Гравитационные потери

[Ворон]

С кем я связался, однако...  
 Старый нифига никогда этого не поймёт, видать нужный участок мозга отсутствует.  

О чём вы говорите? Откуда у меня вообще мозги?

 Ну мало ли...
 Может из ЗИПа какого...  

[X]

С кем я связался, однако...  
 Старый нифига никогда этого не поймёт, видать нужный участок мозга отсутствует.  

О чём вы говорите? Откуда у меня вообще мозги?

 Ну мало ли...
 Может из ЗИПа какого...  

Ну ведь сам признался, так зачем человека обнадеживать, расстраивать ...    

[Ворон]

Интересно, Старый понял, что он не прав или нет?

 Это же физика из школьного курса - мощность равна силе на скорость...  

[Cтарый]

Интересно, Старый понял, что он не прав или нет?
 Это же физика из школьного курса - мощность равна силе на скорость...  

Да, да, да! И когда ракета с большой скоростью движется вверх то что у нас сила тяжести? Откуда мощность берётся на её преодоление?

[Ворон]

Интересно, Старый понял, что он не прав или нет?
 Это же физика из школьного курса - мощность равна силе на скорость...  

Да, да, да! И когда ракета с большой скоростью движется вверх то что у нас сила тяжести? Откуда мощность берётся на её преодоление?

 Источник мощности один - тяга. Но тяга может не совершать никакой механической работы вообще, если двигатель стоит на месте, а вот топливо для создания тяги в любом случае расходуется.

 На микроуровне это выглядит так - из движущейся ракеты, если посмотреть относительно инерциальной системы отсчёта, газ вылетает с меньшей скоростью, унося меньше энергии.

 Старый, по-моему, это школьнику должно быть ясно, а?

[Cтарый]

Но тяга может не совершать никакой механической работы вообще, если двигатель стоит на месте, а вот топливо для создания тяги в любом случае расходуется.

А вот если тяга поднимает ракету с массой на высоту то работа совершается и энергия расходуется. Этот расход энергии и топлива её содержащего и образует гравитационные потери.

по-моему, это школьнику должно быть ясно, а?

[Ворон]

Но тяга может не совершать никакой механической работы вообще, если двигатель стоит на месте, а вот топливо для создания тяги в любом случае расходуется.

А вот если тяга поднимает ракету с массой на высоту то работа совершается и энергия расходуется. Этот расход энергии и топлива её содержащего и образует гравитационные потери.

по-моему, это школьнику должно быть ясно, а?

 Старый, вы Идиотничать Хотите?  

 Плиз.

 РН Союз закрепили на старте и 118 секунд она отработала двигателем, оставаясь на месте.
 Энергии РН не прибавилось, она там же.

 КУДА ДЕАЛСЬ ЭНЕРГИЯ?  

[carlos]

Куда, куда - на деформацию опор, удерживающих ракету на старте.

[sleo]

Но тяга может не совершать никакой механической работы вообще, если двигатель стоит на месте, а вот топливо для создания тяги в любом случае расходуется.

А вот если тяга поднимает ракету с массой на высоту то работа совершается и энергия расходуется. Этот расход энергии и топлива её содержащего и образует гравитационные потери.

Вторая формула Циолковского имеет вид:

v = u*(1 - g/A)*ln(M/m),

где g - ускорение силы тяжести, A - реактивное ускорение ракеты. Реактивное ускорение ракеты - это ускорение, которое измеряет гравиметр; А=g+а, где а - обычное кинематическое ускорение.
Если а=0, то A=g, и скорость ракеты равна 0. Это случай "зависшей" ракеты, которая, тем не менее, расходует рабочее тело. Если а>>g, то отношение g/A стремится к нулю, и формула

v = u*ln(M/m)

дает обычное выражение для ХС.
Как видим,  отношение g/A и описывает относительный вклад гравитационных потерь. При этом сам термин "гравитационные потери", имхо, не имеет отношения к балансу энергии, а говорит лишь о потерях характеристической скорости ракеты.

[Ворон]

Куда, куда - на деформацию опор, удерживающих ракету на старте.

 Угу, стало быть она должна была пролететь "расстояние этой деформации" до того? (Работа - тяга на путь...)  

