Катастрофа «Челленджера»: насколько полным был внешний бак в момент разрушения?

Все мы слышали о катастрофе « Челленджера» .

Читая подраздел « Разборка автомобиля », мне стало очень любопытно следующее предложение:

Внешний бак в этот момент полностью разрушился, баки LH2 и LOX разорвались, смешались и воспламенились, образовав огненный шар, охвативший всю стопку.

Я знаю, что это не взрыв уничтожил всю машину, а аэродинамические силы, но мне интересно:

  • Сколько жидкого горючего и окислителя осталось во внешнем баке на момент его разрушения?

Бонусный вопрос:

  • Сколько секунд осталось до отделения SRB?

Информации не нашел, спасибо за ответы!

Ответы (3)

Я сделал грубую симуляцию электронной таблицы, используя отчет Комиссии Роджерса, чтобы получить время дросселирования, а именно:

  • Дроссельная заслонка до 94% за 24 секунды
  • Дроссельная заслонка до 65% за 42 секунды
  • Дроссель до 104% за 65 секунд

Я пренебрег пусковым расходом топлива и предположил ступенчатую функцию дросселирования. Я взял стартовую нагрузку O2 в 1 387 457 фунтов, а нагрузку H2 в 234 265 фунтов.

Я использовал 154 фунта/сек/двигатель для потока H2 при 104% и 925 фунтов/сек/двигатель для потока O2. Я предположил, что скорость потока линейно зависит от настройки дроссельной заслонки - насколько я помню, это приличное предположение.

Учитывая это, я получил ~ 87,7% нагрузки O2 за 73 секунды и ~ 87,9% нагрузки H2 одновременно.

С моим временем шага в 1 секунду и погугленными числами загрузки отрыва, это приблизительно - действительно приблизительно - но вы можете видеть, что в ET осталось много опоры.

введите описание изображения здесь

Время SRB сентября составляет ~ 2:03, поэтому они были сожжены примерно на 60%.

Примечание. Расчеты в моем ответе на вопрос «Сколько топлива израсходовано до старта?» показывают, что перед стартом израсходовано менее ~ 1% топлива ET, что немного снизило бы процентное содержание на 73-й секунде. Таблицу не переделывал. Я сразу же заявил, что «я пренебрег расходом топлива при запуске».

Спасибо, это должно было меня беспокоить, и единственное, что я мог придумать, чтобы обработать результат, — это взять отрендеренный график графика дроссельной заслонки и подсчитать пиксели под кривой. ;)
Сколько дополнительного H2 было бы потеряно из-за неконтролируемой утечки из отверстия, которое шлейф SRB прожег в водородном баке ET за несколько секунд до распада?
@ Шон, это хороший момент. С моими числами с низкой точностью я сомневаюсь, что это повлияет на результат. Я посмотрю отчет и посмотрю, упоминается ли в них скорость потока через утечку - похоже, давление незаполненного резервуара с H2 действительно начало проседать ...
Я прочитал отчет, в котором говорилось, что за последние 8 секунд до распада произошла значительная утечка водорода. Хотя не показывает скорость утечки. Уменьшает мой окончательный процент H2 на небольшую величину.
@OrganicMarble Что ж, это была «утечка», а не взрыв водорода из резервуара, поэтому, учитывая масштаб времени, вероятно, можно с уверенностью предположить, что абсолютное количество было незначительным.

Разрушение «Челленджера» произошло примерно на 73-й секунде полета. Отключение основного двигателя обычно происходит примерно через 510 секунд полета, что означает, что осталось около 86% топлива. (Многие источники дают 480 секунд, но я подозреваю, что это простое деление массы топливного бака на расход топлива на полном газу; глядя на фактические отчеты о миссии, мы подтверждаем, что примерно 510 секунд расходуют главный двигатель.)

Тем не менее, график дроссельной заслонки главных двигателей непостоянен, поэтому он мог бы быть несколько больше — авария произошла вскоре после окончания «дроссельного ковша» max-Q, в течение которого использовалось меньше топлива. , но есть также запланированное снижение дроссельной заслонки ближе к концу работы основного двигателя, что частично компенсирует это.

В любом случае, в этот момент в баке должно было находиться нечто большее, чем 540 тонн жидкого кислорода и 91 тонна жидкого водорода.

Ускорители должны гореть около 127 секунд, то есть они прошли более половины пути, а осталось 54 секунды.

Вы правы, номинальное MECO ~ 8 минут 30 секунд. В сводке миссий космического корабля "Шаттл" указано время MECO для всех полетов. google.com/…

Несколько фактов:

  • Время записи SRB составляет 127 секунд.
  • Начало инцидента с Челленджером - 64 с.
  • Разгон автомобиля - 72 с
  • Номинальное время выхода на орбиту - 510 с.

Таким образом, SRB проработали примерно половину своего времени горения, прежде чем автомобиль начал разрушаться. Главный двигатель космического челнока фактически производил тягу менее 1 g примерно до момента отделения SRB. Если бы SRB можно было каким-то образом безопасно выпустить, возможно, космический шаттл мог бы развернуться и вернуться на землю в Космическом центре Кеннеди, но SRB не могли быть выпущены.

Кроме того, в основном баке было больше всего топлива. В течение большей части времени с подключенными SRB главный двигатель не дросселировался на 100%, чтобы не достигать слишком высокого сопротивления. У меня нет точной цифры, но я ожидаю, что более 90% топлива в баке все еще было на момент поломки автомобиля.

Катастрофа «Челленджера»: насколько полным был внешний бак в момент разрушения?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v