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 kOS, который предоставляет более гибкие возможности пилотирования, по сравнению с автопилотом МехДжеба.
В итоге был создан и протестирован экспериментальный космолет "Муравей-2", имеющий эффективность ПН в 49.01%.
Но я думаю, что это не предел, и наверняка можно создать грузовик с процентом ПН более пятидесяти. 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 - 5.64 тонны, масса заправленного - 11.261 тонны, масса снаряженного (с грузом) - 22.085 тонны. Отношение максимальной массы груза (10.824 тонны) к стартовой массе космолета - 49.01%, т.е. эффективность ПН на орбиту в ~71 км составляет 49.01%.
Космолет при разгоне в атмосфере разгоняется до ~1865 м/с на высоте 25 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 не МехДжеб, как в предыдущем космолете "Муравей", а кербальскую операционную систему (Kerbal Operating System (KOS)), которая позволяет сделать более гибкий и настраиваемый профиль вывода на орбиту, и соответственно добиться лучших показателей эффективности, по сравнению с автопилотом МехДжеба.
Для более подробного ознакомления с работой kOS и скриптовым кодом данной программы смотрите мою предыдущую статью по этой теме. А в данной статье будет приведен только алгоритм и порядок выполнения программы, вместе с скриншотами.
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.
Вначале открываем терминал kOS клавишей 4, и для запуска программы ANT2 наберите в терминале команду switch to 1. - это подключит диск SCS модуля KAL9000, потом скопируйте из КСЦ сам файл скрипта на наш космолет командой copypath ("0:/ANT2", "1:"). Ну и наконец напишем команду на исполнение программы - run ANT2. Сами скрипты хранятся в папке игры по адресу - ...\Kerbal Space Program\Ships\Script. Сам файл скрипта назван по имени космолета ANT2.KS, чтобы легче было его идентифицировать. В архиве лежит сам файл скрипта и файл крафта.
После завершения работы автопилота нажмите Ctrl+C для выхода из kOS и прерывания работы, затем отделите груз. Чтобы отделение груза прошло быстрее, сделайте несколько поворотов корпусом космолета по крену.
На орбите у нас будет примерно 5 dV с грузом - хватит для схода с орбиты, а при сбросе груза дельты будет немного больше - примерно 15 dV.

На старте. Вызовите терминал кнопкой 4 и введите команды запуска программы. Далее ничего не нужно делать вплоть до закругления орбиты.

После отрыва от ВПП и разгона до 320 м/с автоматика начинает маневр построения суборбитальной траектории в атмосферном разгоне.

На высоте в 13 км космолет проходит наивысшую точку нагрева и сразу же после нее автоматика переводит тангаж по вектору скорости.

На высоте 25 км атмосферный разгон завершается, и автоматика переключает режим двигателей сразу после высоты 25 км. Разгон в атмосфере составляет 1865 м/с.

После отработки двигателей в ракетном режиме апоцентр поднят до 70500 км, и далее автоматика поддерживает эту высоту до выхода космолета за пределы атмосферы.

После выхода из атмосферы автоматика рассчитывает момент и время прожига для закругления орбиты. Показан момент начала прожига по закруглению орбиты.

На орбите. Остаток дельты 5 м/с, после сброса груза будет примерно 15 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 терминал KOS
Шасси переключаем стандартной кнопкой G.

Это самый большой процент эффективности ПН, которого мне удалось на данный момент достичь - 49.01%.
Жду ваших замечаний и предложений по конструкции космолета, а также по улучшению эффективности профиля вывода, ведь наверняка можно перешагнуть планку в 50% :)

Спасибо за внимание.

ant2_kos.zip [8,25 Kb] (cкачиваний: 23)

- + +10
У Вас НЕТ прав на выставление оценки для этой новости.
Для выставлени оценки необходимо пройти регистрацию на сайте.
Если Вы уже зарегистрировались, то войдите на сайт.
  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: 25/907
     
    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: 6/34
       
  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: 9/212
    ***
    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: 6/34
       
      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: 9/212
        ***
        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: 6/34
           
          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: 9/212
            ***
            НашЫ крашЫ самые крашные краши на Кербине и никакие другие краши не перекрашат наши краши по крашности и крашистости!
             
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
  • Marschig Marschig написал в
    Первая сеть ретрансляторов (всего 46 комм.)
    Чем больше высота тем больше покрытие. Как рассчитывать подробно расписано в разделе описания таблицы, под спойлером.

    Спутники выводятся на переходную эллиптическую орбиту, в апоцентре по очереди переходят на круговую. Расчёт переходной орбиты тоже приведён. Что именно в тексте непонятно?
  • Sergej.korolov Sergej.korolov написал в
    Android-подборка аналогов KSP (всего 20 комм.)
    А где SpaceFlight Simulator?
  • Александр Струков Александр Струков написал в
    Первая сеть ретрансляторов (всего 46 комм.)
    Отличная статья! Возникли вопросы. Как рассчитать оптимальную высоту для максимального покрытия? Как осуществляется разведение спутников на круговую орбиту?
  • Marschig Marschig написал в
    Blue Origin - New Shepard (Rep ... (всего 9 комм.)
    То, что не загружается в стоке, не может считаться стоком по определению.

    Это DLC, точнее, DLC Making History. Пока другого нет, можно не уточнять, но в будущем возможно появление новых DLC, станут возможны их разные сочетания, крафты будут грузиться только в правильном сочетании DLC (или если установлены все).
  • Efranded Efranded написал в
    Blue Origin - New Shepard (Rep ... (всего 9 комм.)
    Это считается за сток?
  • GektorZap GektorZap написал в
    Партикловый Салют (всего 2 комм.)
    Партиклы-это по-сути координаты текстур,насколько я понял.А гравитация рассчитывается только для коллайдеров,которых в партиклах попросту нет.Хотя,на партиклы влияют положение и скорость объекта,на котором они висят. В любом случае, если это и возможно,я всё равно не знаю как.Через скрипты,мэби,но в настройках самих партиклов ксп, настройки гравитации нет.
Все комментарии
Обновления на форуме
138 Всего
0 Польз.
138 Гостей
Яндекс, Google
Онлайн список
Новостей на страницу:
Наверх