Alcance máximo de aterrizaje punto a punto del Falcon 9

Estoy de acuerdo con @OuNelson Mangela en la cifra de 4000 km.

Obtuve 4.052 km en flightclub.io , pero fue un poco complicado. Tuve que deslizarme un poco entre las quemadas de entrada y aterrizaje para perder la velocidad que no tenía el combustible para eliminar propulsivamente, y eso extendió bastante mi alcance.

Dicho esto, puede haber perfiles de vuelo que sean más eficientes que el mío; por ejemplo, mi perfil se mantiene bastante bajo en la atmósfera, ya que necesitaba ejecutar el pitch kick bastante temprano para obtener la mayor velocidad posible antes de MECO.

Tal vez haya un perfil que ejecute una quema bastante vertical de alto empuje para salir de la atmósfera, se deslice hasta casi el apogeo y luego ejecute una segunda quema, libre de la resistencia atmosférica y de la gravedad para obtener la distancia del rango inferior. Siéntete libre de jugar contigo mismo.

Para deslizarse entre la entrada y el aterrizaje, recuerde que primero está viajando con motores, por lo que debe asegurarse de que su ángulo de cabeceo tenga una magnitud menor que su ángulo de velocidad (es decir, que tenga un ángulo de ataque positivo). Cuanto mayor sea el ángulo de ataque (hasta ~15$^{\circ}$), más sustentación experimentarás y más velocidad perderás antes de quemar el aterrizaje.

El perfil de vuelo que construí se puede ver aquí y los resultados de la simulación están aquí . He incluido algunas gráficas de mis resultados a continuación.

• Perfil de vuelo (tenga en cuenta que los ejes no están a escala)

• Altitud frente a tiempo (Booster mantiene la altitud durante más tiempo gracias al deslizamiento)

• Ángulo de ataque frente a tiempo (tenga en cuenta el ángulo de ataque positivo para crear sustentación aerodinámica entre las quemadas de entrada y aterrizaje)

• Espacio de fase de refuerzo

Respuesta actualizada para mantenerse dentro del límite de aceleración de Falcon 9. He asumido que el límite es de 6 g aquí.

Este fue en realidad un asesino. Solo llegué a ~ 1,750 km de distancia. 5km/s de mi$\Delta V$se usó en la quema inicial que comenzó a acelerar fuertemente unos 30 s antes de MECO para mantenerse dentro de los 6 g de aceleración. Esto incurrió en pérdidas de gravedad bastante grandes, por lo que nuestra velocidad MECO fue de solo 3,6 km/s.

La quema de entrada tenía que ser extremadamente larga para que pudiéramos calmarnos a una velocidad manejable al entrar en la atmósfera. Específicamente, usé ~2.3km/s de$\Delta V$para la quema de entrada, pero los últimos 10 segundos de esto también se redujeron para mantenerse dentro de los límites, por lo que también se produjeron pérdidas de gravedad adicionales aquí. Después del corte de la quema de entrada, la atmósfera quemó ~1,3 km/s de velocidad y luego la quema de aterrizaje tenía suficiente propulsor restante para terminar el trabajo.

El perfil de vuelo que utilicé se puede ver aquí y los resultados de la simulación se pueden ver aquí

Aquí están las gráficas correspondientes a la simulación anterior:

• Perfil de vuelo (tenga en cuenta que los ejes no están a escala)

• Altitud frente a tiempo

• Ángulo de ataque vs. tiempo

• Espacio de fase de refuerzo

No puedo recordar todos los valores matemáticos/base y estoy redondeando un poco los valores. Tenemos un cohete con aproximadamente 300 (SL) a 340 seg (vac) y una masa seca de 5 o 6% No puedo recordarlo con seguridad. supongamos un 6% que da un "promedio" de 327 segundos en un perfil de lanzamiento relativamente poco profundo.

ln 16,6*327 = 9 km/s de delta v (la calculadora dice 9,2, LOL)

Una sola etapa podría alcanzar la órbita o estar cerca de la órbita, aunque sin ninguna carga útil. No es muy bueno para detectar carga a LEO, pero llega a cualquier parte de la tierra, incluso disparando a un suborbit retrógrado.

El mínimo para llegar a cualquier parte de la Tierra no es más de 8km/s si no me equivoco.