Головна Аерокосмічна інженерія та Орбітальна Механіка Запуск ракети (Ціолковський)

🚀 Запуск ракети (Ціолковський)

Двоступенева ракета з живим бюджетом Δv за Ціолковським. Регулюйте питомий імпульс, частку палива та масу — дізнайтеся, як масове співвідношення визначає вихід на НОО.

Аерокосмічна інженерія та Орбітальна Механіка2DЛегкий60 FPS
rocket-launch ↗ Відкрити окремо
DRAG · SCROLL · CLICK — керуйте прямо у вікні симуляції.

Схожі симуляції

Про цю симуляцію

Ця симуляція будує ракету за обраними вами параметрами й запускає її вгору, щоб показати, чи зможе вона досягти низької навколоземної орбіти. Рух визначається рівнянням ракети Ціолковського, Δv = v_e · ln(m₀/m_f), де ефективна швидкість витікання v_e = I_sp · g₀. Оскільки для виходу на орбіту потрібно приблизно 9,4 км/с сумарної Δv, однієї ступені зазвичай не вистачає; модель дозволяє додавати ступені, щоб апарат міг скидати непотрібну конструктивну масу й тим самим збільшувати загальний бюджет Δv.

🔬 Що показує

Симуляція обчислює ідеальну Δv для кожної ступені за рівнянням Ціолковського, підсумовує їх, а потім анімує 2D-політ, що визначається тягою, гравітацією та спрощеними втратами на опір повітря. Вертикальні шкали показують висоту та досягнуту Δv відносно ~9,4 км/с, потрібних для низької навколоземної орбіти (НОО).

🎮 Як користуватися

Оберіть готовий пресет (V-2, Saturn V, Falcon 9 або Ideal 2-Stage) або налаштуйте чотири повзунки: питомий імпульс I_sp (200–460 с), частку палива (50–95%), кількість ступенів (1–3) та тягу (100–8000 кН). Натисніть «Запуск», щоб летіти, «Пауза» — щоб зупинити, і «Скинути», щоб почати заново.

💡 Чи знали ви?

Оскільки Δv залежить від логарифма масового співвідношення, кожен додатковий приріст швидкості вимагає непропорційно більше палива. Саме тому ступінчаста конструкція є необхідною: скидання порожніх баків під час польоту оновлює масове співвідношення і є єдиним практичним способом досягти орбіти за допомогою хімічних двигунів.

Часті запитання

Що таке рівняння ракети Ціолковського?

Воно стверджує, що зміна швидкості ракети Δv дорівнює ефективній швидкості витікання v_e, помноженій на натуральний логарифм масового співвідношення: Δv = v_e · ln(m₀/m_f). Тут m₀ — це повна маса з паливом, а m_f — суха маса після вигоряння палива. Це рівняння показує, як ракета набирає швидкість, викидаючи масу назад.

Як симуляція визначає, чи досягнуто орбіти?

Вона приймає приблизно 9,4 км/с як ідеальну Δv, потрібну для низької навколоземної орбіти. Ваша сумарна Δv — це сума внесків кожної ступені за Ціолковським. У міру вигоряння палива накопичена Δv порівнюється з цією ціллю, і вихід на орбіту фіксується, коли бюджету достатньо під час анімованого підйому.

Що саме змінюють чотири повзунки?

I_sp (питомий імпульс) визначає ефективність двигуна через v_e = I_sp · g₀, тож вищі значення дають більшу Δv. Частка палива визначає, яку частину кожної ступені становить паливо, підвищуючи масове співвідношення. Кількість ступенів визначає, скільки разів апарат скидає конструкцію, а тяга керує прискоренням і швидкістю підйому.

Чи точна фізика в симуляції?

Основний розрахунок Δv використовує справжнє рівняння Ціолковського з v_e = I_sp · g₀ та g₀ = 9,80665 м/с², тож цифри коректні. Сам політ спрощено: гравітація та атмосферний опір об'єднані в один ефективний член втрат замість повного моделювання траєкторії, тож це ілюстрація, а не точний профіль запуску.

Чому багатоступеневі ракети настільки кращі за одноступеневі?

Для виходу на орбіту одній ступені потрібне масове співвідношення близько 23, що складно реалізувати, бо баки й двигуни важать багато. Ступінчаста конструкція розділяє шлях: коли паливо ступені закінчується, її порожня маса скидається, і решта апарата отримує нове, вигідне масове співвідношення. Сумарна Δv — це сума внесків кожної ступені, що перевершує будь-яку одну ступінь.