PTR: Rakieta RTP4 - postęp prac. Raport z lotu rakiety RTP3

Share

 

Konstruktorzy rakiety RTP3 (Credits: PTR)

Polskie Towarzystwo Rakietowe przygotowuje się do "Festiwalu Meteor 2011", w ramach którego zaprezentowana zostanie konstrukcja rakiety RTP4, której test w locie prawdopodobnie odbędzie się w październiku tego roku.

Rakieta RTP4 budowana przez  jest przez "Grupę Północną PTR" na podstawie doświadczeń z wcześniejszymi konstrukcjami RTP3, oraz RTP2. W porównaniu do wcześniejszych projektów wprowadzone zostaną pewne zmiany dzięki którym polepszy się aerodynamika rakiety. Zamiast trzech zastosowane będą cztery stateczniki, dzięki czemu balast w głowicy rakiety zostanie zmniejszony bądź usunięty. Także oprogramowanie i system namierzenia rakiety będzie usprawniony w porównaniu do poprzednich konstrukcji. Całkowita masa rakiety wyniesie ok.10 kilogramów, przewidywany pułap który rakieta osiągnie to 6 km.  Także silnik którym w przyszłości rakieta będzie napędzana podczas ostatnich testów wygenerował 8 kNs impulsu całkowitego.

Rakieta RTP4 w trakcie prac konstrukcyjnych (Credits: PTR)

Tymczasem na stronie internetowej "Grupy Północnej" pojawił się raport wraz z obszernym podsumowaniem wyników eksperymentalnego lotu projektu rakiety RTP3.

Poniżej prezentujemy jego treść:

Rocket Team Poland 3 to rakieta zbudowana w celu przekroczenia prędkości dźwięku i kolejny etap przygotowań do lotu na 10km. Nieudany próba przekroczenia "Macha" przez RTP2 wskazała nam słabe punkty amatorskiej konstrukcji, zweryfikowała założenia projektowe oraz dostarczyła wielu cennych informacji. Bogatsi o tą wiedzę, zbudowaliśmy nową rakietę, wykorzystując najlepsze posiadane materiały i sprawdzone rozwiązania. W pierwszej kolejności powstał nowy projekt zoptymalizowany pod kątem aerodynamicznym. W tym celu skorzystaliśmy ponownie z programu RASAero. Przekonstruowanie kształtu stateczników oraz kilka innych zmian pozwoliło zmniejszyć symulowany współczynnik Cx (0,34 – 0,44) oraz zmniejszyć jego około-dźwiękowe zmiany.

Korpus RTP3 wykonany został z rury papierowej fi – 100mm zalaminowanej tkaniną węglową. Zrezygnowano z wszelkich klapek dostępowych czy zbędnych wystających elementów. W tym celu komora na elektronikę zintegrowana została z głowicą wykonaną przez Kacpra, pozostały jedynie niewielkie otwory dla kamery pokładowej i lepszej wentylacji czujników ciśnienia. Dostęp do aparatury możliwy był po wyjęciu głowicy z korpusu.

Konstrukcja korpusu rakiety RTP3


Stateczniki wykonane zostały z laminowanej tkaniną węglową balsy. Zamocowane zostały zarówno do łoża silnikowego jak i korpusu rakiety. Miejsca wklejenia zostały dodatkowo wzmocnione paskami maty węglowej. Silnik, który stanowił jednocześnie punkt mocowania spadochronów zawierał 3kg paliwa Cold Flame i ważył 5,6kg. Rakieta gotowa do startu ważyła 8,8kg, z czego 0,5kg stanowił balast (torebka z piaskiem) umieszczony w głowicy dla wyważenia modelu. 
Na pokładzie oprócz kamery pokładowej znalazły się:

GPS Tracker z możliwością wysłania pozycji przez sms.
Ciśnieniowy układ odzysku (Błażej) ze zmodyfikowanym oprogramowaniem.
Układ odzysku na KMZ51 (Jaskiniowiec).
Radionamiar (Adam).
Prototyp nowego rejestratora parametrów lotu z funkcją odzysku (Arek).


Eksperyment przeprowadzony został 10 kwietnia 2011 podczas spotkania LRE na poligonie wojskowym w Toruniu zorganizowanym przez Polskie Towarzystwo Rakietowe. Nadleśnictwo Gniewkowo wyraziło zgodę na skorzystanie z terenów leśnych poligonu. Władze poligonu zarezerwowały przestrzeń powietrzną w Agencji Żeglugi Powietrznej, zapewniły również zabezpieczenie P-poż i wsparcie organizacyjne.

Rakieta wystartowała o godz. 14:15. przy bardzo silnym wietrze, który oceniamy na 80km/h. Dynamiczne zejście z wyrzutni, prosty lot i po kilku sekundach obserwatorzy stracili rakietę z oczu. Wyglądało na to, że wszystko poszło zgodnie z planem. Grupa poszukiwawcza wyruszyła niezwłocznie podążając za wskazaniami radionamiaru. Po kilku minutach straciła jednak sygnał nadawany przez opadającą na spadochronie rakietę. Poszukiwania trwały kilka godzin i pomimo uzyskania współrzędnych miejsca lądowania z pokładowego GPS’a zakończyły się niepowodzeniem. Po dokładnej analizie wszystkich sms-ów zwracanych przez pokładowy GPS ustalono, że jest on uszkodzony i podaje z dużym błędem dochodzącym do 2,2km jedną współrzędną. Dzięki temu po 4 dniach od startu udało się w końcu odnaleźć górny człon rakiety, niestety człon silnikowy nie znajdował się nigdzie w pobliżu. Dopiero analiza danych z rejestratora i filmu z kamery pokładowej pozwoliła ostatecznie odtworzyć przebieg całego eksperymentu. Na skutek błędu w oprogramowaniu nowego rejestratora, pół sekundy po wyjściu ze strefy naddźwiękowej doszło do wyzwolenia spadochronu pilota i destabilizacji rakiety przy prędkości około 1300km/h. Spowodowało to zerwanie liny łączącej oba człony oraz wyrzucenie głównego spadochronu. Dlatego górna część rakiety wylądowała spokojnie 8km od miejsca startu na skraju poligonu i nie udało się zlokalizować jej za pomocą radionamiaru, którego zasięg dochodzi do 5km. Człon silnikowy odnaleźli żołnierze, 2km od miejsca startu, podczas oczyszczania poligonu. Po upadku człon silnikowy nie nadaje się do ponownego lotu, choć sam silnik nie ucierpiał w najmniejszym stopniu.

