Ist dies ein Diagramm von Isp vs. Treibmittelmassenanteil für ein SSTO-Fahrzeug?

Beim Versuch, Informationen zu SSTO-Designs zu finden, bin ich auf diese Tabelle gestoßen:

Treibmittelmassenanteil vs. treibmittelspezifischer Impuls für einstufige Rakete in die Umlaufbahn

Es wurde in einem alten Forumsthread als Teil einer SSTO-Diskussion verwendet, aber das Poster zitierte nicht das Papier, aus dem sie es entnommen hatten. Ich bin so weit gekommen zu identifizieren, dass RBCC ein raketenbasiertes kombiniertes Fahrrad bedeutet , aber das war es auch schon.

So. Zeigt dies wirklich den für einen SSTO erforderlichen Anteil von Isp im Vergleich zum Treibmittel , oder wurde das ursprüngliche Poster falsch informiert? (Und was zeigt es?)

Es wäre auch schön zu wissen, ob diese Linie gerade oder zumindest nur in eine Richtung gekrümmt sein sollte, und wenn jemand eine Ahnung hat, von welchem ​​​​Papier die Handlung stammt, würde ich gerne wissen.

Wenn Sie nach der dicken schwarzen Linie fragen, die in der Nähe von 1,0 beginnt und auf 0,55 abfällt, scheint es sich um eine Darstellung der Tsiolkovsky-Raketengleichung zu handeln, in der Δ v festgelegt ist (möglicherweise 10 km/s) und der Parameter 1 − M 0 M F ist gegen ISP aufgetragen. Siehe auch ( en.wikipedia.org/wiki/Propellant_mass_fraction )
@AJN Ich vermute eher 7,6 km / s als fest Δ v , da dies die Kurve nahezu repliziert . Ich habe 480 Sekunden als Isp geschätzt, das einen Treibmittelmassenanteil von 0,8 erfordert, und gelöst Δ v .
... und nicht nur Δ v ist fest, aber auch der Schub ist fest (auch bekannt als Gravitationswiderstand wird vernachlässigt)
@asdfex Ihr Wolfram-Alpha-Link ist in Ihrem Kommentar von vor etwa 10 Minuten durcheinander geraten. Es kann in der SE mühsam sein, diese Links korrekt hinzubekommen. Es gibt Fehler darin, wie SE Links interpretiert.
@asdfex In diesem Fall funktioniert das Ändern des Sternchens in %2A: wolframalpha.com/… . Manchmal müssen Sie Zeichen wie öffnende und schließende Klammern, Sternchen, Pluszeichen, Minuszeichen und Leerzeichen in ihre hexadezimalen Äquivalente ändern (z. B. %2A für ein Sternchen), damit SE den Rohlink richtig erhält.
Ich habe festgestellt, dass die offene eckige Klammer Beschreibung geschlossene eckige Klammer offene Klammer Link geschlossene Klammer manchmal weniger problematisch ist. Schließende Klammern sind immer noch problematisch.
Die Krümmung ist einfach: Sie muss S-förmig sein: Bei niedrigem ISP muss sie tangential zu 1 sein (viel Treibstoff und sonst nichts), bei sehr hohem ISP ist sie asymptotisch zu 0 (fast kein Treibstoff). www.wolframalpha.com/…
@asdfex nicht nur Gravitationswiderstand, sondern Luftwiderstand, Flügel und strukturelle Masse über dem Kopf usw., wenn man bedenkt, welche Art von Fahrzeug einen "raketenbasierten kombinierten Zyklus" -Antrieb verwenden würde.
@asdfex Sie beschreiben die Faktoren, die die Kurve formen, richtig, aber wie denken Sie, dass dies S-förmig ist?
Mich stört, dass die Grafik bei etwa 1000 Sekunden abbricht...
@ikrase, was würdest du nach dem 1000-Sekunden-Bit setzen? Projekt Orion?
@LorenPechtel Eine S-förmige Kurve ist eine Kurve, die sich zuerst in die eine und dann in die andere Richtung biegt. Muss nicht einem echten Buchstaben S ähneln.

Antworten (1)

Genauer gesagt ist dies ein Diagramm des Massenanteils, der erforderlich ist, um ein bestimmtes Ziel-Delta-v zu erreichen. Wie David Hammen betont, scheint die Kurve näher an ~7,6 km/s zu liegen, was eher im Bereich einer hochenergetischen ersten Stufe als eines SSTO liegen würde. Dies wäre tatsächlich ziemlich nah an einem Atlas-V-Core-Äquivalent.

Eine typische Rakete benötigt ~ 10 km / s Delta-V, um die Umlaufbahn zu erreichen. Ein luftatmendes Fahrzeug mit seinem langsamen Aufstieg und langen Weg durch die Atmosphäre wird mehr brauchen. Realistischerweise haben Sie unterschiedliche Kurven für verschiedene Antriebstechnologien und Fahrzeugtypen, die jeweils die Unterschiede in der Schwerkraft und den aerodynamischen Verlusten berücksichtigen. Hier ist ein Versuch, der auf dieser Ableitung von Henry Spencer und Bob Zubrin und der in diesem Diagramm gezeigten RBCC-Leistung basiert. Mit L/D von 5 und einer durchschnittlichen Beschleunigung von 0,5 g nehmen Sie den "äquivalenten effektiven spezifischen Impuls" aus Ihrem Diagramm als den spezifischen Impuls bei v F ich N A l / 2 und ein etwas breiterer Bereich für die Leistung chemischer Raketen:Delta-v versus spezifischer Impuls

Und beachten Sie, dass 7,6 km/s Sie nicht wirklich in die Umlaufbahn bringen werden. Es sieht so aus, als hätte der Autor eine ideale Situation betrachtet – keinerlei Verluste. Ich kann in dieser Situation die Schwerkraft- und Luftwiderstandsverluste weglassen, aber Sie können die Verluste beim Klettern auf Ihre gewünschte Umlaufbahn nicht vermeiden.
@LorenPechtel Das merke ich zweimal.
Ist dies ein Diagramm von Isp vs. Treibmittelmassenanteil für ein SSTO-Fahrzeug?
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