Можно ли Союзу поставить шесть боковушек?

[Дмитрий В.]

Почему-то очень хочется смоделировать взлёт Союза, но не совсем понимаю как. Хочется, чтобы понять какая будет выгода.

Похожи такие цифры, что первая ступень отделяется на высоте в 58,5 км, через 123 секунды, при скорости 1390 м./сек и вес оставшейся ракеты - 112 тонн? Или в чём-то ошибаюсь?

Высота меньше (что-то в районе 40-45 км), а скорость выше.

[Кенгуру]

Почему-то очень хочется смоделировать взлёт Союза, но не совсем понимаю как. Хочется, чтобы понять какая будет выгода.

Похожи такие цифры, что первая ступень отделяется на высоте в 58,5 км, через 123 секунды, при скорости 1390 м./сек и вес оставшейся ракеты - 112 тонн? Или в чём-то ошибаюсь?

Высота меньше (что-то в районе 40-45 км), а скорость выше.

Это наверное потому, что у меня вертикально вверх взлетает. Поэтому потенциальная энергия максимальна, а кинетическая - меньше. Если взлетать с загибом траектории, то должно быть наоборот. Кинетическая выше, а потенциальная - ниже.

Вот мой расчёт вертикального взлёта: http://traintospace.narod.ru/liftoff.html

Посмотрите, правильно, нет? Там я несколько предустановок добавил для Союза, Союза с 6 боковушками, с НК-33; надо выбрать нужную из списка, нажать "Подставить", а потом "Рассчитать".

Если всё правильно, то добавление двух боковушек позволяет вывести ими на ту же высоту и скорость на 37 тонн больше, а это где-то 40 процентов веса. То есть можно будет добавить к Союзу ещё один спускаемый аппарат. А с НК-33 похоже, что и кислородный бак от третьей ступени можно будет переоборудовать в модуль. Если всё правильно.


Кстати, а как правильно делается загиб траектории?

[Bell]

Есть так называемый спедшит Ратмана. Он все считает - скорость, высоту, наклон траектории и т.п. В свободном доступе его нет, но если попросить...

[Кенгуру]

Есть так называемый спедшит Ратмана. Он все считает - скорость, высоту, наклон траектории и т.п. В свободном доступе его нет, но если попросить...

А у кого надо просить? Гугль по "спрешит Ратмана" выдаёт всего шесть ссылок.

Мне просто интересно не только посчитать, но и разобраться как расчёт устроен. В своём я принебрёг 1) аэродинамическими потерями, потому, что для их расчёта мне нужен график зависимости Cx от числа Маха для Союза. Где его взять - не представляю. 2) то, что тяга двигателя увеличивается с высотой. В принципе не сложно сделать. 3) Центробежную силу из-за вращения Земли. 4) Сброс САС.

Но самое непонятное - это переход из вертикального в горизонтальный полёт. Это вообще вычисляется как-то, или выбирается эмпирически?

[Lin]

LaunchModel.xls нужен. У меня дома вроде есть, когда вернусь с работы, попробую залить.
Если кто-то другой раньше не зальёт.  

[Кенгуру]

LaunchModel.xls нужен. У меня дома вроде есть, когда вернусь с работы, попробую залить.
Если кто-то другой раньше не зальёт.  

А. Этот файл я где-то здесь скачивал когда-то. Но там ни одного пояснения. Одни числа везде и формулы по которым непонятно что вычисляется. В общем я так и не понял, что там делается.

[Bell]

Но там ни одного пояснения. Одни числа везде и формулы по которым непонятно что вычисляется. В общем я так и не понял, что там делается.

Эта дура сказала, что я ничего не понимаю в математике и написала в дневнике какую-то цифру.

[Кенгуру]

Но там ни одного пояснения. Одни числа везде и формулы по которым непонятно что вычисляется. В общем я так и не понял, что там делается.

Эта дура сказала, что я ничего не понимаю в математике и написала в дневнике какую-то цифру.

Зря вы так.

