用于将火箭提升至发射高度的蒸汽气球概念
科普物理
2019-01-29 v2
摘要
从高空发射轨道与亚轨道火箭是有益的，例如因为喷管优化和阻力减小。飞机与气体气球已被用于此目的。在此我们提出一种概念：在地面将气球充入纯水蒸气，使其上升至发射高度。该系统类似于气体气球，因为不携带机载能源且无可硬物坠落。我们模拟了气球的上升行为。在基线模拟中，我们考虑将一枚 10 吨火箭提升至 18 km 高度。我们通过考虑蒸汽绝热冷却、表面冷却、水冷凝与气球空气动力阻力来建模气球轨迹。所需的蒸汽质量仅为火箭级质量的 1.4 倍，上升时间约为 10 分钟。对于小有效载荷，表面冷却增加了所需蒸汽的相对量，除非对气球外壳施加绝缘。地面填充的蒸汽气球似乎是一种有吸引力且可持续的将火箭等有效载荷提升至高空的方法。
引用
@article{arxiv.1803.03111,
title = {Steam balloon concept for lifting rockets to launch altitude},
author = {Pekka Janhunen and Petri Toivanen and Kimmo Ruosteenoja},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.03111},
year = {2019}
}
备注
17 pages, 13 figures, accepted to The Aeronautical Journal