Landing Falcon-9: tampilan spesialis

Tamu blog hari ini adalah insinyur roket Pavel Pushkin. Atas permintaan saya, dia mengomentari pendaratan baru-baru ini dari tahap pertama roket Falcon-9, dan memberikan penilaian ahli tentang kondisi roket yang kembali, menurut gambar yang diterbitkan.

Pavel Pushkin, sebelumnya wakil kepala pusat desain dan penelitian FSUE GKNPTs im. M.V. Khrunicheva. " Sekarang direktur umum CosmoCurs LLC , sebuah startup swasta Rusia, yang menetapkan tujuan menciptakan roket dan kapsul wisata untuk bersaing memperebutkan pasar pariwisata luar angkasa dengan Virgin Galactic dan Blue Origin. Pavel Pushkin telah mengembangkan roket selama lebih dari 10 tahun, mengambil bagian dalam pembuatan roket Angara, dan sekarang memimpin pengembangan roket dan pesawat ruang angkasa suborbitalnya sendiri.


______________________________________

Ini harus dimulai dengan fakta bahwa tidak ada yang tidak terduga atau mengejutkan dalam pendaratan jet tahap pertama Falcon-9. Semua ini sudah lama dihitung, termasuk di negara kita. Pada topik "Pendakian", gagasan untuk membuat rudal yang dapat digunakan kembali dengan pendaratan reaktif unit rudal sedang dikerjakan, dan di biro desain Salyut mereka mengusulkan ide revolusioner pada saat itu tidak hanya pendaratan reaktif, tetapi juga pembentukan loop umpan balik dengan kembalinya unit rudal ke lokasi peluncuran. Jadi studi semacam itu telah dilakukan untuk waktu yang lama baik di negara kita maupun di AS. Pada saat yang sama, banyak demonstran penerbangan dikembangkan dan diuji di AS, di mana yang paling luar biasa adalah Delta Clipper», Yang di udara membuat aerobatik praktis diikuti oleh pendaratan jet yang tepat. Pada prinsipnya, spesialis yang benar-benar terlibat dalam masalah reusabilitas telah lama mengetahui kemampuan skema pendaratan reaktif dan hilangnya massa muatan yang menjadi tujuan skema reusabilitas ini. Satu-satunya hal yang tidak diketahui adalah biaya pemeliharaan dan perbaikan untuk melakukan peluncuran berulang dengan keandalan yang diberikan. Pada saat yang sama, masih ada masalah di AS dengan fakta bahwa, mulai dari pantai timur, rute membentang di atas lautan, yang secara teoritis sulit untuk dicapai. Tetapi seperti yang kita lihat SpaceX mengambil risiko dan mulai mencoba mendaratkan langkah pertama pada tongkang, yang secara teknis lebih sulit daripada mendarat di darat. Yang paling menarikbahwa ketika mulai dari Vostochny Cosmodrome kita tidak akan memiliki masalah dengan azimuth peluncuran - di mana pun ada satu tanah. Jika kita berbicara tentang keberhasilan pendaratan tahap Falcon-9 pertama, maka SpaceX pergi untuk biaya bahan bakar tambahan untuk mengembalikan panggung ke situs peluncuran.

Jadi, apa yang disampaikan oleh video pendaratan tahap pertama Falcon-9 kepada kami? Jelas, pendaratannya berhasil dan cukup akurat. Lebih lanjut, semua orang tertarik pada kondisi di mana panggung mendarat dan apakah itu dapat digunakan kembali. Mari kita lihat foto segera setelah mendarat:



Foto menunjukkan bahwa langkahnya rata, tekuk atau distorsi cangkang tank tidak terjadi. Sekilas, semuanya sangat indah dan utuh, mirip dengan melayani pesawat di antara pendaratan. Benar langkahnya sedikit berasap. Satu hal yang menarik harus diklarifikasi di sini. Jelaga ini bukan dari kenyataan bahwa panggung jatuh terbakar di atmosfer, tetapi dari kenyataan bahwa mesin dihidupkan untuk memperlambat ketika memasuki atmosfer. Pengereman ini dilakukan untuk mengurangi fluks panas yang datang ke panggung (kemungkinan besar ke dinding tangki). Aliran panas tergantung pada kecepatan penerbangan kira-kira sebanding dengan kecepatan dalam kubus. Oleh karena itu, pengereman sebesar 30% memberikan penurunan aliran panas sekitar tiga kali lipat. Menurut perhitungan, kira-kira pengereman seperti itu selama keturunan tahap Falcon-9 yang dapat digunakan kembali.Demikian pula dengan pengereman ini sehingga jelaga dari mesin yang menyala menghisap segala sesuatu di sekitarnya.



