SpaceX Falcon 1

[Bell]

A Tenepb rocnoga cpaBHuTe eTo c TeM o6u/\ueM ..... koTopyi0 BbI TyT HaroBopu/\u... :evil:

Если не считать околоэкономического флуда, то главное что наговорили - Маск экономит на наземной отработке, а испытывает ракету в полете. Что полностью подтверждается - Мерлина халтурно прожгли и не заметили импульса последействия

[Bell]

И все равно, нет внятного ответа на вопрос - как Маск хочет добится радикального снижения стоимости девайса?

[Dude]

Как всегда, сначала демпингует держась на инвестициях, а потом заломит цену для втянувшихся.  :?

[Liss]

Отжиг, однако: http://rnd.cnews.ru/tech/news/line/index_science.shtml?2008/08/07/310858

Как сообщает РБК со ссылкой на Associated Press, причиной произошедшей 4 августа 2008 г. аварии ракеты-носителя Falcon 1 стала ошибка в технической документации для ракеты...

В результате ошибки после остановки двигателя отделившаяся вторая ступень отошла назад и ударила первую ступень, заявили представители частной компании Space Exploration Technologies (SpaceX).

[avmich]

И все равно, нет внятного ответа на вопрос - как Маск хочет добится радикального снижения стоимости девайса?

Белл, я подробно приводил причины, которые вижу, несколько страниц назад. Что неясно? Что это не лозунги?

[Bell]

Авмич, причем тут причины, которые ты видишь?
Маск сам где-нибудь внятно про эт сказал?

[DAP]

Авмич, причем тут причины, которые ты видишь?
Маск сам где-нибудь внятно про эт сказал?

Bell, зачем этот разговор? Если вы считаете все, что вам вполне ясно разъясняют люди с экономическим образованием о возможностях малых компаний в области сокращения издержек "околоэкономическим флудом", то с чего вы думаете, что кто-то будет напрягаться и составлять цитатник Маска на эту тему.  :x
 Во многих его интервью и высказываниях были мысли, которые avmich вполне толково описал. Хотите искать первоисточник - welcome to Google.  

[Feol]

Я правильно помню, что про работу второй ступени во 2ом пуске он говорил, что проблема была в том, что от соударения начались колебания топлива и это привело к развалу режима?

Говорил.

Но если вспомнить, что по итогам второго пуска помимо перегородок был еще введен сбрасываемый каркас жесткости сопла второй ступени, можно подозревать, что первичную раскачку сделали помявшееся сопло и пытавшаяся парировать его СУ.

Я думаю, что стиль проектирования в конторке выдержан чётко. Обычно так и бывает. Сплоченная команда единомышленников   . Они так же это считали, как и устойчивость своей системы управления. По двигателям я не специалист, а по управлению - мне всё ясно. Возможно, в отличае от Маска. Я правильно помню, что про работу второй ступени во 2ом пуске он говорил, что проблема была в том, что от соударения начались колебания топлива и это привело к развалу режима?

Верно излагаете, но не от самого соударения, а от причиненного им разворота и очень резкого выравнивания назад при запуске двигателя второй ступени.

Upper Stage Control Anomaly
An oscillation appeared in the upper stage control system approximately 90 seconds into the burn. This instability grew in pitch and yaw axes initially and after about 30 seconds also induced a noticeable roll torque. This roll torque eventually overcame the 2nd stage's roll control thrusters and centrifuged the propellants, causing flame-out of the Kestrel engine. There is high confidence that LOX slosh was the primary contributor to this instability. This conclusion has been verified by third party industry experts that have reviewed the flight telemetry.
Falcon 1 did not use slosh baffles in the second stage tanks, as simulations done prior to flight indicated the slosh instability was a low risk. Given that in space there are no gust or buffet effects, the simulations did not take into account a perturbation, as occurred due to the hard slew maneuver after stage separation. Extensive 2nd stage slosh baffles will be included in all future flights, as is currently the case with the 1st stage.

Тут вот в чём вопрос после просмотра видео (лучше поздно, чем никогда). На взгляд бывшего проектировщика-управленца  :wink: . Правда, спутников, но на них тоже есть двигатели и тоже есть топливо.. Итак:

1. Можно понять слова Маска так, что первопричина вызвала резкий толчок, из-за чего стало раскачиваться топливо и процесс пошел по нарастающей. Если я это понимаю правильно, то он не понимает основных принципов автоматического управления. Если в спектре частот от 0 до бесконечности есть хотя бы одна частота (на практике - диапазон), на которой работа СУ в замкнутом контуре приводит к нарастанию амплитуды колебаний, то такая система неустойчива. Происходит это, как правило из-за того, что на данной частоте имеет место быть перерождение отрицательной обратной связи в положительную одновременно с к-ом усиления в разомкнутом контуре > 1. Неважно, откуда возникнут первичные колебания с бесконечно малой амплитудой на этой частоте. На практике они возникнут обязательно! Далее пойдет раскачка и развал процесса. Устойчивая система обеспечивает гашение амплитуды колебаний во всём диапазоне частот. Это математически необходимое условие. Таким образом, если бы система была устойчива, то она погасила бы колебания ступени независимо от причины их возникновения и начальной амплитуды. На счет начальной амплитуды можно возразить, что из-за нелинейных эффектов при амплитуде, большей некоторой, система неустойчива. В данном случае маловероятно. Существенная нелинейность, которая тут может быть - выход на предельные значения поперечных упр. моментов. То есть, нелинейность типа зона насыщения. Но при работе в зоне насыщения происходит уменьшение среднего к-та передачи и повышение запаса устойчивости системы. Это классика ТАР и её видно на видео. Ибо автоколебания не разгонялить по экспоненте, как это должно было быть в случае чисто линейной системы, а довольно долго удерживались в каких-то пределах именно за счет нелинейных свойств. Процесс развития автоколебаний долгое время шел скорее с линейным ростом амплитуды. Это происходило "углубление" системы в зону стабилизирующей нелинейности из-за дестабилизирующего роста к-та передачи облегчающейся ступени по мере выработки топлива. Затем система стала строго неустойчивой или у них измеритель выбило.

2. На счет изменения динамических характеристик системы из-за поврежедения сопла. Если оно было повреждено так, что стало, грубо говоря, дуть совсем в сторону - был бы бы монотонный уход, а не колебания. Этого не было. Если изменилось нейтральное положение (то есть, теперь надо держать криво, чтобы дуло прямо  :wink: ) и стало не хватать диапазона отклонения в одну из сторон - это увеличение зоны насыщения и повышение запаса устойчивости системы на больших амплитудах. Если просто снизилась тяга - это повышение запаса устойчивости всегда. Для анализа этой аварии есть очень важный момент в наблюдавшемся процессе - круговой характер раскачки. Это говорит об идентичности динамических характеристик по каналам тангажа и рысканься. Маловероятно, что это повреждение сделало их идентичными и идентично неустойчивыми. Более вероятно, что такими их сделали горе-проектировщики  :wink: . Таким образом, ступень была идентично колебательно неустойчивой по каналам тангажа и рысканья, из-за чего в каждом из них началось развитие идентичных гармонических (синусоидальных) колебаний. При этом, естественно, в СУ нет механизма согласования фаз колебаний (я всё же надеюсь, что там не специально запроектировали такой режим  :wink: ). В силу этого реализовался естественный механизм их разведения по фазе на 90 градусов. Это происходит из-за гироскопической завязки каналов. Грубо говоря, когда скорость движения, допустим, по рысканью максимальна (проскок нейтрали), то сдвинуть ступень по тангажу труднее всего. И наоборот, когда скорость движения нулевая (перед началом движения в обр. сторону), то ступени энергетически проще всего иметь макс. скорость по перекрёстному каналу. Именно это в природе автоматически разводит фазу колебаний на 90 град. А если вы что-то двигаете по синусоиде во взаимно перпендикулярных направлениях со смещением фазы на 90 град, то вы получаете окружность. Таким образом, на видео я вижу классическую круговую раскачку неустойчивой двухканальной симметричной системы. Топливо вырабатывается, инерционность ступени падает, к-т передачи разомкнутого контура растет, система углубляется в неустойчивость, пересиливая стабилизирующую зону насыщения, амплитуда колебаний растёт.
 
