Was ist die größte Anzahl von Stufen, einschließlich Teilstufen?

Falcon 9 hat eindeutig zwei Stufen, aber das kleinere zweistufige Electron hat eine "Kick-Stage", sodass manche das 2,5 nennen könnten. Die Frage Quantitativer Nutzen von Atlas II's Engine-Droping oder 1.5 Staging? und Hätte es irgendwelche Vorteile für eine Rakete mit zwei „Halbstufen“? Beschäftige dich auch mit Halbstufen, und das Zählen von Stufen ist sogar eine Herausforderung in CZ-5 plus YZ-2, setze SJ-17 in GEO – dritte Stufe oder separates Raumschiff?

Dennoch gibt es hier mehrere Fragen zu Single Stage to Orbit (SSTO), und es besteht die Meinung, dass dies ein gutes Ziel für eine zukünftige Trägerrakete wäre. Saturn V hatte drei Stufen und einige haben hier argumentiert, dass es mehr als drei sind, wenn Sie die gesamte Mission zählen.

Frage: Warum gibt es eine so große Auswahl an Stufennummern, einschließlich Teilstufen?

Sie stellen hier drei verschiedene Fragen. Sie sollten versuchen, in jedem Beitrag nur eine Frage zu stellen.
@uhoh schön gemacht.

Antworten (2)

Es gibt eigentlich nicht so viele verschiedene Stufenzahlen, aber die Variation kommt daher, dass verschiedene Missionen unterschiedliche Delta-V-Anforderungen haben und unterschiedliche Antriebstechnologien unterschiedliche Mengen an Delta-V pro Stufe liefern.

Die Definition von „Halbstufe“ ist nicht ganz klar. Es wird hauptsächlich verwendet, um sich auf die Strategie von Atlas und Atlas II zu beziehen, Motoren fallen zu lassen, aber nicht Tankage; Es wird manchmal auch verwendet, um die sehr häufige Verwendung von Boostern zu beschreiben, die gleichzeitig mit einer ersten Stufe zünden, aber eine deutlich kürzere Brenndauer haben und fallen gelassen werden, bevor die erste Stufe durchbrennt.

Die Größe der Bühne macht sie nicht zu einer halben Bühne. Obere Stufen sind immer kleiner als untere Stufen, typischerweise bei einem Massenverhältnis von etwa 1:4 oder 1:5. Wenn Sie zwei Stufen plus eine „kleine Kick-Stufe“ haben, haben Sie drei Stufen, Punkt.

Saturn V benutzte zwei Stufen (und ein bisschen von der dritten), um die Erdumlaufbahn zu erreichen, und brauchte die dritte, um zum Mond zu gelangen. Die übliche Nutzlast des Saturn V war Apollo, das aus zwei Raumfahrzeugen bestand: dem einstufigen CSM und dem zweistufigen LM. Der vollständige Saturn-Apollo-Stapel umfasste daher sechs Stufen, aber Saturn V sollte als dreistufige Rakete betrachtet werden.

„Zwei halbe“ Stufen und halbe obere Stufen, wie in den letzten Fragen vorgeschlagen, existieren nicht wirklich.

Moderne mit Flüssigbrennstoff betriebene Trägerraketen, die dafür ausgelegt sind, Nutzlasten zu LEO oder in eine geosynchrone Transferbahn zu schicken, haben im Allgemeinen zwei Stufen. Manchmal werden der ersten Stufe Booster hinzugefügt; Wenn sowohl die Booster als auch der Kern beim Start zünden, ist es fraglich, ob diese als zusätzliche Stufe oder als Teil der ersten Stufe gelten. Wenn der Kern nicht bei der Zündung auf Bodenhöhe startet, sind die Booster die erste Stufe, die zweite Stufe des Kerns, wie bei Titan III (aber die Titan III-IVs mit SRBs bezeichnen die Booster normalerweise als "Stufe Null", um dies zu vermeiden um die erste Stufe der Titan II umzubenennen).

Trägerraketen, die sich hauptsächlich auf Festbrennstoffstufen stützen, und einige ältere Flüssigbrennstoffraketen haben einen zu geringen spezifischen Impuls und/oder eine zu schwere Stufentrockenmasse, um die Erdumlaufbahn mit nur zwei Stufen zu erreichen, also haben sie drei oder sogar vier Stufen.

Als historische Referenz erwähne ich die Frage Höchste Stufenzahl in tatsächlichen Trägerraketen? und die Antwort dort, die den Saturn V - Apollo - LEM-Stapel in sechs "Stufen" aufteilt.
Meiner Meinung nach umfasst der „Saturn V-Apollo Stack“ sechs Stufen; Der „Saturn V Launcher“ ist eine dreistufige Rakete. Ihr Van hat vier Räder, auch wenn Ihr Motorrad darin ist.
@RussellBorogove: Auf der anderen Seite fahren die meisten Lieferwagen nicht jeweils auf einem Rad und lassen es fallen, wenn es aufgebraucht ist.
Ihr Van darf nicht...

Dennoch gibt es hier mehrere Fragen zu Single Stage to Orbit (SSTO), und es besteht die Meinung, dass dies ein gutes Ziel für eine zukünftige Trägerrakete wäre.

Das ultimative Ziel ist es, die gesamte Trägerrakete wiederverwenden zu können, denn das kann viel billiger sein, als jedes Mal eine neue Rakete bauen zu müssen.

Eine Möglichkeit, dies zu tun, ist ein SSTO-Fahrzeug. Es gibt viele Studien für geflügelte SSTO-Fahrzeuge. Wenn Sie einen Flügel benötigen, um das Fahrzeug wie ein Flugzeug zu landen, können Sie diesen Flügel auch beim Start verwenden.

Das Problem mit geflügeltem SSTO ist, dass es an der Grenze dessen liegt, was möglich ist:

  • bei jedem heute verfügbaren motortyp braucht man eine sehr leichte, aber große struktur: die nutzlast und die strukturellen massenanteile müssen gering sein.
  • Dazu gehört ein Hitzeschild, das einfach wiederverwendbar und dennoch leicht sein muss.
  • Viele SSTOs wurden um einen Motor herum entwickelt, der Umgebungsluft in geringen Höhen nutzen kann und dann in großen Höhen als Raketentriebwerk arbeitet. Dies ist ein schwieriges Konzept, um es richtig zum Laufen zu bringen.

Um also ein SSTO zum Laufen zu bringen, müssten Sie riesige Mengen an Forschung und Entwicklung investieren, und es würde lange dauern, diese Kosten wieder hereinzuholen, selbst wenn Ihr Fahrzeug so billig wäre wie versprochen. Diese Geldsumme war in der Raumfahrtindustrie zu keinem Zeitpunkt nach dem Apollo-Programm verfügbar.

Dann zeigte SpaceX, dass es möglich ist, eine Raketenstufe ohne Flügel zu landen, indem man mit den Raketentriebwerken vertikal landet. Dies eröffnete einen neuen Weg zur Wiederverwendbarkeit, ohne auf SSTO zurückgreifen zu müssen.

Nur um hinzuzufügen - Virgin Orbit LauncherOne und andere Systeme ersetzen ein Flugzeug für die erste Stufe, also streng genommen kein SSTO und möglicherweise nicht wiederverwendbar, aber ein anderer Ansatz als die anfängliche geflügelte Stufe.
Die Airlaunch sind meiner Meinung nach eher wie eine fliegende Startrampe als eine erste Stufe. Der Geschwindigkeitszuwachs von der Ebene ist winzig.
Ebenso wie die Höhe (denken Sie daran, dass die Umlaufbahn schnell und nicht hoch ist)