Гигантские ЖРД ракеты. Возможны или нет?

[Vavanzer]

В идеале если траектория ракеты перпендикулярна местному направлению вектора g, то гравитационные потери равны нулю. Увы при этом очень сильно вырастут потери аэродинамические.....Не сойдётся дебет с кредитом

Значит траектория перпендикулярная направлению вектора гравитации не оптимальна))) Нужен угол. Что собственно и делают при запуске ракет. Сначала набирают высоту и "высотную" скорость, а потом отклоняют и набирают "боковую" скорость, в разреженной атмосфере!

 А так, даже если выпустить реактивный снаряд в вакууме, перпендикулярная (горизонтальная) траектория старта тоже не оптимальная, тк 1-я космическая скорость не мнгновенно набирается. Даже если запускать с большой высоты горизонтально, все равно наберется вектор падения, пока снаряд разгоняется. И надо будет это компенсировать!)

 Изза этого всего и берется характеристическая скорость, которая всегда превышает расчетную 1-ю космическую!
  Касаемо же УИ... Вопрос еще и в тяге двигателя! Может быть он у вас будет обладать колоссальным УИ в 100 000км/с. Но обеспечивать тягу 1:1,  и будет тупо висеть над стартовой площадкой, постепенно разгоняясь, по мере потери массы ракетой)))  Так можно и вечно висеть и никуда не улететь, даже имея УИ равный скорости света и при этом тягу, равную гравитационной))) 

[Николаев Александр]

 Значит траектория перпендикулярная направлению вектора гравитации не оптимальна))) Нужен угол. Что собственно и делают при запуске ракет. Сначала набирают высоту и "высотную" скорость, а потом отклоняют и набирают "боковую" скорость, в разреженной атмосфере!

Да, но это если мы стартуем с планеты с атмосферой. Если на орбите или старт с безатмосферного тела, то гравитационные потери при условии что у нас полёт с высокой тягой можно свести к нулю по сути.

А так, даже если выпустить реактивный снаряд в вакууме, перпендикулярная (горизонтальная) траектория старта тоже не оптимальная, тк 1-я космическая скорость не мнгновенно набирается. Даже если запускать с большой высоты горизонтально, все равно наберется вектор падения, пока снаряд разгоняется. И надо будет это компенсировать!)

Кхм, ну конечно будут потери на управление при постоянно удержании строгой перпендикулярности вектора g к траектории ракеты (которая вообще дуга, ибо если тупе лететь по прямой то очень скоро появится рекомый угол между g и траекторией), но они прямо скажем будут на порядок меньше любых гравитационных потерь. Увы атмосфера мешает так летать....

Изза этого всего и берется характеристическая скорость, которая всегда превышает расчетную 1-ю космическую!

Я это всё знаю, повторяю вопрос был про вывод кпд ракеты через dV, которая тоже характеристика энергетическая по своей сути. Без использования конкретных знаний об мгновенных значениях угла между траекторией и вектором g, аэродинамическом сопроивлении, и т.д.
Все эти потери уже учтены в dV, а значит можно попытаться вывести формулу для кпд ракеты оперируя только dV и удельным импульсом.

Касаемо же УИ... Вопрос еще и в тяге двигателя! Может быть он у вас будет обладать колоссальным УИ в 100 000км/с. Но обеспечивать тягу 1:1,  и будет тупо висеть над стартовой площадкой, постепенно разгоняясь, по мере потери массы ракетой)))  Так можно и вечно висеть и никуда не улететь, даже имея УИ равный скорости света и при этом тягу, равную гравитационной))) 

Вы думаете я этого не знал? Вообще-то подобные сомнения в некотором роде даже оскорбительны.

[Vavanzer]

Да, но это если мы стартуем с планеты с атмосферой. Если на орбите или старт с безатмосферного тела, то гравитационные потери при условии что у нас полёт с высокой тягой можно свести к нулю по сути.

