Существует ли оптимальное ускорение для первой ступени на НОО?

Я знаю, что любая инженерная работа основана на компромиссах, и ракетостроение не исключение. Ракета должна как можно быстрее уйти на большую высоту, чтобы не лететь долго и с большой скоростью в атмосферу.

Более того, ракета может разгоняться все больше и больше, поскольку она легче при сжигании топлива, а двигатели остаются прежними (почти той же тягой).

Быстрый подъем может увеличить максимальное Q (высокая скорость на меньшей высоте).

Слишком быстрое ускорение может привести к превышению допусков на ускорение полезной нагрузки.

Для быстрого ускорения требуются мощные двигатели (и, возможно, небольшое количество топлива или баки меньшего размера для снижения веса).

Не зная всех ограничений и параметров для оптимизации запуска ракеты, мне интересно, существует ли оптимальный профиль ускорения для взлета ракеты-носителя. В широком смысле вопрос ограничивается первыми минутами полета (примерно от взлета до высоты 150 км) и полетами с доставкой полезной нагрузки на НОО.

Есть ли первые ступени ракет, достигающие НОО?
Оптимален по какому показателю? Расходы? Время выхода на орбиту? Светимость планера от нагрева обшивки?
Должен быть последним.
@RussellBorogove Я думаю, что ОП добросовестно спрашивает. Если у вас есть какое-то понимание, почему бы не поделиться им с ОП, а не пошутить над ОП? Когда кто-то пытается понять что-то, он еще не знает ответа. В этом случае существование любого разумного оптимума было бы полезным вкладом, но посмотрите, какой я умный , многие пользователи могут запутаться, а потому бесполезны.
Проблема не в том, что ОП не знает ответа; проблема в том, что мы не знаем, в чем вопрос . Мой выбор — задать уточняющий вопрос или проголосовать за закрытие как «неясно». Мой росчерк призван подчеркнуть двусмысленность вопроса в его нынешнем виде.
@RussellBorogove, почему бы не пойти до конца и не проголосовать за удаление уже опубликованного ответа, добавив комментарий «это не может быть ответом на вопрос, поскольку вопрос явно неясен»? Я думаю, что это абсолютно разумный вопрос, и я думаю, что было бы здорово, если бы люди чувствовали себя здесь желанными, задавая такие вопросы без ощущения, что их ругают. Сайт Math Overflow существует для тех, кто слишком просвещен для Math SE. Возможно, нам нужен Rocket Overflow для ученых -ракетчиков среди нас?
Поэтически ответ (мой ответ) в основном представляет собой расширенную версию комментария Рассела. Хотя я ракетчик. Надеюсь, хоть что-то полезное?

Ответы (1)

Судя по вашему вопросу, ответ "нет".

Не существует единого оптимального профиля ускорения. В общем, вы хотите иметь максимальное вертикальное ускорение, чтобы уменьшить гравитационные потери и подняться над плотной атмосферой; максимальное ускорение ограничено такими вещами, как

  • нагрузка на полезную нагрузку
  • нагрузка на планер
  • аэродинамический обогрев
  • стоимость/наличие двигателей с достаточной тягой и дроссельной способностью

Как проницательно указывает комментарий Рассела, оптимум включает в себя еще больше факторов и по существу зависит от системы/ситуации.

Добавим один важный показатель: стоимость за кг на орбиту. Поскольку большие топливные баки и топливо дешевле, чем мощные двигатели, обычный профиль ускорения будет намного ниже оптимального, по крайней мере, на начальном этапе полета, что приведет к более высоким потерям силы тяжести, чем это строго необходимо, но более низкой цене на первом этапе, что более чем делает это за дополнительный расход топлива.
@SF «намного ниже оптимального» по какой мере?
@RussellBorogove: TWR -> время полета с сохранением maxQ -> время выхода на орбиту -> Delta-V.
Существует ли оптимальное ускорение для первой ступени на НОО?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v