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로켓 방정식·다단 Δv 계산기

추진제·건조 질량·비추력으로 다단 로켓의 Δv, 연소 시간, 추력 대 중량비를 구하거나, 목표 Δv에 필요한 추진제 양을 계산합니다.

1단
2단
1단이 먼저 점화됩니다. 추력은 연소 시간과 추력 대 중량비에만 쓰입니다.
총 Δv
이륙 질량
질량비
단Δv연소 시간추력/중량
14,240 m/s3 min 16.1 s1.17 → 4.93
26,791.5 m/s5 min 33.4 s0.89 → 6.80

이상적인 로켓 방정식, g0 = 9.80665 m/s². 중력·공기 저항·조향 손실은 없습니다. 브라우저에서 계산합니다.

사용법

  1. 탑재물 질량을 넣고, 각 단의 추진제 질량, 건조 질량, 비추력을 입력합니다. 연소 시간과 추력 대 중량비가 필요하면 추력도 넣습니다.
  2. 단을 추가하거나 제거합니다(최대 4단). 1단이 먼저 점화되며 위의 모든 것을 싣고 갑니다.
  3. 또는 '목표 Δv의 추진제'로 바꿔 목표 Δv, 건조 질량, 비추력을 넣으면 필요한 추진제가 나옵니다.

자세한 설명

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치올콥스키 로켓 방정식 Δv = Isp · g0 · ln(m0 / mf)를 탑재물 위에 쌓인 최대 4단 로켓에 적용합니다. 각 단은 추진제 질량, 건조 질량(연소 후 남는 탱크·엔진·구조), 비추력으로 정의하며, 도구가 위에 남은 모든 것을 포함한 각 단의 점화 시 질량을 계산해 단별 Δv, 합계, 이륙 질량, 이륙 질량 대 탑재물 비를 보여줍니다. 추력을 넣으면 연소 시간과 점화·연소 종료 시의 추력 대 중량비도 나오고, 1단이 발사대에서 떠오를 수 없으면 경고합니다. 두 번째 모드는 방정식을 거꾸로 풉니다. 목표 Δv, 건조 질량, 비추력을 넣으면 필요한 추진제와 추진제 비율을 알려 주며, 지수 함수가 얼마나 빨리 커지는지 보여 줍니다. 450초로 9.4 km/s를 얻으려면 건조 질량 1 kg당 추진제가 약 7.4 kg 필요합니다. Δv 값은 로그를 믿지 않고 추력과 질량 유량을 수치 적분해 확인했습니다. 방정식에 없는 것도 있습니다. 느린 상승 중의 중력 손실, 공기 저항, 자세 제어 손실, 진공 대비 해수면의 비추력 저하가 빠져 있으며, 이것들이 보통 저궤도 발사에 1.5~2 km/s를 더 요구합니다. 그래서 합계는 궤도 속도 7.8 km/s가 아니라 약 9.4 km/s와 비교해야 합니다. 단 분리는 순간적이라고 보고, 단간부와 페어링은 해당 단의 건조 질량에 넣습니다.

자주 묻는 질문

비추력은 무엇인가요?

추진제 단위량당 엔진이 얻는 충격량을 초 단위로 나타낸 값입니다. 표준 중력(9.80665 m/s²)을 곱하면 유효 배기 속도가 되며, 300초는 약 2.94 km/s입니다.

다단 로켓은 왜 그렇게 유리한가요?

각 단이 빈 탱크와 엔진을 버리므로 다음 단은 그 무게를 계속 가속할 필요가 없습니다. 단일 단으로 궤도에 가려면 추진제 비율이 90 %를 넘어야 해서 만들기 매우 어렵습니다.

Δv에 추력 대 중량비가 필요한가요?

아닙니다. 이상적인 Δv는 질량과 비추력에만 달려 있습니다. 추력은 연소 시간과 이륙 가능 여부(점화 시 추력 대 중량비 1 초과)를 정하며, 실제로는 이 값이 낮을수록 중력 손실이 커집니다.

해수면 비추력과 진공 비추력 중 어느 것을 쓰나요?

그 단이 연소하는 환경의 값을 씁니다. 상단은 진공 비추력, 1단은 연소 중 대기를 벗어나므로 해수면과 진공 값 사이의 값을 씁니다.

합계가 궤도에 필요한 값보다 모자란 이유는?

중력 손실과 공기 저항을 포함하면 지구 저궤도에 약 9.3~10 km/s의 Δv가 필요합니다. 궤도 속도 자체는 약 7.8 km/s이지만요.

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