暴力美学——火箭引擎效能探究

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天空の遗迹 发表于 2013-9-26 21:43
不简化也可以，咱们有法器！有请工程师的好基友——matlab！（顺便公式我直接拿走了  ...

不错不错！大家的讨论已经进入“准专业”的范畴。该考虑的因素越来越全面了。这里我再增加一个因素供大家讨论：飞行程序角。

原因是这样的，正如楼上其它的网友说过，KSP的大气阻力模型太变态了，简而言之，底层大气的密度和阻力太大，在这种情况下，推重比的选择非常重要，太小了重力损失大，太大了浪费在克服阻力上的能量又太多。因此推重比的优化对Kerbin来说肯定是比较特殊的。

但对于同一发火箭，我发现飞行程序的影响也是非常巨大的，如果我们只是想进入环绕Kerbin运行的低轨圆轨道，比如标准的75km或80km圆轨道，那么飞行程序的影响非常大。因为最终要把速度矢量拉平，在这之前的飞行程序，也就是俯仰角随时间的变化，需要精心设计。我刚开始玩儿这个游戏时看到有网友推荐垂直上升到10km时再程序转弯，一开始我也是这么做的。后来发现对我设计的大多数暴力火箭而言，6～7km开始程序转弯更合适。

对于没有数理基础的文科玩家，看到这些讨论也不需要头晕。只要记住几个原则：

1. 比冲肯定越大越好，但要综合考虑发动机的推重比。

2.一级火箭的推力一定要大，确保起飞阶段的推重比，否则重力损失太大，但在10km以下一般不要超过2.

3.到了10km以上，对于暴力火箭而言，核推的比冲优势就明显地显现出来，当然由于推力太小，靠它入轨还是做不到的。比较省能量的做法是靠其它发动机进入比较低的轨道，之后靠核推变轨进入想去的轨道。

4.虽然原则上来说使用节流阀会导致能量的损失，但为何获得最优的程序角，有时候还是不得不使用，其实这与运载火箭发射时有时要增加滑行段的道理是类似的。从能量的优化角度，在较低的高度尽量把燃料消耗掉，换言之不把能量浪费在“给消耗掉的燃料提供重力势能”，然后在火箭到达远地点时开足马力达到环绕速度。