Экспериментальный грузовой космолет "Муравей-2"


Предисловие.

В данной небольшой статье я хочу продемонстрировать экспериментальный космолет, который выводил бы на самую низкую орбиту (примерно в 71 км), максимально возможный процент ПН по отношению к стартовой массе самого космолета. Этот космолет, "Муравей-2", является продолжением экспериментов по достижению наибольших показателей эффективности по грузоподъемности, по сравнению с его первоначальным прототипом "Муравей" из данной статьи.
Учитывая, что ручной вывод космолета на орбиту сопряжен с неизбежными погрешностями - потерями скорости и топлива, то для вывода экспериментального космолета будет использован автопилот под управлением МехДжеба.
В итоге был создан и протестирован экспериментальный космолет "Муравей-2", имеющий эффективность ПН в 50.18%, что и являлось моей изначальной задачей - перешагнуть планку в 50%. Может, у кого-то есть идеи по усовершенствованию профиля вывода или сможет доработать конструкцию, то просьба поделиться в комментариях.

Описание космолета и его конструкция.

Космолет "Муравей-2" имеет два двигателя CR-7, один грузовой отсек CRG-04, два топливных бака-адаптера Мк2 с 2.5 тоннами ракетного топлива каждый, один торцевой воздухозаборник Adjustable Ramp Intake и одну мотогондолу Engine Nacelle. В качестве командного модуля использован 40-килограммовый горизонд ОКТО2, для ориентации в космосе установлен 50-килограммовый маленький гиродин. Для отделения и установки груза в грузовом отсеке установлен 10-килограммовый отделитель TD-06. Для аэродинамического управления использованы два 40-килограммовых элерона Eleron4, плюс еще два крыла-бака Big-S Wing Strake. Шасси установлено трехстоечное, LY-10. Для обеспечения космолета электричеством на весь полет установлены две пятикилограммовые батареи Z-100 на 100 единиц электроэнергии каждая.
Сухая масса космолета - 5.621 тонны, масса топлива - 5.205 тонны, масса заправленного - 10.826 тонны, масса снаряженного (с грузом) - 21.729 тонны. Отношение максимальной массы груза (10.904 тонны) к стартовой массе космолета - 50.18%, т.е. эффективность ПН на орбиту в ~71 км составляет 50.18%.
Космолет при разгоне в атмосфере разгоняется до 1901 м/с на высоте ~26 км.
При конструировании космолета я старался максимально его облегчить и почти не использовать крылья - подъемная сила здесь создается самими баками и грузовым отсеком, так сказать два в одном, а для пилотирования в атмосфере взял самые маленькие элероны. Два дельтавидных крыла обеспечивают некоторую подъемную силу для более быстрого подъема и соответственно некоторого сокращения расхода топлива для атмосферного разгона. Кроме того, они обеспечивают возможность посадки без использования парашюта. Масса ПН была подобрана с таким расчетом, чтобы использовать наименьшее количество топлива. Если ПН уменьшить и слить еще топлива, то придется тащить полупустые баки, если же добавить вес ПН и долить топлива, то тащим лишний окислитель и теряем ТВР (а чем меньше окислителя мы с собой берем, тем лучше). Возможно, кто-то сможет подобрать и лучшее соотношение груза/топлива, поделитесь советом в комментариях.
Для вывода используем автопилот, руками ничего вывести не получится. Алгоритм вывода на орбиту  с пояснениями его работы приведен далее.

Вывод на орбиту.

Для вывода на орбиту я решил использовать МехДжеб, как и в предыдущем космолете "Муравей". Важно помнить, что автоматика осуществляет только вывод на орбиту и ее закругление, а сход с орбиты и посадка производится вручную - это связано прежде всего с конструктивными особенностями космолета, требующего ручного контроля при посадке. После завершения работы автопилота отделите груз вручную. Чтобы отделение груза прошло быстрее, сделайте несколько поворотов корпусом космолета по крену.


На старте. Настройте параметры МехДжеба, как показано на скриншоте. Перед стартом выпустите элероны кнопкой 4 - это нужно для того, чтобы прижать хвост космолета к ВПП для устойчивого разгона. Как только космолет приблизится к концу полосы, отключите элероны повторным нажатием кнопки 4 и сразу после взлета уберите шасси кнопкой G. После отрыва от ВПП автоматика начинает маневр построения суборбитальной траектории в атмосферном разгоне.


