Re: [钢弹] 不需要航天飞机就可以突破大气层的机体
楼主: DDG114514 (AN/SPY-114514) 2018-06-14 03:02:55
这篇是KSP玩家废文
如何设计一个60吨重载荷的SSTO
在不考虑空气动力的前提下
上太空有两个重点
高度与速度
如果把一个物体移至高处放开
物体会因为重力而掉落至地球表面
如果把物体向前丢则会飞行一段距离后落下
速度越快飞得越远
地球是圆的
如果一个物体以每秒7.9km的速度前进就不会掉落至地球表面
大气层在高度超过300km时已经非常稀薄
几乎没有空气阻力减速
所以物体可以长时间待在太空
这也称为轨道飞行
想将物体加速至轨道飞行则需要进行重力转向(gravity turn)
火箭发射后先垂直爬升
因为低空空气阻力大不适合加速
当到达高空后会慢慢转向成水平方向加速
为了让火箭有效加速需要进行分节(stage)
将空的燃料箱与重量较重的起飞引擎抛弃
火箭引擎有分大气层内最佳化的起飞引擎与真空环境最佳化的上面级引擎
两者主要差异在于喷嘴扩张比率与使用环境的大气压力
而SSTO也就是single stage to orbit
单级上轨道、不分级上轨道
也就是太空船(或钢弹)单机上太空
目前SSTO只有构想还没有飞行过
最接近实现的设计是 VentureStar 与 Skylon
这两者设计都有有效载荷偏小的缺点
因为大部分的船内空间都拿去装燃料
座舱与货舱空间占船身比例偏小
火箭上太空需要大量燃料与氧化剂
火箭引擎有两个重要的参数
推重比与比冲
推重比大于1火箭才能起飞
推重比越大则加速越快
比冲则是引擎的燃料效率
比冲越大则最终的加速度(Delta V)越大
火箭加速基于作用力与反作用力的原理
也就是向后排出物质(喷气)把火箭向前推
常见的燃料选择包含液氢液氧、煤油液氧
另一种选择则是离子引擎(ion thruster)
将气体电离后喷出带电离子推进
钢弹的反应炉可以发电但不能推进
因为核燃料只产生热
必须使用液氢做为推进剂
也就是所谓的热核火箭(Nuclear thermal rocket)
用反应炉加热氢气后排出推进
但是因为钢弹体积有限
建议使用类似航天飞机的外部燃料桶
这样才有足够的燃料上轨道
但这样就不是SSTO了
另一个可能则是超大功率EMDrive电磁推进
只需要电力就能推进
但现在还在研究中
以上大致是如何在KSP上太空
至于如何重返大气层并平安降落又是另一个问题了
如何设计一个60吨重载荷的SSTO
在不考虑空气动力的前提下
上太空有两个重点
高度与速度
如果把一个物体移至高处放开
物体会因为重力而掉落至地球表面
如果把物体向前丢则会飞行一段距离后落下
速度越快飞得越远
地球是圆的
如果一个物体以每秒7.9km的速度前进就不会掉落至地球表面
大气层在高度超过300km时已经非常稀薄
几乎没有空气阻力减速
所以物体可以长时间待在太空
这也称为轨道飞行
想将物体加速至轨道飞行则需要进行重力转向(gravity turn)
火箭发射后先垂直爬升
因为低空空气阻力大不适合加速
当到达高空后会慢慢转向成水平方向加速
为了让火箭有效加速需要进行分节(stage)
将空的燃料箱与重量较重的起飞引擎抛弃
火箭引擎有分大气层内最佳化的起飞引擎与真空环境最佳化的上面级引擎
两者主要差异在于喷嘴扩张比率与使用环境的大气压力
而SSTO也就是single stage to orbit
单级上轨道、不分级上轨道
也就是太空船(或钢弹)单机上太空
目前SSTO只有构想还没有飞行过
最接近实现的设计是 VentureStar 与 Skylon
这两者设计都有有效载荷偏小的缺点
因为大部分的船内空间都拿去装燃料
座舱与货舱空间占船身比例偏小
火箭上太空需要大量燃料与氧化剂
火箭引擎有两个重要的参数
推重比与比冲
推重比大于1火箭才能起飞
推重比越大则加速越快
比冲则是引擎的燃料效率
比冲越大则最终的加速度(Delta V)越大
火箭加速基于作用力与反作用力的原理
也就是向后排出物质(喷气)把火箭向前推
常见的燃料选择包含液氢液氧、煤油液氧
另一种选择则是离子引擎(ion thruster)
将气体电离后喷出带电离子推进
钢弹的反应炉可以发电但不能推进
因为核燃料只产生热
必须使用液氢做为推进剂
也就是所谓的热核火箭(Nuclear thermal rocket)
用反应炉加热氢气后排出推进
但是因为钢弹体积有限
建议使用类似航天飞机的外部燃料桶
这样才有足够的燃料上轨道
但这样就不是SSTO了
另一个可能则是超大功率EMDrive电磁推进
只需要电力就能推进
但现在还在研究中
以上大致是如何在KSP上太空
至于如何重返大气层并平安降落又是另一个问题了
作者: qsgjnmvb (伊莉亚) 2018-06-14 03:07:00
可以讲人话吗
作者: jary1232003 2018-06-14 03:43:00
看不懂先推再说
作者: kiva321410 (尊哥哥) 2018-06-14 03:50:00
羽娥其实很强
作者: forfanatic (焗烤黑羊潘) 2018-06-14 05:36:00
现在实际上是有算SSTO的载具，SpaceX的Falcon9第一节火箭
作者: spfy (spfy) 2018-06-14 07:30:00
懒人包 三次元不外挂燃料单机上太空hen难 但不是不可能
作者: NT49 (建议售价49元) 2018-06-14 07:31:00
简单来说就是目前还办不到
作者: b325019 (望月) 2018-06-14 07:53:00
falcon9不能算SSTO因为第二节目前是无法回收的更重要的是，他还是有分节离子引擎的话主要的问题推力太低跟大气圈内比冲太低两点所以无法作为SSTO的引擎
作者: zzro 2018-06-14 10:27:00
EM Drive最近不是有个德国团队测试后说是假的
