Flugdatenanalyse Falcon 9v1.2

Hugo, ich wuerde mich freuen wenn du den letzten Flug analysierst.

Fuer Interessierte, kopiert aus dem Iridium NEXT 01-10 auf Falcon 9v1.2 Thread:

Zitat von: Youronas am 17. Januar 2017, 18:35:23

TheVehicleDestroyer ist bei seinen Fluganalysen für das obige Video zu dem Schluss gekommen, dass wohlmöglich schon eine schubstärkere Version der Falcon 9 (F9 Block 4 a.k.a. F9 Fuller Thrust) zum Einsatz gekommen ist. Ein Merlin Triebwerk würde demnach statt der bisherigen 756/825 kN Schub (SL/Vac) nun 845/914 kN Schub entwickeln.

Zitat

/u/markus0161 built most of this profile pre-launch and I tweaked it to match the webcast yesterday, and one glaring point that he discovered was that it was impossible to recreate the trajectory profile with the old Merlin 1D thrust figures (SL: 756kN, Vac: 825kN) so for this launch we upgraded to the newer thrust figures for the first stage (SL: 845kN, Vac: 914kN) which weren't publicly confirmed to have been used on this launch. However we didn't fully open the throttle during the ascent - you can see the flight profile data from this video here and you'll notice we keep the throttle at about 95% for the duration of both stages ascent burns.

Quelle: reddit

Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte:

Quelle: ein Kommentar ein bischen tiefer unter obigem Link

Video dazu: https://www.youtube.com/embed/CGL2FEMxDE0

Faszinierend ist dass nicht nur die Daten ausgelesen werden, sondern anhand deren auch ein Modell erstellt wird um die landende Erststufe darstellen zu koennen. Worueber hinaus wieder erkannt werden konnte, dass die Merlins schon wieder staerker geworden sind! Vermutung ist, dass ist Block 4 "Fuller Trust" (und Block 5 ist sogar schon angekuendigt.....).

Was heißt hier "fuller thrust"? Ich würde sagen "ultra full thrust" analog zu full HD bzw. UHD im Fernsehbereich.

vergesst doch die saudoofe Benamung, NASA hat F9 Full Trust als F9 v1.2 bezeichnet, also ist nur v1.3 dran.
Alles andere führt nur zur Verwirrung und ist nur Marketing Geschwätz.
Wie soll den ein hypothetischer Nachfolger dann heißen, Full Full Full Thrust oder 3FT ?

Mit gefiel Youronas' "Denglisch" so gut, daher hab ich es verwendet. Und als Warnung vorweg: es wird mich auch nichts und niemand davon abhalten Block 5 als Am-Fulligsten Trust zu bezeichnen.
Das ist auch deshalb so lustig, weil mir hier in Texas keiner mehr widerspricht sobald ich was deutsch-klingendes sage.

Weißen die Daten tatsächlich auf ein höheres Schubniveau im Triebwerk hin? Die Auswertung zeigt ja erstmal eine höhere, effektive, resultierende Beschleunigung des gesamten Systems. Das kann auch an unterschiedlichen Massen liegen, oder je nach Flugprofil am wirkenden Widerstand in der oberen Atmosphäre.

Übersehe ich etwas?

Auf http://www.spacex.com/falcon9 werden die 845kN (7,607kN Unterstufe) fuer Sea Level genannt, sowie 934kN Schub der Oberstufe. Auf reddit wird genauer erklaert, wie sie anhand der Beschleunigungen erkannt haben, dass staerkere Merlins eingesetzt wurden.

Ich habe die Analyse könnte falsch sein, nimmt man 7607kN/550.000kg an, müsste eine Startbeschleunigung von 13,83m/s²-G, also 4m/s² herauskommen, das stimmt zumindest für die ersten 10s sicher nicht, selbst nach 20s stimmen die Zahlen nicht, da zu dem Zeitpunkt die Rakete um ca. 55t leichter war.
würde das stimmen, müsste sie schon mit 6,8m/s² beschleunigen.
Weiterhin hätten sie mit dieser hohen Beschleunigung schon sehr viel früher den Schub drosseln müssen, sonst wäre MAX Q viel dichter zum Boden gekommen.

