Trotz des durchschlagenden Erfolgs des F9 auf dem kommerziellen Markt gibt es alternativ begabte Bürger, die behaupten, auf der Technologie der 60er Jahre aufzubauen. Ich werde versuchen, mit Hilfe von Open Data und einfacher Mathematik zu zeigen, dass dies ein gigantischer Irrtum ist.
Einerseits ist es schwierig zu argumentieren, dass der Zapfeninjektor, der den stabilen Betrieb von Merlins in einem weiten Bereich gewährleistet, von der berühmten Firma TRW (von der Thomas Müller entkommen ist, alle Technologien im Koffer greifen wird) als Teil des Mondprogramms entwickelt wird. Auf der anderen Seite können Sie sehen, dass die Prinzipien der meisten anderen Injektoren 10 Jahre zuvor entwickelt wurden. Das Problem ist, dass die Rakete ein komplexes System ist, dessen Wirksamkeit vollständig bewertet werden muss. Wenn Sie sich diese Bewertung ansehen, können Sie das technologische Niveau bewerten, das das eine oder andere Ergebnis erbracht hat. Wir formulieren strenger -
nur die Analyse des Ergebnisses ermöglicht es uns, das technologische Niveau zu beurteilen .
Falcon 9 ist eine zweistufige Rakete (über Falcon Heavy wird noch nicht gesprochen). Zunächst müssen wir herausfinden, welche Rolle diese Schritte spielen. Hier wird uns die Ausstrahlung des Starts des Satelliten Intelsat 35e helfen, bei dem die erste Stufe nicht gelandet ist und der mit maximaler Geschwindigkeit funktioniert. In der ersten Stufe wurde der Motor mit einer Geschwindigkeit von 2,3 km / s abgestellt. Die zweite Stufe brachte den Satelliten zum Gruppenrichtlinienobjekt. Die Geschwindigkeit beim Verlassen des Gruppenrichtlinienobjekts beträgt ungefähr 10,33 km / s (7,8 - 1. Leerzeichen + 2,53 Übergänge). Aerodynamische und Gravitationsverluste werden nicht berücksichtigt, da fast alle von ihnen in die erste Stufe gingen. Und so - die erste Stufe wurde um 2,3 verteilt, die zweite um 7,73. Offensichtlich ist die zweite Stufe viel wichtiger, und die erste Stufe wird verächtlich als „Booster“ bezeichnet, da ihr Ziel darin besteht, den zweiten Grad höher anzuheben, wo sich der Vakuummotor einschaltet und die ganze Arbeit erledigt. Daher werden wir die erste Stufe überhaupt nicht betrachten,
sondern unsere ganze Aufmerksamkeit auf die zweite Stufe konzentrieren .
Was ist sonst noch interessante zweite Stufe? Jedes dumm verschlungene Kilogramm der zweiten Stufe ist ein verlorenes Kilogramm Last. Daher sind die zweiten Schritte echte Meisterwerke des Gewichtsdesigns und zeigen perfekt das technologische Niveau.
Wir werden zu einer
sehr nützlichen Website gehen und die Gewichtsmerkmale auf die Platte schreiben. Das Verhältnis der Masse der Struktur zur Masse des Kraftstoffs wird als Koeffizient der strukturellen Perfektion bezeichnet.
| Kraftstoffmasse | Baugewicht | Bruttogewicht | Design-Exzellenz | Leer bis voll |
| 107,5 | 4 | 111,5 | 26,88 | 27,88 |
Ein Design-Perfektionsverhältnis von 26 ist echte Fiktion! Aber um diese Fantastik zu würdigen, müssen wir einige Berechnungen durchführen. Erinnern wir uns zur Vereinfachung weiterer Berechnungen an den Koeffizienten des Verhältnisses der Gesamtmasse der Stufe zur leeren.
