Jak překonat rychlost zvuku?

Ahoj Láďo ,

Je to hezká a zajímavá problematika.

Pokuď by ROS model dosáhl rychlosti 330 m/s potom by jeho dostup byl odhadem 1 500 m!
Výsledky výškové soutěže s ROS nám názorně ukazují realitu.

V našich podmínkách musíme vycházet z toho co můžeme použít.

Specifický impulz(Isp) námi běžně používaných paliv:
černý prach = 70 s
sorbitol+KNO3= 100-110 s
SX81 = 130 s

další málo rozšířená paliva na bázi NaNO3, NH4NO3, Mg , epoxi nebo silikonu a podobně dosahují cca 150-190 s.
Jde ale o experimentální verze.
Dušanův Šakal měl dostup s motorem 2150 Ns cca 800 m!

Námi používané motory používají palivo s poměrně nízkým sp. impulzem, jejich konstrukce je dost robustní reloady -
váha 340 Ns SB motor váží 750 gr! To nejsou motory svými vlastnostmi vhodné-použitelné na let 1 Mach !
Jejich smysl je úplně jiný.
Ani AP motor ti nazaručuje 1 Mach či více!
Isp je sice Ok, ale na trhu jsou motory s průměrem spalovací komory od cca 29 mm do 98 mm(extrémní až do 305 mm),
s délkou od cca 12 cm do 480 cm , s celkovým impulzem od cca 80 Ns do 640 000 Ns, s tahem od cca 0,4 sec. so 14 sec.

Na vysoké rychlosti jsou to modely i motory dvou typů:
a.) pro dosažení velké rychlosti v poměrně malé výšce ( cca 1-2 Machy) va výškách v jednotkách kilometrů.
motor s velkým tahem po krátkou dobu (zrychlení cca 30-80 G !!)

b.) pro dosažení co největší výšky , nebo co největší výšky s nějakým impulzem - např. 10 000 Ns, 50 000 Ns ...
to jsou motory s dlouhou dobou chodu , případně modely vícestupňové nebo se svazkem motorů postupně zažehovaných , aby se co největší část výkonu spotřebovala pro let v řídkých vrstvách atmosféry ...

U takovýchto motorů i modelů jde o použití špičkových materiálů a technologií a také na to mají místo.
U nás v našem prostoru lety nad 1 km již hrozí reálnou ztrátou modelu (dosti drahého ...)
Proto jsou pro naše akce doporučující omezení na dostup či celkový impulz použitých motorů.

Výkonný model znamená vždy i vetší potenciální nebezpečí a aspekt bezpečnosti je prvořadý.
Je to vše řešitelné , ale s rozumem a s citem ...

Je zde mnoho dalších zajímavých aspektů , zde není na to čas a prostor...

Mirek

Rychlá a docela vyčerpávající odpověď. Já osobně jsem se s těmi výpočty o trošku sekl ale i tak je to jen teorie na papíře a do reality to má vždy daleko. Chápu že zahřívání a ráz vzniklý překonáním bariéry zvuku je pro tak malé modely extrémní. Ale si je málo lidí co v amatérských podmínkách tohle dokážou. Další metou je první a druhá kosmická rychlost Ty osobně jsi dosáhl jaké vmax? Já osobně když beru v potaz výpočty s přesnými hodnotami před a po startu a když beru v potaz nepřesnost měření odhaduji svou vmax tak na 200ms. S AP motory se dají dělat divy

* ještě doplním že ve výšce 5km je rychlost zvuku nižší a to na cca 300ms. Ovlivňujícím faktorem je teplota i tlak takže rosce teoreticky chybí těch 20ms

** jinak pro dvoustupňovou raketu při hmotnosti 450g a cx 0,2 by měla být teoretická rychlost kolem cca 350-400ms.

Ahoj Láďo ,

Obávám se že za 1 Mach s ROS musíme zapomenout. Je to fyzikálně nemožné!
ROS-ka je poměrně těžký motor, s malou délkou a tedy i nízkým koeficientem plnění palivem.
Zjednodušený sedlácký výpočet , dokonce i při vynechání odporu vzduchu:

ROS má 40 NS , střední tah cca 2,5 kp po dobu 1.6 vteřiny.

váha samotné ROS s palníkem je cca 140 gr. i ten nejlepší model na průměr trupu 34 mm a jistou minimální
délku i s hlavicí a streamerm ať má min. 50 gr. Tedy starovní hmotnost 190 gr. Z toho vychází maximální dosažitelné
zrychlení:
2500/190=16,15 G , 16,15* 1,6=25,8 G - teoretické koncové zrychlení , teda teoretická max. rychlost by byla 258 m-sec.

Do 330 m/s stále jěště dost chybí.
A to bez odporu vzduchu !!! (ten je enormní práve v transsonické oblasti) a dalších ztrát.
Dále je fakt že model rakety o váze 50 gr. by tyto letové podmínky ve skutečnosti nepřežil (hadrovatění stabilizatorů a bortění trupu). vystupuje zde již i tepelné zatížení.
Skutečné výsledky reálného modelu budou o hoodně horší.
Zatím nejlepší modely s ROS dosáhli výšku cca 600 m. Z toho se dá spětně zase dost vypočítat.

Na tyto účely (rychlostní lety) se staví speciálně rakety typu MinimumDiameter s výkonnými motory a perfektní aerodynamikou , plus kvalitní materiál a spoje.

1 Mach se dá dosáhnout už AP motorem malého průměru cca 80-120 Ns s modelem s výšeuvedenými vlastnostmi.
Nyní je možné pomocí Altimetru 2 již měřit i i akceleraci a max.dosaženou rychlost a další letové parametry modelu.

Mirek

Zdar,
určitě má z vás někdo mnohem víc zkušeností než já a určitě nejsem jedinej, který by toho rád někdy dosáhl. Dle teoretických výpočtů by to i raketa s ros motorem zvládla. Samozřejmě jsou důležité úpravy při stavbě rakety protože jsou jiné nároky, o kterých samozřejmě vím. Má někdo z vás praktické zkušenosti a jaké nejvyšší rychlosti jste zatím dosáhli?