Fogalmilag minél alacsonyabb a hajtóanyag tömegaránya, annál jobb; van, nincs válasz itt
Rakéta meghajtó elemek, 7. kiadás Sutton, 30. oldal kimondja: "A hajtóanyag tömegének magas értéke kívánatos." - Hajlamos vagyok nem érteni egyet ezzel a szakaszban leírt állítással, mert egy magasabb érték azt jelenti, hogy egy adott forgatókönyv esetén nagyobb mennyiségű üzemanyagra van szükség. Például, ha a rakéta végtömege 500 kg, és az üzemanyag tömegét 100 kg-nak tartom, az arányom 5/6. Végezze el ugyanezeket a számításokat 200 kg-ra, és kapjon 2/3-os arányt. Nos, kevesebb üzemanyagot szeretnék ugyanahhoz a küldetéshez, ezért véleményem szerint az alacsonyabb nyer. A szerző azonban ezen a 30. oldalon kijelenti, hogy "magas (arány) érték kívánatos". Miért lenne így?
A vélemények elolvasása után rájöttem, hogy mit értelmeztem rosszul. Ha a számokat az V. Szaturnusz példáján futtatjuk J-től, akkor nyilvánvalóvá válik, hogy amikor a száraz tömeget az 1. fokozatról a hajtóanyag tömegre mozgatjuk a 2. és a 3. fokozatból, magasabb értékeket látunk pmf-ben.
Válaszok
Vegyük például a Saturn V rakétát.
A hasznos teher 140 tonna lehet a LEO esetében.
A harmadik szakasz száraz tömege körülbelül 10 tonna, 119 tonna üzemanyag.
A második szakasz száraz tömege körülbelül 36 tonna, 480 tonna táplálva.
Az első szakasz száraz tömege körülbelül 131 tonna, 2300 tonna üzemanyag.
Minden lépés nem érdekli, hogy emel-e hasznos terhet, saját száraz súlyt, vagy száraz súlyt vagy üzemanyagot a felette lévő padlón. Minden súly, amelyet a száraz jármű tömegéből (hajtóanyag-frakció növekedése) veszíthet az egyes szakaszokban, azt jelenti, hogy ezt a súlyt áthelyezheti a következő szakaszba, és végül a hasznos teherbe.
A tökéletes rakéta 100% -ban meghajtó lenne, a rakomány felül van. Sajnos olyan dolgokra van szükségünk, mint motorok és konténerek a tolóerőhöz, ezért az az elképzelés, hogy ezeknek a dolgoknak a lehető legkönnyebbeknek kell lenniük.
Ha például a Szaturnusz V első szakasza 10 tonna száraz súlyt veszíthet, növelve a hajtóanyag-frakcióját, akkor a második szakasz költségvetésében 10 tonnával több lehet, akár üzemanyag, akár száraz tömeg esetén. Ha ezt a második szakaszban elsősorban üzemanyaggá lehetne alakítani, akkor a nyereség növekszik - ugyanez az üzemanyag-mennyiség a második szakaszban végül nagyobb delta-V értéket eredményez, mint amennyi az első szakaszban lenne.
Minden szakaszban a száraz tömeg (megnövekedett hajtóanyag-frakció) borotválkozása az üzemanyag vagy a súlyköltség fejében egy magasabb szakaszban mindig nagyobb hatékonyságot nyújt.
A rakétának három összetevője van (bizonyos értelemben). Hasznos teher, jármű és üzemanyag (ha a jármű üzemanyagtartályokat, motorokat stb. Tartalmaz, és az üzemanyag tartalmaz oxidálószert). Természetesen azt akarja, hogy a hasznos teher minél nagyobb tömeget gyűjtsön. Tekintettel azonban arra a pályára, amelyet el akar ütni, és az alkalmazott üzemanyag fajtáját, az üzemanyag és minden más arányát többé-kevésbé rögzíti a rakétaegyenlet, amint már említettük.
Tehát a maximális hasznos teher eléréséhez azt szeretné, ha a jármű tömege a lehető legkisebb lenne, és erről Sutton beszél. Minden kilogramm, amelyet az autóból leborotvál az üzemanyag-terhelés csökkentése nélkül, egy kilogramm, amelyet hasznos teherre lehet (legalábbis a felső szinten).
Pál megjegyzése helyes.
Mint mindig, amikor megpróbálja kitalálni, mi a legjobb, meg kell határoznia, miről beszél.
Ebben az esetben a szerző jobbat jelent, mint in Felső delta V.
Minél nagyobb a hajtóanyag tömegfrakciója, annál nagyobb a delta V.
Eddig minden helyes válasz és megjegyzés. A kérdés összefoglalása: "Fogalmilag minél alacsonyabb a hajtóanyag tömegfrakciója, annál jobb, nem igaz?" akkor helyes, ha elhagyja egy meghatározott tolóerő feltételezését, és a meghajtórendszer eléri a küldetés által megkövetelt ∆V értéket; de lásd az alábbi befejező bekezdést.
A tömegarány mellett a rakétaegyenletnek van egy adott impulzusa (lényegében a menekülési sebesség, de történelmi okokból a sebesség elosztva a Föld g-vel), mint változó. Egy meghatározott meghatározott V esetén növelje a fajlagos impulzust, és csökkentheti a tömegarányt. Amint azt korábban említettük, ez azt jelenti, hogy a végső tömeg nagyobb része hasznos teher lehet, mindaddig, amíg a meghajtórendszer inert tömege magasabb Isp-nél (motorok, tartályok stb.) Nem fogyasztja el az összes tömeggyarapodást.
A valódi küldetéskoncepciók folyamatosan foglalkoznak ezzel a munkával: mi szükséges a szükséges V-re, és mi a legjobb megoldás ennek a ∆V-nek az elérésére? A bolygóközi robotmissziókat ismerem a legjobban, és gyakran választanunk kell hideg gáz, egy vagy két hajtómű rendszer közül. A bipropelláns rendszerek rendelkeznek a legmagasabb Isp értékkel, NTO/hidrazin rendszerek (a hidrazin különféle formái, például MMH vagy UDMH) a 300-330 s tartományban működnek. Az egyhajtóműves rendszerek, ismét hidrazin, de oxidálószer nélkül, jellemzően az Isp a 220-230 tartományban vannak. A hideggáz rendszerek, mint például a He vagy N2 nyomás alatt vannak, sokkal alacsonyabban működnek, mint a monopropellerek. De mindegyiknek megvan a maga helye, általában az előírt szükséges V határozza meg. Isp szempontból úgy tűnik, hogy a biprop rendszerek mindig nyernek. De a biprop rendszereknek valamivel nehezebb motorja van, az egyik helyett két nagy tartály (ami nagyobb tartálytömeg-frakciót ad), több a tolóvezeték (tömlõ) stb., Így az inert tömegük nagyobb. Ők is drágábbak! A jelenlegi technológiákkal, ha a ∆V küldetés kisebb, mint