글을 작성하기에 앞서서
엘랑님께서 올려주시는글을 매우 잘 보고있고 비전공자인 골수 오징어인 제가 ksp 를 플레이하면서 습득하게된 지식을 나눠봅니다...
ksp 를 플레이하는 한 유저로 직접 공부하게된 계기인 각종 빌어먹을 수치들의 중요성과함께
각 수치들의 상관관계를 알아보고자 이 글을 작성합니다.
앞선글인
오유 과징어를 위한, 우주로켓의 스펙 쉽게(?) 이해하기
를 먼저 보신뒤 보시면 조금은 도움이 될까 싶기도 하고 뭐 그렇습니다
시작 .
시작부터 인용으로 시작합니다. 지난 엘랑님 글에서는 아래 세가지 항목을 설명했어요 아 물론 매우 간단하게죠
그래서 전 좀 복잡하게 해볼려구요 복잡해봤자 비전공자가 쓰는글인데 얼마나 복잡하겠어요? 별로 안복잡해요 초등학교 수준의 수학능력이면
다 이해되실거예요 저도 이해했는데 이글을 보는분께서 이해를 못하실리가요
1. 델타브이 (Delta-V, ΔV, dV 라고도 표기) : 속도(Velocity)의 변화량(Delta)을 말합니다. 단위는 m/sec. => 자동차로 치면 주행가능거리.
2. 비추력 (Specific Impulse, Isp 라고도 표기) : 단위중량(kg)의 연료를 1초(sec) 연소했을때 얻을 수 있는 추진력. 단위는 sec. => 연비.
3. 추력 (Thrust) : 단위는 뉴턴(N). => 자동차로 치면 엔진의 마력.
이를 서로 이해를 하기위해서는
공식부터 가져와야하는데
음.. 어딨드라..
아 여기있네요 위의 이 델타V 는 치올콥스키의 로켓방정식입니다.
각 문자의 의미를 전달을 먼저 해야겠네요
공식은 사실 간단한데 심심하니까 한번 파헤쳐 보겠습니다.
공식을 보면 모두가 눈치채셨겠지만 m0 와 m1 은 질량을 의미합니다
아 물론 m0 는 초기 질량(연료통+연료가득+엔진무게+기타등등) m1 은 연료를 다썼을때의 무게
아 ln 도 당연히아시겠네요 맞습니다 자연로그
그럼 ve 이건 뭐냐 ?? 작성자야 이건 뭐냐? 이게 뭔지 알려줘야 알아먹을거 아니냐!!!!
ve 는 isp * g0 입니다. 뭐? 갑자기 그게 왜나와?
ve 로 정리하면 isp *g0(중력가속도) 맞죠?
아 망할 이렇게 정리해봐도 ve가 뭔지 모르겠네요... (아 작성자 똥멍청이!!)
ve 는 effective exhaust velocity 입니당. 네 배기가스의 속도예요
그럼 이 배기가스의 속도를 결정짓는건 뭐냐? 엔진구조와 연료의 종류에따라 크게 달라져요
what??? 이건또 뭔개소리 ?? 뭐 해당 분야또는 유체역학을 배우신분께서는 왜그런지 눈치 채셨겠지만
연소반응을통해서 얻는 배기가스의 입자의 질량이 가벼울수록 이 배기가스의속도가 빠릅니다.
어? 지난 엘랑님글에서 대충 보니까 LH/LOX 엔진이 대체로 isp 가 높다고 했잖아유? 그게 이거떄문에 그래유
(물론 복잡한 계산에의해서 지금 이것보다 몇배는 더 복잡한.... 그러니 그냥 그렇다고만 하죠)
그럼 이 ve = isp 와 중력가속도의 곱 ! 이것 때문에 로켓의 성능을 좌지우지하는 dv 가 결정되고
그것을 중요하게 결정짓는것이 isp 이다..... 라는결론을 얻을수 있습죠
(아 물론 페이로드를 줄여서 겁나 가벼운물체를올리면 dv 도 높아져요~ 로켓방정식의 m1 을 최대한 작게 만드는겁니다
그래서 멀리 날리는 위성들은 경량화도 최우선 과제가 됩니다)
그런데 야이 작성자야 추력은 언제나와?
아 눼눼 곧 나와요~ 바로지금
이게 추력T 의 공식이예요 네네 어디서 많이 본거같다구요? 기분탓이겠죠
여기서 우리는 복잡하게 생각할거없이 또 다른공식으로 바꺼볼께요 위에서도 그랬듯 전 중간과정같은거 모르니까 그냥 합니다
왜냐 못하거든요 ㅋㅋㅋ (그러면서 이글은 왜 쓴대)
그래서 조금더 보기 편한 다른공식을 가져왔어요 단지 문자 몇개만 다른문자로 치환된것뿐이고 같은공식이예요
어??? 여기서 isp 가 또 왜 나와요???? 왜나오긴요 그걸 말하려고 이 글을 쓰고있는건데요?
좀전에 위에서 말했던 isp = ?????? isp = ve/g0 isp 에 대입하면 어? g0 소거
그럼 F= ve*m' 음
요 위에 v(dm/dt) 랑 비슷해졌네요 이제
네 생각하신게 맞아요 v = ve 배기가스의 속도를 의미하고 m' = dm/dt 질량유량을 말합니다
(똥멍청이 작성자가 자꾸 어려운말을 쓴다!!! 저놈을 돌로 쳐라!!!)
질량유량이란 단위시간당 질량변화율을 말합니다. 즉 로켓에도 단위시간당 연료 소모량을 의미하지요
그래서 이 질량유량의 단위도 kg/s 랍니다
이말은 곧 연료 소모율을 조절할수만있으면 추력을 조절할수있다는 말이 됩니다. (isp 와 g0 는 고정되있자나염)
지금까지 dv 와 isp 와 thrust 세개의 공식을 그냥 대충 뜯어봤어요 세공식 모두 공통점인 ve 를 갖고있네요
그래서 이 배기가스의 속도와 추력에서는 질량유량도 함께 중요한 지표가 되기때문에 이 수치들이 직접반영되는 세 항목
Delta V, ISP, THRUST 이 세가지가 로켓의 성능을 판가름하는 가장 큰 지표가 되는것을 알 수 있었습니다.
그리고 그 와중에 추력공식을 통해 isp 와 추력은 반비례할수밖에 없다는걸 자연스레 알수있게 되었네유 (이온엔진이 추력이 낮은이유)
비전공자 비전문가가 쓴 글입니다. 잘못된정보가 있으면 살살 알려주세요 쎄게 테클주시면 상처받아요
근데 써놓고보니 내가 쓰려고 했던 의도가 이게 맞나 싶네요 ......
