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Wann startet die Falcon Heavy zum ersten Mal?

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Falcon Heavy

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Offline m.hecht

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1125 am: 02. April 2017, 21:27:18 »
Zitat von: Klakow am 02. April 2017, 20:26:50
Meine Frage zielte darauf ab ob durch so eine Anstellung und Nutzung der Luft etwas Treibstoff gespart wird?

Hm, warum sollte das so sein? Eher doch genau das Gegenteil, oder? Das das Anstellen nötig ist, ist klar (siehe meinen vorherigen Post). Ideal wäre es aber, wenn die Rakete die Luft ohne Anstellung durchfliegen könnte. Sobald sie angestellt ist, gibts mehr Luftwiderstand. Ich glaub zwar, dass die Verluste durch Luftwiderstand in der Flugphase relativ gering sein sollten. Kurz vor Stufentrennung hat man ja schon ne beachtliche Höhe erreicht.

Wie das Treibstoff sparen soll, versteh ich nicht.


Mane
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Offline Gerry

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1126 am: 02. April 2017, 21:28:38 »
Zitat von: Duncan Idaho am 01. April 2017, 02:38:48
Elon als Antwort auf die Frage wie es mit Resttreibstoff und Hitzeschild geplant ist für die S2.

Zitat
Elon Musk‏Verifizierter Account @elonmusk
We can def bring it back like Dragon. Just a question of how much weight we need to add.
https://twitter.com/elonmusk/status/847958571895619584

"Wir können definitiv es runter bringen wie eine Dragon. Es ist nur eine Frage wie viel Gewicht dazu kommt."

Versuch macht klug. Da war doch was?
Na ja, verlieren kann man nicht viel.
Ich drück die Daumen.

Marcus

PS: natürlich gibt das nen schönen RUD :D

Zur Wiederverwendung der Zweitstufe könnte man "wie eine Dragon" so deuten:

Dragon V2 Hitzschild mit Landebeinen vorne an die Zweitstufe unter dem Payloadapter, Superdracos samt Tanks aus dem Dragon auch vorne an die Stufe unter den Hitzeschild. Im Prinzip setzt man den gesamten unteren Teil des Dragon oben auf die Stufe. Das könnte sogar funktionieren, würde aber bestimmt mindestens 1 Tonne zusätzliches Gewicht bedeuten, was direkt von der Payload abgeht, macht also nur bei der Heavy bzw. LEO-Missionen mit der Falcon 9 Sinn.

Ich werde das mal in Kerbal Space Program ausprobieren... :D
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Raumcon-Realist

Offline BadCop

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1127 am: 02. April 2017, 21:31:12 »
Hallo,
bei 21:25 erkenne ich keine ungleiche Verteilung des Gasstrahls. Wenn die Rakete hier in einem deutlichen Anstellwinkel fliegen würde müßte man das meines Erachtens dort durch eine "unrunde" Verteilung sehen, oder?

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Offline Hugo

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1128 am: 03. April 2017, 00:23:12 »
Zitat von: m.hecht am 02. April 2017, 21:07:30
Wenn man exakt Waagerecht fliegt und den Triebwerksstrahl exakt durch die Längsachse der Rakate verlaufen würde, dann kann die Rakete nicht gerade aus fliegen.
Es dreht niemand an der Rakete. Somit fliegt sie gerade aus.


Zitat von: m.hecht am 02. April 2017, 21:07:30
Die Schwerkraft zieht ja an der Rakete und der Triebwerksstrahl kann der Schwerkraft nicht entgegenwirken, wenn er exakt waagrecht ausgerichtet ist.
Leider nein. Die Schwerkraft zieht sie nach unten. Aber sie dreht ja nicht dran.

Das einzige, wofür man an einer Rakete ein Drehmoment benötigt, ist der eigentliche Flugradius. Also für eine Umdrehung um die Erde muss sich die Rakete auch einmal um sich selbst drehen.

