 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Projecten E-36 raket E-36 vlucht
Verslag E-36 raketvlucht
|
|
Na uitstel van een week, werd op 20 september 1996 alsnog de E-36 raket gelanceerd. In dit artikel wordt eerst een kort overzicht gegeven van het E-36 project, vervolgens wordt ingegaan op de lancering en op de resultaten van de vlucht. |
1.
2.
Op de reserve dag was er weer sprake van een zeer harde wind (10-20 m/s). Echter de windrichting was nu zodanig dat de lanceringen konden plaatsvinden. Vanwege de hoge windsnelheid vanuit het oosten tot noordoosten, werden besloten de raketten onder 75 graden te lanceren. Door onder een kleinere hoek dan gebruikelijk te lanceren, wordt de horizontale afstand tot het hoogste punt vergroot, waardoor er meer ruimte onstaat voor afdrijving aan de parachute. Tevens wordt de maximale hoogte verminderd, waardoor ook de totale tijd aan de parachute afneemt. Het nadeel van het verkleinen van de lanceerhoek is het toenemen van de horizontale snelheid in het hoogste punt. Bij parachutering zullen dan de parachutes en parachutekabels extra worden belast. Voor hoeken tot zo'n 60 graden blijkt het niet noodzakelijk te zijn om de parachuteringstijden aan te passen, daar het tijdstip tot het hoogste punt dan slechts weinig varieert [4].
3.
De ongevulde raket werd van bovenaf in de toren geschoven. Nadat het publiek op afstand was gevorderd, werd met de checklist begonnen. Tijdens het vullen van de raket bleek zich een probleem voor te doen. Na grondige analyse bleek de terugslagklep vast te zitten. In de toren werd de raket gedemonteerd en de terugslagklep gerepareerd. Hierna was het vullen geen probleem meer. Volgens checklist, werden de breekdraden aan de toren gemonteerd en de elektronica ingeschakeld. De self-check procedure in de raket liet weten dat alle signalen nominaal waren en dat onstekers en breekdraden in orde waren. Het lanceerplatform werd vrijgemaakt en er kon tot lancering van de E-36 worden overgegaan.
3.
Figuur 1 toont het verloop van de druk in de raket tijdens de vlucht. De figuren 2, 3 en 4 laten de gemeten versnelling zien. In figuur 5 is het verloop van de temperatuur in de raket weergegeven. De drie interne boordspanningen (+12V, -12V en +5V) zijn afgebeeld in figuur 6. In figuur 7 tenslotte, is het signaal van de rollsensor (LDR) te zien.
Figuur 2: Gemeten verloop van de versnelling (in g) in de raket. De parachuteringstijdstippen zijn duidelijk waarneembaar.
Discussie
Bij deze berekeningen is de standaard cd-curve aangenomen. Binnen het snelheidsbereik van de E-36 (maximale snelheid Mach 0.67), is dit een constante waarde cd = 0.3. Wordt bij de berekeningen een cd = 0.4 aangenomen, dan is de theoretische maximale hoogte 2402m. Echter op basis van de tijdstip tot het hoogste punt, thp, is dit uitgesloten. Voor cd = 0.3 is thp = 23.9 s en voor cd = 0.4 is thp = 22.8 s. Figuur 9 verduidelijkt dit. Uit deze figuur blijkt dat de maximale hoogte inderdaad rond t=23.9s wordt bereikt en niet rond t=22.8s. Op t=24.0s vindt parachutering plaats. Met een gemiddelde cd waarde van 0.3 kan het vluchtverloop dus goed worden gereconstrueerd (waarbij tijdens de verbranding ook nog een reductie van 0.2 is aangenomen agv. de base-bleed).
