Następny post z cyklu „nie będzie”

Tym razem nowość z okolic SpaceX i Falcona Heavy. Pierwsze wersje Falcona Heavy nie będą miały „cross-feed” – systemu pozwalającego na użycie przez środkowy człon paliwa ze zbiorników członów bocznych. W zamian Falcon Heavy będzie zaraz po starcie znacząco zmniejszał ciąg silników centralnego członu aż do czasu kiedy skończy się paliwo w bocznych i zostaną one odrzucone. Czyli będzie robił to dokładnie w ten sam sposób jak Delta IV Heavy.

Czytelnicy pewnie się zastanawiają – a po co to wszystko, czemu nie może po prostu lecieć na pełnym ciągu? Przede wszystkim chodzi o to żeby pozbyć się rakiet bocznych wcześniej niż skończy się paliwo w centralnym członie. Dzięki temu to paliwo, które zostanie w członie centralnym jest wykorzystywane na rozpędzenie tylko tego członu + drugiego stopnia i ładunku.

Użycie cross-feed pozwala na poprawienie całego bilansu energii z trzech powodów – przede wszystkim dzięki temu że po odrzuceniu rakiet bocznych, centralny człon jest w pełni zatankowany. Poza tym paliwo w rakietach bocznych kończy się prędzej co pozwala na wcześniejsze się ich pozbycie (a jak wiadomo pozbywanie się masy rakiety w czasie lotu zwiększa jej udźwig). A ostatnim powodem jest większy udźwig dzięki temu że wszystkie 27 silników pracuje na pełnej mocy. Bez cross-feed rakiety boczne pracują dłużej a po ich odrzuceniu centralny człon ma już niewiele paliwa i zysk z pozbycia się rakiet bocznych jest znacząco mniejszy.

Cross-feed jest szczególnie ważny dla planów odzyskiwania rakiety – jako że boczne rakiety są odrzucane wcześniej, to mają one mniejszy dystans do przelecenia by wrócić do bazy. Niestety oznacza to że centralny człon leci dalej i ma większą prędkość w momencie separacji z drugim stopniem. I wtedy lądowanie na barce gdzieś daleko, na Atlantyku ma większy sens niż próba powrotu do bazy.

Jednak cross-feed znacząco zwiększa skomplikowanie całego rozwiązania – dodatkowe rury i zawory zwiększają masę całości i zmniejszają zysk tego rozwiązania. Do tego istnieje konieczność płynnego przełączenia silników centralnego członu z zasilania paliwem z bocznych zbiorników na zasilanie paliwem z własnych zbiorników. Szczególnie ten ostatni manewr jest trudny do wykonania i dlatego jak do tej pory nikt nie zbudował rakiety z cross-feed.

Edycja – zapomniałem dodać że silniki rakietowe nie lubią zmian ciągu i stają się znacząco mniej efektywne gdy nie pracują z ciągiem dla którego zostały zaprojektowane. Więc zmniejszenie ciągu do 65% nie powoduje że rakieta zużywa 35% mniej paliwa na jednostkę czasu. To dodatkowo powoduje że rozwiązanie z cross-feed jest znacznie bardziej efektywne od rozwiązania z dławieniem ciągu silników centralnego członu.

Marek Cyzio Opublikowane przez: