Wiederverwendbarkeit und Landefähigkeit der Falcon-Familie

Jetzt das Bild dazu. Und sowas sieht man von öffentlichen Straßen (auch wenn sie z.B. für Tests gesperrt werden).

Hier in groß:
http://vk.com/doc99980589_267217847

Jetzt bin ich aber echt gespannt auf den ersten Testflug!

Danke für das Bild

Wenn sie das wirklich schaffen so eine filligrane Struktur aus dem Überschall zu holen das wäre schon eine Hausnummer.
Und so angeschmort wie es auf dem unteren Teil aussieht gabs das Foto doch sicher nach dem ersten Hüpfer?

Grüsse rhlu

Wenn sie das wirklich schaffen so eine filligrane Struktur aus dem Überschall zu holen das wäre schon eine Hausnummer.
Und so angeschmort wie es auf dem unteren Teil aussieht gabs das Foto doch sicher nach dem ersten Hüpfer?

Grüsse rhlu

Jemand hat mal ausgerechnet, daß so eine Stufe leer ungefähr das Gewicht/Volumen-Verhältnis einer leeren Bierdose hat und das einschließlich 9 Triebwerken.

Ein Flug müßte angemeldet sein und davon ist nichts bekannt. Vielleicht hat man die Triebwerke zum Test gestartet ohne abheben. Ich kann auch immer noch nicht glauben, daß man das Ding in McGregor wirklich abheben lassen kann. Dazu muß es nach Neumexiko.

Eine gelandete Erststufe nach einer orbitalen Mission wäre für mich der Höhepunkt des Raumfahrtjahres 2014 - und nicht Rosetta. Natürlich nur wenns klappt, aber Rosetta muss ja auch noch klappen.

Ich habe das Thema schon einmal angeschnitten und frage noch einmal, vielleicht gibt es ja doch eine Antwort ;-)

Es scheint mir nicht unglaubwürdig zu sein, wenn man grundsätzlich von einer nur begrenzten Regelbarkeit eines Raketentriebwerkes im Flug spricht.

Muß man aber nicht zunächst zwischen der Regelbarkeit während des Fluges und der Möglichkeit ein Triebwerk am Boden "einfach" auf eine geringere Maximalleistung zu "dimmen" unterscheiden? Was dann wohl auch einen niedrigeren Minimalschub im Betrieb zu Folge hätte?

Ich kenne mich mit Raketentriebwerken überhaupt nicht aus, aber das scheint mir doch nur eine Frage irgenwelcher (sonst im Flug vielleicht unveränderlicher) Querschnitte zu sein. Oder einer Bypassleitung, die vielleicht auch im Flug geöffnet werden könnte, wenn die Aggregate bestimmte Betriebsbedingungen verlangen. Ich kann einfach nicht glauben, daß die Minimalleistung wirklich so strikt festgelegt ist, wenn man einen so kurzen Draht zur Entwicklungsabteilung hat und die Entwickler noch nicht alle in Rente sind. ;-)

Ich kenne mich mit Raketentriebwerken überhaupt nicht aus, aber das scheint mir doch nur eine Frage irgenwelcher (sonst im Flug vielleicht unveränderlicher) Querschnitte zu sein. Oder einer Bypassleitung, die vielleicht auch im Flug geöffnet werden könnte, wenn die Aggregate bestimmte Betriebsbedingungen verlangen. Ich kann einfach nicht glauben, daß die Minimalleistung wirklich so strikt festgelegt ist, wenn man einen so kurzen Draht zur Entwicklungsabteilung hat und die Entwickler noch nicht alle in Rente sind. ;-)

Der Einfachheit halber nehmen wir mal an, daß die Turbopumpe so weit runtergeregelt werden kann. Geringere Leistung würde aber nicht nur weniger Treibstoff erfordern, sondern auch eine andere Düsenform. Möglich ist vieles, aber ............

Der Einfachheit halber nehmen wir mal an, daß die Turbopumpe so weit runtergeregelt werden kann.

Hmm, keine Ahnung, vielleicht erfordert die Lagerschmierung eine bestimmte Mindestdrehzahl. Daher meinte ich auch, daß man das vielleicht mit einem Bypass machen könnte und das überschüssige Volumen einfach blind zirkulieren lassen könnte.   

