Как запустить ракету ?

В этой небольшой статье мы разберем, как запускают ракету от старта до выведения на орбиту. В этом нам поможет обычный Paint.

3862
Моя ракета в KSP

В этой небольшой статье мы разберем, как запускают ракету от старта до выведения на орбиту. В этом нам поможет обычный Paint.
Заранее извиняюсь за примитивные рисунки.

Ракета на стартовом столе

Ещё за десяток минут до запуска ракету начинают заправлять окислителем и горючим. К примеру у Falcon 9 Жидкий Кислород + Керосин. Происходит надув баков ракеты для укрепления конструкции.

1 ступень falcon 9

У посадочных модулей точно такая же схема топливных баков. К примеру у лунного модуля, от компании Blue Origin химический состав топлива это – жидкий Водород + жидкий Кислород.

Blue Moon (очень поверхностно)

Ракета стартует!

Когда включается двигатель(ли), турбонасос начинает с невероятной скоростью качать окислитель и горючие в камеру сгорания под довольно большим давлением.

Двигатель закрытого цикла

При старте у ракеты имеется параметр под названием – тяговооруженность. Чтобы оторваться от поверхности тяговооруженность ракеты должна быть больше единицы.
Чем больше тяговооруженность – тем больше ракета набирает скорость при старте. Так же большая тяговооруженность имеет ещё один плюс. При большом параметре ракете быстрее уходит от “гравитационной потери”- эта та самая g, которая отнимает 9,8 м топлива каждую секунду.

На этой схеме наглядно показана тяга и влияние на ракету

Высота 15 000 метров

Пройдя пару километров старта ракета начинает наклонятся, чтобы выйти на нужную ей орбиту. Выходя из плотных слоев атмосферы начинается важнейший этап – MAX-Q (максимальное аэродинамическое сопротивление), в основном max-q проходит пару секунд.
Но когда ракета начинает набирать высоту,то давление падает и кислорода становится намного меньше чем было на 100 метровой высоте, тогда начинается очень интересный этап.
Когда ракета на 15км высоте, то воздух начинает меньше давить в двигатель и происходит увеличение тяги.

Falcon 9 выходит из плотных слоев атмосферы
Увеличение тяги ракеты за счёт набора высоты

Первая ступень отделилась

Когда кончилось топливо первую ступень выбрасывают в океан (не Spacex). Через 2 секунды после отделения 1 ступени включается уже вторая, которая окончательно выведет ракету на заданную траекторию.
Первая ступень в основном сбрасывается в глухие места (в случае с Союзами) или в океан (Atlas, Delta, Shuttle)

Один из 4 ускорителей Союза после полета
Credit: REGNUM

Вторая ступень выполняет последний маневр

После выхода с атмосферы вторая ступень проделывает серию маневров для окончательного положения траектории орбиты.

2 ступень Atlas V с полезной нагрузкой
Credit: spaceflightnow

Спасибо за прочтение этой небольшой статьи)

73 коментарів

Розгорнути всі

Будь ласка, у свій профіль, щоб коментувати пости, робити закладки та оцінювати інших користувачів. Це займає всього два кліки.

Сер 29, 2020 17:58

Что это за ссылка Credit через яндекс?

Сер 29, 2020 18:26

Да, ссылка неправильная. Следует давать ссылку на источник, а не на результат поиска в яндекс-картинках, тем более неработающую.

Сер 29, 2020 18:07

Блин, какой для местных лакомый кусочек – РД из ускорителя союза!
Я бы стащил…)

Сер 29, 2020 18:11

эта та самая g, которая отнимает 9,8 м топлива каждую секунду.
Вбило в ступор…

Сер 29, 2020 19:58

Так вот ты какой рокет саенс: Paint и … 9,8 м топлива …

Сер 29, 2020 18:56

Ракету из KSP, хоть в real solar system узаешь?)

Сер 29, 2020 19:10

Ес

Сер 29, 2020 19:07

Глядя на фотку! Ускоритель Союза вполне повторно используем. Отработать тормозной и стабилизирующий парашют и амортизирующие пневмобалоны. Но не судьба.

Сер 29, 2020 19:18

Сперва прочел как “пневмобатоны” и опять впал в ступор…
Случайно глянул на статью и

то воздух начинает меньше давить в двигатель и происходит увеличение тяги.
После выхода с атмосферы вторая ступень проделывает серию маневров для окончательного положения траектории орбиты.и снова впал в ступор…

PS простите это гуглопереводчик или с языком так плохо?

Сер 29, 2020 19:29

лайк за “пневмобатоны”

Сер 29, 2020 19:31

А ведь действительно. Порехтовать маленько, обработать напильником, замотать синей изолентой, покрыть гжелью и хоть щщас на стартовый стол. Только вот Роскосмос похоже разучился пользоваться изолентой. Специалистов нет.