3. Что будет, если повторить запуск без изменения динамических характеристик? Тоже самое. Что будет, если в баках поставили перегородки? Больше топлива будет передавать инерционные силы на ступень. Это эквивалентно увеличению инерционности и повышению запаса устойчивости. Но когда топливо выработается - все вернётся на круги своя. В этом случае мы можем увидеть длительный устойчивый полет а под конец - довольно резкий развал процесса по той же схеме. Что будет если они изменили динамику, к-ты передачи регулятора, уменьшили временные запаздывания - ну может быть и хорошо :wink: .

Вывод: эту систему проектировали кривые руки. Очень кривые руки. Колебательная неустойчивость - это позор для управленца! Возможно, что они даже на качественном уровне не понимают физику процессов управления. Судя по словам Маска о 2ом пуске и полету 1ст в 3-ем пуске - не понимают до сих пор. Видимо, не всем дано  :wink: .

[DAP]

А можно для чайника узнать, крупные компании проводят огневые испытания двигателей в вакуумных камерах?

В вакуум-камерах можно разве что ЭРД испытывать, а для двигателей есть эжекторные установки сбрасывающие давление.
Вообще-то расчет вакуумного после-импульса не должен был быть такой уж нерешимой проблемой при нормальных испытаниях и последующим детальном анализе. Это Маск выдумывает.

Тут на NSF задали аналогичный вопрос и получили другой ответ! Есть стенды для вакуумных испытаний двигателей! Для интересующихся привожу перевод.

А аналогичные стенды у наших грандов есть?

Есть специльные стенды для проверки двигателей на высотных условиях. Arnold Engineering Development Center в Tullahoma, Тенесси имеет стенд, который использует большие вакуумные камеры и постоянное нагнетание (? - pumping) с паровыми инжекторами для поддержания давления вокруг двигателя, имитирующего высоту до приблизительно 30,5 км  (это эквивалентно 0.01 атм (0,15 psia) в течение всего времени работы двигателя (включая тесты, имитирующие работы аналогично работе в течение полной миссии).

Rocket Development Test Cell J-3 может тестировать полностью заправленные жидкотопливные двигатели с тягой (thrust ) до 181.5 т  в камере размерами диаметр 5,18 м, высота - 12,19 м, имитирую высоту до 38 км.

Rocket Development Test Cell J-4 позволяет тестировать может потенциально тестировать двигатели с тягой до 680,4 т (хотя пока лимит в 226,8 т), имитируя высоту в 30,5 км (размеры до 14,63 м в диаметре и 38,1 м в высоту (то есть это достаточно, чтобы тестировать всю ракету Фалькон - 1. Это самый крупный стенд для высотного тестирования жидкотопливных двигателей.
 

However, there are test facilities specifically designed to test rocket engines at altitude conditions.  The Arnold Engineering Development Center in Tullahoma, TN has facilities that use large vacuum chambers and continuous pumping with steam ejectors to maintain pressures around the engine simulating altitudes up to about 100 kft (this is about 0.15 psia) for the full duration of the rocket test (including full mission-length tests).
 
Rocket Development Test Cell J-3 can test liguid fueled engines of up to 200,000 lb thrust at 125 kft simulated altitude in a test chamber of 17 ft diam x 40 ft high.
http://www.nimr.org/systems/images/rockets.htm

Rocket Development Test Cell J-4 can test liquid fueled engines of up to 1,500,000 lb thrust (test stand design load, but the thrust cell currently installed is limited to 500,000 lb) at 100 kft simulated altitude in a test chamber of 48 ft diam x up to 125 ft (in other words, large enough to contain the entire falcon 1 rocket).  This is the largest liquid rocket altitude test cell in the world.
http://www.arnold.af.mil/shared/media/document/AFD-070131-086.pdf

There are also other facilities around the country, but I am most familiar with the ones at AEDC.

[avmich]

Авмич, причем тут причины, которые ты видишь? ;)
Маск сам где-нибудь внятно про эт сказал?

Дело не в том, что я вижу - или какие учебники пересказываю :) . Эти факторы достаточно известны, и Элону вопросы о его методах снижения себестоимости задавали. Ответы были в прессе, их можно поискать - кажется, в этой теме недавно были некоторые, но вообще эти вопросы задаются с 2002 года, постепенно накапливается общая картина взглядов Элона. Она, в общем, достаточно логична и примерно - конечно, на мой субъективный взгляд - соответствует в том числе приведённым доводам.

