" a teljes induló tömegével megegyező tolóerőt kell kifejtenie."
Tömeg vs erő? Hogyan akarod őket összemérni? Két totál külön fogalom. És mint már mondtam: erőt mindig lehet spórolni, erre van sok egyszerű gép fizikában: a lejtő, az emelőt, a mozgó csiga. Attól még az energia ugyanaz lesz. Senkit nem érdekel az erő. Az energia a lényeg.
Te csak annyit mondasz, hogy erőt akarsz spórolni, és a felemelkedés idejét lejtőn akarod végigvinni, függőleges felhúzás helyett. PErsze, lehet ezt is, de az energiabefektetésed ugyanannyi lesz, cserébe sokkal hosszab utat kell megtenned.
"Ahogy elkezd emelkedni és gyorsulni elkezd fogyni a tüzelőanyaga, miközben nő a légellenállása. "
Van egy pont (a Max-Q), amikor a legnagyobb az aerodinamikai erőhatás a rakétán, ez után szépen csökken ez. Ez a Max-Q kb. a repülés első perce után van nem sokkal, utána annyira gyorsan (exponenciálisan) ritkul a légkör, hogy nem lesz érdemi légellenállás már.
"Mivel a rakéta általában nem rendelkezik jelentős tüzelőanyag tartalékkal, a hajtómű üzemideje véges, ezért a röppálya úgy kerül meghatározásra, hogy azt a legrövidebb idő alatt érje el. Ami megint csak behoz egy csomó veszteséget. "
Az, hogy mennyi idő alatt érjük el a röppályát, az a hajtóműtől függ csak. Ha neked egy nagyobb üzemidejű, de cserébe kisebb teljesítményű hajtóműved van, akkor a röppályád arányosan hosszabb lesz.
"Ha van felhajtóerőd, akkor a felszálló tömeged nagyobb lehet"
Miért lehetne nagyobb? Az energia ugyanannyi, amennyit be kell fektetned. Az, hogy ezt mekkora erőhatással (teljesítménnyel) teszed, az más kérdés. Kisebb teljesítmény viszont sokkal hosszabb felbocsátást jelent.
"Jelen esetben az űreszközök egy-egy frontális felületén koncentrálódik ez az energia. Míg elméletben az m tömegű űreszköz, minden atomjára eloszlik a fékezési hőenergia a valóságban csak egy-egy területen koncentrálódik az."
Mint ahogy csak az űrhajó elejére és a repülőgép szárnyára hat a felhajtóerő és a légellenállás is. Például az m tömegű űreszközre hogyan oldod meg, hogy oszoljon el a légellenállás hátulra? A geometriának nehéz hazudni.
"a van felhajtóerőd, akkor a felszálló tömeged nagyobb lehet, miközben a hajtóművek kisebb teljesítményen kell, hogy járjanak."
Miért lehet nagyobb? Mondom, csak erőt tudsz spórolni (gyorsulást), energiát nem. A hajtómű kisebb teljesítményen jár, de sokkal tovább. Azaz az energia, amit felhasznál (a tüzelőanyag) az tök ugyanannyi lesz. Ugye azt nem kell mondanom, hogy a teljesítmény meg az idő szorzata energia? Kisebb teljesítmény * nagyobb idő = nagyobb teljesítmény * kisebb idő.
Ennyi a trükk. Az energia csont ugyanannyi, amit be kell fektetned, hogy orbitális pályára állj. Azaz a tüzelőanyag (aminek a kémiai kötéseiben lévő energiát használjuk fel) csont ugyanannyi kell legyen. Mit spóroltunk akkor? Alacsonyabb teljesítményű a meghajtásunk. Mit vesztettünk? Időt. Egy űrhajónál, aminek korlátos az életfenntartó rendszere, az elektromos rendszere, az időtényező bizony számít.
"20km felett elhanyagolhatóvá válik a légellenállás(ahogy az aerodinamikai felhajtóerő is), ott el lehet kezdeni a gázt nyomni. "
Ahhoz, hogy elkezdj ott gázt nyomni, a teljes tüzelőanyagot fel kell vinned 20 km magasra. Hogy ehhez mennyi energia kell, az kiszámítható egyszerűen. És pont ugyanannyi energia repülővel, meg rakétával.
" A hőleadás mértéke erősen függ a hőleadó felület nagyságától."
KOnvektív hőterjedésnél valóban a felület és a hőleadás sebessége (azaz az időegységre jutó átvitt hő) egyenesen arányos a felszínnel.
"A hőátadás sebességét viszont a sárkányszerkezet fizikai paraméterei határozzák meg"
A hőátadás sebességét a felszín, a hőmérsékletkülönbség és az ún. hőátadási tényező határozza meg. Ez utóbbi függ a két közeg fajhőjétől. Milyen fizikai paraméterre gondolsz még?
"Összegezve, ha alacsony értéken akarjuk a visszatérési hőmérsékletet, akkor kis sebességgel kell belépni a légkörbe és lassan fékezni."
Az, hogy mekkora sebességgel lépsz be a légkörbe, azt a gravitáció majd megmondja, ami téged folyamatosan gyorsít. Ha aktívan fékezni akarsz belépés előtt, ahhoz meg üzemanyag kell, amit fel kell vinned magaddal - még több energia, ami az orbitális pályához kell. Számold csak ki, mit jelentene induláskor, hogy te felviszel magaddal X mennyiségű plusz tüzelőanyagot.