Geringere Leistung würde aber nicht nur weniger Treibstoff erfordern, sondern auch eine andere Düsenform.

Und die falsche Düsenform hätte noch andere Auswirkungen, als einen schlechten Wirkungsgrad? Der wäre ja durchaus willkommen, wenn man mit der Leistung runter will.

Möglich ist vieles, aber ............

Wir werden es ja vielleicht bald erfahren. Ich vermute wirklich, daß diese Einschränkungen im wesentlichen daher kommen, daß bisher einfach kein Bedarf bestand, ein Triebwerk so weit runterzuregeln. Warum sollte sich ein Konstrukteur oder Hersteller gegenüber dem Kunden ohne Not auf Betriebsbedingungen einlassen, die nicht verlangt werden und nur Kosten und/oder Risiko zur Folge haben.

Und diese Problematik ist hier einfach nicht vorhanden, wenn alles im eigenem Haus produziert und entwickelt wird.

Eine gelandete Erststufe nach einer orbitalen Mission wäre für mich der Höhepunkt des Raumfahrtjahres 2014 - und nicht Rosetta. Natürlich nur wenns klappt, aber Rosetta muss ja auch noch klappen.

Rosetta ist das wissenschaftliche Highlight, Falcon 9R das technologische ... das eine sind Äpfel, das andere Birnen. 

So problematisch kann das ja wohl nicht sein. Hat man z.B. sieben Triebwerke und sind diese einzeln zu-, und abschaltbar braucht an an Regelung schon mal etwas weniger. Immerhin liefert ein Triebwerk ja wohl nur 1/7 des Maximalschubs. Reichen wird das aber noch nicht ganz, zumindest sollte ein Triebwerk sich bis 50% runter regeln lassen. Das sollte dann bis zu einer Leermasse bis runter auf 7% reichen.

Frische Bilder:
https://drive.google.com/folderview?id=0B0NWW2tf69ZBXy1TSW5Xc25Bd0E&usp=sharing

Auf den Ordner klicken und staunen....

Ich versuche mal eine Analyse:

- Die massive rostrote Struktur hält GH2 bzw. F9R-1 an den Punkten a denen die Rakete regulär auch beim Start gehalten wird.
- Die Seiten der Rakete haben deutlich Spuren einer Triebwerkszündung
- Die Beine berühren in ausgefahrenem Zustand nicht den Boden.

Meine Deutung: Man führt in McGregor Bodentests durch. Ob man dabei Flüge simuliert? Für möglich halte ich das. Ich denke man testet vor allem die Brems- und Landephase samt ausklappen der Beine.

Noch ein Artikel bei NSF:
http://www.nasaspaceflight.com/2014/02/falcon-9-stretch-legs-grasshopper-trials/

Falcon 9 streckt ihre Beine aus....

Zitat von: tobi am 02. Februar 2014, 23:01:51

Eine gelandete Erststufe nach einer orbitalen Mission wäre für mich der Höhepunkt des Raumfahrtjahres 2014 - und nicht Rosetta. Natürlich nur wenns klappt, aber Rosetta muss ja auch noch klappen.

Rosetta ist das wissenschaftliche Highlight, Falcon 9R das technologische ... das eine sind Äpfel, das andere Birnen. 

Natürlich kann ich die Raumfahrt auch in 1000 verschiedene Kategorien einteilen und 1000 Höhepunkte erkennen.

Aber Huygens fand ich z.B. deutlich spannender als Rosetta.

Ein Flug müßte angemeldet sein und davon ist nichts bekannt. Vielleicht hat man die Triebwerke zum Test gestartet ohne abheben. Ich kann auch immer noch nicht glauben, daß man das Ding in McGregor wirklich abheben lassen kann. Dazu muß es nach Neumexiko.

Eine Meile hoch darf SpaceX fliegen, also etwa 1,6km. Das sollte für kurze (Lande)Tests reichen, aber natürlich keinesfalls für die Triebwerksabschaltung im Flug.

