Если убрать с картинки внешние ускорители, а также весь 75-100-тонный орбитальный аппарат, сможет ли танк выйти на орбиту сам по себе? Для этого потребуется прикрутить болтами не менее 5, а лучше 6, а возможно, даже 9 SSME к днищу резервуара. Я предполагаю, что 7 ниже для паритета с начальным ускорением Шаттла ~ половина G.
Тут я явно сильно упрощаю: 26 тонн пустого бака плюс 7 двигателей по 3,5 тонны это вместе 50,5 тонн против 735 тонн массы топлива. Скорость истечения на уровне моря составляет 3,6 км/с, а вакуум 4,4, поэтому я предполагаю 4 (оптимистично, пессимистично?), чтобы вставить в калькулятор Wolfram Alpha ссылку со страницы Википедии, посвященную уравнению ракеты Циолковского, в котором говорится, что дельта-v для выхода на орбиту с учетом гравитации и сопротивления воздуха составляет 9,7 км/с.
В результате у меня осталось не менее 20 тонн, чтобы поиграть с такими вещами, как подвеска вокруг днища танка, чтобы прикрепить к нему двигатели, механизм управления и полезную нагрузку. Что, по-видимому, оставит по крайней мере 10 тонн полезной нагрузки?
То, что уравнения, которые я использовал, полностью игнорируют, так это начальную тягу к полной стартовой массе, которая наверняка повлияет на гравитацию и сопротивление воздуха? С 6 SSME при ~21 тонне и ~1116 тонн суммарной тяги на уровне моря у меня было бы немного меньшее начальное ускорение, чем у Шаттла, около 1,38, с 9 при ~32 тоннах это было бы примерно вдвое больше, чем у Шаттла. Какое предположение стоит за дельта-v 9,7 км / с на странице Википедии в отношении доли аэродинамического / гравитационного сопротивления и начального ускорения запуска?
Насколько я далек от этой неряшливой математики?
РЕДАКТИРОВАТЬ: Может ли кто-нибудь получить оптимальное количество SSME, которое дает наибольшую полезную нагрузку, и поделиться своей логикой? Это гравитационное сопротивление против доли сухой массы против сопротивления воздуха: больше двигателей означает меньшее сопротивление гравитации, но хуже удельная масса, а также сопротивление воздуха, поскольку вы становитесь быстрее на раннем этапе в более низкой плотности атмосферы, и наоборот.
То, что уравнения, которые я использовал, полностью игнорируют, так это то, что начальная тяга зависит от полной стартовой массы, что, несомненно, повлияет на гравитационное сопротивление? ... Какое предположение стоит за дельта-v 9,7 км / с на странице Википедии в отношении доли гравитационного сопротивления и начального ускорения при запуске?
9,7 км/с — это верхняя граница дельта-V относительно орбитальных требований. Он зависит как от аэродинамики (преобладает отношение массы к поперечному сечению, что благоприятствует более крупным пусковым установкам), так и от начального ускорения и удельного импульса (из-за кривой ускорения и гравитационных потерь).
Вопреки интуиции, при той же начальной массе и тяге меньший удельный импульс приводит к меньшему требованию дельта-v, потому что ракета быстрее отбрасывает массу и, следовательно, быстрее ускоряется (объяснение этого явления находится здесь, на yarchive.net ; спасибо пользователю Arris за то, что нашел его).
Таким образом, ваша стоимость ∆v для выхода на орбиту может быть немного выше для вашей полностью гидролоксовой конструкции, чем для шаттла с его SRB с низким удельным импульсом, но 9,7 км/с все же, вероятно, является консервативной оценкой.
Ваш анализ кажется разумным, учитывая ваше редактирование 6 SSME. Часть массы полезной нагрузки будет съедена конструкцией тяги и адаптером полезной нагрузки, но вы получите примерно 20 тонн полезной нагрузки с целью ∆v 9,6 км/с. Вы, вероятно, захотите выключить некоторые двигатели во время подъема; при дроссельной заслонке 68% вы будете тянуть более 10 г при выгорании со всеми 6 выстрелами.
Имейте в виду, что эта конструкция выбрасывает целый флот шаттлов SSME (современная стоимость около 50-60 миллионов долларов за SSME) каждые два запуска.
Лекс
Прототипист
Лекс
Прототипист