< Serge77 - Моя ракетная мастерская >
Проект: Ukrainian Suborbital
Предварительные расчёты
Перед тем, как считать варианты, я проверил сам метод расчёта по данным полёта ракеты GoFast. Реальная высота полёта составила 116 км, максимальная скорость 1528 м/с. Расчётная высота 109 км, максимальная скорость 1553 м/с. Это очень хорошее совпадение, метод расчёта работает правильно.
Одноступенчатые ракеты
Первые варианты посчитаны для калибра 100 мм с разным удлинением, т.е. соотношением длины двигателя (здесь длина собственно топлива) к наружному диаметру. Для каждого удлинения посчитаны варианты с разным временем горения двигателя и с разной массой ракеты без топлива. Здесь 6 с – это реальное время работы такого двигателя, 15 с – практически предел растягивания времени горения, 30-50 с – нереальные числа. Первое число массы ракеты без топлива – практически нереальное, второе с трудом достижимое, третье реальное. Результаты представлены в виде двух чисел в каждой ячейке таблицы – это максимальная скорость ракеты и высота полёта.
РДТТ
на перхлоратном топливе
Гибридный
двигатель на закиси азота
Закись азота имеет низкую плотность 0.7 г/мл, поэтому в двигатель помещается намного меньше топлива, чем в РДТТ того же объёма. Даже при удлинении 30 результаты очень слабые.
РДТТ
на перхлоратном топливе, калибр 150 мм.
Гибридный
двигатель на закиси азота, калибр 150 мм
Ракета
по схеме «дротик»
Здесь вторая ступень без двигателя, она имеет минимальный диаметр для
уменьшения аэродинамического сопротивления. Это позволяет с тем же двигателем
достичь намного большей высоты.
http://www.astronautix.com/l/loki.html
В двух таблицах представлены данные для дротика калибра 50 и 40 мм, разного времени работы первой ступени и разной массы дротика. Видно, что с небольшим двигателем результата достичь не удаётся.
Двухступенчатая
ракета.
Видно, что всего с двумя двигателями по 11 кг топлива можно достичь результата с большим запасом, просто сделав большую паузу между работой ступеней. Очевидно, что это намного более предпочтительный вариант, чем одноступенчатая ракета на 70-100 кг топлива. Вполне возможно, что массу топлива можно будет ещё уменьшить, когда окончательно определится конструкция ракеты и полезная нагрузка.
Итого, суборбитальная ракета может иметь такие размеры: калибр 100 мм, длина 2.5 м, стартовый вес 35 кг.
Осталось выбрать из двух возможных вариантов:
1 – неуправляемая ракета, стабилизированная вращением. Для этого нужна стартовая установка со спиральной направляющей, задающая начальное вращение, и скошенные стабилизаторы, поддерживающие вращение. Недостатки – вращение добавит сложностей при разделении ступеней и плохое качество видео с бортовой камеры.
2 – ракета с системой стабилизации вертикальной траектории полёта. Недостаток – сложность реализации.
12.03.2019 Serge77