465
Три секрети Елона Муска
Наступне призначення першого етапу запуску автомобіля Falcon 9 починає здаватися знайомим і рутинним. Ви можете подумати, що Муск знаходиться в шляпці, а незабаром SpaceX з флотом багаторазових ракетних транспортних засобів стануть монополією стартових послуг, викидаючи всі конкуренти з ринку. Насправді це ілюзію. Три перших етапів повернення є лише початком тривалої поїздки експлуатації. І десь у внутрішніх документах SpaceX є розрахунки, які показують економічну ефективність багаторазового запуску транспортного засобу. І в цих розрахунках, в будь-якій формі, ймовірно, є три параметри. Ці параметри, в залежності від їх значення, можуть зробити багаторазовий Falcon 9 як ефективний, так і не. Простір X-документи повинні мати певну попередню оцінку цих параметрів. Але залізо – це не тільки ми, але й сам Елон Муск, не знаю своїх істинних цінностей. Оскільки вони можуть бути отримані тільки за результатами багатьох років роботи. Які ці параметри?
Перший етап успішного села, в соціальних мережах підпорядкована хвиля подобань на красивих фотографіях і відео, і почав суворі інженерні будні дні. Поставте стадію на старт, заправте та запустіть завтра? Не буває. Навіть в авіації, де літак займає повітря кілька разів на добу, є набір перевірок, які потрібно виконувати з різною частотою. Астронавтика ще довгий шлях від життя компонентів у тисячі годин комерційної авіації. Простір X ще не говорить докладно про обслуговування після ліхтарів, тому вам доведеться використовувати єдиний набір доступних матеріалів на багаторазових системах – історія про космічний канал. Так, трансфер на ходу познайомиться ціла караван спеціальних автомобілів.
Конвеєр включено не тільки очевидний кран, трактор, ліфт, генератор і кондиціонер. Так як використовується вибухонебезпечний водень і токсичний гідразин, список спеціальних транспортних засобів включав вентиляційний вентилятор і окремий транспортний засіб з штатом в хімічних умовах захисту. Трансфер був заглушений трактором, і, вішуючи з шлангами, був перекинуто в обробіток Orbiter - обслуговуючий вішалка.
Виконувалися наступні роботи:
- Хірургічні двигуни від накопиченої вологи.
- Очистити вантажну бухту.
- Відведення водню і кисню з паливних клітин і заливають їх інертними газами.
- Зняття газів високого тиску від системи життєзабезпечення.
- Очищення водопостачання та туалету.
- Огляд і обслуговування теплозахисту.
- Фіксація моторів і монтаж захисних покриттів.
- Монтаж лісів для доступу персоналу.
- Видалення та транспортування для обслуговування марочних двигунів.
- Видалення та транспортування для технічного обслуговування шунтування двигунів (за необхідності).
- Оновлення та модифікація орбітатора (за необхідності).
І реальність це:
На відміну від звичайної простої комерційної авіаційної служби, трансфер прийняв близько 100 днів, щоб підготуватися до нового рейсу. Аналогічна помилка була виконана з фінансовою оцінкою витрат утримання автотранспорту та їх обслуговування. Наприкінці космічної черги, бюджет НАСА коштує їх більше, ніж ІСС, з витратами на трансфер на три мільярди доларів на фінансовий рік на 3-5 рейсів, підвищуючи вартість одного рейсу від офіційного $450 млн до майже мільярдів доларів. Загальна вартість проекту була занижена три і пів рази: замість 54 мільярдів доларів, вартість трансферу 209. І вартість одного рейсу, розрахованого як приватна від поділу загальної вартості за кількістю рейсів, склала півтора мільярда доларів у 2011 році ціни.
Оптимісти кажуть, що цифри вже названі - один мільйон доларів для заправки і три мільйони для міжсвітніх послуг, які повинні дати економії 30%. У внутрішніх документах SpaceX (не забудьте про те, що вони можуть бути відхилені, щоб взяти більшу частку ринку). Якщо ці номери правильні.
Наступне питання, як багато запусків може витримати перший етап? Сучасні ракети працюють на межі матеріалів науки, коли баки мають надлишковий тиск від системи підвищення (необхідно, що паливо подається в двигуни без перерв), двигуни мають величезні температури і тиски, і всі ракетні вібрати від експлуатації двигунів, турбо-насосів і руху палива через трубопроводи. І це буде неправильно думати, що для ракети це йде без сліду.
металева втома - процес накопичення деформації під впливом змінних навантажень. Незважаючи на те, що життя ракетного етапу, як правило, в діапазоні від 50 до 500 секунд, двигуни встигнуть випробувати пошкодження втоми. Це сприяє підвищенню температури двигуна і вібрації.
