Концептуално, колкото по-ниска е масовата част на горивото, толкова по-добре; е, няма отговори тук
Ракетни задвижващи елементи, 7-мо издание Сътън, стр. 30 гласи: "Желателна е висока стойност на масовата част на горивото." - Склонен съм да не се съглася с това твърдение, както е описано в този раздел, тъй като по-високата стойност предполага, че са необходими по-големи количества гориво в даден сценарий. Например, ако имам крайна ракетна маса от 500 кг и считам, че масата на горивото е 100 кг, моето съотношение е 5/6. Направете същите изчисления за 200 кг и получете съотношение 2/3. Е, бих искал по-малко гориво за същата мисия, така че по-ниски печалби според мен. Авторът обаче заявява на тази страница 30 „Желателна е висока стойност (съотношение)“. Защо да е така?
След като прочетох отзивите, разбрах какво съм изтълкувал погрешно. Извършвайки числата на примера на Сатурн V от J, става очевидно, че когато преместваме сухата маса от етап 1 към горивната маса от етапи 2 и 3, виждаме по-високи стойности в pmf.
Отговори
Да вземем например ракетата Saturn V.
Полезният товар може да бъде 140 тона за LEO.
Третият етап има сухо тегло около 10 тона, 119 тона гориво.
Вторият етап има сухо тегло от около 36 тона, 480 тона хранени.
Първият етап има сухо тегло от около 131 тона, 2300 тона гориво.
Всяка стъпка не се интересува дали вдига полезен товар, собственото си сухо тегло или сухо тегло или гориво на подовете над него. Всяко тегло, което можете да загубите от теглото на сухото превозно средство (увеличаване на фракцията на горивото) на всеки етап, означава, че можете да преместите това тегло към следващия етап и в крайна сметка към полезния товар.
Перфектната ракета ще бъде 100% задвижвана с полезния товар отгоре. За съжаление се нуждаем от неща като двигатели и контейнери за тласкача, така че идеята е тези неща да са възможно най-леки.
Ако например първият етап на Сатурн V може да загуби 10 тона сухо тегло, увеличавайки фракцията си на гориво, то вторият етап може да има 10 тона повече в бюджета си, било за гориво или сухо тегло. Ако това може да се преобразува предимно в гориво на втория етап, печалбите се увеличават - същият тонаж гориво на втория етап в крайна сметка получава вашия полезен товар плюс делта-V, отколкото би бил на първия етап.
На всеки етап бръсненето на сухо тегло (увеличена фракция на горивото) в замяна на гориво или бюджет за тегло на по-висок етап винаги ви дава по-голяма ефективност.
В ракетата има три компонента (в определен смисъл). Полезен товар, превозно средство и гориво (където превозното средство включва резервоари за гориво, двигатели и т.н., а горивото включва окислител). Това, което искате, разбира се, е полезният товар да натрупа възможно най-голяма маса. Въпреки това, като се има предвид орбитата, която искате да ударите, и вида на горивото, което използвате, съотношението на горивото към всичко останало е горе-долу фиксирано от, както беше казано, ракетното уравнение.
Така че, за да получите максималния полезен товар, искате масата на превозното средство да бъде възможно най-ниска и за това говори Сътън. Всеки килограм, който избръснете от автомобила си, без да намалявате натоварването с гориво, е един килограм, който можете да имате за полезен товар (поне на горната палуба).
Коментарът на Павел е верен.
Както винаги, когато се опитвате да разберете кое е „най-доброто“, трябва да определите за какво говорите.
В този случай авторът има предвид по-добре, отколкото в Горна делта V
Колкото по-висока е вашата масова част на горивото, толкова по-висока е вашата делта V.
Всички верни отговори и коментари до момента. Резюмето на въпроса: "Концептуално, колкото по-ниска е масова фракция на горивото, толкова по-добре, нали?" е правилно, ако се откажете от предположението за определен двигател и задвижващата система достигне ∆V, изисквана от мисията; но вижте заключителния параграф по-долу.
В допълнение към съотношението на масата, ракетното уравнение има специфичен импулс (по същество скоростта на бягство, но поради исторически причини скоростта, разделена на Земята g) като променлива. За определено определено V увеличете специфичния импулс и можете да намалите съотношението на масата. Както бе споменато по-рано, това означава, че по-голямата част от крайната маса може да бъде полезен товар, стига инертната маса на задвижващата система при по-високи Isp (двигатели, резервоари и т.н.) да не изразходва цялата печалба от масата.
Истинските концепции на мисията се занимават с тази професия през цялото време: какво е необходимо V и кой е най-добрият вариант за постигане на това? Най-добре съм запознат с междупланетните роботизирани мисии и често ни се налага да избираме между студен газ, монопропеланти или би-горива. Бипропелантните системи имат най-висок Isp, като NTO/хидразиновите системи (различни форми на хидразин, като MMH или UDMH) работят в диапазона 300-330 s. Системите с едно гориво, отново хидразин, но без окислител, обикновено имат Isp в диапазона 220-230. А системите за студен газ, като He или N2 под налягане, работят много по-ниско от моноблоковите. Но всеки има своето място, обикновено определено от необходимия V. От гледна точка на Isp изглежда, че бипроп системите винаги биха спечелили. Но бипроп системите имат малко по-тежки двигатели, два големи резервоара вместо един (което дава по-висока масова част на резервоара), повече тръбопроводи (маркучи) и т.н., така че тяхната част от инертната маса е по-висока. Те са и по-скъпи! При сегашните технологии, ако мисията ∆V е по-малка от