Говорят, что для запуска на орбиту требуется Delta V 9,3–10 км / с, и это включает орбитальную скорость, аэродинамическое сопротивление, гравитационное сопротивление и энергию для подъема высоты до низкой околоземной орбиты. Но меня беспокоят совершенно разные оценки величины Delta V, которая относится к высоте.
Чтобы продемонстрировать, рассмотрим две очевидные физические модели и числа, которые они дают. Во-первых, у нас есть идеально вертикальный «бросок» ракеты, как у зондирующей ракеты или суборбитального полета. Во-вторых, мы можем не обращать внимания на атмосферу Земли и представить себе два прожигания, чтобы достичь НОО. Предполагая орбиту 200 км:
Там большая разница. Какая ментальная модель подходит для реального запуска ракеты? С одной стороны, ранние участки запуска не очень близки к горизонтали. Но зато характерная высота нашей атмосферы примерно 8 км, что намного меньше высоты орбиты.
Если бы кто-то дал примерную цифру того, какая часть бюджета delta v идет на увеличение высоты, что было бы хорошей оценкой?
Кроме того, длится ли горение хотя бы полвитка? Насколько по-гоманновски восхождение на орбиту?
Орбитальный запуск больше похож на вертикальный подъем или на передачу Хомана?
Это ложная дилемма. Ни то, ни другое не правильно. Оба ваших расчета неверны.
Ваша интерпретация вертикального набора высоты игнорирует тот факт, что скорость в конце запуска должна быть горизонтальной и составлять около 7,8 км/с. Ваша интерпретация переноса Хомана игнорирует тот факт, что скорость в начале запуска не является горизонтальной скоростью около 7,8 км/с.
Предполагая, что Земля не вращается и не имеет атмосферы, а дельта Vs импульсивна, ваш вертикальный набор высоты можно зафиксировать, добавив дельту V 7,784 км/с при достижении максимальной высоты. Это дает общую дельту V 9,733 км/с и прошедшее время чуть более 4 минут. Ваш переход Хомана можно исправить, добавив дельту V 7,905 км/с к вашему первоначальному импульсивному сжиганию. Это дает общую дельту V 8,027 км/с и прошедшее время чуть меньше 90 минут.
Проблема с обоими приведенными выше расчетами заключается в предположениях о невращающейся, свободной от атмосферы Земле и импульсивной дельте Vs. Реальный запуск занимает от 8 до 11 минут. Тяга конечна и более или менее непрерывна, а траектория постепенно превращается из чисто вертикальной при запуске в чисто горизонтальную при выводе на орбиту.
ХопДэвид
ThePlanMan