Как только LimitAoA перестанет работать (при работе он светится зеленым), отключите его и вместо 15 выставьте значение 0, после чего будьте готовы его включить на скорости 1400м/с.


Как только космолет достигнет скорости 1400 м/с, включите LimitAoA в 0 градусов, для лучшего набора скорости. На высоте 26 км атмосферный разгон завершается, и автоматика переключает режим двигателей после высоты ~26 км. Разгон в атмосфере составляет 1901 м/с.


Затем ждите, пока автоматика не переключит режим двигателей, и как только это произойдет отключите LimitAoA и сразу же выставьте Force roll turn:90 градусов, чтобы повернуть космолет на 90 градусов к поверхности для уменьшения драга при подъеме к апоцентру. Затем, когда двигатели отработают в ракетном режиме и апоцентр поднимется до 71км, отключите Force roll, и ждите пока космолет не выйдет за пределы атмосферы. Также отключите автоварп до выхода из атмосферы, т.к. груз немного клипаный и в космосе варп может вызвать разбалансировку груза.
 
После выхода из атмосферы автоматика рассчитывает момент и время прожига для закругления орбиты. Показан момент начала прожига по закруглению орбиты.

На орбите. Остаток дельты 1-2 м/с, после сброса груза будет примерно 3-4 м/с.

Сход с орбиты и посадка.

Сход с орбиты происходит примерно за 1/2 витка.
После прожига в ретрогрейд для схода с орбиты отключаем САС, чтобы гиродин не тратил лишнюю электроэнергию, далее космолет в свободном падении снизится сам. Грузовой отсек при сходе с орбиты держим открытым - это быстрее затормозит его и сбросит скорость. Отсек не закрываем вплоть до посадки - он сыграет роль парашюта при приземлении.
Далее вместе с скриншотами приведена инструкция по его приземлению. Следует помнить, что посадка из-за отсутствия килей и полноценной аэродинамики достаточно сложная, требуется некоторая тренировка для успешного приземления космолета. После схода с орбиты останется чуть-чуть жидкого топлива, и его можно в принципе использовать при посадке, хотя планирование без двигателя тоже вполне возможно.

После схода с орбиты, на высоте 5-3 км выпустите шасси и включите САС в положение прогрейда, и снижайтесь до высоты в примерно 1 км.

По снижению до 1 км начинайте медленно выравнивать космолет к горизонту, не отключая САС прогрейда.

Затем на высоте примерно 250 м выровняйте космолет параллельно горизонту, включите тормоза и отключите САС, далее удерживайте его в этом положении, чуть приподняв нос. Если осталось немного топлива, то можно включить тягу примерно на 1-2 деления. Перед самым касанием поднимите тангаж примерно на 10 градусов.

На земле.


Клавиши управления.

1. Переключить режим CR-7 и открыть/закрыть воздухозаборники (соответственно режимам CR-7)
2. Включить/выключить CR-7
3. Открыть/закрыть грузовой отсек
4. Переключить элероны
Шасси переключаем стандартной кнопкой G.

Это самый большой процент эффективности ПН, которого мне удалось на данный момент достичь - 50.18%.
Жду ваших замечаний и предложений по конструкции космолета, а также по улучшению эффективности профиля вывода :)

Спасибо за внимание.

ant2.craft [68,13 Kb] (cкачиваний: 15)

  1. 77
    Это alexoff alexoff - #10 0
    +2
    а под полезной нагрузкой понимается масса крафта на орбите с рудой? обычно просто под ПН понимается масса грубо говоря руды в контейнере. я подозреваю, что немало топовых ССТО, на которых мастера летали к Тило или Еве и обратно, на орбите весят довольно немало, хотя как таковой полезной нагрузки не имеют.
    »
    Написано:
    Группа: Модераторы, Публ/Комм: 25/918
     
    1. 0
      Это Kostya88 Kostya88 - #20 0
      0
      Нет, под ПН подразумевается вообще масса груза в 10.824 тонны, прикрепленного к отделителю. Баки с рудой и ксеноном (плюс там балка еще в 80кг) играют роль просто груза, ради эксперимента. Можно считать, что вместо этих баков прикрепили свинец или уран, весом те же 10.824 тонн. Это чисто орбитальный грузовик.
      »
      Написано:
      Группа: Хорошие люди, Публ/Комм: 6/46 [Онлайн]
       