Надо либо поиск устраивать, если важны первоисточники - либо, если интересует не столько мнение Элона, сколько экономические механизмы, можно проводить рассуждения. Осторожно относясь к цифрам.

[Bell]

Авмич, причем тут причины, которые ты видишь?
Маск сам где-нибудь внятно про эт сказал?

Bell, зачем этот разговор?

Ну просто по техническим вопросам вроде все понятно, хотелось бы связать это с экономическими причинами. Т.е. найти обоснование халтурным наземным испытаниям в экономическом концепте Маска

Если вы считаете все, что вам вполне ясно разъясняют люди с экономическим образованием о возможностях малых компаний в области сокращения издержек "околоэкономическим флудом", то с чего вы думаете, что кто-то будет напрягаться и составлять цитатник Маска на эту тему.  :x

Стоп, стоп! Я так назвал всё обсуждение экономики, включая свои собственные посты, и только потому что сейчас важнее технические причины вновь произошедшего. Кроме того, обсуждение экономики процесса шло в основном на уровне имхо, т.е. не очень глубоко и обосновано. Только в этом плане я применил термин "флуд". Не надо передергивать
Цитатник Мао составлять не надо, достаточно кратких ключевых тезисов. Суть дела. Основные принципы.

Во многих его интервью и высказываниях были мысли, которые avmich вполне толково описал. Хотите искать первоисточник - welcome to Google.  

ОК, буду перечитывать Авмича, а если что там не так - не обессудьте, буду это автоматически перекладывать на Маска

[RadioactiveRainbow]

2Feol
Огромное спасибо за ваши комментарии по системе управления!

[Salo]

2Feol
Огромное спасибо за ваши комментарии по системе управления!

+5

[Feol]

Всегда рады  :wink: . Отошлите сиё Маску  :lol: !

[Андрей Суворов]

Ну, начнём с того, что, когда на систему действует периодическая возмущающая сила, колебания не могут затухнуть - установившаяся амплитуда будет отлична от нуля. Это раз.

Топливо в баках, обладая уже некоторой кинетической энергией после первого рывка, могло, перемещаясь по бакам, создавать такой периодический возмущающий момент. Это два.

Колебания ДОЛЖНЫ БЫЛИ ЗАТУХАТЬ, т.к. диссипативные силы не дремлют, НО СКОРОСТЬ ЗАТУХАНИЯ НЕ МОГЛА БЫТЬ ДОСТАТОЧНО БОЛЬШОЙ.

Не достаточно большой для чего? Дело-то в том, что момент количества вращения топлива в баке убывал только за счёт диссипативных сил, но само количество топлива убывало из-за расходования его в двигателе, таким образом, несмотря уменьшающееся количество кинетической энергии топлива, амплитуда его колебаний могла возрастать со временем, несмотря на ПРАВИЛЬНУЮ, в принципе, реакцию системы управления. Так как момент количества вращения не мог быть передан расходуемому топливу, направлявшемуся в двигатель по достаточно тонкому трубопроводу, удельный (на кг жидкости) момент количества вращения мог и возрастать какое-то время.

Это я всё к тому, что анализ не так прост, как об этом пишет Feol, и проколоться могут опытные и грамотные инженеры.

Но и это ещё не всё.

Время работы ступеней ракеты не слишком велико, и, вообще говоря, переходные процессы могут и не успеть закончиться - главное, чтобы результирующий вектор движения аппарата был в пределах допуска от заданного. Поэтому система НЕ ОБЯЗАНА, ДА И НЕ В СОСТОЯНИИ погасить возникшую ошибку за короткое время - главное, чтобы скорость увеличения амплитуды не превышала некоторой предельной.

Спутник, в отличие от РН, расходует топливо сравнительно медленно, и там указанные эффекты являются эффектами второго порядка малости, и их обычно нет нужды рассматривать. Отличие РН на активном участке траектории от КА в том, что собственные частоты быстро меняются со временем, что положение ЦТ тоже быстро меняется со временем и система управления должна работать в более сложных условиях. Спасение одно - не слишком долго.

[Feol]

Ну, начнём с того, что, когда на систему действует периодическая возмущающая сила, колебания не могут затухнуть - установившаяся амплитуда будет отлична от нуля. Это раз.

