Включить тёмную тему

SpaceX сообщила о причинах аварии Crew Dragon: дело не в двигателях

Причиной аварии SpaceX Crew Dragon, произошедшей 20 апреля, стал титановый обратный клапан системы наддува. Сами двигатели остались целы даже после взрыва всего корабля. Представитель компании Ганс Кёнигсманн и представительница NASA Кэтрин Лёдерс пообщались с представителями прессы и впервые сообщили результаты расследования, проведённого при поддержке Военно-воздушных сил и Федеральной авиационной администрации. Представляем вам полный перевод озвученной информации.

В субботу 20 апреля 2019 в 18:13 UTC SpaceX проводили серию огневых испытаний двигателей экземпляра Crew Dragon, предназначенного для испытания системы спасения во время полёта ракеты. Испытания проходили на первой посадочной площадке мыса Канаверал, находящейся на территории базы Военно-воздушных сил во Флориде.

В Crew Dragon спроектированы две отдельные двигательные установки — двухкомпонентная установка низкого давления с шестнадцатью двигателями Draco для орбитальных манёвров и установка высокого давления с восемью двигателями SuperDraco для использования только в качестве системы спасения. После успешного демонстрационного полёта к МКС и обратно в марте 2019-го, SpaceX осуществила дополнительные испытания двигательных установок, чтобы гарантировать функциональность и обнаружить любые системные проблемы до запланированного испытания системы спасения при прерывании полёта.

Два первых испытания с использованием двенадцати двигателей Draco были выполнены успешно, но начало финального испытания восьми двигателей SuperDraco привёло к разрушению космического корабля. В соответствии с заранее установленными протоколами безопасности, зона испытаний была освобождена, и команда отслеживала ветры и другие факторы для обеспечения здоровья и безопасности населения.

В связи с аварией SpaceX собрала группу по расследованию происшествия, в которую вошли представители NASA, наблюдатели из Федеральной авиационной администрации (FAA) и Национального совета по безопасности на транспорте. Они построили схему возможных отказов и приступили к поиску причин аварии. Помимо этого SpaceX начала работу совместно с военно-воздушными силами: их задачей стало закрытие испытательной площадки, сбор обломков и предоставление их команде по расследованию. К моменту пуска SpaceX Falcon Heavy (миссия STP-2) и посадке боковых блоков первой ступени на посадочных площадках 1 и 2 25 июня 2019 года место было полностью расчищено.

Первичный анализ данных показал, что авария произошла за 100 мс до зажигания восьми двигателей SuperDraco — при повышении давления в двигательных системах корабля Crew Dragon. Факты свидетельствуют о том, что утечка в одном из компонентов корабля позволила жидкому окислителю (тетраоксиду диазота, NTO) попасть в гелиевые трубки, находившиеся под высоким давлением. Поток тетраоксида диазота на большой скорости прошёл через обратный клапан гелиевой системы во время инициализации системы спасения, что привело к отказу обратного клапана. Отказ титанового компонента в среде тетраоксида диазота под высоким давлением оказался достаточным, чтобы вызвать воспламенение обратного клапана и последовавший за ним взрыв.

Испытания двигателя SuperDraco в 2016-м году. Credit: SpaceX

Испытания двигателя SuperDraco в 2016-м году. Credit: SpaceX

Группа по расследованию провела отдельные испытания в сборочном цеху SpaceX в Макгрегоре, штат Техас. Их целью стала оценка воспламеняемости внутренних компонентов обратного клапана и гелиевой системы, а также других материалов. По собранным с испытательной площадки во Флориде обломкам были определены следы возгорания в обратном клапане. От этого и отталкивались при испытаниях в Техасе. Сами двигатели SuperDraco, обнаруженные на площадке, оказались целыми, что подтвердило их надёжность.

Стоит заметить, что реакция между титаном и тетраоксидом диазота при высоком давлении не ожидалась. Титан используется во многих космических кораблях по всему миру на протяжении десятков лет. Однако стендовые огневые испытания и авария предоставили нам большой объём данных. Уроки, извлечённые из этого и других тестов в нашей исчерпывающей программе испытаний, приведут к улучшению безопасности и надёжности кораблей SpaceX.

SpaceX уже занялись внедрением соответствующих мер, таких как устранение в системе аварийного спасения возможных путей утечки жидкого топлива в систему наддува. Этот риск будет полностью устранён за счёт замены обратных клапанов, которые обычно пропускают жидкость только в одну сторону, на мембранные предохранительные устройства, которые обеспечивают полную герметичность до открытия под высоким давлением. SpaceX в тесном сотрудничестве с NASA уже приступили к подробному анализу и испытанию предложенных мер, что будет завершено до будущих полётов.

Поскольку SpaceX имеет в наличии несколько кораблей Crew Dragon на разных стадиях производства и испытаний, назначение кораблей на миссии было сдвинуто, чтобы продолжать подготовку к полётам по программе коммерческих пилотируемых полётов. Корабль Crew Dragon, изначально назначенный на вторую демонстрационную миссию SpaceX к Международной космической станции (Demo-2) будет использован в испытании системы аварийного спасения в полёте. Корабль, назначенный на первый эксплуатационный полёт (Crew-1), будет запущен в миссии Demo-2.