Aber die Schwerkraft dreht eine Rakete nicht im geringsten. Den Fehler hat man schon vor dem zweiten Weltkrieg gemacht und dachte daher, man müsse Triebwerke an einer Rakete oben machen, damit das Triebwerk an der Rakete zieht uns sie somit gerade zieht. Aber das war damals schon falsch und ist es auch heute noch. Ich vermute, man hat damals eine Rakete mit einem Stock vergleichen, den man am Band durch die Luft zieht.
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Online Klakow

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1129 am: 03. April 2017, 02:41:48 »
EM hat gesagt das die F9 Booster zukünftig mit einem Gleitwinkel von maximal 1 zur Landeplattform fliegt, das sind zwar schlechte Flugeigenschaften, aber besser als nichts.
Eine FH startet aber erstmal mit drei Boostern und dazwischen ist wenig Platz, weshalb die Gleiteigenschaften besser sein müssten.
Wie sind uns vermutlich einig das eine Rakete beim Start Gravitationsverluste erleidet, sie muss ja anfangs Fgav=9,81m/s²*Masse kompensieren.
Wie jedes Flugzeug Luft nach unten Ablenkt und dadurch oben bleibt, könnte das in einem relativ kurzem Zeitrahmen eine Rakete durch leichten Schrägflug auch tun.
Energetisch müsste dass die Gravitationsverluste verkleinern.
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Offline MarsMCT

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1130 am: 03. April 2017, 06:44:41 »
Ich verstehe es so. Der Auftrieb ermöglicht es, beim Wiedereintritt länger in größerer Höhe zu bleiben und Geschwindigkeit abzubauen, ohne die Triebwerke einsetzen zu müssen. Bei geeigneter Flugbahn, besonders bei Downrange Landung, kann man vielleicht auf die Wiedereintrittszündung ganz verzichten. Oder vielleicht nur ein Triebwerk feuern statt drei. Das würde den Nutzlastverlust durch Wiederverwendung deutlich verringern.

Wenn die Animation korrekt ist, will man es bei Blue Origin mit New Glenn so machen, obwohl da die Erststufe noch deutlich schneller ist als die Falcon Erststufe.
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tobi

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1131 am: 03. April 2017, 08:00:54 »
Die Gravitation zieht die Flugbahn richtung Erde. Die Ausrichtung der Rakete ändert sich nicht, weil die Gravitation keine Rotation bewirkt. Gezeitenkräfte wirken nur auf langen Zeitskalen, die Erde dreht sich auch unabhängig von der Eigenrotation um die Sonne.
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Offline m.hecht

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1132 am: 03. April 2017, 08:30:53 »
Zitat von: tobi am 03. April 2017, 08:00:54
Die Gravitation zieht die Flugbahn richtung Erde.

Aber die Flugbahn soll ja nicht Richtung Erde gehen. Also muss man anstellen, richtig?
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Offline m.hecht

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1133 am: 03. April 2017, 08:47:41 »
Zitat von: Hugo am 03. April 2017, 00:23:12
Zitat von: m.hecht am 02. April 2017, 21:07:30
Die Schwerkraft zieht ja an der Rakete und der Triebwerksstrahl kann der Schwerkraft nicht entgegenwirken, wenn er exakt waagrecht ausgerichtet ist.
Leider nein. Die Schwerkraft zieht sie nach unten. Aber sie dreht ja nicht dran.

Aber die Schwerkraft dreht eine Rakete nicht im geringsten.

Zitat von: tobi am 03. April 2017, 08:00:54
Die Ausrichtung der Rakete ändert sich nicht, weil die Gravitation keine Rotation bewirkt.

Dann erklärt mirs bitte im Detail.



Es gibt zwei Kraftvektoren. Die Gravitation und die Schubkraft der Triebwerke. Die Gravitation zieht an jedem Atom der Rakete gleichermassen im 90 Grad Winkel zur Rakete. Das heißt, der Vektor geht vom Schwerpunkt der Rakete senkrecht nach unten. Der Schub der Triebwerke setzt hinten an und geht durch die Längsachse der Rakete. Warum sollte das keine Drehung erzeugen? Die Kräfte setzen ja an verschiedenen Punkten an.

