Почему форма Falcon 9 такая высокая и худая?

По сравнению с большинством известных мне ракет Falcon 9 компании Space X кажется необычно высокой и худой. Версия v1.1 имеет высоту почти 70 м и толщину всего 3,6 м.

Для сравнения, Атлас-5 имеет высоту 58 м и толщину 3,8 м, Протон-М — 58 м и толщину 7,4 м и т. д.

Итак, в чем причина такой формы Falcon 9? Без особых знаний о ракетной технике я могу представить, что более короткая и толстая ракета может быть более стабильной и долговечной. Каковы преимущества (и недостатки) этого подхода?

только периферийно связанные, но все же чертовски забавные astrodigital.org/space/stshorse.html

Ответы (3)

SpaceX производит ракету-носитель в Хоторне, Калифорния. Затем они перевозят его по шоссе в МакГрегор, штат Техас, для пробных стрельб со всеми 9 двигателями.

Затем он возвращается на грузовике для поездки во Флориду к LC-40 на базе ВВС для запуска.

Диаметр ракеты-носителя 12 футов/3,6 метра — это максимальный размер, который они могут использовать, и при этом их можно транспортировать по дорогам.

Для сравнения, Delta IV построена в Декейтере, штат Алабама, и отправлена ​​баржей на мыс или Ванденберг для спуска на воду, поскольку она слишком широкая.

Первоначальный Falcon 9, версия 1.0, имел подходящий размер для своей ширины, чтобы иметь достаточно топлива и окислителя для полета на орбиту в зависимости от того, как долго двигатели Merlin-1C должны были работать для этой миссии.

Версия 1.1 заменила двигатель на Merlin-1D с более высокой тягой, что означает, что он также потреблял больше топлива и окислителя, поэтому баки должны были стать больше, чтобы вместить дополнительное топливо. Они не могли быть шире и оставаться пригодными для перевозки по дорогам, поэтому они шли дольше.

Ноги транспортируются отдельно и прикрепляются на стартовой площадке, так как они слишком высоки для транспортировки.

Забавно, что ограничивающим фактором является высота, а не ширина. Но для круглой сцены это различие не имеет значения.

Не голосующий против, но в этом ответе, похоже, много информации, не демонстрирующей актуальности. Последнее предложение нуждается в пояснении. ИМО слово забавно было бы уместно в чате, но не в фактическом ответе.
Это могло бы сделать с некоторыми ссылками, но все это относится к делу. Высота дорожного транспорта ограничена мостами и т. д. 3,6 м — это самый большой цилиндр, который вы можете установить на низкорамную платформу и ездить по стране в достаточно рутинной манере. Вы могли бы пойти намного шире (заняв две полосы), если готовы закрыть участки дороги для проезда транспорта, но, как сказал Джефф, если вы хотите, чтобы сцена была цилиндрической, то дополнительная ширина бесполезна. и вы ограничены высотой.
@ andy256 andy256 Меня это забавляет, потому что ты думаешь о том, что жир невысокого роста является проблемой в обычной жизни. (Высокий обычно хорошо, толстый обычно плохо).
Реальность такова, что взять что-то высотой более 14 футов (общая высота автомобиля, а не только ваш груз) по дороге сопряжено с множеством головных болей, а иногда даже невозможно (если вы не можете избежать попадания под мост где-нибудь). Так как там транспортер то и клиренс ниже ракеты 12' это почти предел.
@Hobbes Какое значение имеет то, что geoffc удивлен?
@ andy256 andy256 Да ладно, показывать здесь эмоции не «против правил». Он указывает на что-то ироничное, это совершенно нормально.
Спасибо, geoffc и @VedantChandra за ваши ответы! Меня очень удивляет, что конструкция ракеты в первую очередь основывается на логистических, а не на «реальных» технических причинах.
Ширина железнодорожной колеи является ограничивающим фактором для диаметров советских/российских бустеров. Блоки БВГД для ракет Р-7 разрабатывались с учетом этого ограничения, кроме, конечно, других факторов.
Интересно отметить, что ширина первой ступени 8К82 «Протон» составляет всего 7,44 м, а длина — около 20 м; Остальная часть корпуса имеет диаметр 4,15 м, увеличиваясь до 3,6 м на четвертой ступени блока D/DM.
@JuniorMiranda Это ширина 7,44 м с боковыми топливными баками? Они выглядят как страпоновые ускорители на Протоне, но на самом деле являются топливными баками и двигателями. Я думаю, вместо этого рассмотрим основное ядро.
да, отметка 7,44 м относится к бортовым бакам 1-й ступени - на Протоне. Самой причиной того, что они используют 6 танков, была советская ширина колеи в 60-х годах. Протон был задуман как межконтинентальная баллистическая ракета для огромной водородной бомбы.
Логистика - это реальная техническая причина - каждый инженер по продукту должен учитывать сборку и доставку своего продукта. Бесполезно строить большую ракету, которая застревает на первом мосту после завода. Есть и другие варианты (перенести завод, построить гигантский VAB, такой как шаттл), но они тоже стоят денег, а SpaceX занимается оптимизацией затрат.
Я собирался спросить, почему SpaceX не перевозил Falcon 9 по железной дороге, чтобы воспользоваться более высокими клиренсами... а потом узнал, что, хотя максимально допустимая высота для рельсов действительно больше, максимальная ширина ограничена всего 3,25 метра , что потребовало бы еще большего утяжеления Falcon 9 .

