Моделирование полёта космического аппарата

Актуальность

Поскольку наша планета практически полностью исследована, а большинство полезных ископаемых уже на исходе, людям необходимо искать новый источник ресурсов. Космос – пространство, не изученное человеком. В космосе можно найти не только полезные ископаемые, но ещё проводить полезные исследования в космическом вакууме. Проект направлен на упрощение космических полётов. С помощью авторского симулятора можно будет проектировать новые ракеты и наблюдать за эффективностью их полётов.

Цель

Создать симулятор, с помощью которого можно проектировать реалистичные ракеты и запускать их. Полёт будет максимально схож с реальным полётом такой же ракеты. Симулятор поможет компаниям в освоении космоса и уменьшит риски при осуществлении космической программы.

Задачи

1. Создание моделей ракеты и разных космических тел.
2. Реализация разного функционала (сборка, взлёт, управление полётом и т. д.).
3. Грамотный подсчёт всех физических параметров, отвечающих за реалистичное поведение ракеты.
4. Моделирование Солнечной системы.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Компьютер

Описание

1. Авторы классифицировали различные компоненты космического аппарата (двигатели, топливные отсеки, стабилизаторы и т. д.).
2. Сделали графическое представление (таблица, UML и т. д.) необходимых характеристик разных частей для полёта космического аппарата.
3. Создали модели головного модуля, двигателя, топливного бака, стабилизатора, генератора, конструкционного элемента.
4. Реализовали логику конструктора: можно добавлять деталь снизу и сверху к свободному модулю, сбоку от модуля. Детали можно удалять.
5. Добавили боковое меню с модулями для упрощения конструирования ракеты.
6. Реализовали запуск модели вверх.
7. Добавили топливный бак и подкорректировали запуск космического аппарата с учётом характеристик подключённого топливного бака.
8. Поставили счётчики: элемент UI с оставшимися количеством топлива, высотой, скоростью.
9. Добавили такие необходимые параметры, как масса, сопротивление воздуха, уменьшающаяся гравитация.
10. Добавили выбросы из реактивного двигателя в зависимости от скорости и остатка топлива.
11. Добавили ветер, который может дуть в случайном направлении. Реализовали показ направления и силы ветра в пользовательский интерфейс.
12. Добавили возможность изменения скорости симуляции через пользовательский интерфейс.
13. Добавили стабилизаторы и реализовали логику управления ими через клавиатуру.

14. Сделали все величины соразмерными реальным физическим.
15. Сделали возможным добавления стабилизаторов по всей длине ракеты.
16. Добавили вылетающие частички из стабилизаторов при активации.
17. Реализовали вращение камеры вокруг ракеты во всех осях.

Результаты работы/выводы

На данный момент можно сконструировать ракету и запустить её. При полёте ракеты учитываются силы, действующие на неё: сила тяжести, сила сопротивления воздуха, тяга, сила действия ветра. Также к ракете можно добавить стабилизаторы, которые будут корректировать полёт. Учитывается изменение веса от количества потраченного топлива, изменение ускорения свободного падения, зависящее от удалённости от разных космических тел.

Перспективы использования результатов работы

Проектом можно пользоваться в ознакомительных целях, чтобы получше узнать принцип осуществления запуска ракеты и то, какие силы на неё действуют, и в научной сфере, дабы избежать проблем с реальным запуском такой же ракеты в реальном мире.

Мнение автора

«Мы довольны проделанной работой и результатом. Городской образовательный проект «Инженерный класс в московской школе» считаем нужным для тех групп людей, которые хотят начать делать уже что-то своё, а Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» даёт возможность представить свои проекты, и в случае победы поощряет победителей приятными бонусами»