Kerbal как сделать ракету

Tutorial:Mun Landing/ru

Это пособие расскажет вам как совершить посадку на Мун.

Contents

Создание Мунной ракеты

Тип ракеты, которая может достигнуть Муны и вернуться назад очень, очень тяжелый. Идеальная последовательность для Мунной ракеты состоит из 3-4 ступеней (конечно, больше или меньше так же возможно).

Давайте начнем с верха вниз:

• Верхняя ступень (спускаемая) должна быть развёрнута на орбите Муны, и должна иметь возможность к путешествию на поверхность Муны, вернуться на орбиту, вернуться на орбиту Kerbin и опуститься в атмосферу Кербина. Звучит сложно, но так как большинство из этого происходит при маленькой гравитации и в отсутствии атмосферы, это не потребует слишком многого. Пару топливных баков, парашют, хотя бы один лёгкий двигатель должны это сделать (имейте в виду, что посадочные опоры, реактивная система управления и система автоматической стабилизации рекомендуются, но не являются необходимыми).

Примечание: возможно разделение на две части — одна для спуска и одна для возвращения домой. Это рекомендуется для тяжёлых, более продвинутых посадочных модулей.

• Средняя ступень (перевозчик) должен стартовать до/на орбите Kerbin, и должен финишировать на/после орбиты Муны. В зависимости от того, как была эффективна ваша первая стадия, эта стадия не потребует намного больше топлива, чем верхняя стадия.

Примечание: Тут так же возможно объединить эту стадию со стадией посадки, хотя это не рекомендуется.

• Нижняя ступень (запуск) Должна быть достаточно большой для буксира всего вышеописанного на орбиту (или хотя бы близко к орбите) Kerbin. Хотя этого не требуется, но рекомендуется, чтобы эта ступень включала в себя какие-нибудь твердотопливные ракетные ускорители. Эта та ступень, в которую вы можете вместить настолько много деталей, насколько это возможно, потому, что вы не будете их брать с собой. Если средняя ступень достаточно мощная, вы можете использовать эту ступень только до половины пути достижения орбиты, и использовать Среднюю ступень для завершения орбиты, наподобие Saturn V.

Примечание: В зависимости от ваших предпочтений, вы можете разделить это на две, или больше, ступеней. Более продвинутые игроки могут захотеть включить отсоеденяемые топливные баки для сохранения веса.

Лёгкое путешествие. Чем больше вы включите в верхнюю часть, тем больше двигателей вы должны будете добавить в нижнюю ступень, и так далее. Для новичков, начинать лучше с 1,25 , а не с 2,5 метровыми деталями для первой ступени.

Шаг 1 — Запуск на орбиту Кербала

Я бы посоветовал вам попить водички, потому что это может доставить вам много стресса, так что хороший глоток воды немного вас успокоит.

Это похоже на стандартный запуск на орбиту, только в большем масштабе. Прочтите руководство для запуска на орбиту, если вы до сих пор не разобрались с этим.

• На примерно 100 м/с начните крен вашей конструкции на восток (направо, в соответствии с оранжевой линией, ведущей вниз). Мы собираемся достигнуть плоской, стабильной экваториальной орбиты против часовой стрелки (такой же, как и Муна).
• Попытайтесь закруглить вашу орбиту около 150 000 м, хотя любая орбита над атмосферой (70 000 м) будет приемлема. Не рекомендуется забираться выше, чем эта высота, потому что закругление широкой орбиты только для того, чтобы достигнуть Муны приведет к напрасной трате топлива.

В идеале, вы не должны сбрасывать первую ступень до тех пор, пока не достигнете орбиты. Если ваша ракета не способна достигнуть орбиты на первой ступени, попытайтесь добавить некоторое количество отсоединяемых топливных баков.

Шаг 2 — К Муне

Для перемещения с орбиты Кербина вам понадобится пересечь в апоцентре орбиту Муны.

• Если вы хотите достигнуть Муны при первом витке, подождите, пока Муна не взойдёт над горизонтом. Хорошим эмпирическим правилом является на каждые 100 км над Кербином, ждать 2 секунды. Как только это сделано, начинайте ускоряться по ходу движения. Следите на карте, как апоцентр достигает Мунной орбиты. Это может также рассматриваться как: Если Муна на «12 часов», ваш корабль должен быть на 4. Надеюсь, если вы все сделали правильно, ваш корабль будет захвачен гравитацией Муны на первом витке.