Какая периодическая возмущающая сила  :roll: ? Ступень летела уже практически в вакууме да и наврядли аэродинамика тут могла дать периодическое возмущение.

[DAP]

Ну просто по техническим вопросам вроде все понятно, хотелось бы связать это с экономическими причинами. Т.е. найти обоснование халтурным наземным испытаниям в экономическом концепте Маска

Вот такая манера общения мне ну куда как более сильно нравится...  

Экономический концепт Маска, как я его понял -

а) самостоятельная разработка и ПРОИЗВОДСТВО основных элементов ракет в отличие от крупных производителей, которые контрактуют много чего на стороне у подрядчиков, которые прикрываясь уникальностью, завышают цены. Пример - собственный двигатель, где-то даже писали, что они клапаны сами собирают;
б) максимальное использование того, что не производится самим, из уже имеющегося на рынке, то есть отказ по возможности от оплаты НИОКР субконтракторов;
в) предельное сокращение времени по подготовку пуска, а также простоя между пусками для сокращения количества людей, которые будут простаивать между пусками;
г) существенно большее доверие математическми компьютерным моделям, проведение только необходимого тестирования и отказ от дорогих методов тестирования (вроде стендов, о которых писали выше) в пользу тестовых пусков
д) максимальная экономия на всех накладных расходах (помещения, дополнительный персонал, PR и т.п.)

Если это интересно, то посмотрю, что еще пишут по этой теме.

[Андрей Суворов]

Ну, начнём с того, что, когда на систему действует периодическая возмущающая сила, колебания не могут затухнуть - установившаяся амплитуда будет отлична от нуля. Это раз.

Какая периодическая возмущающая сила  :roll: ? Ступень летела уже практически в вакууме да и наврядли аэродинамика тут могла дать периодическое возмущение.

Периодическая сила, точнее, периодически изменяющийся момент, от скользящего по стенкам баков топлива.

[Dude]

А можно для чайника узнать, крупные компании проводят огневые испытания двигателей в вакуумных камерах?

В вакуум-камерах можно разве что ЭРД испытывать, а для двигателей есть эжекторные установки сбрасывающие давление.
Вообще-то расчет вакуумного после-импульса не должен был быть такой уж нерешимой проблемой при нормальных испытаниях и последующим детальном анализе. Это Маск выдумывает.

Тут на NSF задали аналогичный вопрос и получили другой ответ! Есть стенды для вакуумных испытаний двигателей! Для интересующихся привожу перевод.

Это у вас "трудности перевода".

Разница в том, что вакуум-камера делается для качественного вакуума, а эжекторная установка открыта с одного конца, и предназначена для создания низкого давления при большом массовом расходе. Если у вакуум-камеры отключить вакуумный насос, то там останется вакуум, если выключить эжекторную вакуумную установку, то в камере будет атм. давление.

TN has facilities that use large vacuum chambers and continuous pumping with steam ejectors to maintain pressures around the engine simulating altitudes up to about 100 kft (this is about 0.15 psia) for the full duration of the rocket test (including full mission-length tests).

В TN есть здания в которых применяются вакуум-камеры и эжекторные установки с рабочим водяным паром, т.е. пароэжекторыне вакуумные насосы, которые скидывают давление до 0.15psi.  И т.д. бла-бла-бла.

Кстати использование таких больших пароводяных эжекторных насосов это очень дорогое удовольствие, электричество как в черную дыру улетать будет. При цене Фалькона-1 7млн дол. наверное дешевле будет испытаение его пуском.  :?

[DAP]

[
Это у вас "трудности перевода".

Не, перевел я кажется почти правильно... Трудности у меня с вашим техническим языком и фанатическим стремлением употребрять священные технические слова правильно. Для нетехнарей это странно. Я до сих пор дрожу и задумываясь, пуск или запуск писать, а том придет Вован и накостыляет...

Но отставляя в сторону вопрос о разнице между вакуумной камерой и испытанием в вакуумной среде (так я это для себя назову) интересно все-таки узнать, есть ли такие стенды у наших.

И если стоимость таких испытаний действительно огромна, то экономически пробный пуск  с готовностью потерять ракету - вполне возможные вариант для точного определения параметров этого странного импульса после выключения ступени.