Faire voler un SSTO et le Skybird Mk I

Qu'est ce qu'un SSTO ?

Avant toute chose, vous allez me dire qu'est ce qu'un SSTO ?

SSTO est l'acronyme de Single Stage To Orbit. C'est, on peut dire, une navette spatiale qui n'a qu'un seul étage et qui est capable d'atteindre une altitude et une vélocité orbitale autour de Kerbin sans avoir à larguer du matériel. Les designs classiques intègrent des moteurs atmosphériques et des moteurs orbitaux, les premiers permettant d'atteindre une altitude intermédiaire avant de lancer les moteurs orbitaux.

Les moteurs atmosphériques

Les moteurs atmosphériques consomment très peu de fuel et ont besoin d'être alimenté en air par des entrées d'air. Cela implique qu'à haute altitude, les moteurs puissent lâcher (flame-out) à cause du manque d'air pour l'alimenter. Cependant, les entrées d'air diminuent l'aérodynamisme et ajoutent au SSTO ce que l'on appelle du "drag". Plus ce drag est élevé, et l'air épais, plus l'énergie nécessaire pour atteindre une vélocité donnée est importante.

Il est important du coup de décoller avec le minimum de drag possible (on peut fermer les entrées d'air pour annuler leur drag) et d'ouvrir toute ses entrées d'air à haute altitude là où cela est le plus nécessaire. Le niveau d'airIntake (la ressource utilisée par les moteurs atmosphériques) à partir duquel le moteur va lâcher va dépendre de votre design. Pensez à faire des tests pour voir à quelle altitude et à quelle vitesse vos moteurs vous lâchent.

Les moteurs orbitaux

Les moteurs toroïdaux sont les plus intéressants pour les SSTO, mais rien n'empêche de mettre des moteurs de fusée plus classique. Ces moteurs consomment énormément de fuel liquide et vous risquez de vous retrouver à court de ressource avant toute mise en orbite... Le problème étant que tout le fuel que vous rajoutez pour compenser ajoute autant de poid à votre navette ce qui la rendra plus difficile à pousser par vos moteurs atmosphériques (si seulement vous arrivez à décoller de la piste !)

SSTO Skybird Mk I

Après plusieurs tests infructueux sur différents designs plus ou moins lourd, j'ai réussi à faire atteindre l'orbite au Small SSTO Mark III qui a été alors baptisé SSTO Skybird Mk I.
Le Skybird est basé sur un concept minimaliste avec 4 moteurs stratosphériques et 1 moteur orbital toroïdal. Cependant après de premiers tests, la combinaison 3 moteurs statro et 2 moteurs orbitaux s'est révélée plus efficace.

Design

Design du Skybird Mk I

 Sur cette première image, on peut constater que le Skybird dispose de 4 entrées d'air haute vélocité et 6 entrées d'air radiales ce qui lui permet d'atteindre altitude de 22 km à 1300 m/s avec ses moteurs stratosphériques.
Le design des ailes peut sembler peu réaliste, mais Kerbal Space Program n'est pas encore tout à fait au point de ce côté là...

On peut voir aussi le port d'amarrage masqué par une trappe juste derrière le cockpit.

Vue arrière

Sur cette seconde image on peut voir la distribution des différents moteurs.

La répartition des réservoirs de fuel est aussi importante. Au centre, derrière le moteur stratosphérique central se trouve 1 réservoir de 360 L F/440 L O (F = Liquid Fuel et O = Oxydizer, les deux ressources consommées par les moteurs orbitaux) plus 1 réservoir de 90/110.

Vue dessous

Derrière les deux moteurs orbitaux se trouvent 2 réseroirs de 90/110 et 180/220. Enfin, derrière les deux moteurs stratosphériques aux extrémités se trouvent des fuselages contenant chacun 150 L de LiquidFuel vu que les moteurs non orbitaux n'utilisent que du carburant liquide, et pas d'oxydizer.

Le principe de gestion de ce carburant est de consommer maximum les 300 L de LiquidFuel au cours du vol stratosphérique et de consommer le reste avec les moteurs orbitaux. Il est important de ne pas dépasser la limite des 300 L en vol stratosphérique pour éviter de perdre l'oxydizer restant...

Les connecteurs jaunes sont des conducteurs de fuel qui permettent de gérer dans quel sens les réservoirs se vident. Actuellement, les réservoirs se vident dans ceux situés derrière les moteurs orbitaux ce qui permet mieux stabiliser le vaisseau à très haute altitude (il faut prendre en compte la répartition de charge à vide, plein, demi vide, etc. lorsque l'on conçoit un SSTO...).

Mapping des touches

Kerbal Space Program permet de configurer des groupes d'action associés à des touches ou à des actions particulières. Voici la configuration retenue actuellement pour le Skybird (N°Touche - Description) :

1. Active/Désactive les 3 moteurs stratosphériques
2. Active/Désactive les 2 moteurs orbitaux
3. Active/Désactive les entrées d'air principales (les deux situées devant les moteurs orbitaux)
4. Active/Désactive les entrées d'air secondaire.

Il est très important de retenir qu'un SSTO ne se vole pas avec des étages comme une fusée classique et qu'il faut donc le contrôler par des groupes d'action (ne pas oublier de les configurer !).

Vol de test

Le Skybird décolle très facilement de la piste. Il faut faire attention à ne pas trop tirer sur le manche sinon les moteurs stratosphériques peuvent toucher le sol et exploser. Il peut ensuite monter facilement à un angle allant de 45° à 85° à une vitesse raisonnable. Pensez à couper les entrées d'air secondaire avant le décollage.

Une fois arrivé à 10 000 m d'altitude, il faut réduire l'angle et descendre à 30 - 45 ° et penser à diminuer progressivement jusqu'à 15° aux alentours de 19 000 m sinon vous allez monter trop vite et ne pas profiter pleinement du gain de vitesse stratosphérique. N'oubliez pas de rouvrir les entrées d'air secondaires lorsque la resources IntakeAir diminue à 0.15 sinon vos moteurs vont lâcher. A une vitesse de 500 m/s, le drag généré par les nouvelles entrées d'air ne se fait pas sentir.

Il faut stabiliser l'altitude à environs 20 000 m, 22 000 m maximum. Le Skybird pourra alors monter jusqu'à 1300 m/s, voir plus. A ce moment, le carburant consommé est inférieur à 200 unités, ce qui laisse de la marge pour pousser, mais à ce niveau de vitesse cela descend vite donc attention. Lorsque vous le sentez bien et que votre vitesse se stabilise, activez les moteurs orbitaux et ne modifiez pas votre angle. Le couplage des 5 moteurs va vous poussez jusqu'à 1500 m/s et vous allez à nouveau monter doucement. Quand vous sentez que vos strato vont vous lâcher, coupez les et fermez toutes les entrées d'air, puis pointez le nez à 45° pour gagner un maximum de vitesse verticale et d'altitude.

Surveillez votre apoapsis sur la carte et lorsqu'elle atteinte 70 km - 75 km, coupez tout et laissez le SSTO monter en altitude. Je préfère 75 km personnellement. Une fois que vous êtes hors de l'atmosphère, pointez prograde et boostez légèrement afin de circulariser votre orbite...

(Si tout ceci semble un peu chinois pour vous c'est normal, il faut connaître les bases de la mise en orbite dans KSP...)

Le Skybird Mk I en orbite !

Voici une belle image du Skybird Mk I en orbite autour de Kerbin, avec suffisamment de fuel pour refaire une entrée en atmosphère ou pour tenter un rendez-vous orbital avec KSS Prométhée !