Mane
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Offline Schillrich

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1134 am: 03. April 2017, 10:22:18 »
Hallo mane,

die frei fliegende Rakete rotiert um ihren Schwerpunkt, nicht um den Fußpunkt. Die Gravitation greift im Schwerpunkt selbst an und kann deswegen um ihn herum kein Moment bewirken, da sie keinen Hebelarm hat. Umgekehrt kann ein ausgelenkter Schubvektor aber ein Moment bewirken, da er einen Hebellarm zwischen Triebwerk und Schwerpunkt aufbauen kann.

Die Frage kommt immer wieder auf. Wir haben das schon sehr ausführlich hier diskutiert:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=6836.0
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Schneefüchsin

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1135 am: 03. April 2017, 12:20:24 »
Die Gravitation wird die Rakete nicht drehen, durch die Erdkrümmung würde es sogar so aussehen, als würde die Spitze der Rakete aufsteigen gegenüber dem Heck. Dies ist hier aber irrelevant.

Wenn die Rakete Waagerecht positioniert ist und in Raketenachse vorgetrieben wird passiert es, das die Rakete zwar schneller wird, aber auch durch die Erdgravitation absinkt.
Lösung hierfür wäre ein Gegenschub nach oben genau am Schwerpunkt, dies geht aber schlecht. Die Triebwerke sitzen Hinter dem Schwerpunkt (Treibstoff nicht vergessen). Würde man die Triebwerke etwas nach unten ausrichten um einen Aufwärtsschub zu erzeugen würde das Heck der Rakete hoch gehen und die ganze Rakete um den Schwerpunkt drehen.

Damit die Rakete nicht dreht muss der Schwerpunkt auf dem Schubvektor liegen. wenn man aber etwas nach unten Feuern muss, um ein Absinken zu verhindern bedeutet dies, das die Rakete entsprechend angestellt sein muss.

Dadurch wird der ganze Spaß aber komplizierter. Erstmal steigt der Luftwiederstand, was nicht so gut ist, aber gegenüber einer drehenden Rakete durchaus willkommen ist.
Aber nun entspricht der Rumpf der Rakete auch einer angestellten Tragfläche, heißt die Luft die dagegen prallt wird zum Teil nach unten abgelenkt. Dies erzeugt Auftrieb, den das Triebwerk nun nichtmehr selbst aufbringen muss und der Schubvektor kann so wieder mehr in die Flugrichtung gelenkt werden, ohne, dass die Rakete dafür mitgekippt werden muss. Rakete und Triebwerksstrahl sind nicht mehr genau auf einer Achse.
Wir reden hier aber nur von wenigen Grad.

Hierbei ist zu erinnern, das Musk einen Gleitwert von 1 für die Falcon 9 nach den nächsten großen Anpassungen angab. Dies darf man auch für den Start nutzen, nicht nur für die Landung.

Die Falcon Heavy hat jetzt den Vorteil, dass sie schätzungsweise die 2,5-fache Fläche einer F9 hat und diese bietet entsprechend auch mehr Auftriebsfläche.
Wie Klakov schon sagte kann aber zwischen den Boostern wenig Luft entweichen, dort bildet sich ein lokaler Überdruckbereich und die ganze Rakete wird strömungstechnisch mehr zu einem Brett, als einem Zylinder.
Ein Zylinder hat einen cW-Wert von ca.1,2. Ein Brett dagegen schon 2. Auch wenn die Wahrheit für die Falcon heavy eher dazwischen liegt ist dies für die Falcon Heavy ein merkbarer Zugewinn.

Grüße aus dem Schnee
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Online Klakow

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1136 am: 03. April 2017, 12:47:25 »
Danke, super Antwort  :) :D :)
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lngo

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1137 am: 03. April 2017, 17:26:42 »
Offtopic
Als KSP Spieler kenne ich den wahren Grund für den Anstellwinkel:
es ist ein ganz klarer Fall von vermasselter Aufstiegskurve, es wurde zu früh in die Waagrechte geschwenkt. Das Apogäum liegt zu tief, das schwächeren Oberstufentriebwerk kann das Vehikel nicht ausreichend lange Beschleunigungen und es droht in der Atmosphäre zu verbrennen.
Daher muss die Rakete teilweise Richtung Radial-Out (das türkisene Ding, ) ausgerichtet werden. Das erhöht das Apogäum auf Kosten der Geschwindigkeit, dadurch hat die Oberstufe hoffentlich genug Zeit zur Orbitalgeschwindigkeit zu beschleunigen.

