キャリアモード/RSS/RO/RP-1 プレイ日記/第5話

Last-modified: 2023-03-31 (金) 00:59:19

軌道投入用ロケット設計　前提整理

↑の技術がアンロックされた状態で設計可能な軌道投入用ロケットを設計していきます

まずは設計の制約条件を整理します

最大重量は60t（※60t射場はこのロケットが製造可能になる頃には完成見込み）
ロケットは2段構成とする（段数が増えると点火失敗のリスクが増えるので避ける）
各段に制御用のアビオニクスを搭載する（この環境での軌道投入には繊細な操作が必要）
エンジン（以下EG）はクラスタリングしない（これも失敗のリスク増加を避ける為）
EGの陣営は気にしない（あくまで緑なので）

エンジンの選定

1段目エンジン
上記テックツリー開放段階（1956-1957 Orbital Rocketry）で利用可能なEGは下記2つです
※下2行のCurrent(現在値)は、筆者環境の値で参考値です

	LR79	RD-108
質量 [t]	0.9457	1.2787
推力(地上/真空) [kN]	599.8 / 696.6	741.1 / 941.4
Isp(地上/真空)	248 / 288	247.71 / 314.68
定格燃焼時間 [sec]	182	340
信頼性(Current/Max)	79.1 / 96.4	89.3 / 98.2
点火確率(Current/Max)	76.51 / 96.29	88.64 / 98.21

明らかにRD-108の方がスペックよいため採用します

2段目エンジン
1段目と同じ手法で、2段目に利用可能なEGを選定します

	AJ10	Gamma-201	S-155
質量 [t]	0.084	0.204	0.100
推力(真空) [kN]	33.8	84.3	39
Isp(真空)	271	226.9	255
タンク種類	高圧	通常	通常
点火回数	1	1	無制限
アレッジ	あり	あり	なし
定格燃焼時間 [sec]	115	145	1200
信頼性(Current/Max)	77.9 / 92	91.2 / 98.2	89.8 / 97.9
点火確率(Current/Max)	82.52 / 96.5	97.5 / 98.2	78.13/95.63

一見S-155が2段目EGとして優秀に見えますが（点火回数無制限、アレッジなし）
推力軸と角度がロケットの中心軸からずれている致命的欠陥があり不採用
次点で、Ispが大のAJ10を採用します※信頼性を重視するなら、Gamma-201も十分あり

機体設計

2段目

2段目EGが決まったので、定格燃焼時間の制約から必然的に2段目のサイズが決まります
→アビオニクスの制御可能重量も決まります
燃料タンク径（1.25m）とフェアリングの形は、観測ロケット3号を流用します
タンクはIsogrid Structureにアップグレードします（高圧タンクでも、Wet重量の約93%が燃料になります）
後はアレッジモーターを忘れずに搭載したらOKです
ここまでで1度シミュレーションで設計に問題ないことを確認します
（筆者はこれを飛ばしたため、機体完成後にS-155の推力軸のずれが発覚して設計をEG選定からやり直しました・・・）
1段目
次に1段目を60tの範囲内かつ、TwrがRSS環境での推奨値（1.2～1.7程度）に調整します

1段目の燃料タンク径（1.8m）も観測ロケット3号の流用とし、こちらもIsogrid Structureにアップグレードします（通常タンクはWet重量の約95%が燃料）
長さはちょうど20mにすると全備重量57t程度になります。そのうち2段目を増強するつもりなので、これで行こうと思います
後は60tまで制御可能なアビオニクス、発射台クランプ等を設定し、ステージング調整したら仮組は完了です

打ち上げ能力測定の為ΔV9400m/s程度になるまでフェアリング内部に重り（LeadBallast）を追加します
今回の機体のLEO打ち上げ能力は、370kg程度と一旦判断します
後はシミュレーションで飛ばしてみて、打ち上げ能力の実証＋微調整をして完成です
今回のロケット名称はLV01Aとします
・全備重量　　　：57,381kg
・打ち上げ能力　：LEO 370kg　極軌道 110kg（推定値）　
・1段目エンジン：RD-108
・2段目エンジン：AJ10