Difference between revisions of "Atmosphere/ru"

From Kerbal Space Program Wiki
Jump to: navigation, search
(On-rails physics: *moved template;)
m (Edits.)
 
(10 intermediate revisions by one other user not shown)
Line 26: Line 26:
  
 
== Сопротивление ==
 
== Сопротивление ==
[[File:Mk16-XL Parachute.jpg|thumb|right|A Mk1-2 pod с парашютом Mk16-XL тормозится путём сопротивления в атмосфере Кербина.]]
+
[[File:Mk16-XL Parachute.jpg|thumb|right|Командный отсек "Mk1-2" с парашютом "Mk16-XL" тормозится путём сопротивления в атмосфере Кербина.]]
  
В игре сила атмосферного сопротивления (''F<sub>D</sub>'') моделируется следующим образом:<ref>http://forum.kerbalspaceprogram.com/showthread.php/5235-Atmospheric-drag?p=88804&viewfull=1#post88804</ref>
+
В игре сила атмосферного сопротивления (''F<sub>D</sub>'') моделируется следующим образом:<ref>http://forum.kerbalspaceprogram.com/showthread.php/5235-Atmospheric-drag?p=88804&viewfull=1#post88804 Статья на форуме "forum.kerbalspaceprogram.com".</ref>
  
 
: <math>F_D = 0.5\, \rho\, v^2\, d\, A</math>
 
: <math>F_D = 0.5\, \rho\, v^2\, d\, A</math>
  
где ''&rho;'' - плотность атмосферы (kg/m<sup>3</sup>), ''v'' - скорость корабля (м/с), ''d'' - безразмерный коэффициент сопротивления формы, и ''A'' - [[w:cross section (geometry)|площадь поперечного сечения]] (м<sup>2</sup>).
+
где ''&rho;'' - плотность атмосферы (кг/м<sup>3</sup>), ''v'' - скорость корабля (м/с), ''d'' - безразмерный коэффициент сопротивления формы, и ''A'' - [[w:ru:Разрез#Типы разрезов|площадь поперечного сечения]] (м<sup>2</sup>).
  
 
Следует отметить, что площадь поперечного сечения на самом деле не рассчитывается в игре. Вместо этого предполагается, что она прямо пропорциональна массе. Такое упрощение, сделанное в KSP не соответствует реальности. Параметр [[API:FlightGlobals|FlightGlobals]].DragMultiplier показывает, что соотношение пропорциональности равно 0,008 м<sup>2</sup>/кг, поэтому:
 
Следует отметить, что площадь поперечного сечения на самом деле не рассчитывается в игре. Вместо этого предполагается, что она прямо пропорциональна массе. Такое упрощение, сделанное в KSP не соответствует реальности. Параметр [[API:FlightGlobals|FlightGlobals]].DragMultiplier показывает, что соотношение пропорциональности равно 0,008 м<sup>2</sup>/кг, поэтому:
Line 47: Line 47:
 
\end{align}</math>
 
\end{align}</math>
  
где p измеряется в атмосферах и ''&rho;'' в kg/m<sup>3</sup>. Множитель 1.2230948554874 kg/(m<sup>3</sup>·atm), данный в [[API:FlightGlobals|FlightGlobals]].getAtmDensity(1.0), означает плотность воздуха при одной атмосфере (на уровне моря Кербина).
+
где p измеряется в атмосферах и ''&rho;'' в кг/м<sup>3</sup>. Множитель 1.2230948554874 кг/(м<sup>3</sup>·атм.), данный в [[API:FlightGlobals|FlightGlobals]].getAtmDensity(1.0), означает плотность воздуха при одной атмосфере (на уровне моря Кербина).
  
Коэффициент сопротивления (''d'') рассчитывается как усреднённый по массе коэффициент сопротивления всех [[parts|деталей]] корабля. Для большинства аппаратов без открытых парашютов ''d'' очень близок к 0.2, так как это - коэффициент сопротивления подавляющего большинства деталей.
+
Коэффициент сопротивления (''d'') рассчитывается как усреднённый по массе коэффициент сопротивления всех [[parts/ru|деталей]] корабля. Для большинства аппаратов без открытых парашютов ''d'' очень близок к 0.2, так как это - коэффициент сопротивления подавляющего большинства деталей.
  