Есть такое понятие обфускированный код. Рекомендую например статью в Википедии: http://ru.wikipedia.org/wiki/Обфускация . Особенно раздел "Назначение".

По опыту, часто проще написать свой код, чем разгрести чужой обфускированный. Который к тому же часто после разгребания оказывается неверным.

Например, мне из этого файла удалось понять, что скажем, коэффициент сопротивления Cx у них задан постоянной величиной в 0.3 ( вкладка Simulation AG5 ), а это не правильно. Этот коэффициент зависит от числа Маха. Даже если брать его с потолка, то всё равно надо понимать как он изменяется, а не просто задавать одним числом.


Кстати, если вам удалось понять из файла LaunchModel.xls как там устроено управление загибом траектории ракеты, то можете ли вы нам об этом рассказать?

[Дмитрий В.]

Например, мне из этого файла удалось понять, что скажем, коэффициент сопротивления Cx у них задан постоянной величиной в 0.3 ( вкладка Simulation AG5 ), а это не правильно. Этот коэффициент зависит от числа Маха. Даже если брать его с потолка, то всё равно надо понимать как он изменяется, а не просто задавать одним числом.

Еще как зависит. Но влияниек на траекторию мизерное. Так что смело можете увеличить Сх до 0,5. А изменяется в зависимости от М просто: примерно постоянное значение до М=0,8, потом рост достижение максимума при М=1,1-1,2 (примерно), затем плавное снижение, и, начиная с М=5, стабилизация на уровне несколько меньшем чем на дозвуке. Как-то так.

Кстати, если вам удалось понять из файла LaunchModel.xls как там устроено управление загибом траектории ракеты, то можете ли вы нам об этом рассказать?

А там юзеру предоставлено право выбора программы управления по тангажу. Самая распространенная AOA + Linear. Ее и выбирайте (+ в столбце В напротив AOA + Linear).

[Кенгуру]

Если ракету запустить вертикально вверх, то она упадёт западнее и ближе к экватору. Правильно?

Например, мне из этого файла удалось понять, что скажем, коэффициент сопротивления Cx у них задан постоянной величиной в 0.3 ( вкладка Simulation AG5 ), а это не правильно. Этот коэффициент зависит от числа Маха. Даже если брать его с потолка, то всё равно надо понимать как он изменяется, а не просто задавать одним числом.

Еще как зависит. Но влияниек на траекторию мизерное. Так что смело можете увеличить Сх до 0,5.

Влияние мизерное наверное потому, что ракета слишком долго летит просто вверх. Если бы атмосфера вообще не влияла, то заворачивать траекторию наверное стоило бы прямо на старте. Чем быстрее наберём горизонтальную скорость и избавимся от гравитационных потерь, тем вроде лучше.

А подъём орбиты - потом как-нибудь, на малой тяге с лучшим удельным импульсом.

А изменяется в зависимости от М просто: примерно постоянное значение до М=0,8, потом рост достижение максимума при М=1,1-1,2 (примерно), затем плавное снижение, и, начиная с М=5, стабилизация на уровне несколько меньшем чем на дозвуке. Как-то так.

На сколько помню снижение происходит из-за того, что углы косых скачков уплотнений с ростом скорости уменьшаются. А если у ракеты нос тупой как у ракеты, и всегда возникает только прямой скачок уплотнения?

Кстати, если вам удалось понять из файла LaunchModel.xls как там устроено управление загибом траектории ракеты, то можете ли вы нам об этом рассказать?

А там юзеру предоставлено право выбора программы управления по тангажу. Самая распространенная AOA + Linear. Ее и выбирайте (+ в столбце В напротив AOA + Linear).

Там стоит цифра 43 в квадрате E-34. Изменяю её на 0 или на 1000 или ещё чего-нибудь - ничего не меняется. Или где что-то должно от этого измениться?

Что вообще означает 43?

Я хочу понять принцип работы. Чтобы просто словами было где-нибудь описано исходя из чего ракетой управляют.

[Кенгуру]

Если ракету запустить вертикально вверх, то она упадёт западнее и ближе к экватору. Правильно?

