¿Es este un gráfico de Isp vs fracción de masa propulsora para un vehículo SSTO?

Mientras intentaba encontrar información sobre los diseños de SSTO, me encontré con este gráfico:

Fracción de masa del propulsor frente al impulso específico del propulsor para cohetes de una sola etapa a órbita

Se usó en un hilo de foro antiguo como parte de una discusión de SSTO, pero el cartel no citaba el documento del que lo habían tomado. Llegué a identificar que RBCC significaba ciclo combinado basado en cohetes , pero eso fue todo.

Entonces. ¿Esto realmente muestra la fracción de propelente vs Isp requerida para un SSTO , o el cartel original estaba mal informado? (y entonces, ¿qué está mostrando?)

También sería bueno saber si esa línea debe ser recta, o al menos curvada en una sola dirección, y si alguien tiene idea de qué papel se tomó la trama, me gustaría saberlo.

Si está preguntando acerca de la línea negra gruesa que comienza cerca de 1.0 y cae a 0.55, parece ser un gráfico de la ecuación del cohete Tsiolkovsky donde Δ v es fijo (posiblemente 10 km/s) y el parámetro 1 − metro 0 metro F se traza contra ISP. Ver también ( en.wikipedia.org/wiki/Propellant_mass_fraction )
@AJN Supongo que más como 7,6 km/s como fijo Δ v , ya que esto casi replica la curva . Supuse 480 segundos como el Isp que requiere una fracción de masa propulsora de 0.8 y resolví para Δ v .
... y no solo Δ v es fijo, pero también el empuje es fijo (también conocido como arrastre gravitatorio)
@asdfex Su enlace wolfram alpha está desordenado en su comentario de hace unos 10 minutos. Puede ser un dolor en el SE obtener esos enlaces correctos. Hay errores en la forma en que SE interpreta los enlaces.
@asdfex En este caso, cambiar el asterisco a %2A funciona: wolframalpha.com/… . A veces, debe cambiar caracteres como paréntesis de apertura y cierre, asteriscos, signos más, signos menos y espacios a su equivalente hexadecimal (p. ej., %2A para un asterisco) para que SE obtenga el enlace sin procesar correctamente.
Descubrí que la descripción entre paréntesis abiertos, paréntesis cerrados, paréntesis cerrados, a veces es menos problemático. Los paréntesis cerrados siguen siendo problemáticos.
La curvatura es simple: Tiene que tener forma de S: Para ISP bajo tiene que ser tangente a 1 (mucho combustible y nada más), para ISP muy alto es asintótica a 0 (casi nada de combustible). wolframalpha.com/…
@asdfex no solo arrastre gravitatorio, sino arrastre aerodinámico, sobrecarga de masa estructural y de ala, etc., considerando el tipo de vehículo que usaría propulsión de "ciclo combinado basado en cohete".
@asdfex Estás describiendo correctamente los factores que dan forma a la curva, pero ¿cómo crees que tiene forma de S?
Me molesta que la gráfica se corte alrededor de los 1000 segundos...
@ikrase, ¿qué pondrías después de los 1000 segundos? ¿Proyecto Orión?
@LorenPechtel Una curva en forma de s es una curva que primero se dobla en una dirección y luego en la otra. No necesita parecerse a una letra S real.

Respuestas (1)

Más precisamente, esta es una gráfica de la fracción de masa requerida para lograr algún objetivo delta-v. Como señala David Hammen, la curva parece ser una coincidencia más cercana a ~7,6 km/s, lo que estaría en el territorio de una primera etapa de alta energía en lugar de un SSTO. En realidad, esto estaría bastante cerca de un equivalente de núcleo Atlas V.

Un cohete típico necesita ~10 km/s de delta-v para alcanzar la órbita. Un vehículo que respira aire con su ascenso lento y su larga trayectoria a través de la atmósfera necesitará más. Siendo realistas, tendrá diferentes curvas para diferentes tecnologías de propulsión y tipos de vehículos, cada una de las cuales tendrá en cuenta las diferencias en la gravedad y las pérdidas aerodinámicas. Aquí hay un intento basado en esta derivación de Henry Spencer y Bob Zubrin y el desempeño de RBCC que se muestra en esa trama. Con L/D de 5 y una aceleración promedio de 0.5 g , tomando el "impulso específico efectivo equivalente" de su gráfico como el impulso específico en V F i norte a yo / 2 y un rango algo más amplio para el rendimiento de cohetes químicos:Delta-v versus impulso específico

Y tenga en cuenta que 7,6 km/seg en realidad no lo pondrán en órbita. Parece que el autor estaba mirando una situación ideal, sin pérdidas de ningún tipo. Estoy de acuerdo con omitir la gravedad y las pérdidas por arrastre en esta situación, pero no puede evitar las pérdidas de escalar a la órbita deseada.
@LorenPechtel Lo noto dos veces.
¿Es este un gráfico de Isp vs fracción de masa propulsora para un vehículo SSTO?
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