Und nach 2h fällt dann auf, dass insgesamt zu wenig delta-V übrig war um vom Mün zurück zu kommen, wodurch dann eine weitere Rettungsmission fällig wird um die gestrandeten Kerbals zu bergen, und die Zeit drängt obwohl doch schon wieder 1 Uhr morgens ist >.<
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Offline Sensei

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1138 am: 03. April 2017, 17:47:37 »
 ;D ;D

[Sorry für OT, aber da kommen doch wieder schmerzhafte Erinnerungen hoch..]
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Offline tnt

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1139 am: 03. April 2017, 17:48:06 »
Mit MechJeb passiert das nicht. Und SpaceX verwendet bestimmt MechJeb, so wie sie ihre Raketen landen ;-)
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Offline m.hecht

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1140 am: 03. April 2017, 18:09:46 »
Zitat von: Schillrich am 03. April 2017, 10:22:18
Hallo mane,

die frei fliegende Rakete rotiert um ihren Schwerpunkt, nicht um den Fußpunkt. Die Gravitation greift im Schwerpunkt selbst an und kann deswegen um ihn herum kein Moment bewirken, da sie keinen Hebelarm hat. Umgekehrt kann ein ausgelenkter Schubvektor aber ein Moment bewirken, da er einen Hebellarm zwischen Triebwerk und Schwerpunkt aufbauen kann.

Die Frage kommt immer wieder auf. Wir haben das schon sehr ausführlich hier diskutiert:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=6836.0

Ok, die Rakete dreht sich nicht. Habs verstanden. Danke Schillrich. Die Bilder im verlinkten Thread haben mir sehr geholfen und Sorry an Hugo, dass ich deine Aussage zur drehenden Rakete in Frage gestellt habe.

Trotzdem nochmal zurück zur waagrecht fliegenden Rakete:
Eine waagrecht fliegende Rakete dreht sich durch die Gravitation NICHT Richtung Erde, da alle Kraftvektoren durch den Schwerpunkt gehen und somit kein Moment erzeugt werden kann, aber die Rakete würde absinken, sofern sie nicht angestellt ist.

Korrekt?


Mane
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Offline Schillrich

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1141 am: 03. April 2017, 18:41:44 »
Ja, aus Sicht einer "horizontalen" Erdoberfläche. Da die Erdoberfläche aber selbst gekrümmt ist, ist es eine Frage der Geschwindigkeit, ob die Höhe sinkt oder steigt, auch ohne Anstellung.

Aber, im Fall eines Luftstarts: sie würde erst sinken. Bei Luft-Luft-Raketen mittlerer und hoher Reichweite sieht man das auch beim Start vom Flugzeug: sie steigen mit aktiver Anstellung nach oben weg und nicht "gerade nach vorne", eben um nicht durchzusacken.
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Offline Hugo

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1142 am: 03. April 2017, 20:44:49 »
Zitat von: m.hecht am 03. April 2017, 08:47:41
Dann erklärt mirs bitte im Detail.


>> Es gibt zwei Kraftvektoren. Die Gravitation und die Schubkraft der Triebwerke.
Korrekt.

>> Die Gravitation zieht an jedem Atom der Rakete gleichermassen im 90 Grad Winkel zur Rakete.
Genau. Nehmen wir mal diese Kraft für sich alleine. Sie zieht an jedem Atom gleich. Somit wirk durch sie kein Drehmoment auf die Rakete aus.

>> Das heißt, der Vektor geht vom Schwerpunkt der Rakete senkrecht nach unten.
Korrekt. Keine Drehung.

>> Der Schub der Triebwerke setzt hinten an und geht durch die Längsachse der Rakete.
Genau. Der Schub der Triebwerke geht perfekt durch den Mittelpunkt der Rakete. Also auch perfekt durch den Schwerkunkt. Es finde keine Drehung statt.