Поясню. Западнее ракета падает из-за того, что когда она взлетает, то линейная скорость которую она имеет от вращения Земли остаётся той же, а угловая скорость становится меньше, из-за того, что ракета дальше от центра Земли; поэтому получается, что космодром как бы убегает из под ракеты на восток и ракета падает западнее.

А ближе к экватору падает из-за того, что вектор центробежной силы перпендикулярен оси Земли, а вектор силы тяжести направлен к её центру. Из-за этого между силами возникает некий угол, то есть сила направленная вбок, в сторону экватора. Из-за неё ракета падает ближе к экватору.

Правильно?

[Кенгуру]

Написал программку чтобы трёхмерно моделировать взлёт. Требует русской Виндос и GLSL.

Скриншот:

Нажмите на картинку для увеличения

Зелёный обруч - это орбита на которую выводится спутник, небольшая закорючка - траектория его взлёта. Если присмотреться, то там рядом с точкой старта видны две белые дуги - это траектории падения ступеней. А внизу белая линия - это как перемещается космодром вместе с вращающейся Землёй. Землю можно вращать мышкой, приближать/удалять, рассматривать траекторию.

Скачать программу можно тут: http://traintospace.narod.ru/sputnik/sputnik-v1-00b.zip
Тут написал небольшое описание программы: http://traintospace.narod.ru/sputnik/sputnik-help.html

По-умолчанию стоят данные для Союза. Чтобы рассчитать траекторию достаточно нажать на кнопку Рассчитать. Управление ручное. Меняя циферки можно выводить Союз лучше или хуже. По-умолчанию выводится на наклонение в 51,58 градуса, апогей - 257 км, перигей - 186, период - 88,93 минуты. Типа к МКС. Первая ступень падает за 396 км, вторая за 1500.

К сожалению, не могу найти точных цифр по весам ступеней Союза. В разных местах пишут по-разному, из-за этого есть некоторые нестыковки. Например, по расчёту получается, что двигатели первой ступени должны работать 123 секунды, а я нашёл, что они работают лишь до 117 секунды. Вроде бы мелочь, но в секунду расходуется 1623 килограмма топлива, которые выливаются почти в 10 тонн. А это ого-го. С ними Союз взлетает намного лучше. Не понимаю, где эти 10 тонн? Ошибка в весе ступеней? Удельный импульс двигателей на самом деле несколько хуже чем нам говорят? И я типа раскрыл военную тайну. Или кто-то тайно тырит топлива с космодрома? Сливая под покровом ночи из ракеты. Не знаю. Не понятно. Может конечно ошибка в расчётах, но тогда может быть кто-нибудь может мне на неё указать?

Проблема из-за непоняток с весами и с другими ракетами, веса которых я взял из файла LaunchModel.xls . Зенит, например, взлетает уж слишком хорошо. А Протон еле-еле, на крайне низкую орбиту. А Энергия вообще не взлетает.

Самый простой тест - это вертикальный взлёт. Без управления, без аэродинамики и дросселя, только сила тяжести с одной стороны, и тяга двигателей с другой. В этом случае Союз взлетает на 2928 км, а Энергия - на 1446 км, что явно меньше. Что там не так с этой Энергией?

Кстати, обратите внимание, что в этом случае ( в случае вертикального взлёта ) ракета падает западнее и ближе к экватору, о чём я говорил выше.

Следующий вопрос: на какой высоте находятся космодромы? Искал-искал, не нашёл. Поэтому условно всем космодромам поставил 100 метров над уровнем моря. Где-нибудь можно посмотреть эту информацию?

[kulch]

По аэродинамике разница невелика, Недаром форму семерки больше никто не стал повторять. ИМХО, конические боковухи - еще одна ошибка Королева (как и подвес ракеты на старте).

Я что-то пропустил? Чем плохи конические боковушки? А какими их надо было сделать? А чем плох подвес ракеты на старте? Вы ведь понимаете, почему было сделано именно так?

