探讨一下真空中使用单推进器

天空の遗迹

纠正结论：好吧，理论果然跟实际差距很大，根据大家的回帖给我的纠正，我在原帖的实验得出的结论是不完善的，仅仅只能作为一个实验现象的描述而已。

这次的结论我自己还是挺满意的，尽可能说得简洁明了一些：
第一，实际应用的时候一个引擎带N个燃料罐加速度会变小，不适合大负载时的变轨；但是对诸如探测器之类的小负载效果拔群！
第二，虽然可以飞得更久，但是数据终归是数据，实际应用当中还是要根据需要来。比如当负载重量为10吨的时候，引擎由1个LV-N变为2个，燃料罐从1个FL-T800变为1个FL-T400，结果是获得了约2倍的加速度，ΔV 从2100多降为约1000 m/s，这个速度变化量应该已经足够在地球轨道变轨使用了，多了反而是浪费。另外多废话一句，ΔV可以自己算，公式在后面，用Mechjeb也是可以直接看的~~
所以就像这样，还是需要不断探索找到一个最适合方案，这个简单的实验当做是一个设计思路上的探索，希望对大家有帮助！我把EXCEL文档也附在最后，有需要的可以拿去，自己做一个也很快的。
感谢回帖的大家~~~




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半年没玩，看到官方出对接手就痒了~以前玩的时候都是随便瞎玩，昨天看到论坛里有人用RCS把卫星送出太阳系，再看看自己用好几根粗大的管子连进个地球轨道有难，所以决定恶补一下火箭方面的知识。
于是发现一个神奇的东西，我不确定思路上有没有问题，我总觉得中间有什么不对劲，想跟大家探讨一下。

根据“齐奥尔科夫斯基火箭方程”……维基百科上说：不考虑大气摩擦和重力加速度的影响，“基于动量守恒原理，任何一个装置，通过一个消耗自身质量的反方向推进系统，可以在原有运行速度上，产生并获得加速度。”

公式是：ΔV=Ve×ln(m0/m1)        （为什么总觉得这个公式这么眼熟呢……）
Ve是火箭喷射速度，等于推进器比冲Isp乘以重力加速度9.807 m/s²；
m0是初始总质量，m1是消耗掉燃料之后的总质量
算出来的ΔV就是改变的速度

随便看一眼公式就行了，反正就是要获得更多动量，要么增大引擎比冲，要么增大质量比，神奇的就不知道是kerbal星球的工程师把燃料罐设计得太规律了，还是现实里就是这样，我用excel算了一下，得到这么个图



用的数据是真空中比冲800的那个LV-N核子推进器，一个单位燃料罐就是90燃料的FL-T200燃料罐，所以FL-T800就相当于4个单元燃料罐，净重、总重和燃料量全都是成比例的……
除去推进部分就是一个重0.8的单人仓，负载越大的话，这个图也会越扁~~



我得到的结论就是：真空环境下，要想飞得久，一个推进器，多挂几个燃料罐……走起…… 还有一些其他的结论可以得出，比如超过二三十个燃料罐就没大区别了……之类的

本来我想多做几个实验的，刚好看到Mechjeb出了，设计界面的数据已经验证了这个结果，大家自己也可以试试。
最后我挂了30个单位燃料罐（6个FL-T800+3个FL-T400），最后Mechjeb的结果是13901 m/s，用那个公式算出来的结果是13248 m/s，差不多。顺便说一下，这样可以足足喷个1个多小时 → → 话说要飞那么久那么快有什么用啊！

我目前能想到的缺点就是，燃料罐挂得越多加速度显然就越慢，变轨慢吞吞的是个问题。不介意这个问题的话可以慢慢飞……
另外引擎的选择，根据公式，显然优先选择高比冲的，没推力什么事……推力的用处就是获得更大的加速度，及时变轨，像高比冲的离子推进器那点可怜的推力，推空间站神马的我是不指望它了……所以还是有利有弊的。
纯粹探讨一下理论，其实我也不知道算这个到底有什么用，就是想知道而已，以前设计的时候都是拿个引擎就粘上去，不行就多加几罐燃料……


另外这个公式还可以用来算分级，维基百科上也有，但是这个公式不能用于大气层里的计算诶！！直接用的话误差还是有点大的，拿来毛估估大概还是可以的~
正在恶补大气层内的计算方法，谁知道方法的话求教！虽然Mechjeb有预测数据，但是还是很想知道要怎么算。

kight11

火箭在大气中飞行时间较短，靠估算应该就行了。
话说这个表可真好。

Cesrate

技术贴必须顶……

Cesrate

关于规则化的数据……是因为加上去的燃料罐都是完全相同的吧……

landcruiser1988

加速太慢 变轨怎么办 轨道不好控制啊

天空の遗迹

kight11 发表于 2012-12-5 16:10
火箭在大气中飞行时间较短，靠估算应该就行了。
话说这个表可真好。

有时候可能第二级都得在大气层里飞，不过还好现在用Mechjeb看数据很方便~~

天空の遗迹

Cesrate 发表于 2012-12-5 16:46
关于规则化的数据……是因为加上去的燃料罐都是完全相同的吧……

恩，所有燃料罐的各个参数都是倍数关系，基本上可以说是相同的

天空の遗迹

landcruiser1988 发表于 2012-12-5 18:51
加速太慢 变轨怎么办 轨道不好控制啊

只能平衡一下喽，好像负载大了之后其实相差就不大了，那就只需要考虑怎么增大加速度了，还没试过，之后发几个空间站试试看。小负载就一个引擎足够了~

RuohongZhao

对，这次MEchJeb添加了deltaV的计算程序，一下子就方便了，特别是每个Stage的部署

柳三公子

星际飞行中，如果想利用重力助推效应，有一个前提就是必须在极短时间内提供极大推力，所以一引擎+n个燃料罐这中做法，特别是引擎本身推力很小的情况下，不适合载人星际航行。
非载人的就无所谓了，不管飞几年都不用考虑补给。

LZ的精神非常好，仔细研究数据要鼓励。不过这个结果让我觉得有点“显而易见”了：
你拿一个引擎推4个燃料罐，和拿4个引擎推4个燃料罐。前者燃油效率当然高，毕竟后者多了3个引擎的重量。但后者的优势是加速度比较大，是属于一种用燃料换时间的方式。设计火箭的两个极端，就是极长和极宽。极长是说做一个很长的火箭，燃料是串行的，只用很少的引擎。这样可以提供长时间的燃烧。极宽就是把燃料罐都并行，然后放很多很多引擎，这样可以提供巨大的瞬时加速，但是这样射不了几分钟，不算真男人。这两种方式都不合理，所以设计火箭的乐趣，就在于找到这中间的平衡点。