【抛砖引玉】浅谈金星往返的难点和高大气密度星球登陆舱的设计思路

最近(其实是半年前……鸽了半年)吧里出现了很多想尝试RO下金星往返的大佬

在这里本RO萌新说下本人对金星往返的经历和看法,如有一些错误,望奆佬们轻喷

ps:LZ在半年(一年)前成功完成了金星往返全程,但是因为没有系统截图,所以就没有发出来

综合来说:金星往返的难点集中在这几个地方:

1:再入

2:地面大气压和高温

3:起飞时的姿态控制和气动损毁

其他就是一些相对不太复杂的小问题了

1:再入问题

个人认为,金星往返最主要需要解决的问题就是再入。

毕竟一个整整350t长度进40m的一个竹竿要以11000m/s冲进密度为地球几十倍的大气层……

即使不翻也被致命再入狠狠教育

【抛砖引玉】浅谈金星往返的难点和高大气密度星球登陆舱的设计思路

过热问题……

这个就没办法了,因为无法升力再入(热盾就那么大),只能老老实实弹道再入,堆热盾吧做个参考,我的初代登陆舱用了四层10m热盾(不要用可充气展开那个!那个热盾和纸糊的一样,基本挺不过前十分之一),后边发现4m热盾组件放大到15m以后很好用(厚度最大)

ps:有个诀窍是在大热盾和分离器之间隔一个3.75m的小热盾,这样分离器就不会莫名其妙热炸了。

最重要的问题是:怎么确保登陆舱始终保持热盾朝下不会翻?

这就是最有趣的地方了。

为这个问题,很多大佬尝试过无数种构型,测试过无数次(LZ37次测试近30次都是栽在再入姿态稳定上的),最终比较成功的有三种:

咕咕星的六边形机翼

幻想乡(紫妈)的八爪鱼系统(后来改成了6爪)

还有蚊子的转轴系统(适用于原版而不是ro)

再入为什么会翻?原因就在于升力中心跑到了重力中心的前面,成了静不稳定构型,导致侧翻。(注意,这里的前面后面是以飞船前进方向作为参考系,而不是形态学方向)

理论上来说,解决办法很简单:把升力中心移到重心后面不就行了

实际上,理想很丰满,现实很骨感……

为了提高升心,只能在上端安装大量翼面,张开降落伞的时候只能分离掉,这时升力中心又跑到了重心的前面,即使这时候只有30m/s的速度,那几十倍的大气压就足以把登陆舱彻底掀翻。

落地后再分离的话,几十倍大气压下固推的推力已经为零了……

(引擎推力问题在后面会详细解释)

如果你不打算分离,暂且不提风阻,一起飞行进方向一变换,升力中心又跑到了重心前面,几十倍大气压下……

看起来似乎比较艰难,不是么

还有一个问题,RO下没有动量轮,RCS那点出力可以忽略,登陆舱的小命只能寄托于气动翼面……而且伸到热盾范围外的机翼撑不住几秒,堆叠机翼在far面前就是增加配重

这个是我的第三代登陆舱设计分为三个部分

【抛砖引玉】浅谈金星往返的难点和高大气密度星球登陆舱的设计思路

第一部分就是八(六)爪鱼系统,六片(第一代八片)突出的机翼两边装有两片向内凹的机翼,前两代还有外面的倾斜三角翼用于自旋稳定(名称由来,外形酷似爪子,但现在更像钝箭头),上面装有用于轨道微调的毒发。

在展开降落伞前将会分离

第二部分就是登陆舱主题。两片附着在外部可分离结构支架的大面积机翼使得升心保持在重心后面一点点。

第三部分:热盾

就是常规的热盾。有一点要注意,分离后的热盾有可能砸引擎,所以要装横向的固推推开。

整体重心升心位置:

升心一开始远远在飞船形态学上部,八爪鱼分离后微微靠上,起飞前分离结构支架重心微微靠下。

警告:别信原版提供的升力中心标志!别信!要用FAR气动分析来出稳定性导数,而且一个数据不够,要从你将近mach30,密度很低的到mach零点几,大气几十atm都能在各个轴上保持稳定。如果某些轴上不稳定,确定你的气动舵面掰的过它。

