Попытки SpaceX приземлиться включают использование двигателей первой ступени для замедления ракеты-носителя и использование решетчатых стабилизаторов для корректировки траектории.
Парашюты, как правило, не жесткие и могут сбить ракету с курса при приземлении на что-то маленькое вроде баржи, но можно ли использовать воздушные тормоза — возможно, напоминающие решетчатые ребра, но с твердой поверхностью — для замедления ракеты во время полета? снижение, экономия топлива и помощь в предотвращении жестких посадок?
Если нет, то каковы недостатки, мешающие SpaceX использовать жесткие воздушные тормоза?
Кажется, изначально планировалось использовать посадочные опоры в качестве воздушных тормозов.
Илон Маск заявил , что:
Если вы затем сделаете некоторые интересные вещи, например, посмотрите на наши шасси, они, по сути, похожи на гигантские закрылки корпуса, поэтому сопротивление — когда мы выпускаем шасси, сопротивление значительно увеличивается, поэтому у нас есть двойное использование шасси как гигантские закрылки корпуса и шасси. Это на самом деле сокращает конечную скорость вдвое и, следовательно, топливо — топливо, необходимое для остановки корабля, — вдвое, и на самом деле это довольно эффективный метод точной посадки.
Возможно, это просто более ранняя идея, которая не материализовалась. Глядя на более раннее видео многоразового использования , вы видите, что ноги частично развернуты в качестве воздушных тормозов. Но в последнем видео ноги больше не используются таким образом, поэтому, вероятно, они отказались от этой идеи. Я предполагаю, что они действительно намеревались использовать посадочные опоры для управления ориентацией во время приземления без двигателя, но не сработали хорошо во время первоначальных тестовых посадок в океане и переключились на идею решетчатых стабилизаторов выше на корпусе.
Также появилась картина, что в какой-то момент они проверяли развернутые ноги в аэродинамической трубе .
Чтобы дать немного больше контекста, я хотел бы добавить, что вышеприведенный комментарий был сделан 24.10.2014, после того, как были проведены два посадочных испытательных полета с посадочными опорами, полет 9 и 10 18.02.2014 и 7. 14/2014. Но кроме того, 17.06.2014 они уже впервые испытали рулевое оперение в испытательном полете F9R, и всего через 3 месяца после комментария рейс 14 летал с решетчатым оперением 10.01.15. Так что вполне вероятно, что к тому моменту, когда он сделал комментарий, уже было решено, что торможение ногами по воздуху никуда не годится.
22.11.14 на эту тему также была переписка в Твиттере, и он заявил:
Использование ног в качестве воздушных тормозов для снижения предельной скорости в два раза требует небольшой доработки и дополнительных данных. Может рейс 21.
В новостной статье SpaceX от 21 декабря 2015 года перед запуском Orbcomm-OG2 содержится противоречивая информация о решетчатых стабилизаторах.
Первая попытка мягко приземлиться на воду не удалась, так как мы пытались управлять ракетой только с помощью малых двигателей ориентации. Хотя это хорошо работает для гладкой, тупой формы тела, такой как Дракон, это оказывается безнадежным предложением для чего-то, похожего на ракетный ускоритель. Falcon вышел из-под контроля и на большой скорости врезался в воду.
Затем мы добавили четыре решетчатых стабилизатора в конфигурации X-wing, чтобы обеспечить необходимое управление по трем осям при высоком динамическом атмосферном давлении, пик которого составляет 1,5 тонны на квадратный фут.
Это решило проблему управления, и мы смогли совершить две успешные мягкие посадки на воду. Максимальная высота ступени ракеты составляла 210 км, что не имеет большого значения, а максимальная передаваемая кинетическая энергия составляла 200 ГДж.
Первая попытка должна относиться к полету 6, а две успешные мягкие посадки на воду могут относиться только к полетам 9 и 10. Но решетчатые плавники не летали до полета 14, поэтому успех полетов 9 и 10 нельзя отнести к к решетчатому ребру, как указано в этой статье. Ну, очевидно, что эта статья была написана в спешке, как указано внизу:
Т-ноль через 15 минут, так что придется расписываться. Извиняюсь за возможные опечатки в вышеизложенном.
-- Илон
SpaceX нужно решение, способное работать на гиперзвуковых скоростях, а затем снижаться настолько медленно, насколько это возможно. У них достаточно топлива, чтобы использовать двигатель для снижения скорости, и им в любом случае нужны рулевые стабилизаторы.
Таким образом, решетчатые ребра помогают управлять автомобилем во всех областях производительности, а двигатель обеспечивает достаточное замедление по мере необходимости.
Пневматические тормоза, скорее всего, сработают только в самом конце полета, когда двигатель в основном контролирует скорость снижения.
Пневматические тормоза должны выдерживать очень высокие температуры, поскольку они в основном преобразуют кинетическую энергию (скорость) в трение (тепло). Поэтому они должны быть большими и дорогими.
У ракеты уже есть сторона, которая очень термостойкая (сторона двигателя, с выхлопными соплами). Так что они могут использовать это как своего рода очень маленький воздушный тормоз. Ребра решетки также являются крошечными воздушными тормозами.
Поскольку они не обеспечивают достаточную мощность торможения, они просто еще раз зажигают двигатели, чтобы нейтрализовать большую часть кинетической энергии.
Гоббс
СФ.