Например, коэффициент сопротивления корабля, собранного из [[Mk1-2 Command Pod]] (масса 4, сопротивление 0.2) и [[Mk16-XL Parachute]] (масса 0.3, сопротивление 500), равен
+
Например, коэффициент сопротивления корабля, собранного из [[Mk1-2 Command Pod/ru|командного отсека "Mk1-2"]] (масса 4, сопротивление 0.2) и [[Mk16-XL Parachute/ru|парашюта "Mk16-XL"]] (масса 0.3, сопротивление 500), равен
  
 
: <math>\frac{4 \cdot 0.2 + 0.3 \cdot 500}{4 + 0.3} = 35.07</math>
 
: <math>\frac{4 \cdot 0.2 + 0.3 \cdot 500}{4 + 0.3} = 35.07</math>
Line 117: Line 117:
 
|}
 
|}
  
== On-rails physics ==
+
== Особенности физики "по-направляющим" (англ. "on-rails") ==
If a ship is "on rails" (meaning it's further than 2.25&nbsp;km from the actively-controlled ship) and its orbit passes through a planet's atmosphere, one of two things will happen based on atmospheric pressure at the ship's altitude:
+
Если [[ship/ru|космический корабль]] движется с учетом физики "по-направляющим" (считается, если он - дальше, чем 2.25&nbsp;км. от энергично управляемого [[ship/ru|космического корабля]]) и его [[orbit/ru|орбита]] проходит через [[atmosphere/ru|атмосферу]] [[planet/ru|планеты]], произойдет один из двух случаев, в зависимости от атмосферного давления на высоте полета [[ship/ru|космического корабля]]:
  
* below 0.01&nbsp;atm: no atmospheric drag will occur &mdash; the ship will be completely unaffected
+
* ниже 0.01&nbsp;атм.: никакое атмосферное сопротивление абсолютно не затронет &mdash; [[ship/ru|космический корабль]];
* 0.01&nbsp;atm or above: the ship will disappear
+
* 0.01&nbsp;атм. или выше: [[ship/ru|космический корабль]] исчезнет.
  
The following table gives the altitude of this 0.01&nbsp;atm threshold for each celestial body with an atmosphere:
+
В следующей таблице даны высоты этого порога в 0.01&nbsp;атм. для всех [[celestial body/ru|небесных тел]] с [[atmosphere/ru|атмосферой]]:
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
! Body || Altitude (m)
+
![[celestial body/ru|Небесное тело]]|| Высота (м.)
 
|-
 
|-
| [[Eve]]    ||align="right"| {{Formatnum|{{Body data/alt at pressure|pressure=0.01|body=Eve}}}}
+
| [[Eve/ru|Ив]]    ||align="right"| {{Formatnum|{{Body data/alt at pressure|pressure=0.01|body=Eve}}}}
 
|-
 
|-
| [[Kerbin]] ||align="right"| {{Formatnum|{{Body data/alt at pressure|pressure=0.01|body=Kerbin}}}}
+
| [[Kerbin/ru|Кербин]] ||align="right"| {{Formatnum|{{Body data/alt at pressure|pressure=0.01|body=Kerbin}}}}
 
|-
 
|-
| [[Duna]]  ||align="right"| {{Formatnum|{{Body data/alt at pressure|pressure=0.01|body=Duna}}}}
+
| [[Duna/ru|Дюна]]  ||align="right"| {{Formatnum|{{Body data/alt at pressure|pressure=0.01|body=Duna}}}}
 
|-
 
|-
| [[Jool]]  ||align="right"| {{Formatnum|{{Body data/alt at pressure|pressure=0.01|body=Jool}}}}
+
| [[Jool/ru|Джул]]  ||align="right"| {{Formatnum|{{Body data/alt at pressure|pressure=0.01|body=Jool}}}}
 
|-
 
|-
| [[Laythe]] ||align="right"| {{Formatnum|{{Body data/alt at pressure|pressure=0.01|body=Laythe}}}}
+
| [[Laythe/ru|Лейт]] ||align="right"| {{Formatnum|{{Body data/alt at pressure|pressure=0.01|body=Laythe}}}}
 
