坎巴拉太空計劃 相關(guān)物理知識解析

　　這是一款對物理知識要求比較高的游戲，在坎巴拉太空計劃里，玩家需要了解一些相關(guān)的火箭離地，入軌，降落等物理知識，下面是游戲中相關(guān)知識的詳細(xì)解析。

　　相關(guān)物理知識解析

　　速度增量

　　宇宙旅行最重要的概念， 類似于我們平常說的航程，一箱油能跑多遠(yuǎn)。 由于宇宙旅行處于工程設(shè)計的極限領(lǐng)域，設(shè)計容差非常的小，不能像汽車那樣沒事帶一大箱油到處跑， 一般是用多少剛好就帶多少。 況且太空里沒油了也去不了加油站，基本上只有死路一條，所以上太空之前一定要搞清楚這個概念。

　　汽車，飛機(jī)，馬車啥的我們都用距離來衡量它們的航程，能走多遠(yuǎn)，這是因為大氣層內(nèi)無論是飛還是在地面上跑都要持續(xù)使用能量保持前進(jìn)，否則都會有阻力減速，最終停止。 但是宇宙里面由于沒有阻力，有一點點動力都可以無限前進(jìn)， 所以火箭的“航程”是不用距離表示的。 取而代之的是速度增量，一個速度值，一般用米/秒。

　　這是因為在宇宙里可以不消耗燃料停泊的地方只有軌道上，而不同的軌道的軌道速度不同，所以變換軌道需要改變自身的速度。 宇宙飛船的速度增量，就是在真空中累計可以改變自己速度的量。 另外從地面發(fā)射入軌基本就是相當(dāng)于從靜止不動加速到軌道時速，是需要速度增量的(發(fā)射過程有一定的損耗和浪費，所以實際使用的增量要大于軌道時速)。

　　從Kerbin地面發(fā)射到低軌道，原版游戲大概需要4500的速度增量。 如果安裝了FAR真實氣動，加上鼻錐整流罩之類的可以降低到3700左右。 而低軌道的實際軌道速度差不多是2300.

　　從Kerbin變軌到Mun登陸再返回差不多需要6700的速度增量。

　　從Kerbin逃逸到Duna登陸再返回差不多需要7000多的速度增量，這是因為抵達(dá)Duna的時候可以利用大氣層減速，從而節(jié)省了抵達(dá)時剎車用的速度增量。

　　地面推重比

　　相對比較簡單的概念，推重比就是推力除以重量。 等于1的時候表示推力和重量相等，大于1的時候推力大于重力，才可以在行星表面垂直起飛。 從地面發(fā)射入軌的話推重比越大越省油。 但是推力大的發(fā)動機(jī)一般都更重，而重量會使你廢油， 過大的速度也會產(chǎn)生大氣阻力損耗。 所以一定要把握好最佳推重比才能高效入軌。 一般在1.5~2.5之間。

　　比沖、推比

　　可以認(rèn)為是耗油量，只不過數(shù)字越大越省油。 所謂比沖就是每單位質(zhì)量噴射擠丟出去以后帶來的反作用力。 想像一下你自己坐在一輛購物車?yán)锿髞G保齡球，你丟的越用力，自身前進(jìn)的也就越遠(yuǎn)，雖然同樣是只丟出1個保齡球。

　　這里不使用丟出的速度是因為速度越快，增加反作用力需要的能量就越大，就越難進(jìn)一步提升效率。 所以我們用另外一個更可預(yù)測的線性發(fā)展的值，比沖

　　其實現(xiàn)實里的引擎比沖變化的方式是同樣的油耗，造成的推力不同。 而游戲里是推力相同，油耗不同。

　　游戲里顯示的大氣推比和真空推比，其實是大氣壓1的時候的推比，和大氣壓0的時候的推比，中間是有過渡的。 而且在大氣壓更高的星球推比有可能進(jìn)一步下降。

　　火箭在大氣層內(nèi)推比低的原因是噴嘴形狀設(shè)計， 大氣層內(nèi)噴射擠容易向周圍歪，而不是直線向后，導(dǎo)致能量浪費。

　　變軌

　　其實并不難理解， 你可以認(rèn)為宇宙里所有路線都是橢圓形的(圓形是橢圓形的一種)。 在橢圓形的一頭加速，另外一頭就會拉長， 減速的話另外一頭就會往回縮。

　　拋物線也是橢圓形，只不過有一多半在地面以下， 所以入軌只不過是要把另外一面給拉到地面以外，所以要在它的對面加速，也就是拋物線的頂點。

　　軌道傾角的變更方法就是在要提升的那邊之前90度(對面是180度)的地方向上噴射，你要提升的那一面就會提升。 如果是要配合某個軌道的傾角，則在軌道側(cè)面看起來交叉的地方加速，這個點游戲會標(biāo)記出來。

