[AR] Re: Dynamic stability in supersonic rockets

  • From: Plugger Lockett <plugger.lockett@xxxxxxxxx>
  • To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Tue, 16 Nov 2021 14:43:28 +0800

Hi all,

Firstly, thanks for all the thoughtful responses. I really appreciate it.

William, I remember Ben Brockert making that comment, I actually responded
to that thread. And I agree that most hobbyists don't spin balance their
high performance rockets and that could be useful. And I'm aware of spin
stabilization and the benefits it provides in this situation but to be
honest I think getting 6-9Hz of spin will be tricky, at least for my skills.

Chuck, thanks so much for chiming in and providing that rough guideline
regarding how to attempt to mitigate dynamic stability issues with a simple
static stability rule to follow. That's pretty much EXACTLY what I was
hoping for out of this discussion and it coming from you definitely adds
weight to the guidance. It also meshes with the successful vs unsuccessful
flights with really aggressive reloads (eg M2245, N5800, O3400).

Troy, thanks as well. I'm not sure, but I think your second point
around aerodynamic forces trying to pull the rocket apart is possibly what
bit me with my M2245 flight at the last THUNDA. With that flight my rocket
folded just at or after burnout at ~ Mach 3. Below is a screenshot of the
video (video link here https://www.youtube.com/watch?v=AaZ2lmrFbSo&t=172s ;)
showing a bit of wobbling just before the Nose and AV bay separated from
the airframe.

[image: image.png]

Luckily I recovered my AV Bay and was able to pull flight data from my
Raven, seen below. I've boxed the area where the photo above roughly
matches the graphed data.

[image: 75er-unstable-graph.png]

And finally, the Raven flight summary.

[image: FIP-M2245-Summary.JPG]

I need to dig up my sim file but I thought I had ample static stability
(approaching 2) but I want to check that. And TBH I knew the section of
airframe where my rocket failed was by far the weakest point of the vehicle
as it was the place where I only had 4 wraps of 2x2 200gsm CF twill with no
other reinforcement. It was maybe a 2 inch section, above the motor casing
and below the internal FWFG AV Bay coupler tube. I did have the casing
retained with an aluminium bolt but that was more for positive retention
than anything else. I won't make this mistake again.

If anyone feels comfortable with sharing their thoughts on my flight
failure based on the above data I'm very keen on hearing that. Thanks for
reading.

Kind regards,

Drew Hamilton




On Tue, Nov 16, 2021 at 5:35 AM Troy Prideaux <troy@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx>
wrote:

There are 2 (aero)dynamic issues I would be focusing on for high
performance flight that can get you:



(1) the forward shift in CP which Chuck has suggested a good design
allowance for. This is counterintuitive to aircraft designers as the CP
will generally shift backwards for typical high performance aircraft within
the supersonic regime, but is generally true for rockets of typical
sounding rocket geometry.



(2) the aerodynamic forces trying to pull the rocket apart. This will
depend on the design of your rocket and how aggressive the acceleration
profile ie. going fast enough (velocity) quick enough (time,  in particular
air density).  This issue will spring up on you at (or just after) burnout
if it does catch you. It will depend on how draggy your lower section is
compared to the upper section but also internal pressure – ie. if you only
bleed your internal pressure out the side (A) there might not be enough
time for your internal volume to bleed enough pressure for burnout and (B)
the external pressure on the base will be lower than the ambient static
pressure. Again, this will be most apparent for aggressive acceleration
profiles.



Troy



*From:* arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx]
*On Behalf Of *Plugger Lockett
*Sent:* Monday, 15 November 2021 5:51 PM
*To:* arocket@xxxxxxxxxxxxx
*Subject:* [AR] Dynamic stability in supersonic rockets



Hello aRocket,



I've been having some conversations with people in the high power rocketry
community as of late regarding minimum diameter rockets encountering issues
with stability during boost when they reach the Mach 3-4 range. The
conventional wisdom in these conversations is that the failures are related
to a lack of dynamic stability. Of course unlike static stability, there's
not an easily passed on guideline for ensuring dynamic stability of a given
vehicle.

So I was wondering if anyone here is willing to chime in and shed some
light on how to improve the dynamic stability of a rocket that will see
Mach 3+ during boost?



Any advice is appreciated and thank you for your time.



Kind regards,



Drew Hamilton

PNG image

PNG image

JPEG image

Other related posts:

  1. Home
  2. arocket
  3. Archive
  4. 11-2021