Da teoria do aerofólio fino, em velocidades subsônicas, o centro de pressão de qualquer aerofólio não-cambered está no quarto de corda. Para foguetes, no entanto, geralmente se supõe que o centro de pressão esteja localizado no centróide da área projetada. Observe que os foguetes que emitem o modelo geralmente permanecem subsônicos.
Qual é a derivação teórica para isso? Para esta questão, pode-se ignorar o efeito das aletas e restringir os corpos delgados axissimétricos.
Esta resposta pode não ser o que você está procurando, mas acho que a questão é que não estamos falando realmente do foguete como uma "asa" aqui, já que esses foguetes voam balisticamente. Penso que o termo CP no artigo da NASA seria melhor expresso como "ponto neutro", o ponto em que os momentos aerodinâmicos estão em equilíbrio quando o foguete não está alinhado com o fluxo de ar, levando em consideração o corpo e todos os seus apêndices.
Portanto, isso incluiria as barbatanas como parte da área lateral total sujeita a cargas de ar laterais quando o foguete se guiar enquanto voa balisticamente e, para ser estável, o centro de massa do foguete precisa estar à frente do ponto neutro, de modo que quando ele se guiar , o momento corretivo, atuando no ponto neutro aerodinâmico, é criado sobre o centro de massa para trazê-lo de volta ao alinhamento com o fluxo de ar.
O termo CP sugere que o foguete está voando como uma asa do corpo de elevação, com um ângulo constante de ataque e elevação sendo gerado para suportar seu peso. Mas como um objeto balístico, sua AOA é sempre idealmente 0 e que forças aerodinâmicas laterais estão sendo criadas são estritamente para manter a cauda do foguete alinhada atrás do nariz enquanto ele percorre seu caminho balístico.
Obrigado pelo link, talvez seja necessário interromper os filmes antigos da NACA e fazer algum refresco para o benefício da NASA.
Depois de explicar corretamente o centro de pressão seria a soma da pressão do nariz, fuselagem e cauda, eles prosseguem para a versão "simplificada" de "penduram um recorte dimensional 2 de uma corda". Acho que prefiro experimentar o ventilador do meu escritório como um túnel de vento bruto!
O foguete retratado no link tem aletas grandes, que como estabilizadores "horizontais e verticais" cruciformes dão estabilidade direcional ao foguete. O impulso é do motor do foguete. O caminho é reto, não usa nenhuma parte do corpo para sustentar, nem possui asa. O centro do arrasto (o foguete é simétrico) fica bem no meio do nariz, olhando diretamente para a FRENTE do foguete.
As barbatanas dão estabilidade direcional e movem o CG mais para o nariz. Mas lembre-se, a estabilidade direcional das aletas é AERODINÂMICA, por isso a colocamos em uma haste de lançamento para que ela tenha velocidade antes de voar livremente. (Os F-16s que lançam Sidewinders nos nós do 400 não têm esse problema)
Agora, como em aeronaves, vamos passar para as forças laterais. Aqui é onde a análise do centro de pressão se torna aplicável. Um vento cruzado cata um foguete como um avião. Então agora você decide quanto tempo o vento deseja, trocando um pouco de estabilidade direcional por menos tempo, ou como o Exército dos EUA fez com o Nike Hercules, colocando as barbatanas no segundo estágio também. Isso dá resistência às rotações da fuselagem (causadas pela falta de aletas e do vetor de empuxo imperfeito), e funcionou porque o Hércules foi guiado. Essa relíquia esquecida da "guerra fria" pode ter sido o melhor avião que o Exército já fez.
Mas para um modelo de foguete direcional estável e não guiado, haverá algum tempo se dissipando no vento cruzado. Uma solução possível seria a vetorização de empuxo, ou adicionar um pouco de barbatana ao nariz para reduzi-lo a níveis aceitáveis (e permanecer direcionalmente estável).
Cortar uma forma dimensional 2 (de espessura consistente) ignora os efeitos do vento em uma área maior da cauda, embora qualquer erro seja a favor da estabilidade. É surpreendente que a NASA não incentive jovens modeladores a entender a estabilidade aerodinâmica. Em primeiro lugar, explique o "centróide" como o centro da AREA. A seguir, explique os efeitos de estabilização da placa plana (em comparação com os aerofólios), que é onde o Centro de Pressão é porque ...
Finalmente, assustar as pessoas dizendo que tudo é cálculo complicado? Não, um simples túnel de vento com força lateral e uma corda funcionam bem. Coloque o foguete na posição vertical e aplique força lateral aerodinâmica com um ventilador. Anexe a corda a um ponto e veja se ela tomba. Continue tentando até encontrar o CP.
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