[Ворон]

Старый, так вы поняли почему ракета с крыльями выгоднее?

 Она пройдет за то же время бОльший путь и ЖРД совершит бОльшую механическую работу. А mgh может быть тем же - работа ЖРД увеличится.  

[carlos]

Куда, куда - на деформацию опор, удерживающих ракету на старте.

 Угу, стало быть она должна была пролететь "расстояние этой деформации" до того? (Работа - тяга на путь...)  

Ну да. Только какой же это полет?

[Salo]

Прошло семь лет! Ник новый, тема старая:

Оптимальная траектория примерно такая.

 На участке первой ступени где низкий удельный импульс и высокая тяга набирается вся вертикальная скорость, а дальше вертикальная скорость не набирается вообще, ракета просто "падает".

У Вас представления времен Штернфельда 1930-х гг.

Возможно, только у того же Шаттла была примерно такая траектория выведения.

Разумеется, нет.

А какая тогда по-вашему?

 После отделения ТТУ ещё длительное время тяговооруженность Шаттла невелика, он что, начинал терять высоту?

[Salo]

После отделения ТТУ ещё длительное время тяговооруженность Шаттла невелика, он что, начинал терять высоту?

Программа "шаттла" ничем принципиально не отличается от программы выведения "Энергии" или любой другой РН аналогичной тяговооруженности. В целом выглядит примерно так, как в моем логе на 97 странице этой темы.

Reentrant, поинтересуйтесь, зачем у некоторых ракет начального этапа ракетостроения была баллистическая пауза, когда ракета летит вверх и только теряет при этом скорость.

Этот прием применяется и сейчас, только к "шаттлам" он не имеет никакого отношения.

Не совсем так :wink:  У шаттла имеет место довыведение с переходной орбиты на опорную.

Само собой, но насколько я понял, Ламорт не это имел в виду.

TAL - transatlantic landing

[Salo]

После отделения ТТУ ещё длительное время тяговооруженность Шаттла невелика, он что, начинал терять высоту?

Программа "шаттла" ничем принципиально не отличается от программы выведения "Энергии" или любой другой РН аналогичной тяговооруженности. В целом выглядит примерно так, как в моем логе на 97 странице этой темы.

Совершенно верно, "Энергия" это аналог Шаттла, на участке работы первой ступени набирается вертикальная скорость для достижения нужной орбиты.
 Я ваш лог не смотрел, но, возможно, там то же самое.

 Есть другой вариант, можно добирать вертикальную скорость второй и третьей ступенью, но это невыгодно.

Reentrant, поинтересуйтесь, зачем у некоторых ракет начального этапа ракетостроения была баллистическая пауза, когда ракета летит вверх и только теряет при этом скорость.

Этот прием применяется и сейчас, только к "шаттлам" он не имеет никакого отношения.

Это то же самое, но в другой форме.

 Чем быстрее вы наберёте вертикальную составляющую скорости, тем меньше вам нужна будет эта вертикальная составляющая вообще для достижения нужной высоты.

Только нужная высота это 90-150 км (независимо от требуемой высоты орбиты), достигается она при скорости 2.5 км/с плюс-минус, и весь остальной разгон (кроме довыведения, если оно вообще есть) продолжается с медленным набором высоты при удержании вертикального ускорения около нуля за счет вектора тяги.

У Шаттла отделение ускорителей происходит на высоте около 50 километров, вам нужно добрать высоту около 100 километров, это около 1700 м/с вертикальной скорости.

 После разделения у Шаттла тяговооруженность второй ступени около 1, если бы он "удерживал вертикальное ускорение равным нулю" он не разгонялся бы некоторое время вообще.

[Salo]

У Шаттла отделение ускорителей происходит на высоте около 50 километров, вам нужно добрать высоту около 100 километров, это около 1700 м/с вертикальной скорости.

Да кто ж так делает-то. Вы, похоже, процесс выведения себе смутно представляете.

Так делают на всех ракетах с высокой тяговооруженностью первой ступени, - она таким образом обеспечивает малые гравитационные потери.

После разделения у Шаттла тяговооруженность второй ступени около 1, если бы он "удерживал вертикальное ускорение равным нулю" он не разгонялся бы некоторое время вообще.