Zitat von: Führerschein am 02. Februar 2014, 22:39:19

Ein Flug müßte angemeldet sein und davon ist nichts bekannt. Vielleicht hat man die Triebwerke zum Test gestartet ohne abheben. Ich kann auch immer noch nicht glauben, daß man das Ding in McGregor wirklich abheben lassen kann. Dazu muß es nach Neumexiko.

Eine Meile hoch darf SpaceX fliegen, also etwa 1,6km. Das sollte für kurze (Lande)Tests reichen, aber natürlich keinesfalls für die Triebwerksabschaltung im Flug.

Ich bleibe dabei bis zum Beweis des Gegenteils. Ohne Triebwerksabschaltung kann Falcon 9R nicht landen.

Eine gelandete Erststufe nach einer orbitalen Mission wäre für mich der Höhepunkt des Raumfahrtjahres 2014 - und nicht Rosetta. Natürlich nur wenns klappt, aber Rosetta muss ja auch noch klappen.

Das sind beides Höhepunkte auf ihre eigene Art, ebenso Gaia. 2014 wird ein tolles Weltraumjahr.

Zitat von: tobi am 02. Februar 2014, 23:01:51

Eine gelandete Erststufe nach einer orbitalen Mission wäre für mich der Höhepunkt des Raumfahrtjahres 2014 - und nicht Rosetta. Natürlich nur wenns klappt, aber Rosetta muss ja auch noch klappen.

Das sind beides Höhepunkte auf ihre eigene Art, ebenso Gaia. 2014 wird ein tolles Weltraumjahr.

Ich möchte die auch nicht gegeneinander abwägen. Die wissenschaftlichen Missionen sind ein echter Knaller (wenn man so sagen darf), sehr aufregend.

Was die technische Entwicklung der Raumfahrt angeht, ist eine intakt zurückfliegende, wieder startfähige Stufe in ihrer Bedeutung kaum zu übertreffen. Das ist aber eine andere Kategorie.

Zitat von: Führerschein am 03. Februar 2014, 00:08:06

Geringere Leistung würde aber nicht nur weniger Treibstoff erfordern, sondern auch eine andere Düsenform.

Und die falsche Düsenform hätte noch andere Auswirkungen, als einen schlechten Wirkungsgrad? Der wäre ja durchaus willkommen, wenn man mit der Leistung runter will.

Mir fällt gerade der richtige Fachbegriff nicht ein. Aber es kann zu Störungen der Strömung in der Düse führen mit starken bis zerstörenden Turbulenzen. Sicher könnte man ein Triebwerk bauen, das die geeignete Leistung hat. Aber es geht ja darum, mit den vorhandenen, für den Start optimierten Triebwerken zu landen.

Probleme dieser Art machen es neben anderen Problemen so schwierig, Triebwerke zu entwickeln, mit denen eine einzelne Stufe bis in den Orbit fliegt.

Man sieht ja mitunter die "stehenden Wellen" in einem Triebwerkstrahl. Ich denk halt, sobald die sich in das Triebwerk "zurückziehen", wirds übel. Dazu kommt vermutlich noch die Änderung der Mischungsgeometrie/topologie in der Brennkammer. Mal laienhaft ausgedrückt...

Ist zwar hier weit OT, aber noch eine Erläuterung, so weit ich es verstanden habe. Wenn was falsch ist, werde ich sicher korrigiert.

Eine Düse funktioniert optimal, wenn das expandierende Gas am Ende der Düse genau Umgebungsdruck hat. Wenn der Druck in der Düse darunter sinkt, weil weniger Treibstoff eingespeist wird, reißt die Strömung von der Düsenwand ab mit fatalen Folgen.

In der Praxis ist der Druck sicher normalerweise etwas höher in Meereshöhe und der Überdruck steigt mit sinkendem Atmosphärendruck. Deshalb kann man in Grenzen drosseln. Die zweite Stufe hat deshalb eine Riesen-Düsenerweiterung und liefert eine bessere Leistung als die Triebwerke in Meereshöhe.

McFire, Führerschein - danke für die Hinweise zur Düsenproblematik, das leuchtet mir ein.

Gleichzeitig denke ich aber, wird aber der Entwickler eines Triebwerkes doch sicher Komponenten auf Lager hat, die man bei Tests mit einer zunächst geringeren Leistung gebraucht hat. So weit ich informiert bin, und was ich auch logisch finde, testet man sich ja nach und nach an die dimensionierte Maximalleistung heran.

Wenn Führerschein oben  "Sicher könnte man ein Triebwerk bauen" schreibt, dann sehe ich darin genau die Reflexe, die man verinnerlicht, wenn es um die Beziehung Kunde - Hersteller geht. Dort, wo Umsatz, Verträge, Garantie, Geschäftslage entscheidend sind. Oder die man in einer eher wenig kooperativen Ungebung innerhalb einer Firma anerzogen bekommt, Stichwort "selbständig wirtschaftende Einheiten". Bei SpaceX stelle ich mir das glücklicherweise aber in etwa so vor: ;-)

Elon: "Jim, kommt man mit der Turbopumpe notfalls auf 2.500 runter?"
Jim aus der Konstruktion: "Lange macht die das wohl nicht mit, aber für die Tests könnte das klappen"
Elon: "Ok, probieren wir, wenn es einen Krater gibt, geht das auf meine Kappe..."

Es geht ja darum, kurzzeitig und einmalig bestimmte Flugzustände zu ermöglichen, nicht darum "ein neues Triebwerk" zu bauen.

Ich kenne aus alten Zeiten relativ gut das vertrauensvolle Zusammenspiel zwischen Konstruktion und Geschäftsleitung in einem mittelgroßen Betrieb und kann versichern, daß es dort genau so funktionierte. Gegenüber einem Kunden redet und handelt man natürlich ganz anders, dort sind die Risiken auch viel größer. Und man verhindert so u.U. den nächsten, dringend benötigten Auftrag.

Aber es geht ja darum, mit den vorhandenen, für den Start optimierten Triebwerken zu landen.

In McGregor geht es meiner Einschätzung nach zunächst vorrangig darum, die Funktion der echten Landebeine auszutesten. Ich würde immer empfehlen wenn möglich schrittweise vorzugehen, es kann sich ja bei grenzwertig dimensionierten Bauteilen auch durchaus Optimierungsbedarf ergeben. Die echte Landung ist schon komplex genug, die würde ich ungern zusätzlich mit ungetesteten Komponenten belasten. Es bleiben ja auch so genügend Unsicherheiten übrig. Eine erfolgreiche Landung eines ähnlichen Gerätes, die wegen einem defekten Landebein in einem Feuerball endete, gibt es ja schon in der Geschichte.

In McGregor geht es meiner Einschätzung nach zunächst vorrangig darum, die Funktion der echten Landebeine auszutesten. Ich würde immer empfehlen wenn möglich schrittweise vorzugehen, es kann sich ja bei grenzwertig dimensionierten Bauteilen auch durchaus Optimierungsbedarf ergeben. Die echte Landung ist schon komplex genug, die würde ich ungern zusätzlich mit ungetesteten Komponenten belasten. Es bleiben ja auch so genügend Unsicherheiten übrig. Eine erfolgreiche Landung eines ähnlichen Gerätes, die wegen einem defekten Landebein in einem Feuerball endete, gibt es ja schon in der Geschichte.

In McGregor geht es in erster Linie darum, die Funktionsfähigkeit der gesamten Stufe zu testen. Das könnte man z.B. tun, indem man sie auf den Melkschemel setzt und dort laufen läßt. Kurze Hotfiretests hat man ja offenbar schon gemacht.

Die Beine könnte man tatsächlich testen, indem man z.B. nur einen Meter, oder was auch immer das Maximum der Belastbarkeit darstellt, hoch abhebt und die Stufe dann fallen läßt. Dafür wird man nicht die Triebwerke modifizieren.

