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模拟从地球发射火箭进入轨道的物理仿真项目,让用户体验火箭发射和轨道力学的复杂性。

Rocket-Launch-Simulation

一个2D模拟从地球发射火箭进入轨道的物理仿真项目,旨在通过逼真的物理模型和智能的制导系统,让用户体验火箭发射和轨道力学的复杂性。

哈哈,太冷门的项目,想制造火箭🚀的同学,可以看看

Github地址

https://github.com/donutTheJedi/Rocket-Launch-Simulation

在线体验

https://www.donutthejedi.com

模拟从地球发射火箭进入轨道的物理仿真项目,让用户体验火箭发射和轨道力学的复杂性。

项目特点

物理与仿真

  • 真实的轨道力学:基于完整的二体问题,使用准确的vis-viva方程计算轨道速度。

  • 大气模型:采用1976年美国标准大气模型,包含7个大气层,考虑了从几何高度到地球势能高度的转换,以及温度依赖的动态粘度。

  • 可变推力:模拟火箭从海平面到真空环境下的推力和比冲变化。

  • 大气阻力:考虑地球自转影响,计算与速度相关的阻力。

  • 马赫数依赖的阻力系数:根据飞行速度(马赫数)变化,模拟从亚音速到高超音速的阻力系数变化。

  • 辛普利克特欧拉积分:采用能量守恒的数值积分方法,确保轨道的稳定性。

  • 自适应子步长:根据不同的飞行阶段调整时间步长,提高仿真精度。

游戏模式

  • 手动控制模式:用户可以完全控制火箭的俯仰角度,同时接收制导系统的建议。

  • 制导发射模式:用户设置目标轨道高度,由智能制导系统自动完成发射过程。

  • 轨道模式:直接在轨道上生成火箭,用于练习轨道机动操作。

制导系统

  • 闭环制导:根据飞行条件动态调整策略。

  • 最大Q值保护:在大气飞行中自动保护火箭结构,防止超过最大Q值。

  • 轨道塑形:智能管理远地点和近地点,实现精确轨道插入。

  • 多种策略:支持直接上升和传统圆形化轨道策略。

用户界面

  • 实时遥测:显示高度、速度、轨道参数、马赫数、阻力系数等信息。

  • 任务事件:记录重要任务里程碑。

  • 轨道可视化:实时预测和显示轨道。

  • 时间加速:支持最高1000倍速度加速。

  • 相机控制:可以选择跟随火箭或以地球为中心的视角。

技术细节

物理模型

  • 大气模型:基于1976年美国标准大气模型,包含7个大气层,考虑了地球势能高度和动态粘度。

  • 轨道力学:基于二体问题,使用vis-viva方程和开普勒方程计算轨道参数。

  • 火箭物理:模拟可变推力、比冲、质量流量率,以及与速度相关的阻力。

火箭配置

  • 一级火箭:干质量22200kg,推进剂395700kg,海平面推力7607kN,真空推力8227kN,海平面比冲282秒,真空比冲311秒。

  • 二级火箭:干质量4000kg,推进剂92670kg,真空推力981kN,比冲348秒。

  • 有效载荷:15000kg。

数值积分

  • 辛普利克特欧拉积分:能量守恒的积分器,适用于长期稳定的轨道。

  • 自适应子步长:在上升阶段使用50ms步长,在轨道上使用10ms步长,最大步长限制为1.0s。