Ich hab mich nicht mit den Zahlen auseinandergesetzt und daher einfach geglaubt.
Vergleiche doch mal deine Berechnungen mit den Daten aus dem Video: https://www.flightclub.io/results/?code=IRD1

Quelle: https://www.reddit.com/r/spacex/comments/5tklb4/falcon_9ft_first_stage_flight_analysis/

Interessant. Was mich verwundert ist, daß die Schub-Reduktion zwischendurch (wohl um Max-Q rum) bei den Dragon-Missionen deutlich stärker ausfällt als solchen mit Fairing.
Hält die Dragon bzw. ihr Trunk (vlt. wegen der Schutzhüllen für die Solarpanele?) hier weniger aus?

Ich glaub es geht weniger um das reine Aushalten als um Instabilitäten die dabei entstehen können.
-
Danke für diese schöne übersicht 

Aber Gewichtsangaben in kkg ?!? 

Leider funktionieren meine Formeln zur Flugdatenanalyse für den heutigen Flug so überhaupt nicht. Das Hauptproblem ist, daß die Flughöhe im Bild viel zu ungenau ist. Daher rechne ich aus der Flughöhe und der Geschwindigkeit den Flugwinkel der Rakete aus. Und anhand des Flugwinkels berechne ich die Flughöhe dann mit viel mehr Nachkommastellen neu. Der Flugwinkel ist jedoch nicht so gut zu berechnen, weshalb hier sehr stark gerundet wird und fixe Grenzen gesetzt sind. Denn normal fliegt eine Falcon nicht rückwärts. Und diese Grenzen verhindern jetzt leider die gesamte Berechnungen :-(

Ich frage mich, ob man aus dem Freiflug zwischen 220 und 420 Sekunden den CW Wert der Rakete berechnen kann. Allerdings müsste man vorher den Kurs der Rakete in 2D ausrechnen, damit man den Flugwinkel kennt, damit man die Vertikalgeschwindigkeit bekommt. Dann muss man den Luftdruck in der veränderten Höhe beachten. Und die Differenz die dann zu 9,81 bleibt.


Folgend die Rohdaten und die Beschleunigungen, das ging noch zu berechnen:




Falls jemand rechnen möchte, hier meine Rohdaten. War viel Arbeit die zu erstellen. Es sind drei Spalten: Zeit in Sekunden, Geschwindigkeit in km/h und Höhe in km.

