Когда продукт плотности Isp может быть важным показателем производительности топлива?

Со страницы ECAPS о производительности LMP-103S ...

Удельный импульс выше на ≥ 6 %, а плотность топлива выше на 24 %. В результате спутник может быть либо оснащен баком меньшего размера, либо продолжительность миссии может быть увеличена при сохранении того же размера бака.

Объем важен, потому что у вас есть ограниченное количество места внутри обтекателя полезной нагрузки . Топливо, доступное для обслуживания станции и маневрирования, является пределом срока службы космического корабля.

Когда продукт плотности Isp может быть важным показателем производительности топлива?

Это всегда важно.

Удельный импульс - это мера импульса, обеспечиваемого на единицу массы сгоревшего топлива, что является отличным показателем эффективности использования топлива в ракете. Однако он не принимает во внимание массу других вещей, кроме топлива — например, топливного бака, масса которого обычно пропорциональна его объему.

Водород, например, выглядит намного лучше, чем керосин, если вы просто посмотрите на удельный импульс, но его плотность составляет примерно 1/15 его плотности, поэтому часть преимущества удельного импульса теряется из-за необходимости гораздо большего объема бака.

Плотность-Isp-произведение не является математически «правильной» метрикой для сравнения порохов — вам понадобится электронная таблица и информация о конструкции бака, давлении и т. д., чтобы фактически вычислить правильную метрику — но это может быть полезно для идентификации интересные кандидаты в топливо, прежде чем переходить к этапу конкурса электронных таблиц.

Хотя это не совсем исследование космоса как таковое, Джон Кларк упоминает, что это важно в Ignition для ракет, особенно в случаях, когда желательно достичь цели производительности, при этом ракета должна соответствовать какому-то установленному или ранее существовавшему форм-фактору, а также некоторым из требований. Самые странные крайности его и других работ (выполненных для ВМФ), описанные в Ignition , были сосредоточены на в значительной степени обреченных попытках получения топлива с умеренным Isp и очень высокой плотностью.

Современные космонавты часто могут делать очень легкие танки (подходящие, в том числе, для LH2), но во многих случаях космический аппарат не должен напоминать водяной шар, особенно если он должен помещаться в обтекателе. или aeroshell или пройти атмосферный полет.

Ага, понятно.

Допустим, я строю амбициозный кубсат высотой 3U, выделил 1U для топлива и 2U для полезной нагрузки и автобуса, и я хочу выбрать топливо, которое даст мне наибольшую дельта-V.

Я не знаю статистику плотности массы Cubesat (kg/U)? но скажем, у меня есть 3 кг (сухая масса$m_D$) кубсат 3U с баком 1 литр. Что такое дельта-v в зависимости от$I_{sp}$и$\rho$с фиксированным объемом бака$V$? Применяя тиранического Циолковского, получаем:

Помните, что логарифм 1 плюс что-то маленькое примерно соответствует этому (т.е.$\ln(1+x) \approx x$для маленьких$x$)

Удельное импульсное произведение плотности$I_{sp}\rho$ является возможным предиктором полной дельта-v, когда объем бака фиксирован , и зависимость является простой линейной, когда масса топлива составляет небольшую долю от общей массы космического корабля.

Для летающих топливных баков вам нужно сохранить логарифм в выражении, поэтому, пока он близок, самое высокое$I_{sp}\rho$продукт монотопливо может не иметь точно самого высокого$\Delta v$. сейчас проверю...