Kemudian pagi datang dan mulai bekerja dengan langkah. Yang paling penting adalah meletakkannya di unit transportasi dan membawanya ke hanggar untuk pekerjaan lebih lanjut. Sangat menarik apa yang akan dilakukan SpaceX dengan kutub pendaratan. Dan mereka tampaknya mengangkat panggung dengan derek dan hanya memutus dukungan. Benar, ini sama sekali tidak sederhana, karena pusat komunikasi atas cukup tinggi dan untuk pelepasannya, diperlukan kerja ketinggian tinggi dengan crane. Ini juga diperlukan untuk memutuskan semua komunikasi, meletakkan bertopik. Kemudian gantung penyangga dengan crane dan letakkan di konveyor atau di tempat layanan sementara. Untuk mencegah langkah menggantung di udara, itu dinaikkan pada awal dan disusun kembali ke struktur teknologi. Secara teori, penghapusan dukungan selama beberapa peluncuran nyata mungkin tidak terjadi dan bahkan disarankan untuk tidak melakukan ini,Anda hanya perlu melipatnya. Tetapi mengingat bahwa tahap uji mendarat dan kemungkinan besar tidak akan terbang di tempat lain, penghapusan dukungan adalah langkah yang masuk akal.



Dalam foto ini kita melihat langkah diletakkan pada unit transportasi tanpa dukungan pendaratan. Dalam bentuk ini, dibawa ke hanggar untuk pekerjaan lebih lanjut.



Di hanggar, kita melihat bahwa menetas teknologi telah dihapus dari panggung untuk memeriksa mesin dan komunikasi di kompartemen ekor. Garis tangki pemisah dengan tangki bawah asap sangat mencolok, kemudian strukturnya hampir putih, dan kemudian jelaga lagi dari atas. Itu hanya di bagian bawah tangki pengoksidasi beku. Kemungkinan besar, itu juga jelaga dengan jelaga, tetapi kemudian meleleh dan jelaga dari kaca turun atau beku jatuh begitu saja.



Dapat dilihat bahwa jelaga pada mesin telah menempel cukup kencang dan akan cukup sulit untuk membasuhnya. Pada prinsipnya, spesialis mesin saat ini tidak dapat memberikan jawaban yang berarti tentang jelaga. Ketika melakukan beberapa tes pada satu mesin, seringkali tidak dibersihkan dari jelaga. Tetapi ketika dikirim ke roket dan untuk inspeksi visual, semuanya dibersihkan tanpa kilau. Pada akhirnya, mari kita lihat apa yang akan dilakukan dengan jelaga di mesin SpaceX. Panel layar bawah pada prinsipnya dapat dilepas dan dapat dibersihkan secara otonom. Tidak jelas bagaimana SpaceX akan membersihkan bagian ekor, mesin mungkin perlu dilepas. Pada saat yang sama, diperlukan untuk mengambil cukup serius masalah membersihkan permukaan ujung kompartemen ekor.Dalam penerbangan, nyala mesin memancarkan energi dengan sangat baik dan tingkat kegelapan permukaan bisa sangat penting untuk tidak kejenuhan struktur. Jika Anda melihat kompartemen ekor dari blok kendaraan peluncuran Soyuz, Anda dapat melihat permukaan mengkilap dari ujung dan bahkan dari samping. Ini adalah lembaran titanium yang dipoles di ujung unit pusat dan lembaran baja krom di tempat lain. Lembar diinstal pada substrat asbes.





Selanjutnya, kita melihat keadaan permukaan silinder dari tahap pertama. Dapat dilihat bahwa langkah pelapisan sangat dipengaruhi oleh efek suhu, dan mungkin jelaga. Ketika dipanaskan, enamel yang digunakan pada Falcon-9 mulai bergerak menjauh dari pangkalan, sebagian terbang dan pergi ke gelembung. Omong-omong, cakupan di sini bertindak sebagai indikator. Dapat dilihat bahwa ada sedikit pemanasan, yang tidak menyebabkan perubahan warna enamel pada struktur logam. Tetapi keadaan pada adaptor antar jalur komposit mencolok. Pada prinsipnya, terutama enamel di atasnya mulai surut. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa konduktivitas termal dari komposit lebih buruk daripada logam, yang pada gilirannya menyebabkan overheating enamel. Enamel ini harus dikembalikan. Perbaikan kecil serta pengecatan ulang lengkap dimungkinkan.Orang-orang dengan penglihatan paling akut mungkin atau mungkin tidak melihat perubahan warna enamel dalam warna kecoklatan pada adaptor interstage, yang juga dapat menunjukkan overheating enamel. Masalah pemulihan enamel dapat diselesaikan secara radikal - hanya saja jangan melukis langkahnya, yang berhasil digunakan pada kendaraan peluncuran Proton. Benar, pelapis diperlukan yang dapat dipercaya melindungi struktur dari korosi dan erosi untuk waktu yang lama dalam kondisi operasi yang konstan.yang andal melindungi struktur dari korosi dan erosi untuk waktu yang lama digunakan terus menerus.yang andal melindungi struktur dari korosi dan erosi untuk waktu yang lama digunakan terus menerus.