>> Warum sollte das keine Drehung erzeugen?
>> Die Kräfte setzen ja an verschiedenen Punkten an.
Aber keine der beiden Kräfte erzeugt eine Drehung. Weder einzeln, noch in der Kombination. Man sieht es auch in Deiner Zeichnung, da ist nirgendwo ein Drehpunkt um den es irgend eine Kraft geben würde, welche die Rakete drehen könnte.

So schwer wie man sich das auch vorstellen kann, so einfach ist es in der Realität. Wenn keine Kraft vorhanden ist, die dreht, gibt es auch keine Drehung.

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Offline Hugo

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1143 am: 03. April 2017, 21:00:39 »
Zitat von: Schneefüchsin am 03. April 2017, 12:20:24
Damit die Rakete nicht dreht muss der Schwerpunkt auf dem Schubvektor liegen. wenn man aber etwas nach unten Feuern muss, um ein Absinken zu verhindern bedeutet dies, das die Rakete entsprechend angestellt sein muss.
Was meinst Du damit genau?

>> Aber nun entspricht der Rumpf der Rakete auch einer angestellten Tragfläche, heißt die
>> Luft die dagegen prallt wird zum Teil nach unten abgelenkt.
Bei der Geschwindigkeit, die eine Rakete hat, trifft sie zu 100% genau von oben auf die Rakete und wird zu 100% in alle Richtungen gleichzeitg abgelenkt. Alles andere, würde (meine Vermutung) die Rakete in Stücke zerreißen.

>> Hierbei ist zu erinnern, das Musk einen Gleitwert von 1 für die Falcon 9 nach den nächsten
>> großen Anpassungen angab. Dies darf man auch für den Start nutzen, nicht nur für die Landung.
Das wird man nur für die Landung nutzen können, da hier die Rakete von der Luft gebremst wird und somit gleitet. Beim Start muss die Rakete zu 100% gerade in der Lauft ausgerichtet werden. Alles andere würde die Rakete zerreißen.



Ich habe dafür mal zwei Bilder gemalt, welche meine private Meinung ein wenig verdeutlichen.

Schwarz = Rakete
Rot = Abgasstrahl
Blau = Luft
Gelb = Flugrichtung.

Meine Meinung: Es ist wie im Bild oben. Die Rakete fliegt mit 91° Winkel zur Erde. Das Triebwerk ist perfekt gerade ausgerichtet. Damit fliegt die Rakete perfekt gerade. Durch die 1° mehr nach oben, gewinnt die Rakete ein wenig an Höhe. Die Erdanziehungskraft gleich das aber wieder aus, so daß sie in Wirklichkeit immer genau gleich hoch fliegt. Diese 1° sind dann das, was am Ende die "Gravitationsverluste" werden.

Dein Text verstehe ich ein wenig so wie das Bild unten. Man fliegt auch mit 91°, aber man nutzt die Gleiteigenschaften der Falcon damit der Wind quasi gegen die Stufe drückt und sie damit nach oben drückt, ggf. geht der Wind auch über die Falcon rüber, hier ist der Weg länger, also zieht der Unterdruck sie auch nach oben. Gleichzeitig zeigen die Triebwerke etwas nach oben, um das auszugleichen. Aber: Ich glaube dabei würde die Falcon zerreißen. Und ich sage, daß sie Falcon dabei einen Louping gegen den Uhrzeigersinn fliegen würde, da hier die Treibwerke ein Drehmoment ausüben, die Gravitation und die Luft jedoch nicht.

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Offline stillesWasser

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1144 am: 03. April 2017, 22:22:06 »
Die Rakete dreht sich sehr wohl automatisch in Flugrichtung, ohne dass das durch Triebwerke oder Kaltgasdüsen gestuert werden muss.
Und zwar durch die Aerodynamik, die bislang nicht beachtet wurde: Der "Center of Lift" - also der wirkende Angriffspunkt für den Luftwiderstand liegt weiter hinten/unten als der Massenschwerpunkt. Dadurch wird die Rakete automatisch in Flugrichtung gedreht, sobald Orientierung und Geschwindigkeitsvektor nicht mehr übereinstimmen.
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"Dragon 2 is designed to be able to land anywhere in the solar system. Red Dragon Mars mission is the first test flight." - Elon Musk