另外,只要pe推的合适,其实金星再入不比地球麻烦。只不过金星大气的密度/高度在rss里面有点诡异,80km感觉跟撞墙了似的

降落的时候还有一点需要注意,降落伞一定要使用凯夫拉材料,而且降落全程不要时间加速,不然降落伞会扯烂的因为时间加速就是暴力的把力放大了几倍

2:地面大气压和高温

“我身处地狱中的孤舟。”——杰布迪亚·科曼

【抛砖引玉】浅谈金星往返的难点和高大气密度星球登陆舱的设计思路

进行过eve登陆往返的应该都知道,eve不仅要考虑巨大的重量损耗,还有那极高的气压。但在金星的几十倍大气压面前,eve不过是小巫见大巫罢了。

过热问题解决办法同再入过热,根本没法绕……

尽量用抗热高的部件

被动散热片可以做一下辅助,堆几片聊胜于无,反正挺轻的

如果需要在地表长时间活动,推荐装两片主动散热板防止莫名其妙的热炸

上升曲线问题……

这个因飞船而异

但有一点事一定的,那就是在60000m一下重转不要超过五度也不要一点都不转

找到最优解需要自己一点点测试的……也没有固定的套路

我是60000m2度,70000m5度,80000m15度,90000m35度(并非最优解但比较可靠)

和登陆舱推重比有很大关系

还有一点,就是金星地表引擎比冲的问题

众所周知,无论是原版还是ro,引擎比冲在金星地表为0

其实原因很简单,现在大多数引擎的腔压不及金星大气压……所以推力比冲自然就是可乐火箭的水平了。但是提高腔压现实中也就是材料学的问题。

根据kspro中引擎线性比冲的计算方法(看ro的cfg)假定经过改造的rd270m的比冲在金星地表约为130s,要自己写1倍大气压一上比冲数据的cfg。

修改cfg教程这里就不给出了,感兴趣的吧友可以自己查看cfg文件摸索。

3:其他一些问题

“那个硬币大小毛绒绒的新月以肉眼可见的速度渐渐增大,直到占据了半个宇宙,仿佛整个远航船都将被这巨型怪物吞没”

NTR已切换到热推进模式……

预热完成……

液氢灌注……辅助燃料泵启动……

停止rcs沉底……

3~ 2~ 1~

启动主燃料泵!

反应堆温度下降在可接受范围内!NTR点火成功!

【抛砖引玉】浅谈金星往返的难点和高大气密度星球登陆舱的设计思路

1:维生问题

其实这个某种意义上不算问题,因为金星往返耗时比火星往返还要短,登陆舱的维生系统可以照搬火星的

2:远航船dv

10000就够了,不放心可以堆11000(不包括地球转移)

3:登陆仓不要在地面待太久,因为金星自转一圈比一年还要长,不能等自转一圈回到原落点位置,待太久(指几天)可能会导致倾角问题

4:通信问题

也是参考火星,可以看看我之前的通讯网教程(咕咕咕)

最后,高密度大气登陆舱的设计思路

典型的高密度大气星球有:

原版的jool,eve(其实eve更大的问题在于重力损耗)

rss中的金星,土卫六

原版的话,螺旋桨是个很好的选择

但在ro中,动量轮那一点点出力完全不够看

一般来说登陆舱分两到四级(因星球而异),第一级用于直线起飞快速摆脱浓密的大气

第一级推重比全程不要超过1.3,否则会出现推力被空气阻力抵消掉的情况(特别是土卫六)

第一级直线脱出大气,第二级之后开始大幅度重力转向

(ps:经过蚊子测试,dlc的螺旋桨还挺好用)

在浓密大气的星球上,风阻损耗问题要远远大于重力损耗问题

整体飞船要设计成竹竿而不是捆绑竹笋

一是风阻问题

二是油箱砸芯级在金星大气下油箱基本上是必砸芯级的(土卫六因为大气迷幻没有这个问题)

(很多系外行星也是这个道理)

完结撒花

以后有时间的话我会出一个RO基础教程

(咕咕咕?咕咕咕咕!)

如果还有疑问的话欢迎提问

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