لماذا يعد Falcon 9FT تحفة فنية

على الرغم من النجاح المذهل لـ F9 في السوق التجاري ، هناك مواطنين موهوبين بدلاً من ذلك يدعون أنهم يبنون على تقنية الستينيات. سأحاول أن أظهر ، بمساعدة البيانات المفتوحة والرياضيات البسيطة ، أن هذه مغالطة عملاقة.

من ناحية ، من الصعب القول بأن حاقن pintle ، الذي يضمن التشغيل المستقر للميرلين في مجموعة واسعة ، تم تطويره من قبل شركة TRW الشهيرة (التي هرب منها توماس مولر ، وسيحصل على جميع التقنيات في الحقيبة) كجزء من برنامج القمر. من ناحية أخرى ، يمكنك أن ترى أن مبادئ معظم الحقن الأخرى تم تطويرها قبل 10 سنوات. تكمن المشكلة في أن الصاروخ هو نظام معقد يجب تقييم فعاليته بالكامل. وبالنظر إلى هذا التقييم ، يمكنك تقييم المستوى التكنولوجي ، الذي أعطى نتيجة واحدة أو أخرى. نقوم بصياغة أكثر صرامة - فقط تحليل النتيجة يسمح لنا بتقييم المستوى التكنولوجي .

فالكون 9 صاروخ من مرحلتين (لن نتحدث عن فالكون ثقيل بعد). بادئ ذي بدء ، نحن بحاجة إلى معرفة الدور الذي تلعبه هذه الخطوات. هنا سوف يساعدنا بث إطلاق القمر الصناعي إنتلسات 35e ، حيث لم يكن هناك هبوط للمرحلة الأولى وعمل بأقصى سرعة. أوقفت المرحلة الأولى المحرك بسرعة 2.3 كم / ثانية. المرحلة الثانية جلبت القمر الصناعي إلى GPO. تبلغ سرعة الخروج إلى GPO حوالي 10.33 كم / ثانية (7.8 - مسافة أولى + 2.53 انتقالات). لا يأخذ في الاعتبار الخسائر الديناميكية الهوائية والجاذبية ، حيث ذهب جميعهم تقريبًا إلى المرحلة الأولى. وهكذا - تم تشتيت المرحلة الأولى بمقدار 2.3 ، والثانية بمقدار 7.73. من الواضح أن المرحلة الثانية أكثر أهمية ، والأولى تسمى بازدراء "معززة" ، لأن هدفها هو رفع الدرجة الثانية إلى أعلى ، حيث سيتم تشغيل المحرك الفراغي والقيام بكل العمل. لذلك ، لن نأخذ في الاعتبار المرحلة الأولى على الإطلاق ، ولكننا سنركز كل انتباهنا على المرحلة الثانية .

ما هي المرحلة الثانية المثيرة للاهتمام؟ كل كيلوغرام غاضب من المرحلة الثانية هو كيلوغرام من الحمولة المفقودة. لذلك ، فإن الخطوات الثانية هي روائع حقيقية لتصميم الوزن وتظهر المستوى التكنولوجي بشكل مثالي.

سنذهب إلى موقع مفيد للغاية ونكتب خصائص الوزن على اللوحة. تسمى نسبة كتلة الهيكل إلى كتلة الوقود معامل الكمال الهيكلي.

كتلة الوقود	وزن البناء	الوزن الإجمالي	التميز في التصميم	فارغ إلى ممتلئ
107.5	4	111.5	26.88	27.88

نسبة الكمال في التصميم من 26 خيال حقيقي! ولكن من أجل تقدير هذه الروعة ، سيتعين علينا القيام ببعض الحسابات. لراحة المزيد من الحسابات ، دعونا نتذكر معامل نسبة الكتلة الإجمالية للخطوة إلى الكتلة الفارغة.

دعونا نحاول أن نفهم ما إذا كنا مخدوعين بهذا الخيال. خذ أقصى وزن حمولة 8 أطنان من موقع الشركة المصنعة ، وانظر إلى أي مدى يمكن للمرحلة الثانية تسريعها. نستخدم صيغة Tsiolkovsky بدفعة محددة من 345s:

$$

$$V = 9.8 * I_ {sp} * ln (\ frac {M_ {start}} {M_ {end}}) = 3381 * ln (\ frac {8 + 111.5} {8 + 4}) = 7.77 كم / ثانية$$

متسقة للغاية مع البيانات المذكورة أعلاه. دعونا نحاول مقارنتهم بشيء. تكمن المشكلة في عدم وجود العديد من مركبات إطلاق الكيروسين في نفس الفئة مع Falcon ، وتمثلهم جميعًا من قبل عائلة Zenith ، وهي تحفة فنية من 80s.