• Если ваш корабль, по какой-то причине, не был пойман Муной, просто убедитесь, что апоцентр пересекается с орбитой Муны. Когда вы достигните апоцентра, произведите ещё один запуск двигателя для расширения текущей траектории к орбите Муны (но не закругления!). Это даст вам лучший шанс попасть на Муну, и вы просто подождёте (или ускорите время) до тех пор, пока это не случится.

Шаг 3 — Орбита Муны

• Когда корабль войдёт в сферу влияния Муны, поверните ваш корабль вокруг и примените ретро-тягу. Продолжайте до тех пор, пока скорость не упадёт до орбитальной вокруг Муны. Иначе, корабль в лучшем случае вернётся к гравитации Кербина, или в худшем случае, будете летать на орбите Кербола.

• Потому, как Мунная гравитация значительно слабее, чем у Кербина, орбитальная скорость корабля не будет очень велика. Прицельтесь на хорошую, круговая орбиту на высоте, не превышающей 200 000 м. Так как тут нет атмосферы, вы можете не волноваться по поводу потери скорости на любой высоте.

Шаг 4 — Посадка на Муну

Выберете место посадки вдоль орбитальной траектории корабля. Если вы хотите оставить Кербин видимым из вашего места посадки, выбирайте место вдоль траектории на «видимой стороне» Муны. Подождите, пока вы почти пролетите над ним.

• Как только вы будете над ним, уменьшайте горизонтальную скорость до тех пор, пока желтый маркер не будет наверху навигационого шара.

• Отсоедините любые ступени от посадочного модуля, если вы до сих пор не сделали это.

• Начните медленный вертикальный спуск. Не наклоняйте ваш посадочный модуль. Следите за жёлтым кругом с Х в нём на навигационном шаре, и старайтесь его придерживаться.

• На 50 000 м начните снижение скорости. Она должна быть не выше, чем 300-400 м/с в этой точке. Когда достигнете 10 000 м, уменьшите вашу скорость ниже 100 м/с.

• На 2 000 м высоты, вы должны уменьшить скорость спуска до финальной в 6-12 м/с. На скорости свыше вы рискуете повредить посадочный модуль (и оставить вашего бравого космонавта на Муне). Опустите посадочные опоры, если вы этого еще не сделали.

• Если вы уверены в ваших умениях посадки, цельтесь на плоскую поверхность для уменьшения осложнений на протяжении посадки/взлёта. Обычно, лучшие всего искать места посадки либо на вершине холма, либо во впадине кратера.

• Нежно прикоснитесь на 6 м/с с настолько малой горизонтальной скорость, насколько это возможно.

Поздравления! В только что совершили посадку на Муну. Выведите Кербала(ов) наружу из жилых модулей размять ноги, полетать вокруг, и разместить флаг!

Шаг 5 — Возвращение на орбиту

Возвращение с Муны обратно на Кербин, к счастью, гораздо проще. Перед попыткой возвращения, убедитесь что у вас достаточно запасов топлива на обратный полет. Если же нет, организует спасательный миссию с улучшенной версией вашей ракеты.

• Поверните ракету на восток на низкой мощности, и попытайтесь получить низкую орбиту. Для этого много топлива не понадобится.

• Aim for an apoapsis around 200,000 m, and when you reach it apply forward thrust to circularize your orbit. (Нужен перевод)

Шаг 6 — Назад на Кербин

• Чтобы вернуться обратно на Кербин, наиболее простым вариантом (По предложению Scott Manley Скотта Менли) будет долететь до точки на орбите, где корабль начнет лететь в обратном направлении к движению Муны на орбите вокруг Кербина. Если ваш корабль вращается вокруг Муны в том же направлении, что и Муна вокруг Кербина, то вклчайте ускорение, когда ваш корабль будет между Муной и Кербином, в противном случае, начинайте ускорение с обратной дальней Муны.