Условия были "идеальный УИ для Земли". А у Земли есть атмосфера.
 Гравитацию же даже для безатмосферного тела к нулю свести не получится. Кроме случая мнгновееного старта с какой нибудь горы на безатмосферной планете. Т.е ракета стояла, и влруг внезапно она приобрела 1-ю космическую скорость, направленную по касательной (перпендикулярно силе тяжести). А значит и ускорение испытала практически бесконечное))) Тк мнгновенно с4орость набрать невозможно. Но, в этой виртуальной математической модели, с безатмосферной средой и мнгновенным набором скорости можно полностью пренебречь гравитацией!

 В реальной жизни, пока ракета разгоняется до 1й космической , гравитация будет вносить свой вектор ускорения. И если ракета не долбанется об поверхность раньше, чем наберет 1-ю космическую, то она выйдет на орбиту.
 Просто, складывайте векторы, на начальном этапе полета. Ускорение от двигателя, и ускорение от гравитации. 
 К этому можно добавить еще и аэродинамическое сопротивление.
 

Вы думаете я этого не знал? Вообще-то подобные сомнения в некотором роде даже оскорбительны.

   Именно так и подумал !   Потому что ситуация с тягой в 1:1 - очень интересный часный случай, наводящий на многие размышления, и указывающий путь к оптимальному соотношению параметров!

[Vavanzer]

Я это всё знаю, повторяю вопрос был про вывод кпд ракеты через dV, которая тоже характеристика энергетическая по своей сути. Без использования конкретных знаний об мгновенных значениях угла между траекторией и вектором g, аэродинамическом сопроивлении, и т.д.
Все эти потери уже учтены в dV, а значит можно попытаться вывести формулу для кпд ракеты оперируя только dV и удельным импульсом.

А вот и не прокатит! Надо еще и трек подбирать. Высоту взлета вдобавок. Между запусками с Эвереста и с Байконура будет приличная разница!
  Еще важно стартовую массу и ПН учитывать. Иначе 4 примеру тот же самый "зависон" можете словить, при высоком УИ и малой тяге!

 Там все очень переменчиво. Вплоть до того, что на начальном этапе полета выгоднее иметь низкий УИ и высокую тягу при большом массовом расходе! А на верхотуре уже максимульный УИ с более спокойной тягой, в безатмосферье, так сказать. А уже выбравшись из гравитационной ямы УИ особо приветствуется, тк времени море, и ничто не "тянет вниз" . !)

кпд ракеты

  О, да! В энергетическом плане, чем выше УИ, тем хуже КПД ракеты!) Особенно на певоначальном этапе!
 Потому что кинетическая энергия струи растет пропорционально квадрату скорости, а импульс - линейно, в первой степени.
  Чтобы разогнать ракету в 2 раза быстрее с тем же количеством отбрасываемого топлива, надо извлечь энергии в 4 паза больше, из этого топлива!   
 Ну и этот самый рост УИ, требует квадратичного роста энергии...

[Николаев Александр]

Условия были "идеальный УИ для Земли". А у Земли есть атмосфера.

Никаких условий не было, был вопрос про возможность расчёта кпд от dV.

Гравитацию же даже для безатмосферного тела к нулю свести не получится. Кроме случая мнгновееного старта с какой нибудь горы на безатмосферной планете. Т.е ракета стояла, и влруг внезапно она приобрела 1-ю космическую скорость, направленную по касательной (перпендикулярно силе тяжести). А значит и ускорение испытала практически бесконечное))) Тк мнгновенно с4орость набрать невозможно. Но, в этой виртуальной математической модели, с безатмосферной средой и мнгновенным набором скорости можно полностью пренебречь гравитацией!
 В реальной жизни, пока ракета разгоняется до 1й космической , гравитация будет вносить свой вектор ускорения. И если ракета не долбанется об поверхность раньше, чем наберет 1-ю космическую, то она выйдет на орбиту.
 Просто, складывайте векторы, на начальном этапе полета. Ускорение от двигателя, и ускорение от гравитации. 
 К этому можно добавить еще и аэродинамическое сопротивление.