Сер 29, 2020 21:58

Ну так пошли резюме,возьмут точно…

Сер 29, 2020 19:15

(модераторское)
поправил верстку

Сер 29, 2020 20:13

От я теж заблукав в кількох літерах.
“При большом параметре ракете быстрее уходит от «гравитационной потери»- эта та самая g, которая отнимает 9,8 м топлива каждую секунду.”
Еееее… але, ніт. Все одно не зрозумів

Сер 30, 2020 12:53

Какая-то непонятная мысль про увеличение тяги с падением внешнего давления.
Если я не ошибаюсь, то падение внешнего давления, проиллюстрированное кстати картинкой расползания факела – наоборот свидетельство менее эффективной работы двигателя.
В камере сгорания уже 300+ атмосфер – на что может повлиять плюс-минус атмосфера снаружи?

Сер 30, 2020 15:02

”В камере сгорания уже 300+ атмосфер — на что может повлиять плюс-минус атмосфера снаружи?”
На вектор тяги. Реактивный принцип движения подразумевает направленность исходящего из двигателя вещества. Чем больше получающаяся похожа геометрия “выхлопа” на “цилиндр”, тем лучше. При понижении атмосферного давления возникает эффект того, что выбрасываемый газ, распространяется из зоны высокого давления (камеры сгорания), в зону низкого (атмосфера).При этом, вектор полёта частичек газа изменяется, т.к. газ пытается заполнить всю зону низкого давления, из-за чего количество выбрасываемого “правильно” газа, противоположенного направленного вектору движения ракеты, падает, соответственно, происходит и падение тяги двигателя.

”Если я не ошибаюсь, то падение внешнего давления, проиллюстрированное кстати картинкой расползания факела — наоборот свидетельство менее эффективной работы двигателя.”
Возможно, вы, просто, использовали неверную формулировку. Внешнее давление понижается с высотой. Двигатель на это никак повлиять не может. “Расползание факела” свидетельствует только о том, что двигатель, для данных высот, работает не так эффективно, как мог бы. Именно поетому есть деление на вакуумники и атмосферники. Первые работают эффективно на больших высотах и в вакууме, а вторые эффективно работают на низких и средних высотах, в атмосфере.
У вакуумных двигателей, не просто так, степень расширения газа кратно выше атмосферных. Большее сопло делается, что бы уменьшить эффект “расползания” и придать нужный вектор, как можно большему количеству частиц “выхлопа”.

Единственный двигатель, сохраняющий эффективность, в обоих “средах”, – это КВРД.

Сер 30, 2020 22:16

Ваши рассуждения ошибочны.
При росте высоты и, соответственно, снижении внешнего давления удельный импульс и тяга возрастают.
Давление на выходе сопла мешает истечению струи, снижает тягу и удельный импульс. В вакууме двигатель даёт наилучшие результаты.
Это легко видеть по параметрам серийных двигателей.

Сер 31, 2020 13:56

Вы хорошо понимаете слова “вектор тяги”? И в целом понятие “вектор”?
Геометрия выхлопа никакого отношения к вектору тяги не имеет. Хоть цилиндр, хоть конус – вектор тяги от этого не изменится. Разве что загадочным образом геометрия будет представлять собой изменчивую асимметричную фигуру – тогда да, можем поговорить о векторе тяги, и заодно о том как формировать такой выхлоп не привлекая внимания санитаров 😉

У меня сложилось впечатление, что мой пост читают как хотят и норовят рассказать мне ровно то, что я и так утверждал в посте. Итак еще раз:

  1. В статье есть утверждение, что по мере падения внешнего давления тяга двигателя возрастает. Для меня это утверждение удивительное.
  2. Я обратил внимание, что сам автор статьи проиллюстрировал свое утверждение картинкой с расползающимся факелом, что свидетельствует как раз об неэффективной работе двигателя, вместо заявленного увеличения тяги.
  3. При постоянной геометрии сопла и ухудшающейся геометрии выхлопа единственный способ теоретически повысить тягу – повысить разницу давления между внешней средой и камерой сгорания. Но повышение на плюс-минус атмосферу за счет изменения давления внешней среды – это ни о чем.
Сер 31, 2020 13:57

Не единственный, есть разновидность КВРД – т.н. тарельчатое сопло
У него с УИ вакуумным получше. Степень расширения сопла 500-800 раз по давлению или геометрии не уточнял. При приемлемых габаритах? Особенно длине двигателя.

Сер 30, 2020 16:45

” В  камере сгорания уже 300+ атмосфер — на что может повлиять плюс-минус атмосфера снаружи?”
на высотность влияет не давление в камере, а давление на срезе сопла!

Сер 30, 2020 22:10

Если изучить работу сопла Лаваля, то, ВНЕЗАПНО, давление на входе в него, т.е. в камере сгорания, ещё как влияет.