Start modelu RTP3 miał na celu:
1. Przekroczenie prędkości dźwięku i kilku sekundowy lot naddźwiękowy.
2. Porównanie przebiegu współczynnika Cx z symulacją w ShizoRocketApplication.
3. Zbadanie działania nowego rejestratora parametrów lotu.
4. Zbadanie działania radionamiaru oraz GPS Trackera do odnalezienia modelu.
5. Jak zwykle nagranie filmu OSZ z pokładu rakiety :)

Według danych z rejestratora rakieta przekroczyła prędkość dźwięku po 1,2s lotu. Po 2,7s po zakończeniu pracy silnika poruszała się już z prędkością ponad 600m/s (1,77Ma), aby po 6,1s opuścić strefę naddźwiękową.

Otrzymane prędkości oraz czasy ich uzyskania pokrywają się z danymi uzyskanymi w symulacjach w programie ShizoRocketApplication. Zatem należy przyjąć, że przebieg współczynnika Cx uzyskiwany w programie RASAero dobrze symuluje przebieg rzeczywisty.

Lot rakiety RTP3 był pierwszym testem w locie nowego rejestratora przy prędkościach naddźwiękowych. 
Niestety podczas testów naziemnych oraz dwóch lotów w rakiecie testowej nie udało się wyeliminować wszystkich błędów nowej konstrukcji. Zapisywanie danych z pokładowych czujników przyspieszenia i ciśnienia przebiegło bez problemów z szybkością 100 próbek/s. Podobnie prawidłowo zapisany został log stanów rejestratora. To właśnie dzięki niemu udało się znaleźć przyczynę przedwczesnego wyzwolenia pierwszego spadochronu. Układ posiadał zaprogramowaną dziewięciosekundową zwłokę wyzwalania spadochronów, która miała ignorować wahania ciśnienia podczas lotu naddźwiękowego. Miała ona być odliczana po wykryciu przez układ startu rakiety przyspieszenia 2g przez co najmniej 0,5s. Przed startem w układzie wymieniona została bateria na nową. Przetwornica napięcia zareagowała na zwiększone napięcie zasilania zmianą trybu pracy a co za tym idzie zwiększeniem napięcia wyjściowego o około 0,1V. Skalibrowany na starej baterii układ wykrył po włączeniu przyspieszenie właśnie rzędu 2g i odliczył zwłokę. Lot RTP3 odbył się więc bez zabezpieczenia i układ wyzwolił spadochron wykrywając chwilowy wzrost ciśnienia podczas opuszczania strefy naddźwiękowej.

Rejestrator wykorzystany w konstrukcji rakiety RTP3 (Credits:PTR)

Niestety nie udało się w pełni przetestować przydatności radionamiaru. Rakieta wylądowała o wiele dalej niż się tego spodziewaliśmy i gdzie jej szukaliśmy. Po wylądowaniu rakiety warunki propagacji fal radiowych pogarszają się w zależności od ukształtowania terenu i innych warunków np. zalesienia. Pomimo że podczas opadania rakieta była dobrze widoczna przez odbiornik, po wylądowaniu, ściana lasu skutecznie ograniczyła zasięg urządzenia.

Film z pokładu rakiety tym razem nagrał się bez problemów. Mała kamerka, aby pozbyć się wystających elementów umieszczona została w komorze z elektroniką i "patrzała" prostopadle do osi rakiety przez niewielki otwór w kadłubie. Film oprócz wartości "artystycznych" dostarczył wielu cennych informacji o zachowaniu rakiety w różnych fazach lotu. Kamera zarejestrowała przykładowo nagłą zmianę kierunku obrotów rakiety po zakończeniu pracy silnika, która najprawdopodobniej jest efektem skokowej zmiany współczynnika Cx w tym momencie.
Nagrały się też charakterystyczne syknięcia towarzyszące wchodzeniu i wychodzeniu ze strefy naddźwiękowej. Co ciekawe podczas wychodzenia ze strefy naddźwiękowej trzask słychać wyraźnie dwa razy. Dopiero skorelowanie filmu i przebiegów rejestratora pozwoliło wysnuć hipotezę, że wychodzenie z macha odbyło się na dwa razy. Skokowe zmniejszenie Cx spowodowało zmniejszenie oporów i rakieta pomimo braku napędu przyspieszyła na chwilę osiągając prędkość dźwięku ponownie na krótką chwilę.

źródło: Polskie Towarzystwo Rakietowe

Rocket Team Poland

Dodaj komentarz

Kod antyspamowy Odśwież

O nas

Jesteśmy grupą ludzi, dla których astronautyka jest pasją. Wspieramy polskie dążenia w kierunku gospodarczego wykorzystania technologii kosmicznych. Jeśli interesują Cię zagadnienia związane z polskim space-techem, ta witryna jest dla Ciebie, jeśli chciałbyś nam pomóc wesprzyj nasze działania, dołącz do Nas!

Więcej informacji...

Powrót na górę