Naast de drukmeting, kan uit de versnellingsmeting van de E-36 ook veel worden afgeleid. Figuur 2 toont de gemeten versnelling tijdens het functioneren van de motor. Het valt op dat onmiddellijk na het vertrek, een hoge versnelling wordt gemeten. Dit betekent dat de motor binnen de samplingtijd van 0.01s volle stuwkracht levert. Deze uiterst snelle drukopbouw was ook al tijdens statische testen opgemerkt. De eerste 0.4s van de vlucht is de versnelling lager als gevolg van de wrijving met de toren. Door de lage lanceerhoek van 75 graden ligt de raket als het ware op de geleidingsbuizen met als gevolg behoorlijk wat wrijving. De pieken rondom t=3s zijn waarschijnlijk afkomstig van trillingen. De versnellingssensor is namelijk gemonteerd op één van de printen in de raket. Deze printen hangen aan een koppelstuk en zijn dus niet echt trilvast opgehangen. Het is mogelijk dat resonantie de trillingen opslingert wat resulteert in deze pieken. Het is overigens opvallend dat er tijdens de rest van de verbranding zeer weinig fluctuaties optreden. De hybride motor brandt dus uiterst stabiel!
Figuur 6 toont de gemeten versnelling tijdens de hele vlucht. Opvallend zijn de hoge pieken rondom de parachuteringstijdstippen (zie ook figuur 3). Tijdens het openen van de loodsparachute wordt eerst een negatieve versnelling van 11.5g gemeten. Dit is een ruk van zo'n 1300N aan de parachutekabel. Deze grote kracht is het gevolg van het feit dat de raket onder 75 graden is gelanceerd. De snelheid in het hoogste punt tijdens het openen van de loodsparachute bedraagt dan maar liefst 65m/s (230km/u!). Het is duidelijk dat alleen een sterke parachutekabel en parachute hier tegen bestand zijn. Na de negatieve piek, volgt onmiddellijk een positieve piek. Tijdens het parachuteren wordt de raket omgekeerd door het uitwerpen van de parachute. Dit betekent eerst een negatieve versnelling. Als de raket is omgekeerd wordt hij nog steeds sterk afgeremd door de parachute, met als gevolg een positieve versnelling. Tijdens het openen van de hoofdparachute maakt de raket eerst een vrije val omdat eerst de sleeve van de hoofdparachute wordt getrokken. Vervolgens opent de hoofdparachute zich en remt de raket sterk af. Opnieuw dus een negatieve versnelling gevolgd door een positieve.
Voor het verschil in versnellings niveau tijdens het dalen aan de loodsparachute en de hoofdparachute is ook een eenvoudige verklaring. Tijdens het afdalen aan de loodsparachute hangt de raket onder een hoek als gevolg van de remmende werking van het relatief grote vinoppervlak en de zijdelingse aanhechtingsplaats aan de parachutekabel. Uitgaande van de metingen kan eenvoudig worden afgeleid dat deze hoek ongeveer 25 graden bedraagt. De loodsparachute is uitgevoerd als een kruisparachute. Deze parachutes kenmerken zich door hun stabiele gedrag. Figuur 1 laat ook weinig fluctuaties zien tijdens de afdaling aan de loodsparachute. De hoofdparachute is een zgn. full-extend skirt parachute. Tijdens de afdaling aan de hoofdparachute zijn opmerkelijk meer fluctuaties zichtbaar. De gemeten versnelling kan worden verklaard aan de hand van een precessie-beweging met een hele tophoek van ongeveer 40 graden en een omlooptijd van 2s. Analyse van de roll metingen (figuur 6) laat zien dat dit zeer acceptabele waarden zijn.
Aan de hand van de vertraging na het uitbranden van de motor is het mogelijk om de Cd waarde te schatten, aan de hand van de volgende formule
waarin m de massa van de raket, a de gemeten vertraging, p de luchtdichtheid, A het frontaal oppervlak van de raket en v de snelheid. De eindsnelheid kan worden bepaald aan de hand van theoretische berekeningen, of door integratie van de versnellingsdata. Invullen van de gegevens levert cd ~ 0.3 , vergelijkbaar met de eerdere resultaten.
6.
Conclusies
7.
Epiloog
8.
Referenties