Читайте внимательнее, удержание вертикального ускорения близким к нулю начинается после выхода на заданную высоту разгона. До того выполняется маневр, которому в NASA во времена "Сатурнов" (а может, и раньше) придумали название "gravity turn".

А, так это к концу участка работы второй ступени для того же Шаттла?
 В этот момент даже у неё тяговооруженность "выше крыши".

 Вы мне скажите, каким образом тот же Шаттл попадает на эту самую "заданную высоту разгона", за счёт чего?

[Salo]

А, так это к концу участка работы второй ступени для того же Шаттла? В этот момент даже у неё тяговооруженность "выше крыши".

Какой еще конец участка работы второй ступени у шаттла может быть на скорости в 2-3 км/с?

Вот, правильно, а за счёт чего тогда он вверх летит, да ещё ему надо набирать орбитальную скорость, иначе у него топлива не хватит.
 Полёт вверх обеспечивает скорость, которую сообщили ускорители, потом она гасится до того момента как тяговооруженность второй ступени не станет достаточно высокой, а это уже конец участка разгона.

Неверно -- не конец, а начало основного участка разгона, после первых 2-3 км/с. Тяговооруженности при этом вполне достаточно. Если вы попытаетесь набрать сразу всю вертикальную скорость на подъеме, а потом "падать", получите огромные гравитационные потери и РН никуда не выведете. Естественно, в реальности никто так не делает. И никакие баллистические паузы тут не при чем, они не для этого нужны.

Баллистическая пауза необходима в том случае, когда динамика разгона не позволяет использовать непрерывное выведение на целевую орбиту -- когда РН не успевает подняться на заданную высоту за время разгона (по причине высокого ускорения), чтобы с нее поднять перигей. Поэтому чаще всего баллистические паузы применяются для 1) твердотопливных РН (особенно, конверсионных), имеющих высокую тяговооруженность и короткий активный участок, и 2) для выведения на высокие орбиты. Иногда это сопряжено с отсутствием отдельного разгонного блока, допускающего повторное включение, тогда баллистическая пауза создается путем задержки зажигания следующей ступени.

Вот, правильно, а за счёт чего тогда он вверх летит, да ещё ему надо набирать орбитальную скорость, иначе у него топлива не хватит.
 Полёт вверх обеспечивает скорость, которую сообщили ускорители, потом она гасится до того момента как тяговооруженность второй ступени не станет достаточно высокой, а это уже конец участка разгона.

Масса орбитера около 100т, масса бака 35 т, РЗТ 725 т, тяга трёх SSME в вакууме около 700 тс при УИ 450с.
Ускорители отделяются на 125 с.
700 тс / 450 с = 1,56 т/с
К этому моменту израсходуется 1,56 т/с * 125 с = 195 т топлива
Масса второй ступени на момент отделения ускорителей
100 т + 35 т +725 т -195 т = 665 т
Тяговооружённость  700тс / 665 т = 1,05

Какие проблемы?

Reentrant считает, что после отделения ускорителей Шаттл не начинает терять скорость, а компенсирует вертикальное ускорение тягой двигателя.

 Вы не совсем правильно считали, у Шаттла было дросселирование в середине участка работы ускорителей, так что масса после отделения ускорителей побольше.

Так и SSME запускаютя раньше ТТУ. Кроме того глубина дросселирования у SSME около 60%. Даже если его задросселировать на старте, то получим
196 т * 0,6 = 118 т
700 тс / (665 т + 78 т) = 0,94
Это что- то существенно меняет? Через 28 секунд после разделения тяговооружённость станет больше единицы, а лететь после этого ещё 350 секунд.

Охотно верю, только тяговооруженность 1 или несколько больше ничего не меняет, - Шаттлу надо набирать орбитальную скорость, а не заниматься компенсацией тяготения за счёт тяги направленной вниз.

[SFN]

Прошло семь лет! Ник новый, тема старая:

Можно еще погуглить FILAS #06.02.2004 10:55
Время течет, но ничего не меняется ))

[Salo]

Полёт вверх обеспечивает скорость, которую сообщили ускорители, потом она гасится до того момента как тяговооруженность второй ступени не станет достаточно высокой, а это уже конец участка разгона.