После отчёта у журналистов была возможность задать вопросы. Сами вопросы мы переводить не будем, но переведём ключевые тезисы из ответов:

  • дерево отказов построено на 80%, работа ещё ведётся;
  • важно, что проблема не с Draco или SuperDraco, а с системой наддува;
  • новые испытания ещё не проводились, но выполненной работы достаточно для их проведения;
  • с точки зрения всего корабля изменения почти незначительны. Но они заметно повышают безопасность всей системы;
  • если бы авария произошла во время полёта (flight abort test), она привела к такому же результату — полному разрушению корабля;
  • NASA не исключает вероятности полёта DM-2 в этом году. SpaceX в этом плане тоже оптимистичны, но работы ещё много;
  • сейчас самое подходящее время для публикации результатов расследования. Когда причины точно известны, это не вызовет спекуляций и подтасовок фактов;
  • это не должно было произойти, но по какой-то причине случилось. Выводы сделаны, слабый компонент заменён.;

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

40
Войдите, чтобы читать и оставлять комментарии.
Алексей Кузьмин
Участник

Спасибо за перевод! Радует что они рассказали о расследовании и причинах.

Алексей Данилов
Участник

Такие тщательно выверенные фразы 🙂 А вообще рад, что разобрались и что баг не серьезный.

Илья Бабушкин
Участник

Тоже рад, что разбираются, но полное разрушение корабля — это крайне серьезный баг.

Меценат
Участник

Все хорошо, но тетраоксид ДИазота.

Павел Поцелуев
Администратор

Благодарим, уже исправили.

Ed 24
Участник

Ожидаемо. Узкое место в жрд-система наддува, в самом двигателе взрываться нечему

Rocket & Space
Участник

Как хорошо что это обнаружилось во время испытаний, а не во время пилотируемого полёта. Проблем было бы существенно больше. Так что это даже в какой то мере и хорошо.

Power Of Idiocy
Участник

Спасибо большое за перевод и комментарии!

Виктор Полесов
Участник

«Стоит заметить, что реакция между титаном и тетраоксидом диазота при высоком давлении не ожидалась.»
))

«это не должно было произойти, но по какой-то причине случилось.»
))

* * *
Насколько я понимаю, замена клапанов мембранами (устройствами однократного применения), кроме повышения безопасности, должна также увеличить и период межпусковой подготовки корабля? Или этот корабль одноразовый?

И я так и не увидел объяснения ПРИЧИН утечки окислителя. Если причина утечки — обратный клапан как таковой (на мой взгляд, формулировка слишком обща), то удалось ли воспроизвести его отказ в лабораторных условиях? В чём конкретная причина аварии — именно в материале клапана, или в его конструкции (заклинивание, затирание, задир, замораживание)? Спасибо за перевод, было интересно!

Uihat Rabinovich-Oglu
Участник

-«замена клапанов мембранами (устройствами однократного применения)»
вы сделали ошибку — не клапан заменяют на мембрана а клапаном другой тип — мембранный. такие клапан имеют многоразовый действие.
for example: https://www.vag-group.com/de/produkte/produkt-detail/vag-top-stop-membran-rueckflussverhinderer/
description in russian: http://www.indutek.ru/catalog_list.html?itemid=11
важный особенность мембранный клапан не дает гидравлический удар в систему.

Вячеслав Ермолин
Участник

Из сообщения неясно — это брак (клапана) или конструктивная ошибка проектирования топливной системы.

Uihat Rabinovich-Oglu
Участник

-«это брак (клапана) или конструктивная ошибка»
https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/613553.pdf
смотреть страница 9 (верх — право) первый параграф.
вспышка мог быть как результат попадания/образования мелкие частицы титан (titanium filings) на игла-элемент этот клапан.

Дмитрий Журко
Участник

Или сбой наземного оборудования и ошибка проекта (раз уж его меняют). К таким происшествиям длинная дорожка.

Вячеслав Ермолин
Участник

Из сообщения не вполне ясен момент попадания окислителя в газовую магистраль. Можно понять и так, что это произошло при подключении внешнего оборудования при подготовке испытаний.
А замена на одноразовый клапан может быть элементарным «латанием дыры», для ускорения подготовки к полету.

Uihat Rabinovich-Oglu
Участник

-«А замена на одноразовый клапан»
обратный мембранный клапан есть не одноразовое устройство. это есть устройство многоразовый действие.

Вячеслав Ермолин
Участник

В сообщении нет упоминания о «многоразовом мембранном клапане». Есть слово «разрывной», что подразумевает его одноразовость и необходимость замены. И засорение топливной системы обрывками мембраны.

Luba Parkhotyk
Участник

Почему латание дыры? — создание более надежной конструкции. А даже если этот клапан одноразовый — будут менять после каждого аварийного спасения корабля.

Вячеслав Ермолин
Участник

Клапан нужен не только при срабатывании в режиме САС, Насколько я понял, система вытеснения газом остатков топлива из магистралей — это штатная операция при полете, в том числе и после работы корректирующих двигателей (это в каждом полете).

Scooter Scooter
Участник

«в гелиевые трубки» — лучше напсать «в гелиепроводные трубки», а то можно подумать, что трубки сделаны из гелия 🙂

Показать скрытые комментарии

[скрыть] Последние комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.