Aletta a griglia - Grid fin

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Il Vympel NPO R-77 è un missile oltre il raggio visivo che utilizza pinne a griglia. La bomba guidata grigia KAB-500 OD alla sua sinistra ha pinne caudali "planari" convenzionali.
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Primo piano delle alette della griglia MOAB

Le pinne a griglia (o alette reticolari ) sono un tipo di superficie di controllo di volo utilizzata su razzi e bombe , a volte al posto di superfici di controllo più convenzionali, come le alette planari . Sono stati sviluppati negli anni '50 da un team guidato da Sergey Belotserkovskiy  [ ru ] e utilizzati dagli anni '70 in vari progetti di missili balistici sovietici come SS-12 Scaleboard , SS-20 Sabre , SS-21 Scarab , SS-23 Spider , e SS-25 Sickle , così come l' N-1 (il razzo previsto per il programma lunare sovietico ). In Russia, sono quindi spesso indicati come pinne a griglia Belotserkovskiy .

Le pinne della griglia sono state utilizzate anche su missili e bombe convenzionali come il missile aria-aria Vympel R-77 ; la famiglia di missili da crociera 3M-54 Klub (SS-N-27 Sizzler) ; e la bomba convenzionale a grande resa americana Massive Ordnance Air Blast (MOAB), e su dispositivi specializzati come il sistema di consegna Quick-MEDS e come parte del sistema di fuga di lancio per la navicella spaziale Soyuz .

Nel 2014, SpaceX ha testato le pinne della griglia su un veicolo di prova dimostrativo del primo stadio del suo razzo Falcon 9 riutilizzabile e il 21 dicembre 2015 sono stati utilizzati durante la parte atmosferica ad alta velocità del rientro per aiutare a guidare un primo stadio commerciale Falcon 9 di nuovo a terra per il primo atterraggio di successo di un ripetitore orbitale nella storia dei voli spaziali .

Il primo stadio del razzo Hyperbola-1 dell'azienda cinese privata i-Space è apparso il 25 luglio 2019 per essere dotato di alette a griglia orientabili per il controllo dell'assetto.

Il 25 luglio 2019, la Cina ha lanciato una versione modificata di Long March 2C che presentava alette di griglia in cima al primo stadio per il rientro controllato dello stadio del razzo esaurito lontano dalle persone nelle città vicine.

Caratteristiche del progetto

Le pinne di controllo planari convenzionali hanno la forma di ali in miniatura . Al contrario, le alette della griglia sono un reticolo di superfici aerodinamiche più piccole disposte all'interno di una scatola. Il loro aspetto li ha talvolta portati ad essere paragonati a schiacciapatate oa cialde .

Le alette della griglia possono essere piegate, inclinate in avanti (o all'indietro), contro il corpo cilindrico di un missile in modo più diretto e compatto rispetto alle alette planari, consentendo uno stoccaggio più compatto dell'arma; questo è importante dove le armi vengono lanciate da un tubo o per imbarcazioni che immagazzinano armi in baie interne, come gli aerei stealth . Generalmente, le alette della griglia si spostano in avanti/indietro allontanandosi dal corpo poco dopo che il missile ha eliminato il velivolo sparante.

Le alette della griglia hanno una corda molto più corta (la distanza tra il bordo anteriore e quello posteriore della superficie) rispetto alle alette planari, poiché sono effettivamente un gruppo di alette corte montate parallelamente l'una all'altra. La loro corda ridotta riduce la quantità di coppia esercitata sul meccanismo di sterzo dal flusso d'aria ad alta velocità, consentendo l'uso di attuatori a pinna più piccoli e un gruppo di coda più piccolo in generale.

Le pinne della griglia si comportano molto bene a velocità subsoniche e supersoniche, ma scarse a velocità transoniche ; il flusso provoca la formazione di una normale onda d'urto all'interno del reticolo, facendo sì che gran parte del flusso d'aria passi completamente attorno all'aletta invece che attraverso di essa e generando una significativa resistenza dell'onda . Ad alti numeri di Mach , le pinne della griglia scorrono completamente supersoniche e possono fornire una minore resistenza e una maggiore manovrabilità rispetto alle pinne planari.

Applicazione in veicoli di lancio riutilizzabili

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Alette della griglia in alluminio di progettazione iniziale sul veicolo di lancio Falcon 9 , non schierate. febbraio 2015.

Le alette della griglia sono utilizzate sul razzo Falcon 9 per una maggiore precisione e accuratezza nel controllo della posizione di atterraggio per veicoli di lancio riutilizzabili . Aiuta quindi il razzo ad atterrare sulla piattaforma di atterraggio o sulla nave drone dello spazioporto autonomo in modo più preciso con una buona precisione. Lo sforzo di sviluppo delle pinne a griglia fa parte del programma di sviluppo del sistema di lancio riutilizzabile SpaceX che è in corso dal 2012. Il primo test di volo ipersonico con pinne a griglia è stato nel febbraio 2015 e le pinne a griglia sono state successivamente utilizzate su tutti gli atterraggi sperimentali riutilizzabili del Falcon 9 e, infine, dopo dicembre 2015, un numero crescente di atterraggi e recuperi di successo nella prima fase.

L'iterazione sul design delle alette della griglia Falcon 9 è proseguita nel 2017. Il CEO di SpaceX Elon Musk ha annunciato all'inizio del 2017 che una nuova versione delle alette della griglia Falcon 9 avrebbe migliorato la riutilizzabilità per i veicoli dell'azienda. Falcon 9 Block 5 introduce nuove pinne a griglia in titanio fuso e tagliato . Musk aveva notato che le alette della griglia originale del Falcon 9 erano realizzate in alluminio . Le alette sperimentano temperature vicine ai loro limiti massimi di sopravvivenza durante il rientro e l'atterraggio, quindi le alette in alluminio sono state rivestite con un sistema di protezione termica ablativa. In effetti, alcune alette della griglia in alluminio hanno effettivamente preso fuoco durante la sequenza di ingresso e atterraggio. Le nuove alette della griglia in titanio dovrebbero introdurre una maggiore controllabilità del razzo e aumentare la capacità di carico utile in orbita, consentendo al Falcon 9 di volare con un angolo di attacco più elevato .

Le alette della griglia in titanio più grandi e robuste non sono state verniciate e sono state testate per la prima volta a giugno 2017. Sono utilizzate su tutti i primi stadi riutilizzabili Block 5 Falcon 9 dalla fine del 2017.

Galleria

Riferimenti

link esterno