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Quelle est la trajectoire idéale de mise en orbite d’un SSTO ?

La trajectoire idéale va dépendre du craft, notamment de son rapport poussée / poids mais également de sa trainée, qui en général reste relativement bien corrélée aux deux autres paramètres. Cela dit, il y a un profil très simple qui conviendra pour l’écrasante majorité de vos SSTO, et on aurait tort de s’en priver !

Il vous suffit de décoller de la piste (si possible proprement et non en attendant le dénivelé de fin, voir la toute première fiche technique de ce topic :p !), de grimper quelques secondes pour écarter tout risque de crash le temps de gagner en vitesse, puis de lock SAS avec le nez pile sur l’horizon. Et de ne plus rien toucher !

GIF / VIDEO DECOLLAGE PROPRE ET PRISE DE VITESSE

L’idée, c’est d’éviter de toucher aux contrôles de l’appareil, pour trois raisons principales :

• Limiter les pertes par frottement, toutes manipulations des volets, gouvernes, dérives impliquent que vous n’offrez plus le profil minimal face à l’air. Notamment, la plupart des gens (et j’en faisais parti !) ont tendance à accélérer vers 10-15km d’altitude, à plat, pour gagner en vitesse. Mais pour grimper et ensuite passer en cycle fermé, il va falloir cabrer l’appareil, et même en douceur, cela implique des frottements au pire moment possible, là ou la pression aérodynamique est maximale. A la clé, même en étant doux sur les commandes, c’est potentiellement plus de 100 m/s qui sont perdus dans cette manœuvre ! Et parfois cela ne réhausse même pas suffisamment le prograde qui reste à la traine vu que la portance est bien moindre en haute altitude.
• Réduire à zéro les risques de RUD (Rapid Unscheduled Disassembly) causé par la brusque pression exercée sur les ailes qui prennent une charge monstrueuse alors que le craft a une importante inertie : il y a contradiction entre les ailes qui veulent monter / descendre et la masse qui veut persister dans sa direction !
• Garder un contrôle maximal sur l’appareil : en général, un SSTO est conçu comme étant très stable et ce n’est pas un grand souci, mais si votre conception laisse à désirer, sachez que le Lock SAS déploie sa « force » maximale que lorsque on y touche pas. Vous y avez peut être été confronté pendant une réentrée atmosphérique ou autre contexte : tout allait bien, le Lock SAS faisait son effet, rien ne bougeait, vous avez voulu faire une petite correction et là c’est comme s’il perdait toute ses forces, la position de stabilité n’est plus possible à atteindre.

Mais du coup, si on ne touche à rien, on va aller tout droit, à plat et ne jamais grimper ? Hé bien non ! On va utiliser la rotondité de Kerbin. Dans KSP, le Lock SAS agit comme un verrouillage de l’attitude vers une direction à l’infini. Or, comme on « avance » autour de Kerbin, cette position dans le référentiel global du système implique que le nez de l’appareil se lève progressivement dans le référentiel du sol ! Faites l’expérience, prenez un globe ou le cas échéant un truc rond genre un mug, posez un stylo « à plat » dessus et faites le avancer le long de la courbe tout en conservant intacte l’orientation du stylo par rapport à la pièce dans laquelle vous vous trouvez, et non par rapport au support courbé. Et si vous avez déjà fait volé des avions en ligne droite, vous avez forcément été confronté à ça, obligé de baisser le nez de temps en temps pour compenser :

GIF / VIDEO NEZ QUI SE LEVE TOUT SEUL LOCK SAS

Et il s’avère que cette petite grimpette naturelle sans n’avoir rien à faire, est globalement parfaite pour la mise en orbite d’un SSTO, aboutissant à environ 10-15° d’attitude et une vitesse aérobie (en mode cycle ouvert donc) quasi maximale. Top non ? Cela dit, certains protesteront que ce-faisant, la vitesse max atteinte sera plus faible qu’en volant à plat à 10-12km, que cette vitesse max est le nerf de la guerre pour les SSTO et c’est globalement vrai. Repensez donc au premier point évoqué ci-dessus : la différence de vitesse sera plus que compensée par le fait que vous n’allez pas toucher aux commandes pour lever le nez, vous serez déjà à la bonne attitude, entre 10 et 15°, pour ensuite enchainer sur le cycle fermé.

