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xian333c 发布于2018-11-27 00:56
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多级火箭分级其一

楼层直达
我们都知道现代火箭都是多级的


分级的目的事抛弃不需要的质量,使相同推力下获得更高的加速度,最终来嗦达成更快的速度


我们使用齐奥尔科夫斯基公式

图片:齐奥尔科夫斯基公式.png



假设等分分级 比冲310s 干质比15 直到无穷级

图片:图片37.png






若考虑不同级间的干质比之差


图片:图片38.png





这↑里↓的质量系数参照的事二级整体的结构质量。


在实际火箭中,二级一方面需要承受的来自上方的质量更小(飞行过程中的受力),同时储箱更短,推进剂对储箱的压强也更小。所以实际上能够实现更轻的结构质量,更高的干质比。同时通常二级的初始加速度只有0.5倍重力加速度而已,不需要更重的发动机质量,嗦以干质比还能够高。


可以看到随着二级干质比降低最佳速度增量的一级占比越来越高。





图片:图片41.png



而当运载系数提高的同时,最佳速度增量的一级占比也会降低



这么来看
多级火箭设计的性能优化,同时受到火箭性能指标的影响,同时对分级的优化设计也会影响火箭的性能指标。



在现实中这样的优化设计很常见

图片:815px-Falcon_rocket_family5.svg (1).png

图片:QQ截图20181109164320.png




可以看到F9系列火箭为典型的二级性能优化的方案
而作为现有资源再利用的FH就没有对应的性能优化


再看

图片:v2-f8bceedf14536234853d0ed05383fdaa_r.jpg




再看,该图中的火箭(显然是模型)二级体积较接近一级,推进剂相同。另外还有两个助推器,助推器的半级实际十分接近扩大的一级
可以康出来,这是典型的二级半性能优化的设计
噗嗤
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