NERO projecten - H7d vlucht

NERO

Projecten

H7 raket

H7f vlucht

Verslag H7f raketvlucht - GPS geeft nuttige informatie

	Inhoud
1	Vluchtverloop
2	Windprofiel

De H7f raket was bedoeld als tweetrapper, maar vloog op de NLD als eentrapper. Alle payload was echter wel aan boord, en werkte, waardoor er zeer veel informatie uit de vlucht kon worden verkregen. De H7f bevatte een videocamera met RF downlink, een GPS ontvanger (met dank aan AED) en voor de besturing een RDAS module. Parachutering was met tweetraps systeem. De motor was een Penta alfa2 met een impuls van 2030 Ns. De vlucht was succesvol en de raket kon, afgezien van wat kleine schade, heelhuids worden geborgen. In dit artikel wordt ingegaan op de resultaten die zijn verkregen met de gegevens uit de GPS ontvanger.

Vluchtverloop reconstructie [Top][Inhoud]

De GPS ontvanger geeft als functie van tijd, eens per seconde: - positie (lengtegraad, breedtegraad) - hoogte - absolute verplaatsingssnelheid Er zijn nog andere gegevens maar die laten we even buiten beschouwing. De hoekcoordinaten die de positie vastleggen kunnen eenvoudig worden omgerekend naar positie op de grond, en uit de achtereenvolgende posities kan de horizontale en vertikale verplaatsingssnelheid worden bepaald. Figuur 1 geeft de hoogte als functie van de tijd in de vlucht. Hieruit kan worden afgeleid dat de raket een hoogte van 1450 meter bereikte op plm. 17 seconde na lift-off. Dit klopt behoorlijk goed met de RDAS gegevens: hoogte 1440 meter op 17,1 sec na lift-off. Hierbij moet worden aangetekend dat zowel het GPS systeem als de RDAS een fout in de hoogte kunnen maken. De RDAS gegevens zijn gebaseerd op een ongecalibreerde druksensor met typical sensitivity en standaard atmosfeer. Te zien is dat de GPS ontvanger niet goed werkt bij hoge snelheden en versnellingen, waardoor pas 6-7 seconden na lift-off de eerste goede datapunten worden verkregen.

Figuur 1 - Hoogte als functie van de tijd

De raket bereikte zijn hoogste punt maar wierp de loodsparachute pas uit op 21 sec, omdat dat zo geprogrammeerd was. De horizontale snelheid op het hoogste punt was ongeveer 38 m/s hetgeen lager is dan kan worden verwacht bij een eindsnelheid van 198 m/s en een torenelevatie van 77 graden. De daalsnelheid aan de loodsparachute bedroeg 30,6 m/s (berekend was 31,5 m/s). De hoofdparachute werd na 60,25 sec uitgeworpen op een hoogte van 200 meter, volgens de RDAS instelling "200 meter or 67 sec, whichever is first". De daalsnelheid aan de hoofdparachute bedroeg vervolgens 10,4 m/s. Berekend was 10,0 m/s op basis van een parachute model voor de H6 raket dat was gevalideerd met de vlucht-resultaten van de H6b (uit 1994). De landing vond plaats op ongeveer 78 sec na lift-off, precies in overeenstemming met de RDAS gegevens (78,2 sec). De parachutetrein van de H7f was zodanig in elkaar gezet dat alle parachutes inclusief het luik met hulplijnen aan elkaar verbonden bleven en dus konden worden geborgen. Bij eerdere vluchten werden telkens luik en loodsparachute/spinner opgeofferd omdat dat de betrouwbaarheid van de recovery zou verhogen. Gebleken is dus dat de nieuwe opzet ook goed werkt. Een overzicht van het (geprojecteerde) grondtraject dat de raket in de vlucht en daarna heeft afgelegd is te zien in figuur 2. Het ophalen met de jeep uit het terrein is precies te matchen met het wegennet van het ASK op de stafkaart.

Figuur 2 - Projectie van de vlucht op de grond

Windprofiel [Top][Inhoud]

Een belangrijke toepassing van de GPS kan eruit bestaan dat hiermee het windprofiel boven het ASK in kaart gebracht kan worden. De raket aan zijn parachute waait immers mee met de wind en uit het daaltraject kan dus in principe het verloop van de windsnelheid en windrichting op iedere hoogte worden berekend. Dit is gedaan met de resultaten van de H7f vlucht en het resultaat is de zien in figuren 3 en 4. Figuur 3 geeft de windsnelheid als functie van de hoogte. De datapunten zijn running averages over 5 achtereenvolgende GPS punten omdat anders de fluctuaties erg groot zouden uitvallen. Ter vergelijking zijn de gegevens die we via bureau Veiligheid hebben ontvangen (LUMETC, militaire meteo, uit Nieuw Milligen) ook in de figuur gezet.

Figuur 3 - Windsnelheid als functie van de hoogte

Figuur 4 geeft de windrichting als functie van de hoogte. Deze datapunten zijn ook gemiddeld over 5 achtereenvolgende GPS punten. In deze grafiek zijn de punten van LUMETC (vierkantjes) en Teletekst (driehoekjes) ook opgenomen. Het blijkt dat de schattingen van Teletekst het beste passen. De LUMETC data zijn afkomstig uit de vroege ochtend en geldig van 8 tot 12 uur, en daardoor wellicht iets minder actueel dan de gegevens van Teletekst. De lancering van de H7f vond plaats omstreeks 13.00 uur.

Figuur 4 - Windrichting als functie van de hoogte

Aan de gegevens van de raket is te zien dat de richting van de raket na de lancering (70 graden oost, torenrichting) iets wordt afgebogen naar de wind toe. De grondwind was 40-60 oost, en de vluchtrichting komt uiteindelijk uit op iets van 65 graden (zie figuur 2). De raket klom dus iets om de wind. Met behulp van een GPS ontvanger aan boord van een raket kan dus in principe het windprofiel worden bepaald. Met deze informatie zijn dan weer de landingpunten van later gelanceerde raketten te berekenen. Hiervoor dient dan nog wel wat specifieke software te worden ontwikkeld want met Excel blijkt dat erg omslachtig te gaan.