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.
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
1:40 — отключение первого двигателя
3:15 — отключение второго двигателя с серийным номером SN49
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.
Двигатель все же не вышел еще на режим.
Следующие кадры интереснее
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.
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.
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)