¿Cuál es el mayor defecto de diseño de la historia?

Esto puede sorprender a la mayoría de las personas, pero históricamente el mayor defecto de diseño ha sido la aerodinámica de los cohetes. Sí, el Rocket, la encarnación viviente de la potencia y la velocidad puras y brutas. Debido a que se trata de un defecto aerodinámico, se puede solucionar remodelando el cohete. De hecho, la reparación se ha demostrado de forma inconsciente.

El problema es que la columna de escape es muy estrecha, justo debajo del cohete, hasta que alcanza la velocidad supersónica, en el máximo q o cerca de ella, y una vez que el cohete alcanza la velocidad supersónica, la columna estrecha se vuelve más ancha y se va. Difusión en todas direcciones.

Se cree que esto se debe al efecto de la baja presión del aire, pero cuando el cohete alcanza una velocidad supersónica, la altitud es de unos 10 kilómetros. Sin embargo, Virgin Galactic SS2 muestra una columna estrecha con altitudes que oscilan entre 15 y 80 kilómetros sin casi ningún efecto de presión. Se dice que los diamantes Mach aparecen al nivel del mar debido a la alta presión del aire, pero no existen en altitudes elevadas debido a la expansión. Sin embargo, se observaron diamantes de Mach durante todo el ascenso del TC2.

De manera similar, compare los diamantes Mach con las boquillas instaladas en el transbordador espacial. Cuando se abandonó el propulsor a 45 kilómetros, Mach Diamond estaba exactamente al mismo nivel que el nivel del mar, aunque la presión cambia dramáticamente entre estas altitudes.

La muestra lunar Chang'e-5 regresa a la segunda etapa. Bajo presión de vacío, los diamantes Mach permanecen intactos.

Las pruebas del motor de vacío Raptor al nivel del mar muestran la misma forma y orientación de cono invertido:

Solo a partir de estos ejemplos, el cambio de presión no es la causa del flujo por la columna de un cohete. expansión, por lo que había que encontrar otra razón para explicar los fenómenos observados y relacionarlos con la velocidad del cohete en lugar de con la presión atmosférica.

Si lo miramos desde otro ángulo, queda claro por qué se hincha la columna. Debajo de estas plumas, hay un halo prominente que las guía, que es el anillo de vórtice. También puedes notar que estas ocho columnas divergentes son en realidad muy estrechas y no se expanden por sí solas, al menos no desde la boquilla hasta el anillo mismo. Lo mejor es mirar hacia abajo desde un cohete, y también puedes observar el halo desde este punto de vista. Además, ten en cuenta que hay un segundo halo debajo de la columna de humo.

La respuesta es sencilla. El problema es la forma del cuerpo del cohete, no la presión ni la tobera del cohete. La diferencia entre SS2 y el transbordador espacial y el Falcon 9 o el cohete Saturno es que el primero muestra la misma expansión, mientras que el segundo muestra el tamaño relativo del avión, o la forma elegante del segundo es mucho más grande que la del primero. En pocas palabras, si el elegante Falcon 9 crea anillos de vórtice en la superficie como se propone, entonces el transbordador espacial más ancho y el Virgin SS2 crearán anillos de vórtice más grandes.

Lo que hay que proporcionar ahora es: 1) la formación del anillo de vórtice, 2) la razón por la cual el anillo de vórtice generará una pluma en expansión en su conjunto, pero una sola pluma no se verá afectada. Para ello recurrimos a la dinámica de fluidos.