Max Q | Astronomie.de - Der Treffpunkt für Astronomie

Max Q

Emissionsnebel

Mitglied
Hallo,
Man liest/hört immer mal wieder, dass der "Max Q"-Punkt einer der kritischsten Momente während eines Raketenstarts ist. Klingt auch erst mal logisch, wenn da ja die höchste Druckbelastung ist. Aber müssten dann nicht einige Missionen schon mal daran gescheitert sein? Ich hab dazu nichts finden können, ist jemals schon mal eine Rakete tatsächlich aufgrund des aerodynamischen Drucks bei Max Q beschädigt/zerstört worden?

Und wie hoch sind da im Schnitt die Drücke? Ich hab auf der englischen Wikipedia etwas von ein Drittel Atmosphären gelesen, aber 0,3 bar kommt mir irgendwie sehr wenig vor...

CS
Kalle
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Siehe hier: Has Max-Q historically been a common failure point in rocket launches?

Anscheinend ist dieses Max-Q Phänomen den Ingenieuren so sehr bewusst, dass sie diese potentielle Schwachstelle von vornherein etwa durch Drosselung der Geschwindigkeit reduzieren. Aber hier ist ein frühes Beispiel, wo das zunächst nicht funktionierte:

Mercury-Atlas 1

The Atlas rocket suffered a structural failure 58 seconds after launch at an altitude of approximately 30,000 feet (9.1 km) and 11,000 feet (3.4 km) down range. All telemetry signals suddenly ceased as the vehicle was passing through Max Q.

Post mortem: NASA specified that future Mercury-Atlas launch vehicles add doublers to the skin structure ... and that future launch trajectories be shallowed to reduce pitch angle rate, to reduce the bending stress on the launch vehicle.
 
Hallo Kalle,
Das sind auch keine statischen Drücke die sich langsam aufbauen. Da können erhebliche Variationen und Schwingungen dabei sein, die den statischen Wert deutlich erhöhen.
Pogo
Grüße, Martin
 

Emissionsnebel

Mitglied
Hallo Martin,
Aber der Pogoeffekt bezieht sich doch auf instabile Verbrennungen und Druckänderungen in der Brennkammer, die sich hochschaukeln. Wie hängt das mit dem Druck von außen zusammen?
CS
Kalle
 

winnie

Mitglied
Na, man denke noch an die Challenger-Katastrophe im Jahr 1986. Der genaue Ablauf wird hier anhand des Funkverkehrs beschrieben.

T +43s Schub wird auf 65% gedrosselt
MaxQ wurde nach T +51 s erreicht und "die Raumfähre erreichte die Zone des maximalen aerodynamischen Druckes, ungefähr 34.000 Pascal".
T +57 s Schub wieder bei 100%
T +59 s "Bei einer Flughöhe von 11.700 Metern durchschreitet die Challenger Mach 1,5."
T +68 s "CAPCOM: Challenger, go at throttle up."
Schub wurde AFAIR auf 110% gebracht.


Der gefährlichste Bereich ist also der bei Durchstoßen oder knapp über der Schallmauer. Von diesen Effekten (Vibrationen, schwer zu kontrollierendes Verhalten des Fluggeräts) in dem Geschwindigkeitsbereich haben aber schon die Piloten der ersten Strahlflugzeuge und auch Yeager bei seinem Bell X-1 Flug berichtet.
 

Emissionsnebel

Mitglied
Das ist schon ein beträchtlicher Druck für solch dünnwandige Strukturen wie Raketenstufen.
Das lässt mich einfach nicht in Ruhe...

Materialien die bei manchen Raketen verwendet werden sind Titan-Aluminium-Legierungen. Jetzt haben aber selbst dünne Bleche davon (<6mm) sehr hohe Belastungswerte. Zum Beispiel Streckgrenzen und Zugfestigkeiten um die 1000 N/mm² und eine hohe Härte. Das ist deutlich mehr als die meisten Stähle haben. Wie kann dann ein Druck von etwa 30.000 N/m² gefährlich werden?
Also ich weiß nicht wie man bei solchen komplexen Formen rechnet, in der Schule haben wir bei Festigkeitslehre natürlich nur mit einfacheren Sachen gerechnet (Zugbelastung an Schrauben, Biegespannung bei Brücken, Abscherung bei Bolzenverbindung...), daher kann ich mir das nicht wirklich vorstellen.

CS
Kalle
 

MiMeDo

Mitglied
Die 1000 N/mm² gelten für den Querschnitt des Blechs (Dicke x Breite), während die 30000 N/m² auf die gesamte Oberfläche (Länge x Breite) wirken. Das sind immerhin drei Tonnen auf einen Quadratmeter. Und wie schon weiter oben erwähnt, kommen gerne auch noch Schwingungen und Vibrationen dazu. Ausserdem dürften Raketen keine 6 mm Bleche benutzen, eher 4 oder 3 (genau weiss ich das nicht). Kommt also schon hin, das Blech ist so dick wie gerade so nötig. Oder besser gesagt, die Stringer und Spanten sind dick genug damit das Blech nicht nachgibt. Wäre der Druck von innen würde ein Blech alleine vermutlich halten, von aussen dagegen beult sich das leicht ein.

Oder so ähnlich... :cool:

Gruss
Thorsten
 
Oben