lngo

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1145 am: 03. April 2017, 22:33:30 »
Zitat von: stillesWasser am 03. April 2017, 22:22:06
Die Rakete dreht sich sehr wohl automatisch in Flugrichtung, ohne dass das durch Triebwerke oder Kaltgasdüsen gestuert werden muss.
Und zwar durch die Aerodynamik, die bislang nicht beachtet wurde: Der "Center of Lift" - also der wirkende Angriffspunkt für den Luftwiderstand liegt weiter hinten/unten als der Massenschwerpunkt. Dadurch wird die Rakete automatisch in Flugrichtung gedreht, sobald Orientierung und Geschwindigkeitsvektor nicht mehr übereinstimmen.

Das gilt aber nur wenn die Rakete Flossen hat. Die F9 mit Nutzlastverkleidung hingegen hat den Center of Lift VOR dem Massenschwerpunkt und ist damit nicht aerodynamisch stabil (auch das kann ich aus Kerbal Spacecraft bestätigen - eine sehr lästig Eigenschaft) :
1.) die seitliche Querschnittsfläche am Fairing ist größer
2.) die Oberstufe, insbesonders aber das Fairing, hat ein niedrigeres volumenspezifisches Gewicht
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Schneefüchsin

  • Gast
Re: Falcon Heavy
« Antwort #1146 am: 03. April 2017, 22:34:05 »
Hugo, du hast mich richtig verstanden.

Im Prinzip wirken 4 Kräfte auf die Rakete.
- Graviation zur Erde.
- Trägheit in Flugrichtung.
- Schub in Strahlrichtung des Triebwerks.
- Luftwiederstand.

Diese Kräfte müssen aufeinander abgeglichen werden und dies geht nur über die Vectorsteuerung des Triebwerks und Vorrausberechnung, wie sich die Rakete verhält.

Die ersten 3 sind recht klar, denke ich.
Nr 4. ist das Problemkind. Wenn man sauber gegen die Luft fliegt entstehlt vorne am Fairing ein starker Luftwiederstand. Dies ist das worum wir uns normalerweise Gedanken machen. Und dies entspricht auch deinem oberen Bild.
Wenn aber die Rakete nicht sauber in Flugrichtung ausgerichtet ist, sondern etwas angestellt entsteht seitlicher Druck auf die Rakete. Nutzt man dies aus, so erhältt man dann, was du in deinem unteren Bild gezeichnet hast.
So schlim ist dieser Seitendruck aber gar nicht. Erstmal ist die Kraft nicht übermäßig hoch (auch wenn man von 5 Grad Anstellung ausgeht). Dann kommt hinzu, das die Stufe durch den Innendruck stabilisiert ist. Aber viel wichtiger da dieser Druck recht gleichmäßig auftritt gibt es sogut wie keine Biege oder Knickkräfte auf die Rakete und die Kraft wird intern wunderbar durch die runde Form abgeleitet.
Wenns drauf ankommt ist das Aufrichten der Rakete am Pad sogar schlimmer, da sie dort nur an wenigen Punkten gehalten wird.

Grüße aus dem Schnee
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Online Klakow

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1147 am: 03. April 2017, 23:07:38 »
Meine Frage bleibt, wenn die FH liegend leicht angestellt einem Brett ähnlich die Luft nach unten ablenkt,
ist dann ein kleiner Gewinn damit verbunden oder nicht?
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Offline Schillrich

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1148 am: 03. April 2017, 23:24:04 »
Hallo Klakow,

da gibt es nichts "zu gewinnen", da es ja nix umsonst gibt. Auftrieb ist immer mit zusätzlichem Widerstand verbunden, und mehr Auftrieb mit mehr Widerstand. Wenn man aerodynamisch manövriert, verliert man Flugleistung.
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tobi

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Re: Falcon Heavy
« Antwort #1149 am: 03. April 2017, 23:37:24 »
Ein Anstellwinkel hebt die Rakete aber sie wird langsamer wegen dem Widerstand, das bringt nichts. Man kann potentielle Energie nicht einfach so gewinnen.
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