Продолжим теоретизирования.
Заменим два "длинных" ускорителя на четыре "коротыша". Масса топлива - та же, но тяга в два раза больше, а время работы в два раза меньше - 61 секунда.
Система становится немного похожа на Буран. Только не второй, а тот, еще первый:
Расход топлива для боковых ускорителей увеличится в два рза - 16,2 т/с
Средний удельный импульс - тот же, 252 с
Для RS-25 средний удельный импульс оставим так же, 408 с. Расход топлива 1,48 т/с.
Средний удельный импульс системы - суммируем произведение удельного импульса на секундный расход топлива и делим на суммарный расход топлива.
(408х1,48+252х16,2)/17,68=265 с
Мы видим, что средний удельный импульс системы еще снизился - 265 с против 276 с
Количество израсходованного топлива за 61 с это топливо четырех боковых ускорителей коротышей 998 т и топливо из бака 1,48х61=90 т
Суммарно - 1178 т
Масса системы после выработки топлива 942 т
V=265х9,81хln(2030/942)=1995 м/с
Гравитационные потери в два раза меньше, за счет меньшего времени - 603 м/с
Результатирующая скорость - 1392 м/с Меньше, чем у виртуальной системы с Протонами - 1464 м/с, но выше чем у базовой - 1144 м/с
После этого ускорители сбрасываются и 61 секунду система летит на трех RS-25.
Масса системы в начале этого участка - сброшены ускорители и выработано 90 т топлива из бака
2030-1160-90=780 т
Масса в конце этого участка - выработано еще 90 т топлива
780-90=690 т
Удельный импульс примем немного меньший чем в вакууме - 440 с.
V=440х9,81хln(780/690)=529 м/с
Гравитационные потери 603 м/с
За этот участок теряем 74 м/с
Результатирующая скорость (суммируем с предыдущим участком)
1392-74=1318 м/с
Простенький анализ показывает, что на этом участке тяга двигателей была меньше силы тяжести, действующей на систему и она просто теряла скорость. Хотя и набирала высоту.
Но так как наш расчет упрощенный - мы просто сольем за борт эти "лишние" 90 т топлива, просто перед стартом.
Тогда масса системы на старте 1940 т, а после прохождения участка 852 т
V=265х9,81хln(1940/852)=2139 м/с
Вычитаем гравитационные потери 603 м/с
Результатирующая скорость 1536 м/с
Ранее посчитанная скорость системы с Протонами 1464 м/с
Полученная скорость виртуальной системы с большой тягой получилась больше виртуальной же системы с высоким удельным импульсом.
На самом деле все сложнее - и высота имеет значение, и траектория - вертикальная скорость нам важна только для набора высоты и прохождения атмосферы, а основное - это орбитальная (горизонтальная) скорость. Но про это как нибудь позже (возможно).