Щука 2025г.
Описание
Изделие типа ракета-носитель, основными задачами которого являются выполнение миссий конкурса ВИШ (Старший ГИРД), а также отработка Системы Активной Стабилизации (САС).
Основные ТТХ
- Полная снаряженная масса: 1619 г;
- Полная масса без двителя: 1187 г;
- Используемый двигатель: РД1-300-14М1
- Расчетный апогей: 759 м;
- Максимальная расчетная скорость: 143 м\с;
- Максимальная расчетное ускорение: 17 G;
- Стабильность: 0.943 cal (Модифицированный метод Barrowman'а).
Для управления ракетой используется плата собственной разработки TA с частотой логирования 8192 Гц и датчик воздушной скорости AH3.
Разработчики
- Кузнецов Дмитрий - инженер-конструктор;
- Киндеркнехт Виктор - программист-электронщик;
- Коробов Андрей - инженер-конструктор.
Итоги
Предисловие
Это изделие является модернизацией ракеты "Килька", направленной на улучшение аэродинамических качеств и удобства эксплуатации. Основной целью ракеты по-прежнему оставался САС. На этот раз мы подготовили три полностью укомплектованных аппарата к полету.
Хронология пусков
Запуск 1
В этот раз мы решили запускать ракету сразу с САС, но мы попросту забыли включить систему управления (программная ошибка). Однако, забегая немного вперед, этот пуск и обеспечил нам победу в конкурсе, поскольку в ходе него была выполнена главная миссия ВИШ: ракета достигла минимальной необходимой высоты 400 м, выпустила полезную нагрузку (ПН), раскрыла парашют и спустилась штатно без каких-либо повреждений.
Основная проблема любой системы управления - это большие потери энергии двигателя, которые тратятся на преодоление увеличенного лобового сопротивления из-за поворотов аэродинамических поверхностей (рулей), что приводит к уменьшению высоты полета. Следующие запуски получились меньше по высоте.
Первый запуск полностью прошел штатно и подтвердил, что все узлы работают исправно при нормальных эксплуатационных нагрузках.
Полученные данные запуска 1
Несмотря на то, что в процессе полета №1 серво были в фиксированном положении и не отклонялись, бортовым компьютером высчитывались углы серво, которые устанавливались бы, если работа серво была разрешена.
Запуск 2
На запуске №2 мы наконец-то включили САС. До этого систему не удавалось протестировать натурными испытаниями, поэтому мы не имели четкого представления, как ведет себя управление.
После полета №1, обрабатывая телеметрию, мы, изучая график теоретических углов серво, пришли к выводу, что те, коэффициенты ПИД регуляторов, которые мы собрались использовать, оказались слишком маленькими, из-за чего теоретические углы сервоприводов не превышали 2 градусов по вертикали, что близко к люфтовым значениям. Чтобы уйти от люфтовых значений, можно было бы уменьшить площадь (и размер) рулей и соответственно увеличить коэффициенты ПИД. Однако мы изготовили и взяли на полигон рули только одного размера, поэтому для тестирования САС было решено нарочно увеличить значения коэффициентов.
Ввиду увеличенных значений коэффициентов, в процессе полета возникло перерегулирование. Из-за этого ракета потеряла большую часть энергии на преодоление повышенного лобового сопротивления. Данный полет полностью штатным назвать нельзя, т.к. парашют раскрылся на большой скорости и крепление стропы корпуса разрушило, таким образом только головной обтекатель совершил контролируемый спуск.
Полученные данные запуска 2
На графике углов сервоприводо от времени для полета 2 можно видеть, как большую часть времени серво уходило в зашкал. Коэффициенты были установлены так, чтобы канал крена имел больший приоритет над каналами тангажа и рыскания, поскольку для ракеты важнее сначала перестать вращаться, а потом уже начать куда-то рулить. В самом начале работы САС видно, что стабы B и D ушли в зашкал, что говорит, что ракета в экстренном порядке начала бороться с креном, что ей даже удалось по исходу 1 четверти 604 секунды, но потом повороты серво, как и эволюции ракеты в полете обрели полную хаотичность, что говорит о чрезмерной чувствительности системы управления.
Запуск 3
Исходя из результатов пуска 2, мы уменьшили значения коэффициентов ПИДов. Запуск 3 оказался чуть лучше пуска 2. В ходе приземления стабилизаторы слегка погнулись.
Полученные данные запуска 3
Как видно из графика углов серво от времени, здесь серво не уходило в зашкал, тем не менее Щука произвела несколько "виляний хвостом", и САС только способствовала этим виляниям, что мы видим по увеличивающейся амплитуде поворотов серво. Однако не стоит забывать, что и в пуске №3 коэффициенты были также увеличены относительно теоретических.
Краткий вывод
| Запуски | Апогей | Максимальная скорость | Штатность |
|---|---|---|---|
| 1 | 575 м. | 131 м\с | Да |
| 2 | 256 м. | 107 м\с | Нет |
| 3 | 336 м. | 116 м\с | Нет |
Систему управления необходимо дорабатывать путем нахождения иных способов тестирования САС.
P.S. Некоторые фотографии взяты из группы вконтакте ВИШ