Ich halte das mit dem nötigen Regelgrößen für nicht so problematisch, den es ist ja wohl klar das ein einzelnes Triebwerk nur einen Maximalschub von von 1/9 von allen zusammen liefern kann.
Die Frage ist letztlich wie viel Masse bei der Landung abgebremst werden muss. Da die komplette Oberstufe und was vielleicht noch oben drüber liegt fehlt und natürlich ein Großteil des Treibstoffs verbrannt sind, bleibt sicher weniger als 10% übrig, sagen wir mal 7%. Mit einem Gewichts/Schubverhältnis von 2:1, würde man dann vielleicht 3,5% vom Startschub aller Triebwerke brauchen. Damit wäre es nötig ein einzelnes Triebwerk bis auf 32% runter zu regeln. Da der ISP sicher nicht unabhängig vom Massendurchsatz ist, sondern bei 50%, vielleicht nur noch 70% vom maximalen ISP ist, vermute ich mal das hier eine Reduktion des Verbrennungsdurchsatzes unter 50% ausreichen wird. Ob man dann z.B. die mittlere Düse etwas anders bauen muss, wird sich zeigen.
Ich weiß natürlich nicht war im Kopf von Musk vorgeht, aber ich denke das sicher dass das Konzept mit neun Triebwerken sicher auch damit zu tun hat, oder zumindest ist man sich bewusst das dies bei einer Landung Vorteile wegen der Regelbarkeit hat.

In McGregor geht es in erster Linie darum, die Funktionsfähigkeit der gesamten Stufe zu testen.

Testen bestimmter Teilfunktionen der Stufe, also der neuen Landebeine zunächst einmal. Natürlich geht das umfassend nur, wenn die auch an der Stufe montiert sind. Es geht ja z.B. auch um die Ankerpunkte an der Stufe, die mechanisch belastet werden. Und vielleicht auch um die thermische Widerstandsfähigkeit.

Das könnte man z.B. tun, indem man sie auf den Melkschemel setzt und dort laufen läßt. Kurze Hotfiretests hat man ja offenbar schon gemacht.

Ja, als Voraussetzung weiterer Schritte, nicht als Ziel der ganzen Aktion

Die Beine könnte man tatsächlich testen, indem man z.B. nur einen Meter, oder was auch immer das Maximum der Belastbarkeit darstellt, hoch abhebt und die Stufe dann fallen läßt.

Das Ausklappen, die aerodynamischen Auswirkungen im Flug, die thermische Widerstandsfähigkeit kann so aber nicht überprüft werden.

Dafür wird man nicht die Triebwerke modifizieren.

Vielleicht, vielleicht aber schon, wenn es nötig und problemlos möglich ist. Das werden wir beide nicht so schnell herausfinden, welches Teil wo ausgetauscht, und an welcher Schraube gedreht, und welcher Steuerungsparameter verändert wurde. "Modifizieren" ist für meinen Geschmack auch ein etwas zu großes Wort, wenn auch nicht mehr ganz so groß wie "ein Triebwerk bauen".

Ich halte es insgesamt aber für zweifelhaft, solche apodiktischen Aussagen zu machen, und unnötig.

Es geht ja immer noch um Deine Festlegung, daß die Stufe mit dem neuen Triebwerk in McGregor nicht fliegen kann. Und jetzt zusätzlich, daß sie auch mit einem modifizierten neuen Triebwerk dort nicht fliegen wird, weil kein Grund besteht, es zu modifizieren. Da bin ich eben aus verschiedenen Gründen anderer Meinung. Die Argumente sind aber ausgetauscht, jetzt brauchen wir nur noch zu warten ;-)

Der größte Feind von allem, was fliegt, sind nicht die statischen Kräfte. Die kann man berechnen, einkalkulieren etc. und nach einigen Tests notfalls am Gerät zähneknirschend Änderungen vornehmen, freilich meist zuungunsten der Nutzlast.
Was Probleme macht, sind Vibrationen und speziell Resonanzen. Jede sich ändernde Geschwindigkeit, jeder andere Luftdruck macht also auch mit den Landebeinen andere "Musik". Da muß man immer einen ganzen Bereich von Bedingungen einplanen, denk ich. Ich möcht mal sehn, was da an den Befestigungspunkten/Krafteinleitungen abgeht.
Wenn man dann genug reale Flüge mit 1000 angeklebten DMS gemacht hat , kann man vielleicht zur Endform finden.
Und leider geben alle statischen und dynamischen Erkenntnisse dann nicht automatisch 100% Sicherheit....QED