Quels sont les principes clés de la conception d'un avion spatial ?

Question

Je veux construire un avion spatial à un seul étage vers l'orbite (SSTO). Je dispose actuellement d'un modèle que je sais capable d'atteindre l'orbite, mais de justesse. Il n'y a pas assez de carburant ou de monopropulseur pour prendre rendez-vous avec ma station en orbite, et encore moins pour la ramener en toute sécurité à la surface de Kerbin.

Il est évident que le rapport poussée/poids des moteurs pneumatiques et des moteurs-fusées doit être pris en compte, de même que l'emplacement du centre de portance et du centre de gravité, mais quels autres principes de conception dois-je prendre en compte non seulement lors de la construction de mon avion spatial, mais aussi lors de son pilotage ? Quelles sont les exigences auxquelles je dois donner la priorité ?

Answer 1

Il y en a quelques-uns.

Les ailes assurent la sustentation et le contrôle, et le fait de ne pas en avoir assez vous rend plus vulnérable aux variations de poids du carburant.

Le rapport entre la poussée et le poids est trompeur. Ce qui importe, c'est de disposer d'une force suffisante pour déplacer la masse non seulement contre la gravité, mais aussi contre la traînée aérodynamique. Les fusées les plus efficaces, lancées verticalement, n'ont pas ce problème, mais les ascenseurs SSTO essaient d'obtenir autant de vitesse latérale que possible tout en restant dans l'atmosphère.

Admission d'air. Un problème majeur dans la plupart des conceptions, plus d'entrées d'air vous permettra d'aller plus haut et plus vite avant de commencer à brûler le précieux kérosène pour l'ascension finale. 3 prises d'air RAM par turboréacteur sont généralement acceptables, mais les modèles très légers peuvent s'en tirer avec 2.

L'enjeu de toute conception de SSTO est de trouver un équilibre magique entre l'altitude finale (admission d'air), le poids du carburant de la fusée pour atteindre l'orbite et la vitesse. Si la masse est trop importante, la vitesse s'en ressentira, mais il sera possible d'atteindre une altitude plus élevée en multipliant les prises d'air. Les petits SSTO échangent la masse contre plus de vitesse (ce qui augmente légèrement l'altitude finale).

Le dernier défi est hautement technique, mais unique à chaque métier : le pilotage. La synchronisation, les angles d'ascension et les commandes de poussée sont autant d'éléments qui déterminent la réussite ou l'échec d'un engin destiné à atteindre l'orbite. Un module de contrôle avionique et une bonne rigidité structurelle (beaucoup de jambes de force, rien ne doit osciller, jamais) seront d'une aide précieuse.

Answer 2

Utilisez un seul moteur à réaction ou placez-les aussi près du centre et aussi loin que possible.

Au fur et à mesure que vous sortez de l'atmosphère, les moteurs à réaction finissent par s'éteindre. Le problème, c'est qu'ils s'éteignent de façon irrégulière et que votre avion part en vrille. Placez-les donc au centre et à l'arrière pour minimiser le couple.

Au fur et à mesure que l'air d'admission se raréfie, réduire progressivement les gaz. Les moteurs auront besoin de moins d'air et pourront vous donner un peu plus de vitesse et d'altitude.

Mettre en place des groupes d'action pour fermer les prises d'air inutiles à basse altitude afin de réduire la traînée et d'économiser du carburant.

Placez le cockpit et le SAS aussi près que possible du centre de masse pour augmenter l'effet de levier, améliorer la stabilité et économiser de l'électricité.

Scott Manley a téléchargé une vidéo sur l'aérodynamique dans KSP. Je dirais que la stabilité n'est pas une priorité pour un avion spatial tant que vous avez un SAS et que vous ne manquez pas d'électricité. Gardez vos ailes horizontales pour maximiser la portance.

La trajectoire d'ascension générale est quelque chose comme : aussi raide que possible jusqu'à 13 km d'altitude, puis se stabiliser et monter lentement jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'air d'admission (pour l'Albatross 4A, c'est environ 25 km d'altitude et 1400 m/s de vitesse), puis passer aux fusées et monter à 45 degrés jusqu'à l'espace.

Answer 3

Les jets dans l'atmosphère et les fusées à combustion lente dans l'espace, les jets ont beaucoup de carburant pour revenir à Kerbin et utiliser ensuite beaucoup de parachutes.