Эффектом от этого манёвра будет увеличение скорости относительно Муны, но при этом — уменьшение относительно Кербина, так как ваш корабль будет лететь в обратном направлении от движения Муны вокруг Кербина. Это поможет проще достигнуть орбиты Кербина с наименьшей точкой (перицентр) близко к Кербину. Может быть не интуитивно что вам нужно лететь не в сторону Кербина, так как вначале Мунный апоцентр будет уходить от Кербина. Не волнуйтесь насчет этого и продолжайте ускорение до тех пор, пока Мунный апоцентр не выйдет из сферы влияния Муны.

• Ускоряйте корабль, пока он на общей карте не достигнет орбиты вокруг Кербина с перицентром ниже 20 км. Эта высота или ниже будет гарантировать то, что ваш корабль пересечет атмосферу на его орбите.

Шаг 7 — Посадка на Кербин

• Когда ваш корабль будет ближе к Кербину, вы можете подкорректировать точку посадки, если хотите. Возможно, попытайтесь прицелиться где-нибудь поближе к ККЦ. Если вы играете в режиме Карьеры, то вы будете вознаграждены большей суммой сохранённых денег, в зависимости от того, насколько ближе к ККЦ произошла посадка. Но это не просто! Не переживайте об этом в режиме песочницы или научном режиме — там это не является необходимым.

• Если вы переживаете о слишком быстром приближении, то прицельтесь, насколько возможно близко, для аэероторможения и немного погасите лишнюю скорость.

Предполагая, что вы включили парашют в вашу верхнюю ступень, и он не был сорван, примите поздравления за ваш первый успешный полет на Муну.

Источник

Tutorial:Advanced Rocket Design/ru

By Vincent McConnell и Kosmo-not

Изучение азов ракетостроения очень важно для успешной постройки ракет в играх вроде Kerbal Space Program. Ракет, которые могут хорошо выполнять свои задачи. В этом руководстве мы разберём такие вещи как: расчёт полного Delta-V корабля, орбитальный манёвр перехода, получение тяговооружённости, максимальной перегрузки при ускорении двигателем, а также расчёт Delta-V для полной гомановской траектории и многое другое.

Contents

Характеристическая скорость

Характеристическая скорость ( Δ v <\displaystyle \Delta v> ) имеет первостепенное значение в ракетостроении. Это, возможно, главная вещь, которую Вы хотели бы знать о вашей ракете, потому что она показывает, на что ракета способна в принципе. Среди всех вещей, описанных в этом базовом руководстве, Δ v <\displaystyle \Delta v> наиболее полезна на ракетной верфи в KSP.

Для нахождения Δ v <\displaystyle \Delta v> ступени вашей ракеты необходимы (на данной ступени):

• Масса полностью заправленной ракеты: m full <\displaystyle m_<\text>>

• «Сухая» масса ракеты с полностью отработанным топливом: m dry <\displaystyle m_<\text>>

Их можно узнать, поставив ракету на стартовый стол и заглянув в «Orbit map» в список «Info». Разумеется, под отработанным топливом имеется ввиду только то, к которому имеют доступ двигатели данной ступени.

Далее необходимо найти удельный импульс двигателей ( I sp <\displaystyle I_<\text>> ). Удельный импульс выражает эффективность двигателя: чем он больше, тем больший импульс получает корабль, выработав то же количество топлива. Например, стандартный двигатель LV-T30 в вакууме имеет удельный импульс 370 с. Дальше мы просто применяем Формулу Циолковсого, которая выглядит так

Δ v = I s p ⋅ ln ⁡ ( m full m dry ) <\displaystyle \Delta v=I_\cdot \ln \left(<\frac >>>>>\right)>

В игре дан весовой удельный импульс, поэтому его необходимо умножить на g = 9.816 m s 2 <\displaystyle g=9.816<\frac >>> (смотрите также Terminology about I_sp).

Рассмотрим простой пример:

Третяя ступень (TMI, прилунение, возвращение)
m full <\displaystyle m_<\text>> :	3.72 т
m dry <\displaystyle m_<\text>> :	1.72 т
Isp:	400 с
Δv:	3027.0 м/с
Вторая ступень (Выход на орбиту Кербина)
m full <\displaystyle m_<\text>> :	7.27 т
m dry <\displaystyle m_<\text>> :	5.27 т
Isp:	370 с
Δv:	1167.8 м/с
Первая ступень (Восхождение):
m full <\displaystyle m_<\text>> :	38.52 т
m dry <\displaystyle m_<\text>> :	14.52 т
Isp:	350 с (средний в атмосфере)
Δv:	3349.9 м/с
Всего
Δv:	7544.6 м/с

