[AR] Re: HPR trim tabs

  • From: William Claybaugh <wclaybaugh2@xxxxxxxxx>
  • To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Sun, 17 Jul 2016 14:44:37 -0400

Richard:

Thanks for the offer, you are consistently generous with your knowledge.

I don't use fin cans--I attach the fins via a countersunk screw from the inside 
of the motor / airframe tube--which generates my search for an analytical 
understanding.

I happen to have handy an assembly technique that allows very (laser) accurate 
alignment w/ the central axis of the tube but is not suitable for laying on 
milli-degree offsets. Thus my interest in an "add-on" solution.

I'm always interested in a good shop; I generally use a guy in Colorado that 
Kevin Sages used for his projects and who builds a lot of the parts for THADD, 
among many other very top end machining projects.  For standard stuff I find 
eMachineShop.com suitable.

Bill



Sent from my Commodore 64

On Jul 17, 2016, at 12:56 PM, Richard Hagensick <r.hagensick@xxxxxxxxx> wrote:

Don't know if attachments work.  If not we used "Handbook Development for 
Astrobee F AIAA-25865-264.  Our BALLS rocket this year required a cant of 
.383 degrees.  You really can't get that kind of accuracy unless you CNC the 
fin can.  In fact, it is quite difficult to get 0 degree cant by any manual 
method.  Bill, if you want to try CNC I have a contact for a CNC guy in WY 
that does a great job.  He did both my 4" and 6" fin cans for me.  I can sent 
you a pic of the 6" if you want to see what we are using.

Richard Hagensick

-----Original Message-----
From: arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On ;
Behalf Of Wyatt Rehder
Sent: Sunday, July 17, 2016 11:34 AM
To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [AR] Re: HPR trim tabs

A supersonic speeds trailing edge tabs can lose effectiveness. This was a 
huge problem in the early days of supersonic flight, as the planes would 
suddenly lose control-ability when the plane went trans-sonic. It was found a 
vortex would form from the wings that would sit on-top of the control surface 
making it not effective anymore. They solved the problem by making the entire 
surface move instead of just a small one on the rear end. This is why if you 
look at any modern fighter jet the whole elevator surface will move.

You should be able to get around that problem and make the tabs work 
depending on how you design your fins, but it is a problem to be aware of.

Also canted fins, airfoils, and spin-tabs are all using basically the same 
mechanism.

I cant remember the equation for determining the optimal spin rate for 
rockets. I do remember one of the major factors in the equation was the 
diameter, pretty sure this is because larger diameter rockets have more 
rotational inertia and so they get a larger stabilizing force for the same 
rotation rate. Though there are other factors that change the exact spin 
speed you should use.

I'll find the paper that described it when I get a chance and forward it.



On Sun, Jul 17, 2016 at 7:59 AM, Zachary Martinez <znm3m8@xxxxxxx> wrote:


Zachary Martinez
Aerospace Engineering | Missouri S&T


On Sun, Jul 17, 2016 at 11:44 AM, Wyatt Rehder 
<wyatt.rehder@xxxxxxxxx>
wrote:

Design/modify your fins so they generate lift. Airfoil to me always 
implied airplane wing, but you are correct. If you generate lift in 
the same direction on all the fins it should induce a roll without 
having to cant the fins. You might be able to do this by gluing a 
foam/wood/composite attachment to one side of each fin. It probably 
wouldn't be the simplest method since you have to do a bit of design 
calculations, but it should work.


The airfoil idea has the same limitations as a spin tab. You can 
actually think of the fin-spin tab combination as an airfoil itself. 
The spin tab-fin has an optimal thread angle through the air that it 
will always be trying to match which corresponds to the angle of 
attack at zero lift. An airfoil will also have this optimal thread 
angle corresponding to the angle of attack at zero lift. The spin rate 
of the rocket is always trying to approach the point where the fins 
are at zero lift and the only thing slowing them down is the inertia 
of the rocket. This will mean that as the rocket gains speed the spin 
rate will continue to increase and as it loses speed it will continue 
to decrease. The only benefit of using a "classic" airfoil is that you would 
get less drag out of it as it would probably be more streamlined.
In all other ways an airfoil and spin tabs are identical.

Since the optimal roll rate for roll
stabilization is mostly determined by the diameter of the rocket,


Can you elaborate on this? I am having trouble visualizing and 
understanding why this is the case.


you
shouldn't need adjust the lift force from launch to launch unless you 
are drastically changing the speed profile, mass or the shape of the 
rocket.

On Sun, Jul 17, 2016 at 7:08 AM, Ben Brockert <wikkit@xxxxxxxxx> wrote:
Every fin is an airfoil, by definition. You're going to have to be 
more specific.


On Sunday, July 17, 2016, Wyatt Rehder <wyatt.rehder@xxxxxxxxx> wrote:

You could make your fins airfoils, glue something to the side of 
the fin to have them make lift. Wouldn't need to cant the fins in 
that case. Or just make your fins airfoils from the start.

On Sun, Jul 17, 2016 at 3:55 AM, Ben Brockert <wikkit@xxxxxxxxx> wrote:
If you assume a spherical cow then there is no fin setup that 
can give a constant roll rate other than 0 for any accelerating 
rocket. An ideal fin tab or canted fin will spin the rocket 
through the air at a constant "thread pitch", nominally with 0 
spin rate at launch and apogee and maximum spin at maximum 
velocity, though in reality inertia would slow the spin up and 
spin down.

On Sun, Jul 17, 2016 at 1:29 PM, William Claybaugh 
<wclaybaugh2@xxxxxxxxx> wrote:
Yep, supersonic.  Still interested in a non-canted fin solution 
theory, if any one knows of one.

Bill

On Saturday, July 16, 2016, Ben Brockert <wikkit@xxxxxxxxx> wrote:

I imagine your rockets go supersonic, so you'd be better off 
with a canted fin (or a trim fin at the end of a fin)  than a 
trailing edge fin tab due to the change in behavior of a 
trailing edge control surface in the transonic and supersonic 
regimes.

On Sat, Jul 16, 2016 at 11:37 PM, William Claybaugh 
<wclaybaugh2@xxxxxxxxx> wrote:
I'd be interested in a theory to describe this problem.  My 
own interest is in using fin tabs to assure spin at a 
specific rate (9-10 hertz), which appears--to me--to be 
cheaper and more reliable than trying to carefully align the 
fins to just the correct offset. Aligning them dead straight 
and using a fin tab appears to be much simpler....

Does anyone know of such an analysis?

Bill


On Saturday, July 16, 2016, Ben Brockert <wikkit@xxxxxxxxx>
wrote:

Gary Cooper posted this to the FAR facebook page, though 
he's flying in northern California:

https://youtu.be/I-FhXvLtk-U

A homebuilt motor that appears quite reliable, and trim 
tabs on the fins to get rid of the tiny amount of roll the 
rocket was doing.

<Handbook Development for Astrobee F AIAA-25865-264.pdf>

Other related posts: