Salus populi suprema lex (988) (don_katalan) wrote,
Salus populi suprema lex (988)
don_katalan

Надежность многоразовых ракет

Originally posted at Надежность многоразовых ракет
В комментах к моему предыдущему посту на эту тему и в нескольких других блогах была оживленная дискуссия - будут ли многоразовые ракеты SpaceX достаточно надежны. ИМХО многоразовые ракеты не только будут надежными, они скорее всего будут более надежны чем существующие одноразовые ракеты.

Дело в том что у почти всех систем (автомобилей, самолетов, компьютеров и т.п.) кривая вероятности отказов выглядит приблизительно так:

Синей линией показана зависимость вероятности/частоты отказов оборудования от времени. В начале эксплуатации частота отказов выше, потому что вылазят всякие заводские дефекты (материалов, сборки и т.п.) - красная линия. Потом, в конце срока эксплуатации увеличивается рост отказов из-за износа - желтая линия. И ко всему этому добавляются случайные отказы - зеленая линия. В результате сложения этих всех факторов (синяя линия) вероятность отказов поначалу высокая, вскорости после начала эксплуатации она падает и остается на минимуме бОльшую часть жизни системы, и к концу эксплуатации частота отказов повышается.

Проблема обычных (однразовых) ракет в том что они все находятся на самом первом шаге этого процесса - и вероятность отказа высокая. А многоразовая ракета как раз бОльшую часть своей эксплуатации будет находится в среднем участке кривой.

Но это еще пол-беды. Что еще хуже - это то что одноразовые ракеты невозможно полноценно протестировать.

Представьте себе мысленный эксперимент. Что если новенький самолет, например - Боинг 777, без тестовых полетов, после сборки сразу же загрузили бы топливом на полет через океан, загрузили полный салон пассажиров и запустили?

А ведь ситуация с одноразовыми ракетами именно такая - первый полет ракеты это же ее последний полет. Одноразовую ракету просто невозможно погонять на тестовых режимах, полетать на небольшой высоте чтобы выявить возможные проблемы и отказы - одноразовая ракета должна полететь сразу на максимальной нагрузке и отказы тут совершенно недопустимы.

Это пытаются конечно компенсировать многократным тестированием отдельных агрегатов (тестируют и двигатели, и баки, и электронику и т.д.), это помогает несколько повысить надежность (ценой больших затрат), но все равно - надежность ракет на порядки ниже чем у самолетов, автомобилей и прочих машин.

...
Многоразовые ракеты решают эту проблему - причем решают полностью. Многоразовую ракету можно погонять на тестовых режимах, можно даже полетать над тестовым полигоном (на четверти заправки, без второй ступени и без полезной нагрузки), на пару километров - просто проверить двигатели и системы. При таком тестовом полете даже если что-то выйдет из строя, то скорее всего ракета сядет обратно - для ремонта (хоть на одном двигателе), а главное - к моменту эксплуатационного запуска надежность уже будет не в пример выше.

И в худшем случае, если был какой-нибудь катастрофический отказ - то упадет только первая ступень на тестовом полигоне, без дорогостоящей полезной нагрузки или людей, так что потери будут не слишком большими. Но главное - к моменту настоящего полета ракета будет полноценно протестирована.

Естественно чтобы действительно получить высокую надежность надо еще и спроектировать ракету вполне определенным образом - нужно дублирование систем и возможность безопасной посадки при частичных отказах. Фалкон-9 сделан именно так - двигателей там аж 9 штук, так что при отказе отдного двигателя ракета вполне может продолжать полет, другие системы тоже наверняка дублированы. А для посадки нужен вообще всего один двигатель.

...
Маск недвано вполне конкретно высказался на тему надежности - он говорит что сама ракета (корпус, баки и т.п.) вообще не имеют никаких ограничений на количество запусков, а двигатели рассчитаны на 40 полетов. Потом двигатели нужно будет снимать и менять часть элементов.

В принципе это абсолютно аналогично обычным самолетам. Планер и корпус современных самолетов служит десятки лет (Б52 вообще уже по 50 лет летают), но ресурс реактивных двигателей ограничен и двигатели снимают на переборку после 20,000-30,000 часов. Плюс плановый осмотр и проверка через несколько сотен часов.
Но это современные двигатели так долго работают, движки Конкорда из 70х нужно было перебирать после всего 300 часов (!) работы. На этом фоне переборка/замена двигателей после 40 запусков у SpaceX выглядят вполне ОК.

А со временем и ресурс двигателей увеличится - это дело техники и времени. Реактивные двигатели на Me-262 (первый серийный реактивный самолет) работали всего несколько десятков часов до кап ремонта. Потом технология улучшилась и сейчас уже достигла десятков тысяч часов.


Так что думаю что с многоразовыми ракетами все реалистично, и надежность даже повысится.</div>

This entry was originally posted at http://don-katalan.dreamwidth.org/1312811.html.
Tags: дебилы, космос, мировое правительство, рассея, санкції, сша
Subscribe
promo don_katalan december 29, 2014 14:39 113
Buy for 50 tokens
Расшифровка секретного плана адмиистративно-территориального устройства России после ее распада От гуляющих по сети различных вариантов "государственного" устройства будущего российских территорий отличается наличием территорий в совместном управлении, возвратом исторических территорий…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 4 comments