Versuchen wir zu verstehen, ob wir uns von dieser Fiktion täuschen lassen. Nehmen Sie das maximale Ladegewicht von 8 Tonnen von der Website des Herstellers und sehen Sie, wie weit die zweite Stufe es beschleunigen kann. Wir verwenden die Tsiolkovsky-Formel mit einem spezifischen Impuls von 345s:
Sehr gut im Einklang mit den obigen Daten. Versuchen wir, sie mit etwas zu vergleichen. Das Problem ist, dass es nicht viele Kerosin-Trägerraketen in derselben Klasse wie der Falcon gibt und alle von der Zenith-Familie vertreten werden, einem Meisterwerk der 80er-Jahre-Technologie.
Wir besuchen dieselbe nützliche Website
für die Daten von Zenith 3SL und schreiben das Tablet aus:
| Kraftstoffmasse | Baugewicht | Bruttogewicht | Design-Exzellenz | Leer bis voll |
| 81,74 | 8.31 | 90.04 | 9.84 | 10.84 |
Wie Sie sehen können, ist der Koeffizient der strukturellen Perfektion viel niedriger. Aber wir alle erinnern uns, dass Zenit UI 350s hat, und uns wurde gesagt, dass 5 Sekunden viel sind! Vergessen Sie die Zenith-Lenkmotoren und versuchen Sie, die Geschwindigkeit für 8 Tonnen Last nach derselben Formel zu berechnen. Ich habe
6,15 km / s . Natürlich ist der Vergleich nicht ganz ehrlich, da das Stadium des Falken größer ist und hohe Kosten für den Abschluss des ersten Stadiums erfordert. Treffen Sie also die neue
Falconit- Rakete, deren zweite Stufe die gleiche Gesamtmasse von 111,5 Tonnen und einen Koeffizienten von Zenit 9,84 (UI 350 s) aufweist. Wenn wir die Gesamtmasse durch 10,84 teilen, finden wir die Masse einer leeren Trägerrakete.
| Kraftstoffmasse | Baugewicht | Bruttogewicht | Design-Exzellenz | Leer bis voll |
| 101,21 | 10.29 | 111,5 | 9.84 | 10.84 |
Diese Stufe beschleunigt 8 Tonnen auf:
... 6,4387 km / s. Leider wird es GPO nicht erreichen. Wir werden versuchen, die Frage auf andere Weise zu stellen - und wie viel Masse kann sie dem Gruppenrichtlinienobjekt liefern? Einige trostlose Berechnungen zeigen, dass die Geschwindigkeit des Falcon 7,77 km / s bei einer Last von ...
1,43 Tonnen erreicht wird. Dieser Wert kann überprüft werden:
Ein Vergleich der Zahlen 8 und 1,43 bringt die Themen „Technologie aus den 60er Jahren“ auf den Punkt. Natürlich kann Zenit anständige Lasten herausbringen, aber dafür muss er die dritte Stufe verwenden, die nach sowjetischer Tradition als Beschleunigungsblock bezeichnet wird (Amerikaner nennen sie immer die obere Stufe und betrachten sie als Raketenstufe. Dies ist in der Minotaurusfamilie deutlich zu sehen). Aus diesem Grund ist die zweite Stufe des Zenith kleiner, da auch ein Großteil des Boosterblocks, der ein teures und komplexes Design darstellt, in den Buckel gezogen werden muss. Fehler in seiner Arbeit waren in den letzten 10 Jahren eine unerschöpfliche Quelle von Lulz. Kein Wunder, dass das Flughandbuch des Falcon besagt, dass weniger Schritte die Zuverlässigkeit erheblich erhöhen.
Es war die Kultur mit dem höchsten Gewicht, die es ermöglichte, einen zweistufigen Kerosinträger (d. H. Wasserstoff aufzugeben, Hi Atlas-5) herzustellen, der alle verfügbaren Nischen mittlerer und schwerer Medien abdeckt. Und dafür sind ein Motor mit geschlossenem Regelkreis und das Drücken der letzten Sekunden eines bestimmten Impulses überhaupt nicht erforderlich.
Upd. Einige Tippfehler und erfolglose Abbiegungen wurden korrigiert. Vielen Dank an alle.