Вышли из строя Challenger SRB из-за конструкции, предназначенной для повторного использования?

Все, что я знаю о трагедии с «Челленджером», это то, что некоторые уплотнительные кольца в многоразовых твердотопливных ракетных ускорителях (SRB) вышли из строя из-за низких температур в тот день. Мне любопытно, случилась бы такая авария, если бы SRB не нужно было использовать повторно.

Например, возможно, любое соединение, в котором использовались уплотнительные кольца, могло быть цельным или герметизированным другим способом, если SRB не предназначались для извлечения и повторного использования. Или, может быть, какие-то другие конкретные детали реализации SRB или SRB по своей сути не были идеальными, но цель повторного использования превзошла это.

Насколько мне известно, SRB нужно было изготавливать сегментами, поэтому между каждой деталью были уплотнительные кольца.
Более верный путь к безопасному полету можно было бы найти либо в: 1) более гибком расписании (учитель мог бы транслировать в пустые классы, если бы они задержали его). Или 2) сотрудники НАСА не оказывали давления на инженеров, которые их сделали, чтобы получить разрешение на полет. - Тем не менее, "20/20 задним числом" и все такое..
Деталь реализации SRB, которая по своей сути была плохой идеей, заключалась в том, чтобы строить его за пределами штата (т.е. не во Флориде), и, таким образом, требовалось, чтобы они склеивали его вместе во Флориде (т.е. слабые места).
почитайте книгу "Нет нисходящей связи"
@JerardPuckett: Их все еще можно было изготовить сегментами, а затем сварить вместе, прежде чем наполнять их топливом.
Уплотнительные кольца были частью «полевого соединения», где сегменты соединялись при окончательной сборке. Ускорители довольно большие, поэтому их практически невозможно доставить на стартовую площадку целиком; они были отправлены секциями более удобного для транспортировки размера и прошли окончательную сборку на стартовой площадке (VAB) - отсюда и монтажные стыки.

Ответы (3)

Уплотнительные кольца и температура были лишь последними в длинной цепочке ошибок, и это не имело почти ничего общего с возможностью повторного использования.

Конструкция SRB не будет сильно отличаться, если не учитывать возможности повторного использования. Действительно, SRB очень похожей конструкции должны использоваться в SLS, и они не предназначены для повторного использования.

Пожалуй, наиболее важным фактором, ответственным за катастрофу, было непонимание того, как должны функционировать уплотнительные кольца.

Сегменты СРБ были следствием технологического процесса; Бустеры были изготовлены таким образом, независимо от необходимости повторного использования. Сегменты будут соединены уплотнениями, состоящими из уплотнительных колец и абляционной замазки. Замазка будет действовать как герметик, поддерживая давление, предотвращая выход пламени и обеспечивая тепловую изоляцию уплотнительных колец от пламени. Уплотнительные кольца должны были препятствовать выдавливанию замазки из-за экстремального давления сгорания. Они никогда не должны были вступать в контакт с пламенем и в какой-либо степени препятствовать его бегству.

Шпаклевка оказалась недостаточно эффективной - при прожиге СРБ вся она сгорит. Затем - уплотнительные кольца - не предназначенные для того, чтобы выдерживать пламя - все равно выдержат его до такой степени, что прогорит менее половины из них. И этот факт — непонимание того факта, что прогорание замазки насквозь уже было критическим отказом, и отношение к степени абляции уплотнительных колец как к показателю работоспособности уплотнения — позволили продолжать использовать ошибочную конструкцию.

Уплотнительные кольца, никогда не предназначенные для работы в качестве блокиратора пламени, не испытанные и не подготовленные для такой роли, будут работать в соответствии со спецификациями для своей назначенной задачи и полностью не соответствуют спецификациям для задачи, для которой они не предназначены. Это была чистая удача, что они вообще работали как блокираторы пламени, и с изменением погодных условий, конечно, их поведение в качестве блокираторов пламени изменилось - никто никогда не проектировал их так, чтобы они не работали!

На самом деле - многоразовость - и в частности восстановление бустеров - была фактором, который мог бы предотвратить катастрофу: в противном случае повреждение уплотнительных колец могло остаться незамеченным. Благодаря восстанавливаемости бустеров повреждение было замечено, проанализировано и, если бы был сделан правильный вывод, это привело бы к изменению дизайна и исправлению ошибки, например, замене замазки на ту, которая удаляется медленнее.

К сожалению, несмотря на это, проблема была проигнорирована, ущерб принят как «в пределах нормы».

Итак, в конце концов, вывод в значительной степени противоположен тому, который вы подразумевали: повторное использование с большей вероятностью предотвратит бедствия, чем усугубит их; это позволяет замечать и анализировать любые проблемы, которые возникают и могут быть упущены в невосстанавливаемых ракетах до тех пор, пока изменение внешних условий не приведет к катастрофе. Просто требуется тщательное понимание предполагаемой работы ракеты, чтобы иметь возможность делать правильные выводы из наблюдений. Без повторного использования нам может не хватать наблюдений, чтобы делать выводы.

спасибо за подробное объяснение, хотя я скептически отношусь к тому, что повторное использование является движущей силой поиска ошибок в целом, возможно, вы правы с достаточно сложной и сложной техникой, такой как ракетостроение.
@tau: Возможность повторного использования — второстепенная движущая сила. Основная сила — это тестирование . Эти вещи должны были быть обнаружены и смягчены на этапе наземных испытаний, еще до первого запуска. Тем не менее, не все можно проверить на земле, не все условия можно смоделировать, и не все проблемы достаточно повторяемы, чтобы тесты их выявили.
Ого, меняет мой взгляд на трагедию. Всегда представлял себе, что Рейган виноват, поскольку НАСА соблюдает его приказ не тереть. reddit.com/r/AskReddit/comments/4cpkjy/… Теперь кажется, что он взял на себя вину, чтобы не выставлять НАСА в плохом свете.
Стремление к запуску было одним из факторов катастрофы «Челленджера». Инженеры Thiokol сочли запуск небезопасным, заявили об этом, и руководство отказалось от них. Я не виню Рейгана; Я виню людей, которые не сказали Рейгану «нет».
@RussellBorogove: Это снова был один из последних гвоздей в крышку гроба. Проблема была известна давно, возможно, годы. Принимать решение о запуске в зависимости от погоды здесь все равно, что приклеить крылья самолета к корпусу жевательной резинкой и решить, отменить ли полет сегодня, потому что солнечный свет может смягчить жевательную резинку. И после катастрофы анализировать, почему жевательная резинка не удалась, вместо того, чтобы спрашивать, почему крылья конструктивно не приварены к каркасу самолета.
Вы действительно должны понимать, что больше всего на свете люди, ответственные за запуск, хотели его запустить. Они постоянно игнорировали рекомендации своего инженерного персонала, чтобы соблюсти график. «Проблема с уплотнительным кольцом» была известна много лет и считалась недостаточно серьезной, чтобы платить за доработку. «Хм, в прошлый раз он не взорвался, так что на этот раз все должно быть хорошо, зачем мне на всякий случай выкладывать миллионы за стиральную машину. Запускай! Запускай! Запускай!» Этот провал был прямым результатом системного сбоя в НАСА (и других). Холодная погода сыграла свою роль, но это было совсем немного.
@coteyr: Да, первородным грехом была организационная культура НАСА. Именно это и позволило этому неверному истолкованию сохраниться - были люди, которые понимали, что это критическая неисправность, но они просто не могли "достучаться" до руководства, которое было полностью убеждено, что 50% уплотнительных колец остались, что означает 2-кратный запас прочности. (в то время как любое повреждение уплотнительного кольца означало фактически нулевой запас прочности.)
И, к сожалению, несмотря на то, что Комиссия Роджерса четко заявила, что это организационная и культурная проблема, в 2003 году директора и менеджеры, ответственные за Колумбию, не усвоили урок. Цитата из блога Уэйна Хейла : «За все эти годы я усвоил неправильный урок о потере Челленджера. Звучное объяснение держало меня в неведении. Вы знаете, что мошенник-менеджер из корыстных побуждений подавил опасения хороших инженеров и правда, когда они попытались остановить запуск ».
Не все были согласны с тем, что ракеты готовы к полету. См., например, nasa.gov/centers/langley/news/researchernews/…
Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
@tau Чтобы повторно использовать ускорители, их нужно было разобрать, тщательно очистить, осмотреть и отремонтировать иным образом. СФ. говорит, что во время этого процесса были обнаружены неисправности уплотнительного кольца. Этот счастливый случай стал прекрасной возможностью исправить проблему, которую упустили при проектировании и тестировании. Сборка одноразового использования не дала бы НАСА второго шанса обнаружить ошибку.
Я помню, что во многом это было связано с тем, что сегменты бустеров не оказались круглыми при спаривании. Это некруглое состояние может быть связано, а может и не быть связано с их повторным использованием, но протокол работы с некруглыми сегментами был весьма подозрительным, когда сегменты в основном придавали форму, а затем быстро склеивались вместе — процесс почти предназначены для обеспечения плохой герметизации швов.
@Dan: я ничего об этом не знаю. Это могло быть фактором, хотя со структурами такого размера такие проблемы неизбежно возникнут, хотя повторное использование может их усугубить. Несмотря на это, конструкция требовала нанесения толстого слоя шпаклевки для решения всех проблем с герметизацией, несоосностью, тепловыми, погодными и другими подобными проблемами. Уплотнительные кольца вполне подходили для удержания замазки, несмотря на любые смещения или плохие уплотнения. Именно состав шпаклевки, и позволив ей все выгореть (не "изредка", не "местами" - ВСЕ), сделал любые проблемы с герметизацией даже важными.
@СФ. - IIRC, у них был своего рода шейный воротник для этой штуки, который можно было использовать, чтобы придать ей форму. Но правила гласили, что они никогда не должны сгибать его больше, чем на X. Обычно можно было бы интерпретировать эти правила так, что отклонение от выравнивания более чем на X указывает на дефектную деталь, но они восприняли это как означающее, что они должны согнуть ее настолько сильно, и если части все еще не выровнены, просто сведите их вместе. Это была очень подозрительная процедура.
@Dan: не первый и не последний. Общий подход заключался в том, что «если мы не можем вписать это в спецификации безопасности, их необходимо изменить».
@Dan, об этом также спрашивают здесь: space.stackexchange.com/questions/39163/…
@DaveInCaz - Да, похоже, было несколько сложностей, связанных с плохим дизайном и плохой политикой.

