登陆猎鹰9号:专业外观



今天的博客嘉宾是火箭工程师帕维尔·普希金(Pavel Pushkin)。应我的要求,他评论了猎鹰9号火箭第一阶段的最近降落,并根据返回的图片对返回的火箭进行了专家评估。

帕维尔·普希金(Pavel Pushkin),前FSUE GKNPTs im设计和研究中心副主任。克鲁尼切娃(M.V. Khrunicheva)。现在是俄罗斯一家私营初创公司CosmoCurs LLC的总经理,公司的目标是创造一个旅游用火箭和太空舱,与Virgin Galactic和Blue Origin竞争太空旅游市场。帕维尔·普希金(Pavel Pushkin)从事火箭的开发已有10多年,参与了安加拉(Angara)火箭的研制,目前领导着他自己的亚轨道火箭和航天器的开发。


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首先,在“猎鹰9号”第一阶段的喷气式飞机着陆中没有任何意外或惊奇的事实。长期以来,所有这些都已经算过了,包括在我们的国家。关于``上升''主题,正在研究通过反作用导弹降落来制造可重复使用的导弹的想法,在礼炮设计局,他们提出了革命性的想法,不仅是当时的反作用降落,而且还提出了随着导弹单元返回发射场而形成反馈回路的想法。因此,这样的研究在我国和美国已经进行了很长时间。同时,在美国开发并测试了许多飞行演示器,其中最引人注目的是德尔塔快船»,在空中几乎进行了特技飞行,随后进行了精确的喷气降落。原则上,实际上从事可重用性问题的专家早就知道了反应式着陆方案的功能以及该可重用性方案导致的有效载荷质量损失。唯一未知的是在给定的可靠性下进行多次发射的维护和修理工作的成本。同时,在美国仍然存在这样的问题,即从东海岸开始,这条路线越过了海洋,这在理论上是很难进入的。但是,正如我们所见,SpaceX冒着风险,开始尝试将第一步降落在驳船上,从技术上讲,这比登陆要困难得多。最有趣的从沃斯托尼宇宙大战开始时,我们的发射方位都不会有这样的问题-到处都有一块土地。如果我们谈论第一架Falcon-9火箭成功着陆的话,那么SpaceX会收取额外的燃料费用,以将其返回发射场。

那么Falcon-9的第一阶段着陆视频告诉我们什么?显然,登陆是成功的并且相当准确。此外,每个人都对舞台降落在什么状态以及是否可以重复使用感兴趣。让我们在降落后立即查看照片:



照片显示台阶是水平的,没有发生罐壳弯曲或变形。乍一看,一切都非常漂亮和完好,类似于在降落之间维修飞机。真迈步有点黑烟。这里应该澄清一件事。这种烟尘不是由于下降阶段在大气中燃烧,而是由于发动机进入大气时被打开以使其减速而造成的。进行此制动是为了减少到达平台(最有可能到达储罐壁)的热通量。热流取决于飞行速度,大约与立方体中的速度成比例。因此,制动30%可使热流减少约三倍。根据计算,这种制动大约是在可重复使用的Falcon-9阶段下降期间进行的。因此,正是通过这种制动,运转中的发动机产生的烟灰将周围的一切烟熏。



然后早晨来了,开始一步一步的工作。最重要的是将其放在运输单元上,并带到机库进行进一步的工作。有趣的是,SpaceX将如何着陆。他们显然是用起重机抬起舞台,并简单地断开了支撑。没错,这一点都不简单,因为上层通信中心足够高,要释放它,就需要使用起重机进行高空作业。还需要断开所有通信,放置存根。然后,用起重机将支架悬挂起来,然后将其放在传送带上或临时服务地点。为了防止踏板悬空,它从一开始就被抬起并重新排列为技术结构。从理论上讲,在真正的多次发射过程中可能不会去除支撑物,甚至建议不要这样做,您只需要折叠即可。但是,鉴于着陆测试台很可能不会在其他任何地方飞行,因此移除支撑架是一个合理的步骤。



在这张照片中,我们看到在没有降落支撑的情况下放在运输单元上的台阶。它以这种形式被带入机库进行进一步的工作。



在机库中,我们看到已从舞台上移除了技术舱口,以检查尾舱中的引擎和通讯。分隔罐和底部冒烟的罐的生产线十分醒目,然后结构几乎是白色的,然后又从上方冒烟。它刚好在氧化剂罐的底部结霜。最有可能的是,它也充满了烟灰,但随后融化了,玻璃的烟灰或霜冻就掉了下来。