Что вам не понятно во фразе

В идеале если траектория ракеты перпендикулярна местному направлению вектора g, то гравитационные потери равны нулю.

? Понятно что ракета будет ускоряться по такой траектории не мгновенно, но без атмосферы 80-100 км ни о чем, + вы почему-то думаете что орбита обязана быть круговой, но собственно для безатмосферных тел ничто не мешает пролетать хоть в десятке метров над поверхностью. ( речь про эллиптическую орбиту, а то не поймёте ещё....)  А если нужно будет поправить орбиту, то это лучше делать в самом удалённом участке, и потратится на это очень немного dv. Но повторюсь для земли это, увы, не сработает из-за наличия атмосферы.

Именно так и подумал !   Потому что ситуация с тягой в 1:1 - очень интересный часный случай, наводящий на многие размышления, и указывающий путь к оптимальному соотношению параметров!

Брух, вы даже не могли посчитать сколько dV нужно для полёта на обратную сторону Марса в идеальном случае, не вам  мне тут что-то объяснять. Тяга 1:1 ничего может сказать про вывод кпд ракеты, Н-И-Ч-Е-Г-О.
[/quote]

[Николаев Александр]

 А вот и не прокатит! Надо еще и трек подбирать. Высоту взлета вдобавок. Между запусками с Эвереста и с Байконура будет приличная разница!
  Еще важно стартовую массу и ПН учитывать. Иначе 4 примеру тот же самый "зависон" можете словить, при высоком УИ и малой тяге!

Мужик, ты не понимешь о чем речь? Ещё раз, мне мне формула кпд нужна через dV, а не запуски с Эвереста. 

Там все очень переменчиво. Вплоть до того, что на начальном этапе полета выгоднее иметь низкий УИ и высокую тягу при большом массовом расходе! А на верхотуре уже максимульный УИ с более спокойной тягой, в безатмосферье, так сказать. А уже выбравшись из гравитационной ямы УИ особо приветствуется, тк времени море, и ничто не "тянет вниз" . !)

Да наплевать, это всё не существенно. Вот у тебя факт, на орбиту запустили унитаз потратив x dV, уи был такой-то, можно ли используя две эти величины оценить кпд ракеты? Я думаю, потому что в dV уже зашиты все потери. ВСЕ. Ещё раз,  ВСЕ!. У тебя факт что ты потратил столько-то dv, на что и как насрать уже.

 

О, да! В энергетическом плане, чем выше УИ, тем хуже КПД ракеты!) Особенно на певоначальном этапе!
 Потому что кинетическая энергия струи растет пропорционально квадрату скорости, а импульс - линейно, в первой степени.
  Чтобы разогнать ракету в 2 раза быстрее с тем же количеством отбрасываемого топлива, надо извлечь энергии в 4 паза больше, из этого топлива!   
 Ну и этот самый рост УИ, требует квадратичного роста энергии...

В энергетическом плане есть оптимум уи при фиксированной конечной скорости ракеты в вакууме вдалеке от планет. А я хочу вместо того что долбаться с косинусами фи и коэффами аэродинамических потерь в расширенной формуле зенгера получить формулу в которую просто подставляешь dV и получаешь итоговый кпд ракеты.
Что тут может быть не ясно?

[Николаев Александр]

 А вот и не прокатит! Надо еще и трек подбирать. Высоту взлета вдобавок. Между запусками с Эвереста и с Байконура будет приличная разница!
  Еще важно стартовую массу и ПН учитывать. Иначе 4 примеру тот же самый "зависон" можете словить, при высоком УИ и малой тяге!

Мужик, ты не понимешь о чем речь? Ещё раз, мне мне формула кпд нужна через dV, а не запуски с Эвереста. 

