Несмотря на оглушительный успех F9 на коммерческом рынке, есть некоторые альтернативно одаренные граждане, которые утверждают, что он создан на основе технологий 60-х годов.
Я попытаюсь показать с помощью открытых данных и простой математики, что это совершенно гигантское заблуждение.
С одной стороны, трудно утверждать, что игольчатый инжектор, обеспечивающий стабильную работу «Мерлинов» в широком диапазоне, был разработан знаменитой компанией TRW (от которой Томас Мюллер сбежал, забрав всю технику в свой чемодан) как часть лунной программы.
С другой стороны, можно заметить, что принципы работы большинства других форсунок были разработаны на 10 лет раньше.
Проблема в том, что ракета – это сложная система, эффективность которой необходимо оценивать в целом.
И глядя на эту оценку, можно оценить технологический уровень, давший тот или иной результат. Сформулируем более строго – только анализ результата позволяет оценить технологический уровень .
Falcon 9 — двухступенчатая ракета (о Falcon Heavy мы пока говорить не будем).
Прежде всего, нам необходимо понять, какую роль играют эти шаги.
Здесь нам поможет трансляция запуска спутника Intelsat 35e, где не приземлилась первая ступень и он работал на максимальной скорости.
Первая ступень выключила двигатель на скорости 2,3 км/с.
Второй этап довел спутник до ГПО.
Скорость достижения ГПО примерно 10,33 км/с (7,8 - 1-й пробел + 2,53 перехода).
Аэродинамические и гравитационные потери здесь не учитываются, поскольку почти все они ушли на первую ступень.
А так - первая ступень ускорилась на 2,3, вторая на 7,73. Очевидно, что вторая ступень гораздо важнее, а первую обычно насмешливо называют «бустерной», ведь ее цель – поднять вторую ступень выше, где вакуумный мотор включится и сделает всю работу.
Поэтому далее мы вообще не будем рассматривать первый этап, Давайте сосредоточим все наше внимание на втором этапе.
.
Чем еще интересен второй этап? Каждый посредственный килограмм второй ступени – это потерянный килограмм груза.
Поэтому вторые ступени являются настоящими шедеврами весостроения и прекрасно демонстрируют технологический уровень.
Пойдем очень полезный сайт и запишите весовые характеристики в таблицу.
Отношение массы конструкции к массе топлива называется коэффициентом конструктивного совершенства.
| Вес топлива | Вес конструкции | Общая масса сцены | Совершенство дизайна | Отношение пустого к полному |
| 107,5 | 4 | 111,5 | 26,88 | 27.88 |
Для удобства дальнейших расчетов запомним коэффициент отношения полной массы ступени к пустой.
Давайте попробуем понять, не обманывают ли нас этой фантазией.
Возьмем с сайта производителя максимальный вес груза в 8 тонн и посмотрим, насколько его сможет ускорить вторая ступень.
Воспользуемся формулой Циолковского с удельным импульсом 345с: 
Это очень хорошо согласуется с данными, представленными ранее.
Попробуем их с чем-нибудь сравнить.
Проблема в том, что керосиновых ракет-носителей того же класса, что и «Сокол», не так много и все они представлены семейством «Зенит», шедевром техники 80-х годов.
Заходим на тот самый полезный сайт для данных Зенита 3SL и напишите знак:
| Вес топлива | Вес конструкции | Общая масса ступени | Совершенство дизайна | Отношение пустого к полному |
| 81,74 | 8,31 | 90,04 | 9,84 | 10,84 |
Но мы все помним, что у Зенита UI 350с, а нам говорили, что 5 секунд — это очень много! Забудем про рулевые моторы «Зенита» и попробуем по той же формуле рассчитать скорость для 8 тонн груза.
Мне удалось 6,15 км/с .
Конечно, сравнение не совсем справедливо, поскольку ступень «Сокол» крупнее и требует больших затрат на вывод первой ступени.
Ну а потому, встречайте новую ракету Фальконит , вторая ступень которого имеет ту же полную массу 111,5 тонн и зенитовый коэффициент 9,84, УИ 350 с.
Разделив общую массу на 10,84, находим массу пустой ракеты-носителя.
| Вес топлива | Вес конструкции | Общая масса ступени | Совершенство дизайна | Отношение пустого к полному |
| 101,21 | 10,29 | 111,5 | 9,84 | 10,84 |
.
6,4387 км/с.
Увы, до ГПО оно не дойдет. Попробуем поставить вопрос иначе - какую массу он может доставить в ГПО? Несколько тоскливые расчеты показывают, что под нагрузкой достигается скорость, равная 7,77 км/с «Фалькона»… 1.43 тонн.
Это значение можно проверить: 
Сравнение цифр 8 и 1,43 ставит точку в вопросе «техники из 60-х».
Конечно, «Зенит» может запускать приличные нагрузки, но для этого ему приходится использовать третью ступень, которая по советской традиции называется разгонным блоком (американцы всегда называют его разгонным блоком и считают его ступенью ракеты.
Это отчетливо видно в семействе Минотавра).
Именно поэтому вторая ступень «Зенита» меньше, ведь ей приходится нести еще и массу разгонного блока, который представляет собой дорогую и сложную конструкцию; сбои в его работе последние 10 лет были неиссякаемым источником лулзов.
Не зря в руководстве по летной эксплуатации «Фалькона» написано, что меньшее количество ступеней существенно повышает надежность.
Именно высшая весовая культура позволила создать двухступенчатый керосиновый носитель (т.е.
отказаться от водорода, здравствуй Атлас-5), охватывающий все доступные ниши среднего и тяжелого носителя.
И для этого не требуется двигатель замкнутого цикла и выжимание последних секунд удельного импульса.
Обновление.
Исправил ряд опечаток и неудачных поворотов, всем спасибо.
Теги: #Космонавтика #spacex #falcon 9
-
Типограф И Вставка Кода
19 Oct, 24 -
Субстики №112
19 Oct, 24 -
Облегченная Криптография Интернета Вещей
19 Oct, 24 -
Порноиндустрия Как Пример Для Медиабизнеса
19 Oct, 24 -
Изменения В Строке. Ява 7
19 Oct, 24