Alhasil, SpaceX nyaris menjawab pertanyaan - masalah apa yang menanti kita ketika menggunakan kembali roket roket tahap pertama. Sekilas, langkah yang bisa digunakan kembali ini cocok. Masalah jelaga akan diselesaikan dengan langkah-langkah struktural dan teknologi untuk menyederhanakan pembersihan, atau dengan mengganti minyak tanah dengan metana secara radikal. Selanjutnya, Anda harus menjawab pertanyaan tentang kesesuaian mesin untuk beberapa penerbangan. Menurut pengalaman, desain engine yang dipilih memungkinkan umur panjang struktur tanpa penurunan keandalan. Menurut Elon Mask, mereka telah mengerjakan mesin untuk sumber daya empat kali lipat untuk penggunaan sepuluh kali lipat. Secara teoritis, ini sudah cukup. Sekali lagi, sebagai masalah serius, jelaga dapat terjadi di mesin. Tetapi karena SpaceX menguji mesin untuk lebih dari 40 siklus penerbangan, mereka mungkin tahubahwa itu bukan masalah, atau mereka menyembunyikan sesuatu. Benar, pengujian seringkali berbeda dari penerbangan sungguhan dan masalah pada mesin dapat muncul selama penerbangan sungguhan. Sumber daya untuk desain panggung agak sepele disediakan oleh solusi konstruktif, dan kemungkinan besar SpaceX mengetahui solusi ini dan mungkin akan menggunakannya atau sudah menggunakannya dalam versi yang dapat digunakan kembali. Dapat digunakan kembali unit dan perangkat disediakan dengan metode diagnostik otomatis dan penggantian jika terjadi kegagalan. Jadi kita akan menunggu tes kebakaran dan pendaratan lebih lanjut.Sumber daya untuk desain panggung agak sepele disediakan oleh solusi konstruktif, dan kemungkinan besar SpaceX mengetahui solusi ini dan mungkin akan menggunakannya atau sudah menggunakannya dalam versi yang dapat digunakan kembali. Dapat digunakan kembali unit dan perangkat disediakan dengan metode diagnostik otomatis dan penggantian jika terjadi kegagalan. Jadi kita akan menunggu tes kebakaran dan pendaratan lebih lanjut.Sumber daya untuk desain panggung agak sepele disediakan oleh solusi konstruktif, dan kemungkinan besar SpaceX mengetahui solusi ini dan mungkin akan menggunakannya atau sudah menggunakannya dalam versi yang dapat digunakan kembali. Dapat digunakan kembali unit dan perangkat disediakan dengan metode diagnostik otomatis dan penggantian jika terjadi kegagalan. Jadi kita akan menunggu tes kebakaran dan pendaratan lebih lanjut.



Sebelum saya bisa menyelesaikan ulasan, sebuah foto baru dari panggung Falcon-9 yang dapat digunakan kembali muncul. Menurut informasi yang tersedia, langkah itu difoto selama transportasi ke landasan peluncuran SLC-40 untuk pembakaran, yang akan berlangsung pada 14 Januari. Dapat dilihat bahwa SpaceX tidak mulai membersihkan tahap jelaga. Ada pendapat bahwa dengan cara ini SpaceX menunjukkan bahwa ini persis tahap mendarat tanpa mengganti elemen. Ini adalah penjelasan yang cukup logis. Tetapi jika Anda melihat lebih dekat, Anda dapat melihat bahwa langkah itu dicuci sedikit dan jelaga bersinar di bawah sinar matahari. Kemungkinan besar mereka mencoba membersihkan mesin. Dapat dilihat bahwa salah satu mesin di dalamnya sedikit lebih putih daripada yang lain. Ini bisa menjadi bukti bahwa mereka ingin membersihkannya dari jelaga, mungkin untuk pengujian. Akibatnya, tidak jelas mengapa langkah dalam jelaga - khususnya, kami memutuskan untuk menyimpan,tidak perlu bersih pada prinsipnya, atau mencoba dan gagal. Semua orang berpikir mereka akan memilih versi yang paling cocok untuk diri mereka sendiri. Dan kami sedang menunggu tahap uji coba di stand, di mana saya pikir akan ada sejumlah informasi baru untuk dipikirkan.

Sebagai kesimpulan, perlu dicatat bahwa, tanpa memiliki pengalaman kami sendiri dan tahap pertama kami kembali atau analoginya, kami hanya dapat mengamati bagaimana situasi dengan usabilitas SpaceX dan Blue Origin dalam foto dan video.

Pavel Pushkin .
Halaman cosmocourse di Vkontakte .

Source: https://habr.com/ru/post/id389101/