ننتقل إلى نفس الموقع المفيد لبيانات Zenith 3SL ونكتب الجهاز اللوحي:

كتلة الوقود	وزن البناء	الوزن الإجمالي	التميز في التصميم	فارغ إلى ممتلئ
81.74	8.31	90.04	9.84	10.84

كما ترون ، فإن معامل الكمال الإنشائي أقل بكثير. لكننا جميعًا نتذكر أن Zenit يحتوي على 350 UI ، وقيل لنا أن 5 ثوانٍ هي الكثير! نسيان محركات التوجيه Zenith وحاول حساب السرعة لـ 8 أطنان من الحمل باستخدام نفس الصيغة. حصلت على 6.15 كم / ثانية . بالطبع ، المقارنة ليست صادقة تمامًا ، لأن مرحلة الصقر أكبر وتتطلب مصاريف كبيرة لإنهاء المرحلة الأولى. حسنًا ، واجهت صاروخ فالكونيت الجديد ، الذي تبلغ المرحلة الثانية له نفس الكتلة الإجمالية 111.5 طنًا ومعامل زينيت 9.84 ، واجهة المستخدم 350 ثانية. بقسمة الكتلة الإجمالية على 10.84 نجد كتلة مركبة إطلاق فارغة.

كتلة الوقود	وزن البناء	الوزن الإجمالي	التميز في التصميم	فارغ إلى ممتلئ
101.21	10.29	111.5	9.84	10.84

تسرع هذه المرحلة 8 أطنان إلى:

$$

$$V = 9.8 * I_ {sp} * ln (\ frac {M_ {start}} {M_ {end}}) = 3430 * ln (\ frac {8 + 111.5} {8 + 10.29} ) = 6.4387 كم / ثانية$$

... 6.4387 كم / ثانية. للأسف ، لن تصل إلى GPO. سنحاول طرح السؤال بطريقة أخرى - وكم الكتلة التي يمكن أن تصل إلى GPO؟ تظهر بعض الحسابات الكئيبة أن السرعة التي تساوي الصقر 7.77 كم / ثانية يتم تحقيقها بحمولة ... 1.43 طن. يمكن التحقق من هذه القيمة:

$$

$$V = 9.8 * I_ {sp} * ln (\ frac {M_ {start}} {M_ {end}}) = 3430 * ln (\ frac {1.433 + 111.5} {1.433 + 10.29} ) = 7.7709 كم / ثانية$$

مقارنة بين الرقمين 8 و 1.43 تضع نقطة في قضايا "التكنولوجيا من الستينيات". بالطبع ، يمكن لـ Zenit أن يُخرج أحمالًا لائقة ، ولكن لهذا يجب عليه استخدام المرحلة الثالثة ، والتي ، وفقًا للتقاليد السوفيتية ، تسمى الكتلة المتسارعة (يسميها الأمريكيون دائمًا المرحلة العليا ويأخذونها كمرحلة صاروخية. هذا واضح في عائلة minotaur). هذا هو السبب في أن المرحلة الثانية من Zenith أصغر ، لأنه يجب عليها أيضًا سحب الكثير من كتلة الداعم ، وهي تصميم مكلف ومعقد ، إلى الحدبة ، وقد كان الفشل في عملها مصدرًا لا ينضب من lulz على مدى السنوات العشر الماضية. لا عجب أن يقول دليل الطيران لفالكون أن خطوات أقل تزيد من الموثوقية بشكل كبير.

كانت أعلى ثقافة الوزن هي التي جعلت من الممكن إنشاء حاملة كيروسين على مرحلتين (أي التخلي عن الهيدروجين ، Hi Atlas-5) ، والتي تغطي جميع المنافذ المتاحة للوسائط المتوسطة والثقيلة. ولهذا ، ليست هناك حاجة إلى محرك حلقة مغلقة والضغط على الثواني الأخيرة من دفعة معينة على الإطلاق.

تحديث. تصحيح عدد من الأخطاء المطبعية والمنعطفات غير الناجحة ، شكرا لكم جميعا.