|}
 
|}
  
== Atmospheric height ==
+
== Шкала высот и Атмосферные слои ==
The atmospheric height depend on the scale height of the celestial body and is where 0.000001<sup>th</sup> (0.0001&nbsp;%) of the surface pressure is remaining so the atmospheric pressure at the border isn't constant. Technically a craft in Jool's orbit can get lower into the atmosphere (or the atmosphere starts from a higher pressure).
+
'''Атмосферный слой (англ. "atmospheric height")''' зависит от '''шкалы высот (англ. "scale height")''' [[celestial body/ru|небесного тела]] и того, на какой высоте давление составляет всего лишь 0.000001<sup>th</sup> (0.0001&nbsp;%) от давления на поверхности, так что атмосферное давление на границе не постоянно. Технически, [[craft/ru|аппарат]] на [[orbit/ru|орбите]] вокруг [[Jool/ru|Джула]] может спуститься ниже в [[atmosphere/ru|атмосферу]] (или слои [[atmosphere/ru|атмосферу]] начинаются с большего давления).
 
:<math>alt_{\text{atmospheric height}} = -ln\left(10^{-6}\right) \cdot \text{scale height}</math>
 
:<math>alt_{\text{atmospheric height}} = -ln\left(10^{-6}\right) \cdot \text{scale height}</math>
 
:<math>p_{\text{atmospheric height}} = p_0 \cdot 10^{-6}</math>
 
:<math>p_{\text{atmospheric height}} = p_0 \cdot 10^{-6}</math>
Kerbin's atmosphere ends at 0.000001&nbsp;atm and to calculate where the other celestial bodies should have the atmospheric height:
+
[[atmosphere/ru|Атмосфера]] [[Kerbin/ru|Кербина]] заканчивается с давлением 0.000001&nbsp;атм. и для вычисления, где у других [[celestial body/ru|небесных тел]] должны располагаться атмосферные слои:
 
:<math>alt_{\text{atmospheric height (real)}} = -ln\left(\frac{10^{-6}}{p_0}\right) \cdot \text{scale height}</math>
 
:<math>alt_{\text{atmospheric height (real)}} = -ln\left(\frac{10^{-6}}{p_0}\right) \cdot \text{scale height}</math>
  
 
== Примечания ==
 
== Примечания ==
 
<references />
 
<references />
 +
 +
[[Category:Celestials/ru]]

Latest revision as of 01:07, 19 January 2020

Error creating thumbnail: /bin/bash: rsvg-convert: command not found
График сравнения атмосферного давления всех атмосфер
Планеты Спутники
TinyEve.png Ив TinyKerbin.png Кербин TinyLaythe.png Лейт
TinyDuna.png Дюна TinyJool.png Джул

Атмосфера астрономического объекта замедляет движение любого объекта, проходящего через неё. Эта сила, известная как сопротивление воздуха (или просто сопротивление). Атмосфера также позволяет совершать подъём с использованием аэродинамической подъёмной силы. Небесные тела, имеющие атмосферу - это планеты Ив, Кербин, Дюна и Джул, а также Лейт (спутник Джул). Только в атмосферах Кербина и Лейт присутствует кислород.

Атмосферное давление экспоненциально уменьшается с увеличением высоты. Характеристической высотой H атмосферы называется расстояние, на котором атмосферное давление изменяется в e раз, или в 2,718 раза. Например, атмосфера Кербина имеет характеристическую высоту 5000 м, то есть атмосферное давление на высоте n в 2,718 раз больше, чем давление на высотеn + 5000.

Атмосферы различаются по температуре, хотя это не имеет никакого отношения к игровому процессу.

Атмосферы позволяют совершать манёвр атмосферного торможения и гораздо легче совершать посадку. Только в атмосфере, содержащей кислород возможна работа реактивного двигателя. Тем не менее, атмосфера делает взлёт с планеты труднее и увеличивает минимальную высоту стабильной орбиты.

Сопротивление

Командный отсек "Mk1-2" с парашютом "Mk16-XL" тормозится путём сопротивления в атмосфере Кербина.