　　多級火箭

　　如果你想建造效率更高的火箭，需要了解為什么火箭要分級。 需要分級的原因其實很簡單， 因為越是大的燃料罐就需要越大的引擎， 而兩者都是越大越重。 一枚火箭起飛的時候可能需要很大的燃料罐和很大的引擎，但是飛到一半的時候，由于燃料減少了，重量減少了，就不再需要那么大的引擎和燃料，這使得多余出來的燃料罐和大馬力發(fā)動機(jī)稱為死重，降低了發(fā)射效率。

　　然而一枚火箭如果分級過多，每一級由于都需要有自己的引擎(傳統(tǒng)分級方式)，燃料罐和分離裝置， 增加了重量，也會降低發(fā)射效率。

　　所以說想要效率高，就是要在這兩者之間尋找平衡點。 如果世界上有沒重量的燃料罐，或者沒重量的引擎，那么分級就是完全沒有必要的了。

　　各種火箭配置的缺陷：

　　傳統(tǒng)分級的一大缺陷，就是上面一級的引擎在起飛的時候不能用，導(dǎo)致前面一級需要更大的引擎，增加了重量。

　　美帝的航天飛機(jī)，由于要攜帶著發(fā)射用的大推力引擎上天并且再回來， 而且還要攜帶一個有時候是空著的貨艙，導(dǎo)致效率低。

　　基本上就是這樣的思路，設(shè)計高效火箭就是要搞清楚降低效率的那些原因，然后設(shè)法用更高效的方式去代替。光是堆更多的火箭是沒有前途的。

　　最優(yōu)化設(shè)計

　　設(shè)計火箭要學(xué)會的一種思維方式，就是只帶上你絕對需要的部件， 一個部件如果你不知道為什么要帶，就不要帶。 比如說很多人喜歡習(xí)慣性的裝上很多RCS， 如果你不對接，而且沒有轉(zhuǎn)向問題的話就不要帶RCS，太重。

　　在你裝每一個，每一個部件之前，都問自己，我為什么需要這個部件，在哪里需要，有沒有更輕的替代品? 就像之前說的，這不是汽車，屬于現(xiàn)代科技的極限地帶，不能像開車旅游一樣啥都帶著到時候看著辦。

　　升心，重心，推力中心

　　重心和推力中心不難理解，如果不對準(zhǔn)的話就會打轉(zhuǎn)。 這個對宇宙飛船非常敏感，但是飛機(jī)卻不怎么敏感，歪很多都可以繼續(xù)飛，因為有氣動面來制約方向。

　　比較重要的是這個升心。 其實飛機(jī)的升心應(yīng)該靠后而不是靠前。 靠前確實更加容易起飛但是這樣會導(dǎo)致飛機(jī)不穩(wěn)定，原因如下：

　　假設(shè)我們有一個根沒有阻力的機(jī)身，沒有任何翅膀，那么它無論是什么朝向，其實都是無所謂的，空氣都不會對他產(chǎn)生扭力。

　　但是如果它的前端裝了翅膀，或者說垂直尾翼。 再想像一下，如果飛行的時候這個飛機(jī)稍微歪了一點，前端的氣動面就會開始兜風(fēng)，導(dǎo)致飛機(jī)繼續(xù)歪，最終整個飛機(jī)會翻跟頭。

　　但是如果這些氣動面都裝在機(jī)身后面，無論怎么歪，整體都會有自動修正的傾向，就像裝了尾翼的箭矢。

　　理解這個以后，飛機(jī)升心為什么要在中心后面就很明顯了。 因為這樣無論你飛機(jī)怎么歪，氣流都會把它向著正確的方向歪， 使你的飛機(jī)自身穩(wěn)定。 注意這個效果是三維的，不光在垂直方向管用，水平方向也管用。 這就是為什么垂直尾翼要放在機(jī)尾而不是機(jī)頭，因為放在后面能使水平方向自身穩(wěn)定。

　　飛機(jī)起飛

　　新手可能會遇到的一個頭疼的問題。 既然升心不能靠前，那我如何起飛呢? 一拉機(jī)頭飛機(jī)上的副翼就把飛機(jī)向下壓，這樣永遠(yuǎn)也飛不起來啊?

　　其實起飛不應(yīng)該依靠前置的控制面抬起機(jī)頭。 起飛的正確方式應(yīng)該是以飛機(jī)后輪為支點，像蹺蹺板一樣下壓尾部，從而提升整體的升力來起飛。 這就要求后輪不能太靠后，而且不能在最后面的我可控制氣動面的后面。

　　在后輪必須非常靠后的情況，比如說老式的那些螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)，可以通過架高前輪，讓飛機(jī)一直有一個仰角的方式來起飛。

　　或者你可以試驗一些更瘋狂的起飛方式，發(fā)揮自己的想象力，裝上助推火箭，可升降前輪之類的東西。 總之升心還是要保持在重心后面就可以。