Металева креветка Повільна деформація під постійним навантаженням. І ось основні фактори будуть високими температурами (знижуючим зусиллям) і тиском в робочому двигуні.
Оцінюванняй Деякі елементи двигуна, такі як підшипники турбососів, кукурудзяного зносу з роботи під навантаженням.
3250Р. 3700Р.
Приклад пошкодження двигуна
І ось схема, що показує розподіл пошкоджень за допомогою елементів двигуна Space Shuttle SSME.
Для 135 льотних рейсів використовуються 46 двигунів (без рейсу) Якщо ви відраховуєте 135 місій, кожен вимагає 3 двигуни, для 46 двигунів, які використовуються в цілому, виходить, що в середньому один двигун використовувався 8,8 разів. Розподіл двигунів за місією дуже цікавий:
Повна версія, більша. Кількість місць, які постраждали від катастрофи 33 та 107.
Абсолютний запис для кількості рейсів всього 19. І це двигун, який був спеціально розроблений як багаторазовий двигун і протестований на 50 місій. У той же час не забувайте, що двигун не літав 19 місій без насипки. Навпаки рекордний тримач з 19 міс належить до першої версії двигуна, і необхідно розібрати двигун після кожного рейсу через проблеми з руйнуванням турбінних лопаток.
Також дуже цікаво, як автори документа 1996 аналізують досвід використання двигунів SSME та методів збільшення їх життя, які говорять про зв’язок між моторною потужністю та її терміном служби:
496705
Одним з варіантів продовження терміну експлуатації двигуна є зменшення тяги. В принципі інтуїтивно зрозумілий – менше навантаження, менше зносу.
Давайте подивимося на ситуацію з двигунами Мерлін. За рік оптимісти зверталися до слів Муска, які оголошують 40 або 50 циклів використання двигуна. Ракетні двигуни не комп'ютери, прогрес в них був значно меншим, і цілком зрозуміло, що 50 циклів без наповнювача просто неможливо. Я підозрюююю, що керма буде потрібно після кожної місії, і принаймні в деяких випадках буде потрібно ремонт і заміна. Це додатковий час і гроші для кожного з 9 двигунів на першому етапі. Крім того, ми не повинні забувати, що киснево-керозинові двигуни є фізично менш пристосованими для повторного використання, оскільки на відміну від киснево-гідрогенних двигунів (наприклад, двигун SSME), вони виробляють соот після турбососа і камери згоряння, які створять додаткові проблеми. І, нарешті, вишня на торті - параметри Мерлінових двигунів збільшуються з часом, вони починають працювати з збільшенням тяги. І це повинно серйозно знизити термін служби двигуна. І незважаючи на можливість запуску транспортного засобу, щоб компенсувати одну несправність двигуна, я дуже сумніваю, що якщо є часті аварійні збій двигуна, навіть якщо навантаження успішно вилучено, SpaceX буде мати клієнтів, які готові взяти ризики.
Той факт, що запускний автомобіль Falcon 9 немандатний додає іншому параметру, який маршрут не мав. Потрібні втрати перших етапів, які не зможуть повертатися, наприклад, через погану погоду на місці посадки. Ситуація ускладнена тим, що SpaceX в найближчі роки не зможе відмовити в посадці баржа. На базі мису Canaveral і Vandenberg, де є вже пускові комплекси SpaceX, ви можете запустити ракети тільки до моря. Новий космічний порт в Техасі також будується на березі моря і, теоретично, посадка на землі можлива тільки в разі запуску в полярну орбіту (режисер на північ), а потім якщо по дорозі немає населених пунктів.
Космічні космічні порти показали в червоний
Я не особливо даю статистику про успіх посадок на барзі на дату – це дуже погано, тому що технологія була перевірена. Але, починаючи з цього року, варто звернути увагу на те, як будуть успішними багато посадок і які причини відмови.
Після того, як знову я підкреслю, що точне значення параметрів, зазначених вище, можна отримати лише після того, як досвід роботи багаторазового першого етапу, який ніколи не протікає від SpaceX знову. Також всі перераховані вище стосується Безоса з новим Шепардом. Тільки є простіше завдання, двигун тільки один, паливо (гідроген) краще підходить для багаторазового використання. Неприпустимо, Bezos overtook Муск — він був таким же ракетним літати три рази.
Згідно з тегом "розкладний доступ до простору" - багаторазовість, запуск повітря, "великий причіпний перевізник", приватні особи та інші спроби зробити простір ближче
Джерело: geektimes.ru/post/276172/