[Кенгуру]

Слегка переделал програмку: http://traintospace.narod.ru/sputnik/sputnik-v1-00b.zip

Получилось наконец запустить Энергию в космос. Оказалось, что в файле LaunchModel.xls там под цифрой I - это тяга ступени, а не тяга ракеты во время работы первой ступени. Тяга ракеты больше потому, что работают обе ступени. Теперь получается, что Энергия может вывести больше чем 88 тонн указанных в LaunchModel.xls .

Дальше у меня не запускалась система Спэйс Шаттл. Что в общем немудрено, сравните:

Союз: Масса полезной нагрузки: 7100 кг. Процент к массе ракеты: 2,220 %
Протон: Масса полезной нагрузки: 21500 кг. Процент к массе ракеты: 3,091 %
Энергия: Масса полезной нагрузки: 88000 кг. Процент к массе ракеты: 3,646 %
Спэйс Шаттл: Масса полезной нагрузки: 123718 кг. Процент к массе ракеты: 6,023 %

Шесть процентов против 2,2 у Союза. Как там не крути, а перигей получался слишком низкий. Сначала покопавшись обнаружил, что двигатель Орбитра Шаттла дросселируется на 104.5 процента, тогда стало взлетать лучше, но всё равно недостаточно. Ещё покопавшись обнаружил, что Шаттл оказывается изначально и не выходит на 200 километров, а выходит всего на 58 километров в перигее, отделяет свой бак, и только потом, облетев почти полпланеты, где-то в области апогея, включив двигатели, добирает недостающие 120 метров в секунду. И таким образом выходит на нужную орбиту.

В общем ощущение, что американцы выжали из своего Шаттла всё до последнего килограмма полезной нагрузки. А наши корабли наоборот летают с большим запасом.


Никто, кстати, случайно не знает Шаттл взлетая берёт южнее или севернее, чтобы получить наклонение МКС? Потому, что вроде можно и так и так.

[Дмитрий В.]

Энергия: Масса полезной нагрузки: 88000 кг. Процент к массе ракеты: 3,646 %

Вообще-то, начальная масса Бурана на преходной орбите была 105 тонн :wink:

[Alex_II]

2 Кенгуру: Ссылочки на то, что нужно ставить вместе с вашей программой дайте, плиз. Или в хелпе их пропишите. А то не запускается что-то...

[Кенгуру]

2 Кенгуру: Ссылочки на то, что нужно ставить вместе с вашей программой дайте, плиз. Или в хелпе их пропишите. А то не запускается что-то...

Ставить ничего не нужно. Нужно, чтобы видеокарта поддерживала GLSL. Вроде бы это стандарт не такой уж новый, и должен поддерживаться не совсем уж старыми картами. Является частью драйверов видеокарты.

Пишет ли программа сообщения об ошибках? Что нет какого-нибудь файла или что-нибудь в этом роде? Нормально ли распаковывается? Появляется ли хотя бы окно?

Также нужна русская Виндос, а то текст может быть не виден.

Ещё возможно нужна совместимость с Виндос ХР, потому, что у меня она.

[Кенгуру]

Энергия: Масса полезной нагрузки: 88000 кг. Процент к массе ракеты: 3,646 %

Вообще-то, начальная масса Бурана на преходной орбите была 105 тонн :wink:

Я ориентировался на файл LaunchModel.xls , как бы эталон. Не знаю почему там 88 тонн записаны.

А так пробовал до 130 тонн полезной нагрузки 5,295 % (2455 полный вес) перигей/апогей получаются 165/200 с наклонением МКС. Видимо где-то возле этой цифры лежит реальный предел. Либо может управлять надо как-то более хитро, чем я.

[Alex_II]

Просит ode.dll. Насчет видеокарты не уверен - у меня нетбук...

[Кенгуру]

Просит ode.dll. Насчет видеокарты не уверен - у меня нетбук...

Ой, это физическая библиотека ODE. Видимо в каком-то модуле случайно затесалась. Вот этот файл: http://traintospace.narod.ru/sputnik/ode.zip

Поместите его в папку с программой.