  2. 9
    Это Slv Slv - #30 0
    +1
    один торцевой воздухозаборник Adjustable Ramp Intake и одну мотогондолу Engine Nacelle

    Вот очередная ошибка в стиле "я не проходил" что-ли??
    Engine Nacelle один из начальных охладителей движков и на больших высотах и скоростях полезен практически только как балласт -- попробуй использовать более продвинутые охладители, они и как воздухозаборники более эффективны.
    Adjustable Ramp Intake -- как и все универсальные (Adjustable -- настраиваемый, изменяемый) менее эффективны, попробуй шок коне (круглый с конусом) он вроде бы более эффективен на стадии высотного разгона, что для космолета гораздо важнее чем низкие высоты.(Тут на 100% не уверен про новые версии, раньше конусный был гораздо эффективнее, народ поправьте если сейчас это не так? Просто давненько космолетами не занимался.)

    замечаний и предложений по конструкции космолета

    Используй положительные углы атаки для крыльев и отрицательные для воздухозаборника (1-3 градуса для крыла и 3-5 для воздухозаборника судя по твоим скриншотам разгона, сильно этим увлекаться не стоит), это даст меньшее сопротивление для крафта при большей подъемной силе и больший объем воздуха для движков при разгонах с углами атаки 5-10 градусов).

    ЗЫ учитывая что у тебя используется корпус с аэродинамикой положительный угол атаки для такого "крыла" лучше делать просто наклоняя в низ не несущие поверхности находящиеся перед центром подъемной силы в твоем случае охладитель и воздухозаборник. :-))) Можно еще и движки чуть наклонить но уже в верх, так как они сзади центра подъемной силы -- глянь на силуэты современных истребителей. %-) Движки наклонять совсем чуть-чуть иначе при взлете будут проблемы.
    »
    Написано:
    Группа: Посетители, Публ/Комм: 9/221
    ***
    НашЫ крашЫ самые крашные краши на Кербине и никакие другие краши не перекрашат наши краши по крашности и крашистости!
     
    1. 0
      Это Kostya88 Kostya88 - #40 0
      +1
      Там идет борьба за вес, каждый килограмм критичен, иначе не получается выйти на 49% ПН. Я в курсе, что мотогондола неэффективна аэродинамически, она используется как бак для ЖТ, для двух-трех рапир хватает одного торцевого заборника. Дело в том что мотогондола пустая весит 150 кг и вмещает 150 керболитров ЖТ, а сверхзвуковой аналогичный заборник пустой весит уже 170 кг, что снижает процент ПН. Остальные баки тоже проигрывают мотогондоле по весу. Правильнее было бы конечно вместить в каргобей дополнительные 50 литровые баки, но без клиппинга они не влазят никак )
      Конусный заборник тоже весит в 2 раза больше. У него правда площадь забора 75 против 74 у Adjustable Ramp Intake, но вес в итоге перевешивает преимущество по площади (смотрите скриншот). Я провел серию испытаний, с разными заборниками (со всех заборников ЖТ было слито), прилагаю скриншоты испытаний.
      А вот с углами атаки я повозился, пробовал так и сяк, сначала по минимуму - на 1-2 градуса, потом побольше - на 3-4 градуса, но в итоге разгон все равно получается чуть хуже (на 10-15 м/с), чем изначально. Может я что-то неправильно понял по углам атаки ?
      P.S. Я там с помощью МехДжеба немного улучшил профиль вывода и достиг почти 49.5% ПН, когда появится официально МехДжеб под 1.6 - обновлю статью, т.к. КОС довольно сложно настроить под оптимальный профиль.
      »
      Написано:
      Группа: Хорошие люди, Публ/Комм: 6/46 [Онлайн]
       
      1. 9
        Это Slv Slv - #50 0
        +1
        Испытывать "углы атаки" крыла относительно корпуса при вертикальном разгоне бессмысленно. :-) Весь их смысл при таком способе использования теряется.

        По воздухозаборникам в таком случае сорян, давненько даже не лез к космопланам, но в принципе не смотря на вес эффективность разгона в атмосфере с их использованием должна быть выше -- а это разгон на чистом топливе и экономия веса на окислителе. Иначе н@хуа их было вообще вводить в игру?
        Не пробовал просто заменить на своем и с теми же параметрами на орбиту выскочить? Хотя при более эффективных воздухозаборниках этап высотного разгона должен быть чуть дольше и давать большую атмосферную скорость.
        »
        Написано:
        Группа: Посетители, Публ/Комм: 9/221
        ***
        НашЫ крашЫ самые крашные краши на Кербине и никакие другие краши не перекрашат наши краши по крашности и крашистости!
         