I_sp для нескольких двигателей

Чтобы подсчитать I_sp для нескольких двигателей с разными I_sp, вы должны разделить общую тягу на общий расход всех двигателей:

I s p = ∑ i n ( T i ) ∑ i n ( m ˙ i ⋅ g 0 ) = T 1 + T 2 + ⋯ + T n T 1 I s p 1 + T 2 I s p 2 + ⋯ + T n I s p n <\displaystyle I_=<\frac <\sum _^(T_)><\sum _^(<\dot >_\cdot g_<0>)>>=<\frac +T_<2>+\dots +T_><<\frac >>>>+<\frac >>>>+\dots +<\frac >>>>>>>

Это выражение определяет точный I_sp, которую можно использовать для подсчёта Δ v <\displaystyle \Delta v> . В случае, когда все двигатели одинаковые, общий I_sp не отличается от исходного.

Переход с орбиты на орбиту

В этой части мануала мы рассмотрим простейший переход с одной круговой орбиты на другую. Такой переход называется орбитой Гомана и содержит в себе два проградных включения двигателя. Первое включение поднимает апоцентр исходной орбиты до уровня нужной орбиты. Затем нужно просто долететь до нового апоцентра и вторым включение двигателя поднять перицентр орбиты, скруглив её. Конечно же, это в случае, когда нужно понизить орбиту, двигатель надо включать не в проградном, а в ретроградном направлении.

Мы также можем применить некоторые вычисления, чтобы найти запас Δ v <\displaystyle \Delta v> для гомановского манёвра. Примем, что необходимая скорость набирается мгновенно. Для примера, исходную 100-километровую круговую орбиту вокруг Кербина поднимем до 200-километровой. Δ v <\displaystyle \Delta v> для первого ускорения рассчитывается следующей формулой:

Δ v 1 = μ r 1 ( 2 r 2 r 1 + r 2 − 1 ) <\displaystyle \Delta v_<1>=<\sqrt <\frac <\mu >>>><\Bigg (><\sqrt <\frac <2r_<2>>+r_<2>>>>-1<\Bigg )>>

А эта формула для второго ускорения:

Δ v 2 = μ r 2 ( 1 − 2 r 1 r 1 + r 2 ) <\displaystyle \Delta v_<2>=<\sqrt <\frac <\mu >>>><\Bigg (>1-<\sqrt <\frac <2r_<1>>+r_<2>>>><\Bigg )>>

• μ = G M <\displaystyle \mu =GM>— Гравитационный параметр центрального тела. ( 3.532 ⋅ 10 12 <\displaystyle 3.532\cdot 10^<12>>м³/с² для Кербина).

• r 1 = H 1 + R c <\displaystyle r_<1>=H_<1>+R_>= Радиус исходной орбиты. (700 000 м = 100 км + 600 км в данном случае).

• r 2 = H 2 + R c <\displaystyle r_<2>=H_<2>+R_>= Радиус второй орбиты. (800 000 м = 200 км + 600 км в данном случае).

Важно, что в игре показывается высота не над центром масс центрального тела, а над его поверхностью, поэтому к приборной высоте надо прибавить его радиус.

Необходимо быть уверенным, что характеристической скорости достаточно для манёвра. С другой стороны, вычислениями выше можно найти необходимый запас топлива.

Расход топлива

Далее, мы покажем как подсчитать расход массы топлива чтобы узнать, как много топлива сгорит за определённое время.

Если мы знаем необходимое Δ v <\displaystyle \Delta v> и полную массу ракеты до включения двигателя, мы можем найти, сколько топлива надо сжечь.

Сначала узнаем массу ракеты после работы двигателя. для этого воспользуемся уравнением Циолковского, подставив исходную массу и Δ v <\displaystyle \Delta v> . Теперь мы можем решить уравнение и найти сухую массу после манёвра. Разницу между этими двумя массами Δ M = M f u l l − M d r y <\displaystyle \Delta M=M_-M_> испульзуем, чтобы определить время работы двигателя.