Не повторное использование как таковое, а дизайн и политика. Конкурентом по созданию SRB для программы «Шаттл» была Aerojet, и их конструкция была монолитной. Другими словами, нет сегментов. Aerojet был фактически выбран победившим подрядчиком, но администратор НАСА Флетчер отменил это решение и передал его Мортону Тиоколу. Aerojet уже построил впечатляющий испытательный центр во Флориде.

Кстати, Флетчер был из Юты.

Никогда не будет известно, были ли у конструкции ракеты-носителя Aerojet фатальные недостатки, но у нее не было бы фактического недостатка, на который обречены Челленджер и экипаж.

Источники

Техасский консорциум космических грантов (описывает отмену присуждения контракта Флетчером и последующие разногласия)

philly.com (описывает, насколько конструкция Aerojet была монолитной и предположительно более безопасной)

В дополнение к тому, что Organic Marble говорила об Aerojet, политика играла еще одну роль — такой сочный кусок свинины нужно было раздать как можно большему количеству влиятельных представителей. Практические соображения, такие как транспортировка ускорителей, были второстепенными. Ракета-носитель Morton Thiokol должна была быть разделена на сегменты, потому что не было возможности перевезти весь SRB с их завода на мыс.
Ускорители Aerojet должны были быть доставлены на мыс на барже.
Согласно этому: oldrocketforum.com/printthread.php?t=5656&pp=40 ракета-носитель Aerojet показала серьезные проблемы во время испытаний, связанные с более изменчивым климатом во Флориде, тогда как Morton Thiokol в Юте смог выполнить более последовательную заброску топлива.
@MichaelBorgwardt Я полагаю, что это был 260-дюймовый двигатель, который был задуман как замена первой ступени Saturn. Последний тест субмасштабной версии потерпел серьезную неудачу. Я не думаю, что они далеко продвинулись в двигателях Shuttle. Но это было давно.

Технически это были уплотнительные кольца, но это не было основной причиной. Основной причиной была плохая культура в НАСА. Техническое решение было простым: не запускать в такой холодный день. Во Флориде даже в конце января все, что вам нужно сделать, это подождать день или два, и температура снова будет приятной. Технически подкованные люди хорошо знали о проблеме уплотнительных колец в холодную погоду. Они пытались обострить эти опасения, но получили полный отказ. У НАСА был график встречи .

Плохая культура в НАСА была также ответственна за пожар Аполлона-1 , катастрофу Колумбии (два упоминания), испорченную оптику Хаббла и множество меньших проблем.

Избежать холодной погоды не было полным решением. Как упоминается в ответе SF, уплотнительные кольца вообще не должны были подвергаться прямому воздействию горения (и не подвергались после совместной переделки).
@RussellBorogove Тем не менее, дело в том, что катастрофа была не результатом одной проблемы, а скорее серией проблем и неудач, каждая из которых способствовала конечному результату. В инженерных проектах всегда есть конструктивные проблемы, которые необходимо решить, однако не все они заканчиваются катастрофой. Культурные, политические и управленческие проблемы были в равной степени виноваты здесь - уплотнительное кольцо, безусловно , было причиной отказа , но было бы безумием утверждать, что одно только уплотнительное кольцо стало причиной катастрофы. Много других вещей должно было пойти не так, чтобы добраться до этой точки в первую очередь.
Вышли из строя Challenger SRB из-за конструкции, предназначенной для повторного использования?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v