继续看如何specify the performance and accept the design
YT5这个型号有两个目标:
目标1,总结已经取得的技术,承接小规模的科研或宣传性发射任务。
目标2,起到型号拉动的作用,引领未来KCSA的技术发展方向。
这两个目标在方案选择上有较大的分歧:前者倾向于无控固体火箭,在YT4的基础上进一步完善和改进。后者倾向于有控液体火箭,在飞行高度达到数十km、上百km甚至运载火箭时具备越来越大甚至压倒性的优势。
固体火箭起飞加速度较大,尾翼气动稳定效果好。如果设计和操作正确,无控火箭可以做到近似垂直或给定仰角上升,在预定着陆区域内回收。例如Qu8k只用了无控发射和定时开伞回收,但整个飞行轨迹的精度达到1%水平。这种飞行方式的缺点在于低空高速的空气阻力大,飞行高度大打折扣,小型火箭受影响尤其严重。
真正能从姿态控制当中明显受益的是液体火箭,液体火箭可以长时间工作,以较低的推重比(运载火箭约1.2)缓慢离开发射架,亚音速爬升到稠密大气层(约10km)以上之后在空气阻力很小的环境里完成剩余的加速。这种飞行方式比小型固体火箭在稠密大气层里短时间爆发式加速要有效的多,接近理论极限速度,单级火箭射高可以做到100km以上。但刚离开发射架时速度很慢没有气动稳定作用,必须使用控制系统(倒立摆原理)保持飞行姿态。
因此,目标1可以用现有的无控固体火箭技术完成,不需要目前尚未掌握(甚至遥遥无期)的姿态控制技术。目标2出于长远考虑,很有必要设计为有控液体火箭。
综上所述,YT5应采用无控固体火箭方案,尺寸规格与YT4相近,完成YT4剩余的可靠性和回收问题,把现有技术定型到成熟可靠的程度。
对于有控液体火箭的预研,由于涉及大量建模仿真而且目标不很确定,个人提议设立一个虚拟项目YT-S,只进行设计和仿真而不进入实际制造。由于虚拟项目不受实物成本限制,目标可以定的更高一些,直接设计为入轨的运载火箭:运载1kg的小卫星达到第一宇宙速度。至于仿真平台,每个人可以自由选择,可以仿真整个任务也可以仿真一小部分。常见的软件包括具备一定专业性的太空任务仿真游戏KSP、箭体设计软件Openrocket、通用仿真软件MATLAB,以及箭体气动设计、发动机设计用的CFD软件等,都可以选用。