Неверно -- не конец, а начало основного участка разгона, после первых 2-3 км/с. Тяговооруженности при этом вполне достаточно. Если вы попытаетесь набрать сразу всю вертикальную скорость на подъеме, а потом "падать", получите огромные гравитационные потери и РН никуда не выведете. Естественно, в реальности никто так не делает. И никакие баллистические паузы тут не при чем, они не для этого нужны.

Тяговооруженность около 1 "вполне достаточно"?

 Да, вы вообще понимаете, что такое гравитационные потери?

 Если вы сразу набрали скорость необходимую для достижения нужной высоты, то потом вы можете всю тягу тратить на получение орбитальной скорости, а если нет, вы должны поворачивать тягу так, чтобы она компенсировала тяготение и таким вот образом вы и получаете гравитационные потери.

Баллистическая пауза необходима в том случае, когда динамика разгона не позволяет использовать непрерывное выведение на целевую орбиту -- когда РН не успевает подняться на заданную высоту за время разгона (по причине высокого ускорения), чтобы с нее поднять перигей. Поэтому чаще всего баллистические паузы применяются для 1) твердотопливных РН (особенно, конверсионных), имеющих высокую тяговооруженность и короткий активный участок, и 2) для выведения на высокие орбиты. Иногда это сопряжено с отсутствием отдельного разгонного блока, допускающего повторное включение, тогда баллистическая пауза создается путем задержки зажигания следующей ступени.

Да, только энергетически вообще выгоднее всего выстрелить верхние ступени из пушки набрав всю скорость мгновенно без потерь, а потом уже разгоняться горизонтально.
 Но для того, чтобы не разгоняться в атмосфере нужно набрать высоту, для этого и нужна баллистическая пауза.

Reentrant считает, что после отделения ускорителей Шаттл не начинает терять скорость, а компенсирует вертикальное ускорение тягой двигателя.

Не сразу. Между отделением ускорителей и выходом на горизонтальный разгон есть интервал, в котором носитель теряет вертикальную скорость, выходя на заданную высоту разгона. Затем следует основной участок разгона, на котором вертикальное ускорение компенсируется вектором тяги, вертикальная скорость минимальна, высота практически постоянна (медленно набирается).

Тяговооруженность около 1 "вполне достаточно"?
Да, вы вообще понимаете, что такое гравитационные потери?

Я-то понимаю, а вот вы, похоже, нет.

Да, только энергетически вообще выгоднее всего выстрелить верхние ступени из пушки набрав всю скорость мгновенно без потерь, а потом уже разгоняться горизонтально.

Энергетически выгоднее ДВА раза "выстрелить" -- на старте, и в апогее. Улавливаете, нет?

[Salo]

Reentrant считает, что после отделения ускорителей Шаттл не начинает терять скорость, а компенсирует вертикальное ускорение тягой двигателя.

Не сразу. Между отделением ускорителей и выходом на горизонтальный разгон есть интервал, в котором носитель теряет вертикальную скорость, выходя на заданную высоту разгона. Затем следует основной участок разгона, на котором вертикальное ускорение компенсируется вектором тяги, вертикальная скорость минимальна, высота практически постоянна (медленно набирается).

Это вы так придумали, чтобы себе жизнь усложнить, - расходуете топливо верхних ступеней на "висение в воздухе"? :lol:

Тяговооруженность около 1 "вполне достаточно"?
Да, вы вообще понимаете, что такое гравитационные потери?

Я-то понимаю, а вот вы, похоже, нет.

И по этой причине вы изобрели схему выведения с увеличением гравитационных потерь за счёт "висения в воздухе с помощью тяги"?

Да, только энергетически вообще выгоднее всего выстрелить верхние ступени из пушки набрав всю скорость мгновенно без потерь, а потом уже разгоняться горизонтально.

Энергетически выгоднее ДВА раза "выстрелить" -- на старте, и в апогее. Улавливаете, нет?

Нет, не выгоднее.

 Вам надо достигнуть высоты, допустим, 200 километров, и если вы всю необходимую скорость набрали на начальном участке выведения когда у вас есть мощная ДУ первой ступени с большой тягой, вам не надо уже "подруливать двигателем".
 Единственная причина почему так делают иногда это относительная слабость двигательной установки первой ступени у некоторых ракет вроде Союза.