Mais comment ça se fait qu’on puisse atteindre une vitesse si élevée tout en grimpant ? En réalité, ce qui limite votre vitesse à une valeur théorique qui dépend de votre craft, c’est la technologie de propulsion. Il y a fort à parier que vous utiliserez les Rapiers, qui sont incontournables en dehors des mods, et ces derniers donnent leur meilleur à très haute vitesse, déployant une puissance vraiment colossale pour leur petite taille, à partir de mach2. Mais peu de temps après, vers mach4, leur puissance va s’effondrer, sans que vous puissiez rien n’y faire : ce n’est pas un manque d’air, ce n’est pas une trainée trop importante, vous ne pourrez plus accélérer une fois passée une certaine vitesse car la puissance va chuter, et sans poussée, pas d’accélération.

De fait, votre craft atteindra tout aussi bien sa vitesse maximale à 0° qu’à 10° d’attitude, moyennant tout de même une très légère perte logique liée à la pesanteur. Il atteindre aussi bien cette vitesse à 1km qu’à 10km, moyennant l’éventuelle trainée aberrante d’une conception « exotique ». Cette Vmax, vous pouvez l’atteindre en faisant comme avant, ou en procédant via le Lock SAS. La seule différence, c’est que vous avez d’un côté :

• Vmax à 12km et 0° d’attitude, un gros pitch up à faire, pertes par frottement, prograde qui peine à monter, risque de tout faire péter vu les contraintes à cet instant critique, ou de perdre le contrôle
• 95% de Vmax à 18km et 10° d’attitude, zéro contrôle à effectuer, prograde au plus près de votre nez, pas de risque que ça parte subitement en cacahuète au moment de poser les doigts sur le clavier

GIF / VIDEO COMPARATIVE VMAX

Le calcul est tout fait 😉

Pour aller un peu plus loin : la trajectoire de votre SSTO est optimale si vous êtes pratiquement au point d’exploser à cause de la chaleur. Si ce n’est pas le cas, c’est que vous êtes montés trop vite, vous pouvez rebaisser le nez quelques secondes quand vous êtes à basse altitude et que le Lock SAS vous fait naturellement monter. Votre objectif, c’est bien d’atteindre la vitesse aérobie maximale via la méthode du Lock SAS, et si vous avez mis le nez à 1° au dessus de l’horizon, vous n’allez pas laisser le temps à votre craft de gagner en vitesse max pendant la phase aérobie :

GIF / VIDEO Pitch Down

Si vous brulez dans l’atmosphère, vous pouvez au contraire mettre le nez à 1 ou 2° au dessus de l’horizon plutôt que 0°, vous n’avez pas besoin de passer plus de temps dans l’atmosphère. Cela dit, ça peut traduire un excès de puissance : si vous avez X Rapiers, considérez d’en mettre X-1 pour corriger cela, la vitesse max finale restera sensiblement la même et vous aurez gagné plusieurs tonnes de potentielle charge utile / de DV ! Pour les petits SSTOs avec un seul Rapier, très souvent, le rapport poussée/poids est énorme et l’ascension sera plutôt à 5 ou 10° dès le début, l’accélération étant très très rapide. Il se peut que dans ces cas là, il soit même préférable de baisser la puissance, stabiliser à 8km, Lock SAS à 2°, pleine puissance, et hop 🙂

Reste le fameux cas de la barrière transsonique. Mais si vous savez, ce fameux moment où votre craft semble bloqué entre 315 et 350 m/s, alors que tout allait bien avant et qu’il semble avoir une belle réserve de puissance après, mais pas moyen de passer cette barrière invisible. Il s’agit en fait du passage de mach1, qui, comme dans la réalité, fait momentanément exploser la pression dynamique et donc la trainée. Et c’est terrible, parce que votre propulsion à base de Rapiers n’attend que de s’exprimer juste après cette vitesse !

GIF / VIDEO BARRIERE TRANSSONIQUE

Que faire ? Ajouter des propulseurs ? Oui, ça marcherait, mais c’est un peu dommage, c’est de la masse morte, et on sait que juste après, tout roulera comme sur des roulettes. On va procéder autrement et vous allez voir, c’est fun. Tout ce qu’il faut, c’est donner un petit boost de vitesse pour passer cette épaisse barrière et après, tout s’emballe tout seul. Pour cela, on va… plonger ! On va bien sur d’abord gagner en altitude. Plutôt que de lock SAS à 0°, on va se mettre à 2-3° après le décollage, et attendre environ 2-3km. De là, on va Lock Prograde, et c’est magique, trois choses simultanées vont se produire :

• Le passage en prograde signifie que vous arrêtez de grimper et même que vous allez très vite commencer à plonger. La gravité devient votre alliée, BIM ! Gain de vitesse.
• Le passage en prograde signifie aussi que vous allez mettre le nez pile de sorte à limiter les frottements aéro, alors même que ceux sont sont énormes pendant la barrière transsonique. BAM ! Gros gain de vitesse.
• Le passage en prograde (sic) maximise l’alimentation en air pour les moteurs : en vrai, ça compte pas vraiment, normalement sur tous vos crafts, si vous avez réussi à décoller, c’est pas à mach1 que vous êtes short sur le sujet.

Attention : on a Lock Prograde, mais si on laisse les choses comme ça, on va faire plouf. L’idée c’est de re-lock SAS très vite après, lorsque vous avez le nez vers -2° sous l’horizon, ça suffit largement la plupart du temps. Même chose que précédemment, normalement le temps que grimpiez en vitesse, pendant votre chute, vous allez avancer autour de Kerbin et donc le nez de votre craft va naturellement se lever, tout doucement, et vous devriez ne rien avoir à toucher, c’est le but, au risque de briser votre effort de gain de vitesse.

Et donc, là, vous passez subitement de 320 m/s à  350 m/s, puis 380 m/s, et ça va de plus en plus vite. En général, passé 400 m/s, l’emballement des Rapiers est acquis, et c’est parti. On reste bien sur en Lock SAS, et hop, on rejoint la traj’ idéale précédemment citée, avec une grimpette très douce, un gros gain en vitesse explosif, etc.

Parlons rapidement de la suite, après la Vmax aérobie à 10-15° d’attitude, vers 15-20km : lorsque votre vitesse commence à chuter, vous pouvez passer en cycle fermé, c’est mieux de le faire vous même plutôt que d’attendre le FlameOut automatique qui arrive souvent trop tardivement et qui fait trop perdre en vitesse, c’est pas idéal. Donc, switch en cycle fermé, vous devriez être vers 20-25km à ce moment là. Si votre vitesse est supérieure à 1600 m/s, vous pouvez d’emblée passer en Lock Prograde et rejoindre la dynamique d’un Gravity Turn. En deçà, ça va dépendre, si vous êtes poussif (pour les très gros crafts optimisés), il faudra garder un peu d’attitude, genre 5° au dessus du prograde pour garder de la composante verticale. Mais suivez quand même un peu le prograde, sans quoi vous allez exposer un part importante de votre engin au flux d’air et induire des pertes aéro importante. Dès que vous sentez que votre énergie verticale est acquise, que l’AP devant vous s’éloigne de plus en plus, hésitez pas à passer en Lock Prograde, c’est important.

GIF / VIDEO SWITCH CYCLE FERME

Voila voila ^^

• Cette réponse a été modifiée le il y a 1 année et 8 mois par Dakitess.

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