|
| Mimochodem, tak mě také napadlo, že by časem na ten stupeň mohli namontovat nějaké ty hypersonické aerodynamické brzdy. Účel zpomalení při vstupu do atmosféry kolem 60-70 km by to mělo splnit taky, a nespotřebovává se tím palivo, a nemá to ani zdaleka tak velkou plochu, jakou by vyžadovala křídla. I v nejhorším případě, že by to nestačilo samo o sobě, je dost dobře možné, že by to mohlo alespoň fungovat v kombinaci s centrálním motorem (k ochraně spodku před rázovou vlnou). |
|
Zkusil jsem si taky trochu podrobněji přepočítat detaily pro přistání na ASDS prám (na moři) i pro RTLS (Return To Launch Site) a je to docela zajímavé.
Závěrečné přistání:
- hmotnost prázdného stupně cca 25 tun (minimálně)
- dv < 500 m/s (300 m/s gravitační ztráty + max. 200 m/s počáteční rychlost)
- doba brzdění cca 25 až 30 sekund (podle dostupných informací)
- průměrný tah cca 500 - 550 kN
- průměrná spotřeba paliva cca 170 - 180 kg/s => 4500 - 5100 kg paliva na přistání
- výpočet jednotkové spotřeby paliva = tah / Isp
- počáteční hmotnost cca 30 tun (z toho min. 5 tun paliva)
- průměrné zpomalení cca 18 m/s (je nutné "přetížené přistání")
- rychlé zpomalování snižuje gravitační ztráty (kratší doba hoření)
Entry burn:
- počáteční rychlost cca 1600 m/s (300 m/s horizontálně a 1600 m/s dolů)
- nutno zpomalit pod 200 m/s (a přitom překonat gravitační ztráty)
- celkové zpomalení cca 2000 m/s (1400 m/s rychlost + 600 m/s gravitace)
- průměrný tah cca 1500 kN (cca 540 kg paliva za sekundu)
- průměrné zpomalování cca 33 m/s
- doba brzdění cca 60 sekund 3 motory
- spotřeba paliva cca 30 tun
- počáteční hmotnost cca 60 tun (z toho min. 35 tun paliva)
Boostback burn:
- horizontální rychlost na začátku cca 800 - 1600 m/s (podle profilu letu)
- počáteční vzdálenost od kosmodromu cca 25 - 40 km (podle profilu letu)
- návratová rychlost stačí cca 300 m/s (horizontálně, směrem ke kosmodromu)
- dv pro boostback burn cca 1200 m/s (pro RTLS i na prám)
- manévr třemi motory => tah cca 1500 kN => průměrné zpomalování cca 20 m/s
- doba chodu motorů cca 60 sekund
- spotřeba paliva cca 30 tun
- počáteční hmotnost stupně cca 90 tun (z toho min. 65 tun paliva)
Poznatky:
- pro RTLS je třeba zvolit strmější profil stoupání rakety
- pro přistání na prám je možno použít pozvolnější profil stoupání rakety
- při vhodném profilu stoupání je RTLS a přistání na prám stejně náročné (to mne překvapilo)
- celkové dv pro návrat stupně na Zemi je cca 3700 m/s
- celková spotřeba paliva je minimálně 65 tun (cca 15% paliva prvního stupně)
- ztráta nosnosti na LEO je cca 35% (na méně než 10 tun z možných 16 tun)
- ztráta nosnosti na GTO je cca 65% (na néně než 1,5 tuny z možných 4,5 tuny)
Celá znovupoužitelnost prvního stupně mi teď připadá docela vhodná hlavně na to, aby bylo možno snížit cenu za neúplně vytíženou raketu (zachovat jednotkovou cenu za kg nákladu) a přitom na tom neprodělat.
Faktem ale je, že různou cenu rakety pro různou nosnost lze dosáhnout jednoduchou "stavebnicovostí" rakety, například navěšováním různého počtu startovacích boosterů na TPL.
Jestli bude znovupoužitelnost výhodnější se prostě ukáže "na trhu" za několik let. Uvidíme. |
|
| Stafic fire pro F9/ABS-3A/Eutelsat115 se momentálně plánuje na NET 22.2. Slip o pár dní je tradičně pravděpodobný, ale ne nezbytně nevyhnutelný. |
|
citace:
spotřeba paliva na "entry burn" až cca 10 tun, doby chodu tří motorů až 20 sekund
toto presne zodpoveda uverejnenym casovym udajom, takze dobre pocitate
|
|
citace:
Jestli bude znovupoužitelnost výhodnější se prostě ukáže "na trhu" za několik let. Uvidíme.
myslim ze o ten trh az tak nejde, tam SpX valcuje uz teraz ide skor o to, ze nejaka vystavba interplanetarnych transporterov pomocou supertazkych rakiet je dost tazko predstavitelna, pokial by tie rakety boli jednorazove.
Budme pesimisti a povedzme ze znovupouzitelnost usetri "iba" polovicu ceny za start. To pri F9 predstavuje cca. 35 milionov. Pokial by start BFR stal povedzme 500 milionov (to davam teraz z brucha), tak polka z toho je 250 milionov usetrenych na kazdom starte. Isteze ubudne cast nosnosti, ale zase frekvencia startov bude vyssia (pokial pojde o rychlu znovupouzitelnost), takze program ziska potrebnu pruznost. [Edited on 15.2.2015 yamato] |
|
citace:
Budme pesimisti a povedzme ze znovupouzitelnost usetri "iba" polovicu ceny za start.
Nedávno jsme se tady nějak dobrali ve shodě k tomu, že optimistický předpoklad je ušetření 30% nákladů |
|
citace:
citace:
Budme pesimisti a povedzme ze znovupouzitelnost usetri "iba" polovicu ceny za start.
Nedávno jsme se tady nějak dobrali ve shodě k tomu, že optimistický předpoklad je ušetření 30% nákladů
nie, optimisticky predpoklad bolo 70%, t.j. cena prveho stupna, pokial si dobre pamatam... |
|
citace:
citace:
citace:
Budme pesimisti a povedzme ze znovupouzitelnost usetri "iba" polovicu ceny za start.
Nedávno jsme se tady nějak dobrali ve shodě k tomu, že optimistický předpoklad je ušetření 30% nákladů
nie, optimisticky predpoklad bolo 70%, t.j. cena prveho stupna, pokial si dobre pamatam...
Už nevím k jakému spekulačnímu výsledku jste se tehdy dobrali, nicméně SpX uvádí, že hodnota prvního stupně představuje 70% ceny za start. Pokud bude první stupeň znovupoužitelný dejme tomu 10x, dalo by se dovodit, že cena za start by mohla klesnout na 30 + 7 + 5(rezerva) procent původní ceny startu. Takže něco kolem 40-45%. A to už se blížíme těm 50%.
Za kolik budou ale reálně nabízet start s použitým prvním stupněm, na to si opravdu musíme počkat. |
|
Ta úspora 70% byla jen hraniční (nedosažitelná) hodnota. Řekl bych, že snížení ceny startu na polovinu (úspora 50%) bychom mohli považovat spíš za "optimistický předpoklad" a úsporu 30% osobně považuji za "realistický předpoklad" (ovšem za cenu snížení nosnosti také o 30%, takže "jednotkově" by se prakticky nic nezměnilo).
Bavíme se ale pořád jen o "recyklaci" pouze prvního stupně. Větší snížení ceny může (teoreticky) přinést jedině kompletní (levná a rychlá) znovupoužitelnost celého nosiče (všech částí). Proto ve skutečnosti zatím vkládám svoje naděje (na levnější dopravu do kosmu) i do Skylonu (nebo něčeho podobného). |
|
Skylon tu nebudu komentovat, jen připomenu prohlášení G.Shotwell z léta 2013 o tom, že SpX směřuje k cílovému cenovému rozpětí 5 - 7 mil USD za start znovupoužitelného F9.
Jasně, jeví se to jako přehnaně optimistické PR, které i mně připadá jako dost nerealistické, ale počkejme ještě rok dva, uvidíme kam to snažení dospěje.
http://www.parabolicarc.com/2014/01/14/shotwell/ |
|
Ten komentář ale předpokládal přistávání také horního stupně, pokud se nepletu.
citace:
Ta úspora 70% byla jen hraniční (nedosažitelná) hodnota. Řekl bych, že snížení ceny startu na polovinu (úspora 50%) bychom mohli považovat spíš za "optimistický předpoklad" a úsporu 30% osobně považuji za "realistický předpoklad" (ovšem za cenu snížení nosnosti také o 30%, takže "jednotkově" by se prakticky nic nezměnilo).
U FH by ovšem situace mohla být o dost lepší, protože procento zahazovaného hardwaru na jednotku nákladu bude také mnohem menší. |
|
Myslím, že z předchozích úvah je jasné, že pouhým opakovaným používáním prvního stupně Falconu 9 se nelze žádným způsobem dostat na cenu pod 10 mil. USD za start (podle mne se takto nelze dostat ani pod 30 mil. USD za start F9R). Komentář jednoznačně předpokládal kompletní recyklaci obou stupňů F9.
Souhlasím s Gealem v tom, že u Falconu Heavy ta výhodnost recyklace prvních stupňů může (procentuálně) vyjít o dost lépe (pokud opravdu výrobní cena suchých komponent prvních stupňů bude tvořit více než 70% celkové ceny za start [nejen ceny nosiče]). |
|
| No on by jednorázový FH klidně mohl vyjít stejně drahý na kilogram jako F9R, bohužel kvůli tomu hornímu stupni (to bude aspoň $1100/kg u F9 a 1500$/kg u F9R). Podle mých "guesstimates" by sice mohl být F9R levnější na kilo asi tak o 40%, ale pokud FH stojí jen ty dva stupně navíc, plus něco paliva a logistiky, tak při skoro čtyřnásobném nákladu ve skutečnosti dopadne podobně. Ovšem FH-R, dá-li vesmír, by mohl být o něco levnější na start než F9 (v absolutní ceně), nebo snad v nejhorším případě jen o něco málo dražší. A to při trojnásobném nákladu na LEO nebo tak nějak. [Upraveno 15.2.2015 Geal] |
| 15.2.2015 - 18:46 - tycka | |
|
citace:
SpX směřuje k cílovému cenovému rozpětí 5 - 7 mil USD za start znovupoužitelného F9.
Jasně, jeví se to jako přehnaně optimistické PR, které i mně připadá jako dost nerealistické
Mě to připadá též - až se zachrání úplně ten první stupeň, tak se teprve uvidí - při jeho důkladné peohlídce - jaké budou náklady na jeho opravu a kontrolu.
Nevím co zachránili z předchozích startů z prvního stupně - až výsledek testu po skutečném letu, kdy je plně jistě na maximum namáhán jim prozradí více - bohužel my se budeme stále jen o těch skutečných výsledcích dohadovat.
Je totiž vysoce pravděpodobné, že pokud bude podstatně větší rozsah nutných oprav - více dílů se musí prohlédnout a i vyměnit než se odhadovalo(a ten výsledek jsou právě ty uváděné ceny) - tak se o tom pomlčí - prostě proto, že to není dobré PR a zároveň důkaz, že to s tou plnou znovupoužitelností nebude tak horké jak prohlašovali.
Raketoplán právě doplatil - dle toho co se diskutovalo - též na mnohem náročnější a tudíž dražší údržbu než se původně předpokládalo.
|
|
F9 má podle mě přinejmenším trojí výhodu: 1) jednodušší (technicky méně extrémní) motory (zde mě právě udivuje idealismus stoupenců Skylonu, že motor výrazně složitější než i RS-25 bude provozně mnohem levnější), 2) absenci složitě tvarovaného tepelného štítu, který by musel vždy perfektně fungovat do poslední dlaždičky (jako protipříklad viz Columbia...), a 3) celkově mnohem jednodušší provozní zázemí.
Já osobně se nejvíce bojím únavy materiálu nádrží. Přeci jen ta slitina byla původně použita v nádržích především s ohledem na nízkou hmotnost při jednorázovém použití, a ne s ohledem na dlouhý kumulovaný provoz. Třeba ji budou muset zesílit, změnit, nebo oboje. Nebo posílit ty vnitřní výztuhy. [Upraveno 15.2.2015 Geal] |
|
citace:
Raketoplán právě doplatil - dle toho co se diskutovalo - též na mnohem náročnější a tudíž dražší údržbu než se původně předpokládalo.
lenze raketoplan bol nadizajnovany, postaveny a tak lietal dalsich 30 rokov.
F9 je pernamentna beta-verzia. To znamena, ze kazdy let, ktory nesplni ocakavania, je zbieranie dat pre vylepsenu verziu. To je trochu iny pristup, ktory nutne povedie k inemu vysledku. |
|
citace:
zde mě právě udivuje idealismus stoupenců Skylonu
to mna udivuje tiez, vzhladom k vysokej komplexnosti, vzhladom ku kombinacii revolucnych technologii, a vzhladom k velmi otaznemu financovaniu. Realizacia Skylonu bude zazrak. |
|
No je pravda, že unit cost za jeden orbiter byla $1.5B nebo tak nějak, kdežto jeden stupeň F9 je zhruba čtyřicetkrát lepší.
Úplně stejný důvod asi vede ke snaze používat menší motory. Kdyby skutečně vyvinuli Raptor o 8 MN, a pak zjistili, že je s ním něco špatně, kolik by stál další redesign?
Mimochodem, kacířská myšlenka...kdyby se ukázalo, že tenký hliník je při opakovaném použití problém, co kdyby znovupoužitelný nosič budoucnosti zase používal nerezový balón jako Atlas?  Pokud vím, železné slitiny jsou na tom s dlouhodobou únavou mnohem lépe. |
|
citace:
Mimochodem, kacířská myšlenka...kdyby se ukázalo, že tenký hliník je při opakovaném použití problém, co kdyby znovupoužitelný nosič budoucnosti zase používal nerezový balón jako Atlas? Pokud vím, železné slitiny jsou na tom s dlouhodobou únavou mnohem lépe.
Už jste někdy slyšel o únavové životnosti leteckých konstrukcí a cyklickém namáhání letadel? Z jakého materiálu myslíte že jsou stavěny trupy dopravních Boeingů a Airbusů?
Ano, tušíte správně, jsou to stejné Al-Li stitiny, ze kterých jsou vyrobeny také nádrže F9, konkrétně AA 2198 (Al-Mg-Cu-Li).
Víte v jaké budově byl F9 konstruován a je nyní stavěn? V bývalém výrobním závodu Boeingu Hawthorne, kde vznikaly B-747. Třetina zaměstnanců SpX původně pracovala v aero/kosmickém průmyslu... |
|
Dopravní letadla ovšem nejsou stavěna na vysoká konstrukční čísla. Očekával bych, že jejich konstrukce, ač stále relativně lehká v porovnání s tankem nebo buldozerem , bude přeci jen robustnější než raketový stupeň, zvláště tak extrémní jako Falcon (který je, pokud vím, v zásadě "polobalónový" už teď). Samozřejmě, rád bych věřil, že pokud dopravní letoun s tím problémy nemá, nebude je mít ani první stupeň Falconu, nicméně zda tomu tak skutečně je, o tom se teprve budeme muset přesvědčit.
Ani mi tak nešlo o to, že podobný stupeň by z hliníku nešel postavit, ale doposud nikdo neměl motivaci postavit stupeň, který by takové opakované namáhání vydržel, takže očekávám, že existující rakety osekávají hmotnost, kde se dá. Kdyby třeba CCB Atlasu V pravidelně selhával po deseti minutách, koho by to zajímalo, když hoří jen tři minuty a pak spadne do oceánu? Ale Falcon bude muset vydržet více, a přitom už teď má konstrukci ještě lehčí. |
|
| falcon ma uz teraz aj daleko vyssie konstrukcne rezervy, nez ostatne rakety. Aspon teda SpX to tvrdi... |
|
Určitě pro jeden start. Teď ještě jestli to bude platit i pro padesátý. ;-)
(Ovšem mám takové tušení, že u větších raket jako BFR by to mohlo být nakonec příznivější, už kvůli většímu poměru objem/plocha.) |
|
citace:
Očekával bych, že jejich konstrukce (letadel), ač stále relativně lehká v porovnání s tankem nebo buldozerem , bude přeci jen robustnější než raketový stupeň, zvláště tak extrémní jako Falcon (který je, pokud vím, v zásadě "polobalónový" už teď).
Možná vás překvapí, že letecké konstrukce jsou navrženy s koeficientem bezpečnosti pouze 1,25.
Raketové nosiče na tom budou jen o málo hůř ... možná 1,15 - 1,2 , žádný velký rozdíl. |
|
citace:
Určitě pro jeden start. Teď ještě jestli to bude platit i pro padesátý. ;-)
pevne verim, ze krajina co stvorila SR-71, B-747 alebo STS, dokaze vychovat inzinierov co toto vedia spocitat |
|
citace:
Možná vás překvapí, že letecké konstrukce jsou navrženy s koeficientem bezpečnosti pouze 1,25.
Ano, ale zase neprocházejí pravidelnými teplotními změnami v řádu tří set kelvinů během několika minut. Atd. atd.
Ale jak říkám, já se rád nechám překvapit, jak to nakonec dopadne. Já neříkám, že F9-R/FH-R/BFR nebude fungovat, prostě jen jako jedno z těch relativně víc problematických míst vidím nádrže a únavu materiálu. To se nijak nevylučuje s názorem, že v absolutním měřítku dokonce i tohle bude malý problém. To je klidně možné, a napjatě očekávám, že se to potvrdí. (Kdo rozumný by si asi tak přál opak? Tory Bruno?  ) [Upraveno 15.2.2015 Geal] |
|
citace:
pevne verim, ze krajina co stvorila SR-71, B-747 alebo STS, dokaze vychovat inzinierov co toto vedia spocitat
Spočítat se dá leccos, ale ty první zachráněné stupně budou řezat na kousíčky a cpát pod mikroskop zřejmě právě proto, že některé věci spočítat nejdou a nakonec se musejí změřit. Jinak bychom přeci už bývali dávno zrušili aerodynamické tunely a podobné věci. Zatím jsem si ničeho takového nevšiml. :-) |
|
citace:
Spočítat se dá leccos, ale ty první zachráněné stupně budou řezat na kousíčky a cpát pod mikroskop zřejmě právě proto, že některé věci spočítat nejdou a nakonec se musejí změřit.
Spíš než rozřezat první zachráněný stupeň odvezou do McGregor, postaví na stend a dají mu další test fires. Jeden cyklus v kosmu je na únavu ještě málo. |
|
Zkusil jsem si teď v Excelu nasimulovat možnosti rozpočítávání financí do opakovaných startů a skutečně musím konstatovat, že za určitých podmínek lze opravdu snížit cenu startu F9R i pod 30 mil. USD, tedy pod 50% ceny jednorázové verze a to dokonce už po cca 5. opakovaném startu prvního stupně. Klíčem je jednoznačně minimalizace ceny za "recyklaci". Aby to dobře vycházelo, musí být cena za "recyklaci" prvního stupně hodně pod 5 mil. USD, nejlépe jen kolem 1 mil. USD. Odhaduji, že k takto nízké "recyklační" ceně se lze dostat nejspíš pomocí RTLS, takže se teď stávám "fanouškem RTLS" pro F9R i pro FH. Je ale také jasné, že aby to vyšlo, nesmí se na "recyklovaném" stupni skoro nic vyměnit ani "repasovat" (rozhodně musí zůstat kompletně původní všechny motory i nádrže). Přiznám se, že osobně se bojím i možné ztráty spolehlivosti při opakovaném použití motorů.
Za výše uvedených podmínek klesne nejen absolutní cena za start, ale dokonce i jednotková cena (z cca 4000 USD/kg na hodnotu pod 3000 USD na kg nákladu).
Dodávám ještě, že při levné "recyklaci" druhého stupně (pod 2 mil. USD) mi opravdu vychází i možné dosažení ceny za start pod 10 mil. USD, ovšem až po cca 20 opakovaných startech.
Už se těším na dobu, až ta "recyklace" bude fungovat rutinně, spolehlivě a výhodně.
P.S.: Uznávám, že praktická realizace Skylonu by byla zázrak, takže ho zatím zcela pomiňme.
|
|
citace:
... Přiznám se, že osobně se bojím i možné ztráty spolehlivosti při opakovaném použití motorů....
...
Dodávám ještě, že při levné "recyklaci" druhého stupně (pod 2 mil. USD) mi opravdu vychází i možné dosažení ceny za start pod 10 mil. USD, ovšem až po cca 20 opakovaných startech...
drahy satelit nebude chciet rizikovy nosic ani zadarmo.
a na nejake zmysluplne vyjadrenie k nakladom nepoznam struturu nakladov space X. takze sa opriem len o historicku skusenost, ze sa plany nerealizovali ani v NASA, ani v Rusku, ani v Cine...
aby zvysene riziko stalo za to, muselo by ist alebo o zufalcov, alebo o "hlupe" naklady... voda, palivo,..., nosniky, FV, chladice,...
proste o vesmirne struktury novej generacie...
|
|
citace:
drahy satelit nebude chciet rizikovy nosic ani zadarmo.
...aby zvysene riziko stalo za to, muselo by ist alebo o zufalcov, alebo o "hlupe" naklady... voda, palivo,..., nosniky, FV, chladice,...
Nezapomínejte na Muskův plán na satelitní internet - to budou kvanta nákladu, který si posadí na vlastní znovupoužitelný nosič.
Levné vynesení, odpovědnost za případné selhání jen sám sobě a dobrá demonstrace schopností F9-R pro další zákazníky. |
|