Ваше предположение верное, более короткая и толстая ракета заведомо более устойчива на земле. Однако предназначение ракеты не в том, чтобы вечно стоять на стартовой площадке. ;)

Когда дело доходит до фактического взлета в стратосферу и выше, ракета должна быть аэродинамической . Сопротивление (сопротивление воздуха) зависит от площади поперечного сечения тела, в данном случае от толщины ракеты. Поэтому, будучи более тонкой ракетой, Falcon прорезает атмосферу с меньшим сопротивлением, тратя меньше топлива на отталкивание от атмосферы.

Что касается сделанных вами сравнений; и Atlas V, и Proton M перевозились по железной дороге, что позволяло увеличить ширину. SpaceX перемещает свою ракету-носитель из Калифорнии в Техас, а затем во Флориду автомобильным транспортом . Тонкий дизайн достаточно мал, чтобы его можно было загрузить в грузовик и перевезти.

Дело в том, что ракета довольно быстро покидает ощутимую атмосферу, поэтому аэродинамика не так важна.
@geoffc Главное - это транспортная ИМО, которую вы лучше описали в своем вопросе.
Аргумент об аэродинамике является чрезмерным упрощением. Не только площадь поперечного сечения тела, но и общая площадь его поверхности вносят основной вклад в сопротивление. Последний отдает предпочтение более низким и толстым формам. С другой стороны, для максимального аэродинамического торможения также может потребоваться аэродинамическое сопротивление .
Учтите, что железнодорожный транспорт тут не поможет, так как американские грузовые габариты допускают ширину не более 3,25 метра, а иногда и меньше .

Суть ракеты в том, что большая часть израсходованного топлива уходит из атмосферы, а большая часть энергии тратится на аэродинамические силы. атмосфера на более высокой скорости влияние силы тяжести будет снижено, это все балансирующая игра, а аэродинамика является одним из двух основных сопротивлений во время полета.

Вопрос начинается «По сравнению с большинством известных мне ракет»; другие ракеты, как правило, разрабатываются компетентными командами, полностью осведомленными о стоимости дополнительного сопротивления, как и команда разработчиков Falcon 9. Таким образом, нет никакой очевидной причины, по которой F9 так сильно смещает игру балансировки в одном направлении; это не значит, что SpaceX — первая организация, которая осознала, насколько дешевле это было бы, если бы эта надоедливая атмосфера не так сильно замедляла работу.
Почему форма Falcon 9 такая высокая и худая?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v