Некоторые моменты конструирования спейспланов

Итак. По сути, спейсплан это самолет, который может в космос. Его основные плюсы по сравнению с ракетной техникой: экономичность и грузовая эффективность, достигаемые за счет разгона и набора высоты в атмосфере при помощи атмосферных реактивных двигателей (обладающих огромной удельной мощностью по сравнению с ракетными двигателями) и самолетного оперения. Но просто совершить суборбитальный прыжок, разогнавшись и вырвавшись за пределы атмосферы Кербина недостаточно – нужно еще и как минимум «скруглить» нашу орбиту выше 70 км. над уровнем моря. Я не буду описывать все известные на настоящий момент комбинации двигателей и концепции планеров спейспланов. Ведь построив один, я абсолютно уверен, вы поймете принцип и сможете творить самостоятельно.
Данный аппарат изначально задумывался как тренировочный (тренировка вывода на НОО), а позднее был доработан напильником, чтобы он обладал хорошей, для спейсплана, управляемостью при атмосферном полете, вызывая минимум затруднений для управления новичком.

В качестве кабины мы воспользуемся Mk2 cockpit, к ней прицепляем Mk2 rocket fuel fuselage, а к нему Mk2 to 1.25 adapter long. Собственно основной фюзеляж готов. В этой версии нет ни докинг портов, ни даже RCS – монопропилент из кабины нужно слить, дабы не тащить лишний вес на орбиту. В качестве маршевого ракетного двигателя применен Aerospike, по той причине, что по сравнению с химическим 909-ым он обладает большим удельным импульсом (а значит эффективностью) при атмосферном полете (Ой да на самом деле просто прикольно смотрится). Для спейсплана, также как и для самолета, крайне важна его балансировка. Старайтесь, чтобы центр масс (желто-черный шарик) находился в середине аппарата или смещен к его хвосту, но не слишком сильно. Позже, когда вы научитесь строить спейспланы, вы сможете придумывать схемы с сильно смещенным в стороны ЦМ, но сейчас лучше начать с простого. Так же как и для самолетного планера, результирующий вектор аэродинамического усилия (голубой шарик) должен находится немного позади ЦМ, а сам вектор (стрелочка) направлен строго вертикально. Поэкспериментируйте с положениями ЦМ и аэродинамического вектора относительно друг друга и вы поймете, как балансировка влияет на поведение самолета в воздухе. Для взлета и разгона нам потребуются атмосферные двигатели. Наш аппарат выйдет легким, поэтому достаточно будет двух турбоджетов. Разместим их на гондолах, сделанных из ракетных топливных баков FL T-800. Да, я не объяснил. Несмотря на то, что атмосферные двигатели для питания используют лишь керосин, окислитель будет нам нужен для полета, когда воздуха уже будет нехватать.
Кстати о воздухе. Любому атмосферному двигателю (даже «Рапире» в атмосферном режиме) требуется воздух для работы, так как сжигает он не чистое топливо, а топливно-воздушную смесь. Воздух поставляет нам воздухозаборник, Intake. В игре есть несколько видов интейков, но на мой взгляд для постройки космолетов лучше всего подходят два из них – Ram intake (со скошенным торцом) и shock intake. Рам интейк позволяет двигателям работать на большей высоте (~27 км) и больше подходит для средних и тяжелых грузовых спейспланов. А shock intake обладает наименьшим драгом (коэффициентом сопротивления при атмосферном полете), что делает его более пригодным на легких образцах техники (ну и на мой взгляд он интереснее выглядит с дизайнерской точки зрения).
Кстати, с выходом версии 1.0 более не имеет смысла ставить множество интейков на один двигатель. Установить один интейк на один двигатель – более чем достаточно. В нашем случае мы воспользуемся shock интейками. На скрине видно, что мотогондолы соединены с фюзеляжем топливными шлангами. Дело в том, что в версии 1.0 атмосферные двигатели будут потреблять топливо равномерно из всех баков, что делает балансировку самолета в полете немного легче. Но любой ракетный двигатель (и аэроспайк не исключение) будет потреблять топливо только из присоединенных к нему баков.
Осталось установить оперение. Помните, спейсплан это все таки не самолет. Оперения должно быть… достаточно. Не более. Для того, чтобы аппарат как можно быстрее набирал скорость его общий драг должен быть минимален, общая форма – как можно уже, выступающих частей – как можно меньше. Все крылья должны быть повернуты точно по направлению движения, иначе они будут мешать разгону аппарата. Управляющих плоскостей – элеронов, закрылков, рулей, должно быть достаточно для уверенного управления и не более. Здесь пси-эффект будет только мешать. Оперение установлено, выверено, корабль отбалансирован. Не буду описывать особенности различных схем шасси – у каждой есть свои плюсы и минусы – поймете сами, когда будете строить свои космолеты. Главное, чтобы крафт уверенно мог взлететь и без проблем приземлиться.
При управлении подобными машинами, пользоваться ракетным стэйджингом, ступенями, не слишком удобно. Правильнее будет назначить включение/выключение двигателей, открытие солнечных панелей и прочее на цифровые кнопки. Также рекомендую установить модификацию вроде Engineer Redux - она позволяет отобразить много полезной информации по крафту и текущей обстановке.

Зажимаем тормоз, включаем САС на удержание направления. Газ на максимум, нажимаем «1» (включит турбо джеты и откроет интейки). 3-4 секунды прогреваем двигатели и отпускам тормоза. Из-за специфической схемы шасси (применена намеренно, для уверенного управления взлетом новичками) взлет данной модели происходит на скорости 140-150 м/с. Соответственно по достижению взлетной скорости плавно тянем штурвал на себя, сразу выставляем тангаж на 30-35 градусов к горизонту и убираем шасси «G». По достижении высоты в 9 300 метров устанавливаем САС в режим удержания проградного вектора, опускаем тангаж до 5 градусов к горизонту и переводим САС обратно в режим удержания направления. Разгоняем аппарат до тех пор, пока горизонтальная скорость не перестанет увеличиваться. В этот момент высота будет порядка 20 км., скорость около 1200 м/с. Нажимаем клавишу «2». Это включит Аэроспайк. Управление не трогаем. Примерно на высоте 25 км. турбо джеты отключатся из-за недостатка воздуха для горения. Нажимаем «1», чтобы отключить двигатели и закрыть интейки. Продолжаем набор скорости и высоты. В принципе данный аппарат спроектирован таким образом, что вмешиваться в управление им практически нет необходимости. Но все же не забывайте следить за изменением его горизонтальной и вертикальной скорости, а также за временем, оставшимся до апоапсиса траектории (для этого отлично подходит модификация Engineer Redux). Желательно, чтобы вертикальная скорость в момент выключения атмосферных двигателей была выше 150 м/с, а время до апоапсиса в районе 30 секунд. Когда высота достигнет значения 32-33 км. переключите САС в режим удержания вектора в проград, для до разгона в горизонтальной плоскости. Вертикальная скорость начнет снижаться, но не критично. Теперь внимательно следите за высотой апоапсиса. Как только корабль разгонится достаточно быстро (около 2350 м/с), высота апоапсиса начнет быстро расти. Доведите ее до 82-87 км. Так как мы еще довольно низко (около 35-38 км.) к моменту выхода в космос атмосфера затормозит корабль и снизит высоту апоапсиса до 72-75 км. Возможно в процессе подъема вам придется периодически слегка подгазовывать. Держите апоапсис в желаемом диапазоне, но выше 70 км. Я предпочитаю высоту НОО 72-75 км. Когда до апоапсиса останется около 10 секунд давайте полную тягу, чтобы разогнать корабль и скруглить орбиту, подняв периапсис до уровня апоапсиса. Учтите, что тяги более чем достаточно, поэтому, постепенно снижайте тягу, следя за тем, чтобы время до апоапсиса находилось в пределах от 5 до 10 секунд, иначе вы можете слишком сильно увеличить высоту апоапсиса (разумеется только если это как раз-таки не то, что вам и нужно).
Вот и все! Вы на круговой орбите! Возврат на бренный Кербин часто вызывает проблемы, если на стадии проектирования крафт был плохо отбалансирован относительно его заправленного и пустого состояния. Особенно это касается грузовиков, отстыковавших свой груз. Всегда нужно находить золотую середину.
Но в данном случае таких проблем не возникнет. Разворачивайте корабль по ретроградному вектору, подлетайте примерно на 1/6 орбиты к КСЦ (я определяю это расстояние «на глаз», чисто опытным путем) и опускайте перигей до уровня КСЦ. После чего разворачивайтесь опять в проград. Атмосферное торможение на спейсплане – особый вид пилотирования. Входить в атмосферу необходимо по довольно пологой траектории, в зависимости от конструкции крафта под углом от 30 до 90 градусов к горизонту, плашмя. Если вы видите, что тормозите слишком сильно и недолетите до точки запланированной посадки, немного опустите нос (но следите за скоростью, высотой и температурой. Лучше сесть на другом континенте, чем сгореть к чертям). Если же наоборот перелетаете цель – увеличьте градус вхождения.
На этом аппарате следует входить в атмосферу под начальным углом в 40 градусов, после высоты 50 км. уменьшив до 35 градусов. Снижаем скорость до 900 м/с, выравниваем полет и начинаем планирование до ВПП КСЦ. Если влруг вы где-то совершили ошибку в управлении можно задействовать атмосферные двигатели. Но в общем данный аппарат позволяет без проблем совершить посадку только за счет планирования. Посадочная скорость составляет около 80 м/с, но ничего страшного, если вы будете садиться быстрее. Перед приземлением активируйте тормоза и мягко касайтесь полосы. При необходимости, вы можете задействовать тормозные парашюты (клавиша «4» - выпуск, клавиша «5» - обрезать фалы). Собственно все. Разберите этот аппарат и посмотрите, как он устроен. Если вы научитесь строить подобные машины – вы сможете строить и сложные спейспланы. Если вы научитесь летать на этом аппарате – вы сможете летать и на 600 тонных гигантах.
P.S.: Буду рад любой критике, при необходимости внесу в статью изменения. Статья писалась ночью, под действием бессонницы, так что если есть какие-то ошибки, прошу прощения, найду - исправлю.
P.S.S.: На всякий случай, если вы не нашли ссылку в начале статьи (название спейсплана), дублирую: скачать StratoSpear I Trainee (УТК-2)