Djinious
Vettori di lancioAerospaziale e navale

Razzo riutilizzabile

Un vettore riutilizzabile dal decollo all’atterraggio — ascesa a virata gravitazionale, separazione degli stadi, un atterraggio propulsivo a suicide burn, un anello di assetto a spinta vettoriale, e un’analisi di dispersione dell’atterraggio su 500 prove, con la discesa volata su un globo 3D.

DjiniousLab
Un grafico del notebook di DjiniousLab della traiettoria di ascesa a virata gravitazionale di un razzo — distanza al suolo rispetto all’altitudine — con il punto di spegnimento del motore principale segnato
Δv di ascesa ideale
5068 m/sΔv di ascesa ideale
pressione dinamica massima
42,6 kPapressione dinamica massima
atterraggio a suicide burn
1,49 m/satterraggio a suicide burn
CEP di atterraggio (500 prove)
34,0 mCEP di atterraggio (500 prove)
notebook di progetto
9notebook di progetto
requisiti verificati
7 / 7requisiti verificati

Dal decollo all’atterraggio, su un’unica traiettoria.

Un booster riutilizzabile volato dall’inizio alla fine: un’ascesa a virata gravitazionale, lo spegnimento del motore principale e la separazione degli stadi, poi la parte difficile — un atterraggio propulsivo a “suicide burn” che deve arrivare al pad con velocità e altitudine pari a zero contemporaneamente. Un anello di assetto a spinta vettoriale mantiene il veicolo stabile, e un Monte Carlo a 500 prove delimita dove tocca effettivamente terra.

Ogni fase del volo, modellata.

Ascesa, separazione, discesa e atterraggio — ciascuna un notebook eseguibile, costruito fino a un’analisi di dispersione completa e a un gate di verifica.

Ascesa

L’equazione del razzo a 1 grado di libertà, poi una virata gravitazionale a 3 gradi di libertà: spegnimento del motore principale a 38,5 km e velocità dell’ordine di Mach, 13,5 km di distanza al suolo con un angolo di traiettoria di volo di 65°, max-Q contenuta a 42,6 kPa.

Separazione degli stadi

Lo spegnimento del motore principale a 72 s lascia un apice balistico di 130,6 km e riserva 1474 kg — circa il 7% del propellente — per le accensioni di recupero.

Suicide burn

L’hoverslam: una stima senza resistenza atmosferica indica l’accensione a 939 m, ma tenendo conto della resistenza in discesa una bisezione trova l’altitudine di accensione reale a 132 m, con un arrivo a 1,49 m/s e un margine dell’86%.

Assetto TVC

Un anello di controllo a spinta vettoriale orienta il motore per respingere un disturbo di 8° e assestarsi a 0,49°, trimmando −2,95° contro la coppia aerodinamica costante.

Dispersione di atterraggio

Un Monte Carlo a 500 prove su venti e dispersione delle condizioni iniziali dà un errore circolare probabile di 34,0 m e un R95 di 67,9 m — il numero che dimensiona il pad di atterraggio.

Traiettoria sul globo

L’intera ascesa, la manovra di boostback e la discesa rese come un arco 3D colorato per fase sopra Cape Canaveral, con un grafico 2D di accompagnamento altitudine rispetto a traccia al suolo.

DjiniousLab
Un grafico del notebook della traiettoria di ascesa a virata gravitazionale — distanza al suolo rispetto all’altitudine — con lo spegnimento del motore principale segnato
L’ascesa a virata gravitazionale: partendo in verticale e inclinandosi sotto la sola gravità, il booster raggiunge lo spegnimento del motore principale a 38,5 km e 13,5 km di distanza al suolo — nessun programma di beccheggio pianificato, solo la virata che la traiettoria vuole compiere.
DjiniousLab
Un grafico del notebook della discesa a suicide burn — altitudine e velocità che scendono a zero insieme al momento del contatto
Il suicide burn, dove la riutilizzabilità si vince o si perde: un’unica accensione tardiva deve azzerare altitudine e velocità simultaneamente. Accesa a 132 m, il booster arriva al pad a 1,49 m/s — la correzione per la resistenza in discesa sposta l’accensione più di 800 m più in basso rispetto alla stima senza resistenza.

Un anello di assetto che tiene per tutta l’accensione.

La discesa non è solo un profilo di velocità — il veicolo deve restare puntato. Un anello di controllo a spinta vettoriale orienta il motore contro un disturbo di 8° e una coppia aerodinamica costante, assestando l’assetto a 0,49° mentre l’accensione di atterraggio è in corso. Lo stesso modello porta con sé il bilancio energetico della separazione, quindi il propellente di recupero riservato durante l’ascesa è il propellente che l’atterraggio spende realmente — le due fasi condividono un unico insieme di numeri invece di essere approvate in strumenti separati.

DjiniousLab
Un grafico a dispersione di 500 punti di atterraggio simulati intorno al bersaglio, con l’anello dell’errore circolare probabile disegnato
Cinquecento atterraggi sotto venti e condizioni iniziali disperse: la dispersione dei punti di contatto e il suo errore circolare probabile di 34,0 m. Questo è il numero che dimensiona il pad di atterraggio e fissa quanta autorità di deviazione la guida deve tenere di riserva.

Ogni numero di volo, ricavato di nuovo e sottoposto a gate.

Il notebook di approvazione finale ricava di nuovo tutti e sette i requisiti dalla stessa traiettoria volata dai notebook di progetto.

Risultato

  • Apogeo / altitudine MECO: 38,5 km
  • Pressione dinamica massima: 42,6 kPa
  • Velocità di contatto: 1,49 m/s
  • CEP di atterraggio (500 prove): 34,0 m
  • Requisiti verificati: 7 / 7

Obiettivo

  • Apogeo / altitudine MECO: ≥ 35 km
  • Pressione dinamica massima: ≤ 45 kPa
  • Velocità di contatto: ≤ 2 m/s
  • CEP di atterraggio (500 prove): —
  • Requisiti verificati: PASS

Fedeltà GNC di livello traiettoria.

Il veicolo è una massa puntiforme a 3 gradi di libertà con un anello di spinta vettoriale a canale singolo e un modello di resistenza ad atmosfera esponenziale — non un modello completo a 6 gradi di libertà con un database aerodinamico dipendente da Mach, rotazione terrestre, J2, o un modello strutturale a corpo flessibile, e la tratta di boostback è illustrativa. È esattamente la fedeltà giusta per le domande che la riutilizzabilità pone per prima: quanto propellente costa l’atterraggio, quando accendere il suicide burn, quanto è stretta la dispersione al contatto, e se l’anello di assetto tiene — risposte sui numeri del tuo stesso veicolo, molto prima che un simulatore di volo ad alta fedeltà entri in gioco.