推进剂质量比真的是越高越好吗？加速时间越短越好吗？
为什么需要提高质量比和缩短加速时间？我相信几乎所有火箭爱好者都了解齐奥尔科夫斯基公式。
有这个公式我们可以知道推进剂占总重量的质量比越大，速度就可以越快。而火箭的飞行高度就是由动能转换为重力势能的，那么是不是质量比越大火箭就能飞得越高呢？同时火箭很大一部分推力是用于克服地球的引力，那么缩短加速时间是不是也能提高飞行高度呢？如果你真的这样想我只能说这个想法图森破。
如何计算飞行高度：
首先讲讲如何计算火箭上升时的加速度：
1.空气阻力的计算：
F：空气阻力 Cd：阻力系数 p：流体密度 S：截面面积 V：速度
对公式进行了合并：
2.火箭的质量：
s：截面积 L：火箭长度 p：火箭的平均密度
3.火箭的推力：
I：比冲 m`：推进剂质量流量
将流量转换为质量比的关系：
m：火箭的总质量 n：质量比 t：燃烧时间
将火箭的质量带入公式：
4.将这些输入带入，求解加速度。
通过这个公式我们可以发现：其中截面积这一部分被消掉了，也就是说火箭的截面积并不会决定火箭的加速度（其实对Cd有一些微小的影响，不过不是很大）。而飞行高度是有加速度二重积分得到的，所以整个飞行高度也与截面积无关。这样我们可以大大简化了后期的过程。
我们可以发现公式中有一个“L*p”，在这里我叫它单位面积的质量吧（我也找不到其他更好的名字，从单位来看，这样叫没有错）。
仿真软件介绍：
RDS（Rocket Design System），由之前自主研发的三套软件RD（Rocket Designer,发动机设计），RS(Rocket Simulator，外弹道模拟)，RA(Rocket Analyst，药柱a n求解与喷注器流率系数求解)合并而来，其中加入了多模块的联动化计算。不过其他功能我就不用介绍了，毕竟这次模拟我只用了Simulator模块（已将RS部分升级至第五代）。
软件界面（别吐糟图标是帝国时代的）
内置常用数据表
自检机制，防止因为数据填写出错造成程序死机。
比冲计算器
仿真器界面：
可以选择固定比冲，或者实时计算发动机在此飞行高度流量下的比冲。
为了保证其较高的计算精度，软件内部考虑了以下影响因素。
1.重力
2.空气阻力
3.不同海拔下比冲的变化
4.高空大气变化
5.不同速度段下阻力系数的变化
6.发动机流量的变化
人性化功能：
1.多次模拟的图像输出：可以保存之前模拟的飞行数据图像，并进行对比优化。
2.发动机数据直接导入：先通过发动机设计器完成发动机的设计，然后可以直接讲此数据导入模拟器内（包括流量变化，还能利用这些数据求解发动机不同状态下的比冲数据）。
3.资瓷多级火箭
仿真的基础数据：
1.燃烧时间：虽说截面积与飞行高度影响不大，但是实际上截面积决定了药柱的燃烧时间（直径越大，截面积越大），截面积越大燃烧时间也就越长。不过在此我选择了一个典型值，就是qu8k。它采用了流量较为均衡的轮胎孔设计，200mm直径燃烧8s（如果是相同的形状，稍有常识的人都看得出100mm直径燃烧时间是4s）。
不过每一个火箭设计的长径比也是不一样的，长径比大的火箭虽然有着相同的"单位面积质量"，但是很细燃烧时间也就会很短。因此我选择了三种不同的时间，分别是标准时间（qu8k）的50%，100%，150%。至于为什么我不选择更大的范围是因为：1.长径比太大火箭容易断，所以很难做出qu8k两倍以上的长径比。2.火箭太粗很难做到气动稳定（压心问题），所以没有考虑更低的长径比。
2.比冲：选择了两种，一种是100s（硝酸钾推进剂），另一种为200s（高氯酸铵），虽然各种推进剂比冲会有一些细微的区别，不过相比之下并不算太大，所以就按照这两种吧。
3.质量比范围：我是按照20%到90%，这是从爱好者级到航天级的范围，低于20%的实在是优化太差，高于90%根本做不出。
4.单位面积的质量：7.5kg/dm2到40kg/dm2，7.5kg/dm2大概是75mm直径探空火箭，40kg/dm2是200mm探空火箭（qu8k）。
庞大的数据量，一共计算出了540种不同的火箭。
x：为质量比，y为飞行高度，燃烧时间 灰色>橙色>蓝色
40（单位面积质量），200（比冲）
40（单位面积质量），100（比冲）
30（单位面积质量），200（比冲）
30（单位面积质量），100（比冲）
20（单位面积质量），200（比冲）
20（单位面积质量），100（比冲）
15（单位面积质量），200（比冲）
15（单位面积质量），100（比冲）
10（单位面积质量），200（比冲）
10（单位面积质量），100（比冲）
分析：
1.质量比低的火箭燃烧时间越短，效果越好（蓝色在上），高质量比的相反（灰色在上）。
2.质量比并不是越大越好。因为重力势能是有动能转化的，如果质量比太高会造成剩下的质量过低，这样无法储存足够的动能，而且这样速度太快，空气阻力影响更大。
这时候将Simulator模块的data模式切换为grapher。
其中第一次模拟的高度是最大高度。第二次是质量比过大，我们可以看到第二次的峰值速度是最大的，但是其速度的变化率（加速度）也是最大的，而且很快就降到了第一次之下。第三次是质量比过小，虽然其速度变化率最小，但是由于其速度不够，所以也没有获得最大速度。
3.顶点前移：通过对比我们可以发现，随着“单位面积质量”的提升，获得最大飞行高度的质量比会逐渐增大。
总结：
1.不能过度追求高的质量比（使用碳纤维等过于昂贵的材料），特别是较小的火箭（顶点前移）。
2.如果需要发射到较高的高度，尽量使用燃速较慢的推进剂。
吼啊，不过据我所知国内探空火箭的质量比20%以上的不多，这是坠尴尬的 总结第二条:低空下小火箭要飞的更高可以用比较慢的燃料，增加一条，也可以使用H型药柱（双室分段燃烧药柱）甚至多室分段燃料药柱 好啊，继续吼啊 吼啊 这个软件有没有链接？ 这个软件有没有链接？我想download 这个软件有没有链接？我想download 对不起这个软件是我自己写的，目前还没准备公开，如果需要公开也得等一段时间把小问题全部解决才行。
页:
[1]