0;0;0
1;0;0
2;0;0
3;11;0
4;22;0
5;32;0
6;43;0
7;54;0
8;68;0
9;79;0
10;94;0
11;108;0
12;119;0
13;133;0
14;148;0
15;162;0
16;176;0
17;191;0
18;205;0
19;220;0.8
20;234;1
21;252;1
22;266;1
23;284;1
24;299;1
25;317;1
26;331;1
27;349;1
28;367;1
29;385;1
30;400;1.4
31;421;1.9
32;439;2
33;457;2
34;475;2
35;497;2
36;515;2
37;536;2
38;558;2.7
39;580;2.9
40;601;3
41;623;3
42;644;3
43;666;3
44;688;3.8
45;713;4
46;734;4
47;760;4
48;785;4
49;810;4.8
50;835;5
51;860;5
52;889;5
53;914;5.6
54;943;5.9
55;965;6
56;997;6
57;1026;6.8
58;1055;7
59;1084;7
60;1112;7.5
61;1141;7.9
62;1174;8
63;1202;8.2
64;1235;8.8
65;1264;9
66;1292;9.4
67;1325;9.9
68;1357;10
69;1393;10.6
70;1426;10.9
71;1458;11
72;1490;11.7
73;1526;11.9
74;1562;12.5
75;1595;12.9
76;1631;13
77;1670;13.8
78;1706;14
79;1742;14.6
80;1786;14.9
81;1825;15.6
82;1865;15.9
83;1904;16.5
84;1948;16.9
85;1987;17.4
86;2034;17.9
87;2081;18.6
88;2124;18.9
89;2171;19.7
90;2218;19.9
91;2268;20.8
92;2318;21.2
93;2369;21.8
94;2419;22.5
95;2473;22.9
96;2527;23.7
97;2578;24.2
98;2635;24.8
99;2693;25.6
100;2750;26.1
101;2808;26.8
102;2866;27.6
103;2930;28.3
104;2992;28.9
105;3053;29.7
106;3114;30.5
107;3179;31
108;3244;31.8
109;3308;32.7
110;3377;33.5
111;3445;34.3
112;3514;35.1
113;3582;35.8
114;3654;36.8
115;3730;37.7
116;3802;38.6
117;3877;39.5
118;3946;40.5
119;4025;41.4
120;4104;42.2
121;4187;43.3
122;4266;44.3
123;4345;45.3
124;4428;46.3
125;4507;47.3
126;4597;48.3
127;4684;49.5
128;4770;50.6
129;4856;51.6
130;4946;52.6
131;5040;53.8
132;5134;55.1
133;5216;56
134;5317;57.4
135;5411;58.5
136;5515;59.9
137;5616;61.2
138;5706;62.4
139;5810;63.5
140;5915;65
141;6012;66.3
142;6066;67.7
143;6059;69.2
144;6037;70.4
145;6005;71.8
146;5972;73.2
147;5947;74.4
148;5918;75.6
149;5890;77
150;5864;78.4
151;5836;79.6
152;5807;81
153;5774;82.2
154;5742;83.4
155;5710;84.6
156;5677;86
157;5652;87.3
158;5623;88.4
159;5594;89.5
160;5562;90.7
161;5526;91.9
162;5486;93.2
163;5443;94.4
164;5404;95.5
165;5357;96.6
166;5314;97.7
167;5245;98.9
168;5159;100
169;5072;101
170;4990;102
171;4903;103
172;4820;105
173;4734;106
174;4651;107
175;4568;108
176;4486;109
177;4399;110
178;4313;111
179;4226;112
180;4136;113
181;4043;114
182;3953;115
183;3863;116
184;3773;117
185;3686;118
186;3604;119
187;3528;120
188;3452;121
189;3380;122
190;3316;122
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192;3208;124
193;3161;125
194;3121;126
195;3092;127
196;3067;128
197;3056;129
198;3053;129
199;3053;130
200;3038;131
201;3020;132
202;3006;133
203;2981;133
204;2952;134
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247;1678;159
248;1649;159
249;1624;159
250;1598;160
251;1573;160
252;1548;160
253;1523;161
254;1498;161
255;1476;161
256;1451;161
257;1429;162
258;1404;162
259;1382;162
260;1364;162
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263;1300;163
264;1278;163
265;1260;164
266;1242;164
267;1224;164
268;1206;164
269;1192;164
270;1174;164
271;1159;165
272;1145;165
273;1130;165
274;1120;165
275;1109;165
276;1098;165
277;1087;165
278;1080;165
279;1069;165
280;1062;165
281;1058;166
282;1051;166
283;1048;166
284;1044;166
285;1044;166
286;1044;166
287;1044;166
288;1044;166
289;1048;166
290;1051;166
291;1055;165
292;1062;165
293;1069;165
294;1076;165
295;1084;165
296;1094;165
297;1105;165
298;1116;165
299;1127;165
300;1141;165
301;1156;165
302;1170;164
303;1184;164
304;1202;164
305;1220;164
306;1238;164