        1. 0
          Это Kostya88 Kostya88 - #60 0
          0
          Так я углы атаки испытывал на Муравье, не на тестовом из скриншотов )
          В общем, крылья оставил так, а вот заборник чуть опустил, рапиры на 2 градуса поднял и получил прирост в ~4 м/с. Большего добиться не удалось.
          Пробовал заменить заборник на конусный и вместо гондолы сверхзвуковой, также комбинировал их с гондолой. В итоге разгон остался почти прежним - минус 2 м/с. Видимо все-таки даже небольшой вес перевешивает преимущество в высотном разгоне. На скриншотах (1-й и последний скрины) кстати та же картина получается )
          »
          Написано:
          Группа: Хорошие люди, Публ/Комм: 6/46 [Онлайн]
           
          1. 9
            Это Slv Slv - #70 0
            +1
            Ну что-же, 4 м/с так сказать из ничего тоже не плохо. :-) Я же писал так как у тебя корпус тоже дает подъемную силу крылья относительно корпуса не стоит поворачивать.
            А угол атаки в таком случае получается наклоном не несущих деталей относительно несущей части. Те что впереди центра подъемной силы вниз, те что сзади вверх. В твоем случае это воздухозаборник и охладитель впереди и двигатели сзади.

            Ну на этом у меня с "советами" все sunglasses , удачи в дальнейших экспериментах.
            »
            Написано:
            Группа: Посетители, Публ/Комм: 9/221
            ***
            НашЫ крашЫ самые крашные краши на Кербине и никакие другие краши не перекрашат наши краши по крашности и крашистости!
             
  3. 0
    Это Kostya88 Kostya88 - #80 0
    0
    Допилил космолет и добился эффективности ПН в 50.18%, статью обновил и файл крафта перезалил. С выходом МехДжеба для версии 1.6.1 улучшил профиль вывода, от kOS решил отказаться, т.к. мало кто им пользуется, в отличие от МехДжеба. Перешагнуть планку в 50% удалось путем слива топлива и увеличения ПН на 108 кг, что потребовало несколько более пологой (и соответственно более скоростной) траектории вывода, добавив 35 м/с разгона. Саму конструкцию не трогал, она осталась неизменной.
    Судя по всему, рубеж эффективности ПН в 50.18% для полноценных грузовых ССТО и космолетов на данный момент является абсолютным рекордом.
    Если кто-то знает или видел большие значения по эффективности ПН для космолетов, то просьба сообщить об этом здесь в комментариях.
    »
    Написано:
    Группа: Хорошие люди, Публ/Комм: 6/46 [Онлайн]
     
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Чат
  • Опрос
  • Стримы
    Хотите ли Вы сотрудничества между проектами SpaceDock.ru и Ангар Джеба?
Последние комментарии
  • Elektrichker Elektrichker написал в
    Последний Дракон (всего 13 комм.)


  • Miggami Space. Miggami Space. написал в
    ЯК-40 (всего 4 комм.)
    Як-40 с кабиной от Б-29 это сильно
  • Lynx Lynx написал в
    [KSP Фильм] Проект Затмение – ... (всего 10 комм.)
    Я когда смотрел - меня в начале грела надежда что все исправится, а в конце поддерживал принцип что ну не просто же так я его смотреть начинал. А так ты прав )
  • Slv Slv написал в
    [KSP Фильм] Проект Затмение – ... (всего 10 комм.)
    Дык, я же не в кинотеатре, а дома на ноуте и перемотка есть... :-) Хотя не помню смотрел ли я этот интерстеллар или нет... кажись не смотрел что-то названия такого не припомню.
  • john_kerman john_kerman написал в
    Последний Дракон (всего 13 комм.)
    Мощн) Теперь надо робота типа гандамов)
  • alexoff alexoff написал в
    [KSP Фильм] Проект Затмение – ... (всего 10 комм.)
    Смог ли ты интерстеллар посмотреть? Там же первые минут 40 фильма вообще хрень полная
Все комментарии
Обновления на форуме
268 Всего
6 Польз.
262 Гостей
Alexa, Proton_, Яндекс, Google, Kostya88, Sanny, Marschig, Soul, axel7foley
Онлайн список
Новостей на страницу:
Наверх