Aerodynamisch - kann eine Rakete einen Durchmesser von über 30 Metern haben?

Die früheren und aktuellen Konstruktionen von Raketenwerfern haben Durchmesser von bis zu 8-10 Metern (Saturn-5, N-1, SLS, BFR), bis zu 13-14 Metern für maximale Querschnittsabmessungen für Space Shuttle und Energia-Buran ( Trägerrakete + Orbiter).

Ich bin neugierig:

Kann ein Raketenwerfer aus aerodynamischen Gründen theoretisch einen Durchmesser von 30 Metern und mehr haben? Wird es unüberwindbare Schwierigkeiten mit dem Luftstrom oder etwas anderem geben? Eine Rakete soll vom Meeresspiegel in die Erdatmosphäre starten.

Ich kenne zwei Projekte von Trägerraketen mit einem Durchmesser von über 20 Metern:

Seedrache (Durchmesser 23 Meter)

UR-900 (Durchmesser 28 Meter)

Beide standen nie kurz vor der Umsetzung, und ich weiß nicht, wie ausgereift diese Projekte in der Aerodynamik waren.

Der Booster-Vorschlag mit dem größten Durchmesser, den ich kenne, war der Chrysler SERV. Es hatte an der Basis einen Durchmesser von 29 Metern. en.wikipedia.org/wiki/Chrysler_SERV Es war ein Anwärter auf die Auswahl für das Space-Shuttle-Design und wäre vollständig wiederverwendbar gewesen. Es war ... anders ... aber nicht als unbrauchbar AFAIK angesehen.

Antworten (2)

Wenn Sie die grundlegenden langen und spitzen Proportionen eines Raketendesigns beibehalten, wird die Aerodynamik unter sonst gleichen Bedingungen tatsächlich besser , wenn die Rakete größer wird.

Die Luftwiderstandskraft wächst im Allgemeinen mit dem Quadrat der linearen Skala, ebenso wie Oberflächenwiderstandseffekte. Diese Kräfte arbeiten jedoch gegen die Gesamtmasse des Fahrzeugs, die dazu neigt, als linearer Würfel zu wachsen. Je größer also die Rakete ist, desto geringer ist der relative Einfluss der Aerodynamik auf sie.

Die Größe der bisher gebauten Raketen war hauptsächlich eine Funktion der Bau- und Transportlogistik sowie der Nachfrage nach Nutzlast, nicht der Aerodynamik.

Wie beim Luftwiderstand skaliert der Platz für Motoren und Düsen am Boden nur mit dem Quadrat, sodass das Anwachsen der Masse wie beim Würfel ein Problem darstellen könnte. Glücklicherweise stellt sich die Frage jedoch nicht nach Motoren oder Schub.
Nun, Mist, angesichts dessen muss ich meine "Wie groß können Raketen werden"-Antworten noch einmal überdenken. Ich denke, es wäre kein unüberwindbares Problem bei einem Durchmesser von 30 Metern - Sie könnten die Basis der ersten Stufe aufflackern und hauptsächlich nicht kardanische (also platzsparende) Düsen mit ein paar kardanischen Aufhängungen an der Außenseite für die Schubvektorsteuerung verwenden, und/ oder fügen Sie abwerfbare Boosterringe a la Atlas hinzu.
Die Arbeit eines Raketenwissenschaftlers ist nie getan.

Sicher, es gibt in der Physik keinen Grund, warum Raketen nicht skalieren. Sie brauchen nur eine wirklich große Rakete, um einen Durchmesser von 30 m zu erreichen (Raketen müssen viel höher als breit sein, um eine anständige Aerodynamik zu erzielen).