Asparagus staging/ru

From Kerbal Space Program Wiki
Jump to: navigation, search
Все двигатели используют сперва топливо "S4", затем - топливо "S3" и так далее.

Спаржеподобное (англ. "Asparagus") Отделение Ступеней - это метод конструирования более эффективных ракет. Шаблонный летательный аппарат "Kerbal X" демонстрирует такой способ.

Функционирование

Последовательность работы ступеней в "Kerbal X".

Идея состоит в создании ракеты со множеством параллельных ЖРД с топливными баками над ними. Все двигатели включаются одновременно. Прием, однако, состоит в том, что каждый ракетный двигатель не расходует топливо своего собственного бака, а все они получают свое топливо от наиболее удаленных от центра баков. После израсходования своего топлива, наиболее удаленные баки со своими двигателями отделяются, и следующий топливный бак, который все еще абсолютно полон, вступает в работу. Результат состоит в том, что ракета всегда летит с минимальным числом баков, требуемых для транспортировки топлива, которое у нее имеется, также постоянно использует все двигатели, которые имеются у нее на борту.
Этот вариант может быть реализован с использованием топливных линий, которые соединяют ступени в порядке их отделения. При этом используется факт, что двигатели всегда будут брать топливо от самого удаленного доступного топливного бака.
Основное вариант использования пакетного отделения ступеней - для подъема тяжелых полезных нагрузок, главным образом в форме топлива, чтобы выйти на орбиту в целях миссий полета к Муну и далее. Это также может эффективно использоваться в целях запуска Космической станции.

Недостатки

Вид сверху аппарата, сильно использующего спаржеподобное отделение ступеней.

The biggest disadvantage of this technique is the complexity of building it. Usually the symmetry modes can only be used partially. One way is to only mirror each separate stage allowing to use symmetry for the complete setup. One drawback is, that the engines then are not always at the same height which may induce torque. Another way is to build everything except the fuel lines with the symmetry mode, but there each fuel line needs to be placed manually.

With more massive payloads it may require more layers of fuel stacks and struts, making the technique challenging due to the high part count. Although a rocket without asparagus staging has a higher part count because it is more inefficient. The part count can be reduced by installing rocket part mods that provide fuel tanks and engines of larger sizes, allowing to achieve equal performance with less parts, more stability and better looks.

Another disadvantage is that rockets utilizing this design may be unrealistic, because in the real world it is impractical or impossible to move fuel as quickly as would be needed. It also might look not aesthetic especially with multiple layers, because there are then many small rockets bundled together.

The rocket tends to start to roll when using this type of staging which might result in a loss in control of the craft. It also loses thrust with each staging event but only a lower mass compared to other staging methods. This can cause a serious drop of velocity reducing the efficiency.

Аэродинамическое Сопротивление

Поскольку ракеты с пакетным отделением ступеней будут шире, чем обычные подобные вертикальные в настоящем мире, то аэродинамическое сопротивление будет выше. Но поскольку аэродинамическое сопротивление зависит от массы, вместо площади поперечного сечения, то при использовании пакетного отделения ступеней недостатки отсутствуют, при сравнении с сопротивлением при других вариантах.
Несмотря на то, что это могло бы измениться в будущем — разработчики уже объявили, что аэродинамическая модель в будущих версиях будет сделана более реалистичной[1] — это будет скорее всего небольшой проблемой, поскольку преимущества перевешивают недостатки. Но наиболее вероятно, что сделают ее намного более сложной для создания аэродинамических аппаратов, которые чрезмерно злоупотребляют этим способом.

Применение в Настоящем Мире

В настоящее время, этот вариант используется только в Космической Программе Кербала. В настоящем мире будет один аппарат, "Falcon Heavy" в 2014/2015 г.г., который использует этот вариант отделения ступеней, несмотря на то, что в нем только один уровень. Проблема с пакетным отделением ступеней состоит в том, что передача топлива к двигателю уже сложнее. С дополнительными насосами, передающими топливо между баками, ракета становится более сложной, что может уменьшить надежность. Другая, очень важная причина - это падение давления, которое происходит из-за дополнительной передачи по топливопроводу и дополнительных клапанов. Это может привести к дополнительным топливным насосам, которые негативно влияют на эффективность пакетного отделения ступеней.

В 1947 г. Михаил Клавдиевич Тихонравов разработал такой вариант разделения ступеней с названием "ракетные пакеты". Это привело к разработке "Р-7" Семерка. Дальнейшим развитием этой ракеты стало Семейство ракет-носителей "Р-7". Но все эти ракеты никогда не использовали оригинальные "ракетные пакеты"/спаржеподобное отделение ступеней.

Название

Применение термина "спаржеподобное" (англ. "asparagus") к варианту отделения ступеней ракет введено Космической Программой Кербала и не является инициативой игроков. "Asparagus-Stalk Booster" был описан аэрокосмическим инженером Эдом Кейт (англ. "Ed Keith") на странице 144 в книге Тома Логсдона (англ. "Tom Logsdon") "Орбитальная Механика: Теория и Применение" (англ. "Orbital Mechanics: Theory and Applications") в 1997 г..

Ссылки

  1. [citation needed][не процитировано в ссылке]