307;1256;164
308;1274;163
309;1292;163
310;1314;163
311;1336;163
312;1357;162
313;1379;162
314;1400;162
315;1422;162
316;1447;161
317;1469;161
318;1494;161
319;1516;161
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321;1566;160
322;1591;160
323;1616;159
324;1642;159
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326;1696;158
327;1721;158
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329;1775;157
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334;1915;155
335;1944;154
336;1973;154
337;1998;153
338;2030;153
339;2059;152
340;2088;152
341;2117;151
342;2146;151
343;2174;150
344;2203;150
345;2232;149
346;2264;149
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348;2326;148
349;2354;147
350;2383;146
351;2416;146
352;2444;145
353;2477;145
354;2506;144
355;2538;143
356;2567;143
357;2599;142
358;2628;141
359;2660;141
360;2693;140
361;2725;139
362;2754;139
363;2786;138
364;2819;137
365;2848;137
366;2880;136
367;2912;135
368;2945;134
369;2974;134
370;3006;133
371;3038;132
372;3071;131
373;3100;130
374;3132;129
375;3164;129
376;3197;128
377;3229;127
378;3262;126
379;3294;125
380;3326;124
381;3359;124
382;3391;123
383;3424;122
384;3456;121
385;3488;120
386;3521;119
387;3553;118
388;3586;117
389;3618;116
390;3650;115
391;3683;114
392;3715;113
393;3744;112
394;3780;111
395;3812;110
396;3848;109
397;3881;108
398;3913;107
399;3946;106
400;3978;105
401;4010;104
402;4043;103
403;4079;102
404;4111;101
405;4144;99.5
406;4176;98.4
407;4208;97.4
408;4244;96.2
409;4277;94.9
410;4309;93.9
411;4342;92.7
412;4374;91.5
413;4410;90.5
414;4442;89.3
415;4475;88
416;4511;86.7
417;4543;85.5
418;4576;84.4
419;4608;83
420;4644;81.7
421;4676;80.5
422;4709;79.3
423;4745;77.9
424;4777;76.6
425;4810;75.4
426;4842;74
427;4878;72.7
428;4910;71.5
429;4946;70
430;4979;68.6
431;5011;67.4
432;5047;66
433;5065;64.7
434;5058;63.3
435;5047;61.7
436;5026;60.5
437;4950;59
438;4849;57.7
439;4738;56.5
440;4630;55.2
441;4522;53.9
442;4417;52.7
443;4306;51.5
444;4187;50.4
445;4068;49.3
446;3956;48.2
447;3848;47.2
448;3712;46.1
449;3589;45.1
450;3463;44.2
451;3334;43.2
452;3211;42.4
453;3074;41.4
454;2938;40.5
455;2794;39.7
456;2693;39.1
457;2650;38.3
458;2657;37.5
459;2682;36.9
460;2714;36.2
461;2743;35.4
462;2772;34.5
463;2801;34
464;2830;33.2
465;2858;32.3
466;2884;31.5
467;2905;30.7
468;2930;30.1
469;2948;29.2
470;2970;28.3
471;2984;27.6
472;3002;26.7
473;3013;26.1
474;3020;25.2
475;3024;24.3
476;3024;23.4
477;3020;22.5
478;3006;21.7
479;2988;21.1
480;2963;20.2
481;2927;19.3
482;2884;18.4
483;2837;17.7
484;2779;17.1
485;2707;16.2
486;2635;15.4
487;2549;14.7
488;2466;14.1
489;2376;13.4
490;2282;13
491;2192;12.2
492;2102;11.7
493;2012;11.1
494;1926;10.5
495;1847;10.1
496;1768;9.5
497;1692;9.1
498;1620;8.9
499;1555;8.2
500;1494;8
501;1440;7.4
502;1390;7.1
503;1346;7
504;1307;6.3
505;1271;6.1
506;1238;6
507;1210;5.4
508;1181;5.1
509;1159;5
510;1141;4.7
511;1127;4.1
512;1102;4
513;1066;4
514;1022;3.2
515;979;3
516;940;3
517;893;3
518;846;2.2
519;803;2
520;756;2
521;706;2
522;659;1.9
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524;572;1
525;536;1
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550;0;0
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Leider funktionieren meine Formeln zur Flugdatenanalyse für den heutigen Flug so überhaupt nicht. Das Hauptproblem ist, daß die Flughöhe im Bild viel zu ungenau ist.