Выражение для расхода топлива при данной I_sp и тяге T выглядит так:

m ˙ = T I s p <\displaystyle <\dot >=<\frac >>>

Разделив разницу масс Δ M <\displaystyle \Delta M> на расход топлива m ˙ <\displaystyle <\dot >> , получим время работы двигателя.

Обычно, когда тяга дана в кН и удельный импульс в м/с, результат получается в т/с (тонны в секунду).

Орбитальная скорость

Гораздо проще формула для расчёта орбитальной скорости для круговой орбиты данного радиуса. Для этого просто вычислим:

Например, для 100 — километровой орбиты, радиус орбиты будет 700 км и скорость около 2245.8 м/с.

Таблица Δv

Таблица Δ v <\displaystyle \Delta v> содержит приблизительную Δ v <\displaystyle \Delta v> , необходимую, чтобы добраться из одного места (на земле или в космосе) до другого. Значения Δ v <\displaystyle \Delta v> для таблицы берутся приблизительные с некоторым запасом (на случай, если мы провалим какой-нибудь маневр). Наша таблица выглядит так:

Подьём на 100 км орбиту Кербина:	4700 м/с
Перелёт до Муны:	900 м/с
Приземление на Муну:	1000 м/с
Взлёт с Муны и возвращение на Кербин:	1000 м/с
Всего Δ v <\displaystyle \Delta v> :	7600 м/с

Если мы построим ракету с характеристической скоростью 7600 м/с и достаточными ускорениями при старте ступеней, мы можем быть уверены: наша ракета может достичь Муны и вернуться на Кербин. Ракета с немного меньшей характеристической скорость, возможно, тоже может достичь тех же целей, но с бо’льшим требованием к точному управлению.

Тяговооружённость

Тяговооружённость (TWR) — это отношение тяги двигателей ракеты к её весу.

Очень важно знать тяговооружённость вашей ракеты, потому что она показывает, сможет ли вообще ракета оторваться от земли. Если TWR меньше единицы, вы не подниметесь ни на сантиметр — чтобы подняться в воздух, двигатели должны пересилить гравитацию. Наименьшая оптимальная TWR на старте около 2.2.

Получить тяговооружённость можно просто разделив тягу двигателей на вес полностью заправленной ступени.

F_=m\cdot g\implies TWR=<\frac >>>=<\frac >>>1>»> F T > F G = m ⋅ g ⟹ T W R = F T F G = F T m ⋅ g > 1 <\displaystyle F_>F_=m\cdot g\implies TWR=<\frac >>>=<\frac >>>1> F_=m\cdot g\implies TWR=<\frac >>>=<\frac >>>1″/>

Найти ускорение на старте можно просто использовав Второй закон ньютона:

F = m ⋅ a = F T − F G = F T − m ⋅ g = m ⋅ a ⟹ a = F T m − g <\displaystyle F=m\cdot a=F_-F_=F_-m\cdot g=m\cdot a\implies a=<\frac >>-g>

Такие вычисления работают только если гравитация направлена против вектора тяги двигателей.

На орбите же ускорением свободного падения можно пренебречь, так что там TWR меньше единицы вполне законно. Ускорение минимально сразу после старта, когда баки полны, и максимально прямо перед их опустошением:

a m i n ≈ F T m f u l l − g <\displaystyle a_\approx <\frac >>>-g> and a m a x ≈ F T m d r y − g <\displaystyle a_\approx <\frac >>>-g>

Сухая масса так же включает в себя массу топлива на следующих ступенях. Чтобы вычислить перегрузку просто поделите ускорение на g 0 = 9.81 m s 2 <\displaystyle g_<0>=9.81<\frac >>> . Опустошаясь, космический аппарат теряет вес, соответственно увеличивается ускорение и перегрузки:

g-force m i n ≈ F T m f u l l ⋅ g 0 <\displaystyle <\text>_\approx <\frac >\cdot g_<0>>>> и g-force m a x ≈ F T m d r y ⋅ g 0 <\displaystyle <\text>_\approx <\frac >\cdot g_<0>>>>

Так как вес тела зависит от силы гравитации, тяговооружённость изменяется от планеты к планете.

В заключение: Это руководство должно быть полезно при разработке ваших ракет и позволит, насколько это возможно, справиться без тестовых полётов. надеемся, что оно поможет одинаково как начинающим, так и опытным игрокам KSP.

Источник

Читайте также:  Как сделать вместо папки