ПопулярнеРедакціяСвіже
КращеОбговорюване

Авария двигателя Raptor на Starship SN9

Этот текст также доступен на русском языке
1

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: почти всё что написано далее – не официальная информация, а лишь некие предположения.

2 февраля 2021 года частная космическая компания SpaceX запустила на 10 км второй полноразмерный прототип межпланетного корабля Starship.

На прототипе SN9 стоит 3 двигателя Raptor — жидкостных ракетных двигателя закрытого цикла с полной газификацией компонентов (Full flow combustion cycle). Каждый двигатель развивает тягу до 225 тонн с максимальным давлением в камере сгорания 330 атм (по состоянию на февраль 2021).

Почему я не написал про удельный импульс как это делают в других статьях?
Всё просто — удельный импульс (мера эффективности ракетных двигателей) изменяется от давления в камере сгорания. По данным SpaceX при давлении в камере сгорания 30 МПа развивает тягу 200 тонн-сил с удельным импульсом 331 секунд. Вооружившись этими данными, сделал график зависимости удельного импульса от давления в камере сгорания.

Как видно, график вообще не линейный

Ладно, не совсем про двигатель пост, а про его аварию.

2 февраля 2021 года прототип Starship SN9 взлетел.

Взлёт! 3 двигателя раптор работают!

1-й плохой момент

Горят 2 двигателя. Точнее — горит восстановительный газ (газ, который образуется после сгорания избытка горючего в недостатке окислителя) из газогенератора.

Как видно, сначала горел двигатель слева, потом уже перед отключением первого двигателя — первый потух, загорелся второй.
Знакомое пламя, да? Прямо как было у Starship SN5

Вот так горел двигатель Raptor SN27 во время 150 метрового прыжка Starship SN5

1:40 — отключение первого двигателя

Отключение первого двигателя

3:15 — отключение второго двигателя с серийным номером SN49

Отключение второго двигателя

В 4:35 отключился и третий двигатель, дальше Starship SN9 перевернулся в горизонтальное положение и начал управляемый аэродинамический спуск

Но это нас не сильно интересует, идём к моменту посадки.

6:17 — запуск двигателей (мн.ч?)

«Но кажется что-то идёт не так.»(с) Ведущий России 1 во время трансляции пуска РН «Протон-м» в 2013 году

Заметили что случилось? Я тоже, давайте по кадрам.

Зажигается только 1 двигатель? А как же второй?
Вот и второй, но что-то странно, вместо хорошего гиперзвукового потока газа с температурой 2000К мы получаем небольшой факел. Двигатель пытается выйти на рабочий режим.
Ну вот что-то похожее на гиперзвуковую реактивную струю. Хотя нет, не очень
Двигатель все же не вышел еще на режим.
Еще 13 кадров вперёд. Теперь не очень понятно что вообще происходит, первый двигатель отлично работает, второй превратился в огромный жёлтый факел.
Следующие кадры интереснее
Что-то сразу взорвалось в двигателе, т.к. на старте горел восстановительный газ — вероятные причины всего 2, либо взрыв восстановительного газогенератора, либо взрыв топливного насоса.
Двигатель всё, отключился
двигатель 100% вышел из строя и догорает.

Ну а потом:

Итак, есть 2 версии — взрыв газогенератора и взрыв насоса горючего.
Взрыв газогенератора — версия крайне маловероятная, иначе бы вспышка была ярче, да и двигатель бы уже сделал RUD после первой же попытки зажигания.

Красным обведена часть двигателя с газогенератором (ниже) и насосом (выше)
Неофициальная, но точная картинка по строению Раптора.
Ну и как же без фотки раптора как раз со стороны части горючего

Из-за чего мог взорваться топливный насос?
Внутри топливного насоса есть ротор (вал + центробежные колёса + шнек + газовая турбина), сделаный из жаропрочных материалов, который весит несколько десятков килограмм, вращается со скоростью в несколько десятков тысяч оборотов в минуту, да и висит на гидростатических подшипниках (вероятно омываемые жидким метаном).

Горящий восстановительный газ показывает на то, что где то после газогенератора есть утечка. А значит меньше газа идет на раскрутку турбины, автоматика восполняет потери восстановительного газа. При этом в камере сгорания получается смесь с немого более высоким отношением окислителя к горючему, чем должна быть.

Метана поступало меньше, меньше метана подавалось в гидростатические подшипники, а значит стабилизирующее усилие тоже уменьшилось. Ротор готов «ёрзать» в нём.

Следующее что происходит — автоматика пытается этим двигателем погасить вращающий момент аппарата (видно на видео, в середине по времени) Тут в дело вступает гироскопический эффект.

Представте вместо этого гироскопа — тяжеленный ротор, который вращается на огромных скоростях в среде жидкого метана с одной стороны, и газа с температурой 500+ градусов с другой

Сила, возникающая от крутящего момента прецессии ротора может достигать десятков, а то и сотен килоньютон, чего возможно хватило для того, чтобы ротор, который вращяется с линейной скоростью сотни метров в секунду коснулся стенки. Насос разрывает сразу.

Есть вторая вероятная причина падения потока метана через подшипники — на видео видно 2 вспышки, возможно от первой вырвало пару трубок для метана, а во время второй уже от упавшего потока метана (из-за того, что сорвало трубки) взорвался насос.

Кстати что интересно — в прошлый раз, тот двигатель который отключился первым после зажигания для посадки на прототипе SN8 стоял на том же самом месте, где взорвался этот двигатель.

P.s. моя первая статья на сайте за 9 месяцев, нехило тут изменилось, но вот баг с черным текстом на поле ввода в ночном режиме до сих пор не исправили

P.s. напоминаю – это чисто мои размышления, просто мысли, которые оказались многим интересными)

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

59

Це користувацький матеріал, який було написано учасником спільноти, що не входить до складу редакції чи адміністрації. Підтримуючи авторів оцінками, ви допомагаєте нашій спільноті розвиватися.

Увійдіть, щоб читати ще 38 коментарів, брати участь в обговореннях та не бачити рекламу.
Тревожний Дмітрій Олєговіч
Вечность назад

Я б довалил здесь еще два момента. После многократного просмотра видео последних секунд можно заметить, как каке-то элементы вылетают в сторону...  таких значительно больших кусков два... https://thealphacentauri.net/wp-content/uploads/2021/02/SN9-1.jpg https://thealphacentauri.net/wp-content/uploads/2021/02/SN9-2.jpg  Как вы прокомментируете? Или это мне показалось?

Прекрасний HAL 9000
Вечность назад

Интересно - началась очистка места крушения SN9: https://youtu.be/MJhHaLANaYk?t=872 https://thealphacentauri.net/wp-content/uploads/2021/02/SN9-3.jpg

Фальшивий Дарт Мол
Вечность назад

По сути, единственная видимая несостыковка в версии - то, что автоматика успела бы запустить третий двигатель, будь отказ второго постепенным ("возможно от первой вырвало пару трубок для метана, а во время второй уже от упавшего потока метана (из-за того, что сорвало трубки) взорвался насос."). Вряд ли такую опцию в неё в принципе не закладывали, так что ИМХО критический отказ произошёл именно на последних миллисекундах, а не где то в полёте...

Показать скрытые комментарии

Загружаем комментарии...

Повідомити про помилку

Текст, який буде надіслано нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Зареєструйтесь на сайті щоб не бачити рекламу, створювати та відслідковувати теми, зберігати статті в особисті закладки і брати участь в обговореннях
Якщо не виходить увійти тут, спробуйте за посиланням.