В игре сила атмосферного сопротивления (FD) моделируется следующим образом:[1]

где ρ - плотность атмосферы (кг/м3), v - скорость корабля (м/с), d - безразмерный коэффициент сопротивления формы, и A - площадь поперечного сечения2).

Следует отметить, что площадь поперечного сечения на самом деле не рассчитывается в игре. Вместо этого предполагается, что она прямо пропорциональна массе. Такое упрощение, сделанное в KSP не соответствует реальности. Параметр FlightGlobals.DragMultiplier показывает, что соотношение пропорциональности равно 0,008 м2/кг, поэтому:

где m - масса корабля (кг).

Плотность атмосферы ρ прямо пропорционально атмосферному давлению p на данной высоте, являющему собой функцию высоты (a), атмосферного давления на поверхности (p0), и характеристической высоты (H):

где p измеряется в атмосферах и ρ в кг/м3. Множитель 1.2230948554874 кг/(м3·атм.), данный в FlightGlobals.getAtmDensity(1.0), означает плотность воздуха при одной атмосфере (на уровне моря Кербина).

Коэффициент сопротивления (d) рассчитывается как усреднённый по массе коэффициент сопротивления всех деталей корабля. Для большинства аппаратов без открытых парашютов d очень близок к 0.2, так как это - коэффициент сопротивления подавляющего большинства деталей.

Например, коэффициент сопротивления корабля, собранного из командного отсека "Mk1-2" (масса 4, сопротивление 0.2) и парашюта "Mk16-XL" (масса 0.3, сопротивление 500), равен

Предельная скорость

Предельная скорость движущегося в атмосфере тела - это скорость, при которой сопротивление воздуха уравновешивается силой тяжести. Предельная скорость зависит от высоты. Через некоторое время после начала падения скорость тела установится равной предельной скорости.

Предельная скорость важна, так как позволяет найти:

  1. Скорость движения спускаемого аппарата около поверхности.
  2. Оптимальную в плане расхода топлива скорость ракеты при взлёте.

Сила гравитации (FG) равна:

где m - масса корабля, G - гравитационная постоянная, M - масса планеты, r - расстояние от центра планеты.

Для нахождения предельной скорости приравняем FG к FD:

Для Mk16 с парашютом из примера выше коэффициент сопротивления равен 35.07 предельная скорость на уровне моря Кербина (600 км от центра планеты) равна

Примеры

Высота (м) vT (м/с)
Ив Кербин Дюна Джул Лейт
0 58,385 100,13 212,41 23,124 115,62
100 58,783 101,01 214,21 23,162 116,32
1000 62,494 109,30 231,16 23,508 122,83
10000 115,27 240,52 495,18 27,272 211,77

Особенности физики "по-направляющим" (англ. "on-rails")

Если космический корабль движется с учетом физики "по-направляющим" (считается, если он - дальше, чем 2.25 км. от энергично управляемого космического корабля) и его орбита проходит через атмосферу планеты, произойдет один из двух случаев, в зависимости от атмосферного давления на высоте полета космического корабля:

В следующей таблице даны высоты этого порога в 0.01 атм. для всех небесных тел с атмосферой:

Небесное тело Высота (м.)
Ив 44 745
Кербин 25 789
Дюна 10 814
Джул 219 397
Лейт 32 755

Шкала высот и Атмосферные слои

Атмосферный слой (англ. "atmospheric height") зависит от шкалы высот (англ. "scale height") небесного тела и того, на какой высоте давление составляет всего лишь 0.000001th (0.0001 %) от давления на поверхности, так что атмосферное давление на границе не постоянно. Технически, аппарат на орбите вокруг Джула может спуститься ниже в атмосферу (или слои атмосферу начинаются с большего давления).

Атмосфера Кербина заканчивается с давлением 0.000001 атм. и для вычисления, где у других небесных тел должны располагаться атмосферные слои:

Примечания

  1. http://forum.kerbalspaceprogram.com/showthread.php/5235-Atmospheric-drag?p=88804&viewfull=1#post88804 Статья на форуме "forum.kerbalspaceprogram.com".