Там все очень переменчиво. Вплоть до того, что на начальном этапе полета выгоднее иметь низкий УИ и высокую тягу при большом массовом расходе! А на верхотуре уже максимульный УИ с более спокойной тягой, в безатмосферье, так сказать. А уже выбравшись из гравитационной ямы УИ особо приветствуется, тк времени море, и ничто не "тянет вниз" . !)

Да наплевать, это всё не существенно. Вот у тебя факт, на орбиту запустили унитаз потратив x dV, уи был такой-то, можно ли используя две эти величины оценить кпд ракеты? Я думаю можно, потому что в dV уже зашиты все потери. ВСЕ. Ещё раз,  ВСЕ!. У тебя факт что ты потратил столько-то dv, на что и как насрать уже.

 

О, да! В энергетическом плане, чем выше УИ, тем хуже КПД ракеты!) Особенно на певоначальном этапе!
 Потому что кинетическая энергия струи растет пропорционально квадрату скорости, а импульс - линейно, в первой степени.
  Чтобы разогнать ракету в 2 раза быстрее с тем же количеством отбрасываемого топлива, надо извлечь энергии в 4 паза больше, из этого топлива!   
 Ну и этот самый рост УИ, требует квадратичного роста энергии...

В энергетическом плане есть оптимум уи при фиксированной конечной скорости ракеты в вакууме вдалеке от планет. А я хочу вместо того что долбаться с косинусами фи и коэффами аэродинамических потерь в расширенной формуле зенгера получить формулу в которую просто подставляешь dV и получаешь итоговый кпд ракеты.
Что тут может быть не ясно?

[MenFrame]

Ещё раз, мне мне формула кпд нужна через dV, а не запуски с Эвереста. 

Такая формула невозможна, потому что потери могут быть совершенно разные при одинаковом dV

[Vavanzer]

Да наплевать, это всё не существенно. Вот у тебя факт, на орбиту запустили унитаз потратив x dV, уи был такой-то, можно ли используя две эти величины оценить кпд ракеты? Я думаю можно, потому что в dV уже зашиты все потери. ВСЕ. Ещё раз,  ВСЕ!. У тебя факт что ты потратил столько-то dv, на что и как насрать уже.

  А я еще раз говорю, не прокатит ! Много факторов надо учесть. И подбирать еще и траекторию и режим на разных участках траектории. И исходя из этого, а так же включая аэродинамические потери, а значит и обьем и площадь ракеты, ее загрузку, для конкретной ситуации получится минимальный оптимальный УИ.   А отсюда, если мы его начинаем увеличивать, у нас меняется стартовая масса ракеты. Т.е мы сохраняем ускорение на прежнем уровне, чтобы никого и ничего не сломало ускорением!
  А раз масса и размеры ракеты стали меньше, то и потери как гравитационные, так и аэродинамические тоже! И к тому же можно внести коррективы в траекторию.

 

В энергетическом плане есть оптимум уи при фиксированной конечной скорости ракеты в вакууме вдалеке от планет. А я хочу вместо того что долбаться с косинусами фи и коэффами аэродинамических потерь в расширенной формуле зенгера получить формулу в которую просто подставляешь dV и получаешь итоговый кпд ракеты.
Что тут может быть не ясно?

   Может быть и можно. Но для точного расчета у вам придется 3 переменных среды учесть! Меняющееся аэродинамическое воздействие, меняющееся гравитационное, меняющаяся масса ракеты.

  А так, по сути, чисто логически, чем выше УИ, тем лучше. Экономичность растет за счет уменьшения размеров и массы ракеты, при сохранении той же ПН. Ну или наоборот, ПН увеличивается у точно такой же ракеты, но с другими движками и топливом с высоким УИ.

   Осталось прикинуть. Если УИ будет 20 км/с, причем даже в нижних слоях атмосферы, то считайте отпираясь от характеристической скорости, необходимой для выхода на заданную орбиту!)  На НОО примерно 10 км/с  эквивалентная скорость ...