракета в направляющих пусковой установки

Ракета в направляющих пусковой установки.

Рисунок 33
Ракета в направляющих пусковой установки

Ракета в направляющих пусковой установки.

Рисунок 34
Ракета в направляющих пусковой установки

Ракета в направляющих пусковой установки.

Рисунок 35
Ракета в направляющих пусковой установки

Ракета в направляющих пусковой установки.

Рисунок 36
Ракета в направляющих пусковой установки

Ракета в направляющих пусковой установки.

Рисунок 37
Ракета в направляющих пусковой установки

Ракета в направляющих пусковой установки.

Рисунок 38
Ракета в направляющих пусковой установки

Ракета в направляющих пусковой установки.

Выводы В начало

  1. Наконец-то я могу снова запускать ракеты)))
  2. Произведён успешный пуск первой ракеты в типоразмере МА-40 на большую высоту.
  3. Подтвердилась точность аэродинамических расчетов на коэффициент лобового сопротивления и, как следствие, расчёта центра аэродинамического давления, что подтвердилось на практике достаточным запасом устойчивости ракеты на всей траектории её движения.
  4. С большой долей вероятности подтверждается расчётными методами по времени полёта ракеты до апогея, её высота полёта. Практика с теорией идут пока с достаточно малой погрешностью. Уверен, так и будет дальше.
  5. Подтвердилась прочность сборки всего корпуса ракеты. Вероятно, есть большой запас по жёсткости и прочности корпуса и стабилизаторов на большие скорости полёта ракеты.
  6. Успешно отработало стартовое оборудование, в том числе и система зажигания.
  7. Возникли некоторые недоработки по двигателю, из-за которых были немного занижены характеристики полёта ракеты. Двигатель будет усовершенствован, но уже для других ракет.
  8. Ракета улетела очень высоко и видимо довольно далеко, найти её не удалось. Необходимо будет в следующий раз попробовать применить пищалку для облегчения поиска.
SashaMaks © 27.05.2012
Любительские высотно-скоростные ракеты 1996-2016