Ist mir auch schon aufgefallen, die Flughöhe hat auch komisch fluktuiert, das ist sicher Absicht um Analysen zu erschweren.

Ich glaube nicht, daß es Absicht ist. Ich glaube, es sind die Ergebnisse von folgenden Faktoren:

1) Daten werden Analog, Live von der Rakete zu SpaceX gefunkt
2) Die Daten werden auf Fehler untersucht
3) Die Daten werden stark geglättet für uns User
4) Es gibt Datenfehler, durch Übertragungsfehler bei (1), z.B. weil die Stufe sich gerade dreht oder weil die Triebwerke stören oder warum auch immer. (2) löscht diese Fehler dann. Und (3) Glättet die Fehlenden Daten für das TV Bild neu hinzu. Diese Daten sind dann aber ohne Vorausrechnungen auf zu erwartende Veränderungen. Wenn dann die Live-Daten wieder da sind, ist es wie ein Sprung in den Daten. Durch die Glättung sieht man das aber nicht.

Ergebnis: Die Daten "Flattern" so wie es jetzt ist.

Ich glaube nicht, daß es Absicht ist. Ich glaube, es sind die Ergebnisse von folgenden Faktoren:

1) Daten werden Analog, Live von der Rakete zu SpaceX gefunkt
2) Die Daten werden auf Fehler untersucht
3) Die Daten werden stark geglättet für uns User
4) Es gibt Datenfehler, durch Übertragungsfehler bei (1), z.B. weil die Stufe sich gerade dreht oder weil die Triebwerke stören oder warum auch immer. (2) löscht diese Fehler dann. Und (3) Glättet die Fehlenden Daten für das TV Bild neu hinzu. Diese Daten sind dann aber ohne Vorausrechnungen auf zu erwartende Veränderungen. Wenn dann die Live-Daten wieder da sind, ist es wie ein Sprung in den Daten. Durch die Glättung sieht man das aber nicht.

Ergebnis: Die Daten "Flattern" so wie es jetzt ist.

Wenn die Daten geglättet wären dann würden sie sich ja nicht unregelmäßig ändern. Für mich sah es so aus daß der Sprung von x,9 km auf x+1,0 km Höhe richtig stattfand, dann dauerte es eine kurzen Moment, dann sauste der Zähler die Nachkommastellen von ,1 bis ,9 durch und dann kam wieder ein regulärer Wechsel. usw.
Und da sehe ich schon eine gewisse Vergröberung der Daten für das dem NRO nicht freundlich gesinnte Publikum. Der Rest muss dann leider damit leben.
Ich denke auch daß das von Hugo geschilderte Verfahren der Fehlerbereinigung und Glättung für's TV viel zu aufwendig ist und sonst von keinem gebraucht wird. Bei den früheren Flügen kamen mir die Daten flüssiger vor und wechselten gleichmäßiger.

Ich habe mal eine etwas andere Auswertung gemacht. Und zwar über die Falcon 9 Stufen, welche im All verblieben sind.

Dabei ist mir als erstes JCSAT 14 aufgefallen. Die Stufe scheint in kürze zu verglühen. Im entsprechenden Thread habe ich schon dazu gepostet:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=14205.msg398255#msg398255
Es ist die Stufe, welche derzeit auf fast 100.000 km Sinkrate pro Jahr kommt.

Meine Hauptidee ist, ich möchte eine Grafik erstellen, welche zeigt, wie lange Stufen im All verbleiben. Aber nicht berechnet, sondern gemessen als Falcon9's.

Nach nun etwas mehr als 3 Monaten habe ich eine erste Vorabversion fertig. Die Grafik zeigt alle Stufen, deren Perigäum und deren Sinkrate. Sie zeigt aber auch, daß die Sinkrate noch viel zu stark schwankt, also 3 Monate ist als Zeitraum noch viel zu kurz. Und sie zeigt, daß Stufen auf ähnlichem Perigäum sich unterschiedlich verhalten. Außerdem musste ich einige Stufen komplett entfernen, da deren Apogäum gestiegen war.

Aber schaut selber drauf:

Ich habe die gleiche Auswertung mal auf die Veränderung des Umlaufzeit in Bezug auf das Perigäum gemacht. Und siehe da, es kommen viel bessere Daten heraus.

Mit der Formel: Umlaufzeit/(4/15^(Perigäum/50-2)) bekommt man einen ganz groben Näherungswert heraus, wann eine Falcon9 wieder verglühen wird. Ganz Grob heißt, daß im den Faktor 2 bis 3 alles offen sein wird. Wobei das natürlich physikalische Gründe hat. Aber man bekommt zumindest einen Näherungswert.

Die Formel ergibt ganz, ganz, ganz grob, daß ein Perigäum von 180 bis 185 km erforderlich ist, damit eine Stufe innerhalb von 5 Jahren verglüht. Das sind derzeit nur 3 Stufen, welche das Kriterium erfüllen:

• Echostar23:  173x35.000 km - 5,8 Jahre
• AsiaSat8:  178x26.000 km - 5,4 Jahre
• JcSat14:  127x17000 km - 0,2 Jahre

Man sieht aber schon deutlich, daß sich die Stufen 42071 und 40618 stark unterschiedlich verhalten.

Fazit: Das verglühen der JCSAT Stufe dürfte auf näher Zeit vorerst einmalig bleiben.

Interessant.
Gute Arbeit!