可以看出,发动机上的烟灰已经沉淀得足够紧,很难洗净。原则上,发动机专家目前无法给出有关烟灰的有意义的答案。在一个发动机上进行多次测试时,通常不会清除烟灰。但是,当将其交付火箭并进行目视检查时,所有东西都会毫无瑕疵地擦亮。最后,让我们看看如何处理SpaceX引擎上的烟尘。底部的筛板原则上是可移动的,可以自动清洁。目前尚不清楚SpaceX如何清洁尾部;可能需要卸下发动机。同时,需要充分重视清洁尾部腔室端面的问题。在飞行中,发动机火焰会很好地释放能量,并且表面的黑度对于不烧坏结构至关重要。如果您查看联盟号运载工具块的尾部舱室,则可以从末端甚至从侧面看到发亮的表面。这些是中央单元末端的抛光钛板,而其他位置是铬钢板。将薄板安装在石棉基材上。





接下来,我们看到第一阶段的圆柱表面的状态。可以看出,阶跃涂层受到温度影响的严重影响,并可能受到烟灰的影响。加热后,猎鹰9上使用的搪瓷开始从底座移开,部分飞出并进入气泡。顺便说一下,这里的覆盖率是一个指标。可以看出,有轻微的加热,这并没有导致金属结构上的搪瓷颜色改变。但是复合级间适配器上的状态令人震惊。原则上,主要是珐琅质开始消退。这是由于这样的事实,即复合材料的导热系数比金属的导热系数差,从而导致搪瓷过热。该搪瓷必须恢复。可以进行小修以及完全重涂。视力最敏锐的人可能会或可能不会在中间适配器上的褐色调中看到牙釉质的颜色变化,这可能另外表明牙釉质过热。搪瓷修复的问题可以从根本上解决-无需上漆台阶,该台阶已在Proton运载工具上成功使用。的确,需要在连续使用过程中长时间可靠地保护结构免受腐蚀和侵蚀的涂层。在连续使用中能长期可靠地保护结构免受腐蚀和侵蚀。在连续使用中能长期可靠地保护结构免受腐蚀和侵蚀。

结果,SpaceX几乎回答了这个问题-在重复使用第一阶段火箭的火箭块时,还有哪些问题等待着我们。乍一看,可重复使用的步骤是合适的。烟灰的问题将通过结构和技术措施简化清洁,或通过用甲烷彻底替代煤油来解决。接下来,您应该回答有关发动机是否适合多次飞行的问题。根据经验,选择的发动机设计可在不降低可靠性的情况下延长结构的使用寿命。据埃隆·马斯克(Elon Mask)称,他们已经为四倍的资源设计出了引擎,可以十倍地使用。从理论上讲,这足够了。同样,作为一个严重的问题,发动机中可能会产生烟灰。但是由于SpaceX对引擎进行了40多个飞行周期的测试,他们可能知道没问题,或者他们在藏东西。诚然,测试通常与真实飞行有所不同,并且在真实飞行期间可能会出现发动机问题。阶段性设计的资源由建设性解决方案提供,而SpaceX专家很可能知道这些解决方案,并且很可能会使用它们或已经在可重用版本中使用它们。单元和设备的可重用性通过自动诊断和在出现故障时进行更换的方法来提供。因此,我们将等待着火测试和进一步的着陆。阶段性设计的资源由建设性解决方案提供,而SpaceX专家很可能知道这些解决方案,并且可能或已经将它们应用到可重复使用的版本中。单元和设备的可重用性通过自动诊断和在出现故障时进行更换的方法来提供。因此,我们将等待着火测试和进一步的着陆。阶段性设计的资源由建设性解决方案提供,而SpaceX专家很可能知道这些解决方案,并且可能或已经将它们应用到可重复使用的版本中。单元和设备的可重用性通过自动诊断和在出现故障时进行更换的方法来提供。因此,我们将等待着火测试和进一步的着陆。



在我完成评论之前,出现了Falcon-9可重复使用阶段的新照片。根据现有信息,该步骤是在运输到SLC-40发射台进行燃烧的过程中拍摄的,该发射台将于1月14日进行。可以看出,SpaceX并未开始清洁烟灰阶段。有一种观点认为,SpaceX以这种方式表明这确实是登陆平台,无需替换元素。这是一个很合理的解释。但是,如果仔细观察,您会发现台阶被洗了一点,烟灰在阳光下闪耀。他们也有可能试图清洁引擎。可以看出,其中一个引擎比其他引擎稍白。这可以作为他们想要清除烟灰(可能用于测试)的证据。因此,目前尚不清楚为什么要进行烟尘处理-具体来说,我们决定保存原则上无需清洁,也无需尝试和失败。每个人都认为他们会为自己选择最合适的版本。我们正在等待展台的测试阶段,我认为这里将提供大量新的信息供您思考。

总之,应该指出的是,如果没有我们自己的经验和返回的第一阶段或其类似物,我们只能观察到照片和录像中SpaceX和Blue Origin可重用性的情况。

帕维尔·普希金(Pavel Pushkin)Vkontakte中的
Cosmocourse页面

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN389101/


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