Ballpark-Vergleich eines hypothetischen Falcon 'Quad' Heavy mit Cross Feeds

Diese technische Frage hat mich nachdenklich gemacht. Wenn die Cross-Feed-Technologie ausreichend entwickelt wäre und Spannungen bewältigt werden könnten (dies sind große Wenn's, und es gibt sicher noch mehr), wie würden diese verschiedenen Konfigurationen ungefähr verglichen werden?

Gibt es Zahlen da draußen, oder könnte jemand sie einschätzen oder mir eine einfache Möglichkeit nennen, die fehlenden Werte einzuschätzen?

Die ersten beiden sind aus Wikipedias Falcon Heavy kopiert . Sie sind tonnenweise für LEO. Sie stimmen auch mit den Zahlen in diesem Reddit überein, der wahrscheinlich nicht unabhängig ist, aber diese Tabelle gibt auch die dritte Zahl an.

F9 FT:      22.8
FH:         54.4
FH w/cf:    64.5 
FQH:         ?
FQH w/cf:    ?

In meinen sehr inoffiziellen Akronymen FQH = 'Falcon Quad Heavy' - vier F9-ähnliche Booster und w/cf = 'with cross feed'.

Cross-Feed für FQH könnte Booster 1 und 3 haben, die in 2 und 4 speisen und zuerst abfallen, während Booster 2 und 4 auch gleichzeitig den Kern speisen. Es ist ein technisches Durcheinander - ich schlage es nicht als echte Lösung vor - es ist eher eine bestmögliche (oder am besten vorstellbare ) Obergrenze.

Bearbeiten: Ich fange an, diese Frage zu überdenken; Der potenzielle Vorteil des "FQH" könnte besser realisiert werden, indem die Drosselung optimiert und sogar Motorstarts gestaffelt werden. Mit anderen Worten, vielleicht ist das sogar schwieriger zu "ballparken", als ich zuerst dachte.

Schaut euch diesen Link an: m.reddit.com/r/spacex/comments/4ibtcb/… . Es ist keine zuverlässige Quelle, könnte vielleicht ein Anfang sein, um einige Werte zu finden. Der Nutzlastwert gilt nur für FH w/cf (60 t). Ich bin neugierig zu wissen, wie hoch die Nutzlast für FQH und FQH w/cf wäre und auch mögliche Startkosten für diese Versionen.
@MarkBoghdani sieht vielversprechend aus, obwohl mir bei über 120 Zahlen schwindelig wird. Ist dort die Antwort auf meine Frage? Wenn ja, kannst du es posten? Vielen Dank!
Ich würde wirklich gerne, aber ich bin mir nicht sicher, ob es das ist. Die Person, die diese Tabelle mit thouse-Werten erstellt hat, sagt, dass sie Berechnungen für diese durchgeführt hat und einige Zahlen angenommen hat (um genau mit der Nutzlast und dem Delta v von FH übereinzustimmen ohne Cross-Feed), um zu diesen Ergebnissen zu kommen. Auch er ist sich nicht sicher, ob die Zahl, die er gefunden und vermutet hat, korrekt ist. Wenn er die genauen Zahlen kennt (z Nutzlast nicht nur für FH w/cf, sondern sogar eine hypothetische Nutzlast in der Nähe der realen Nutzlastwerte, die FQH und FQH w/cf haben würde.
@MarkBoghdani OK, also stimmen die beiden Zahlen in meiner Frage mit dieser Tabelle überein, also könnte ich die 64,5 als meine dritte Zahl eingeben. Das mache ich jetzt - danke!
Unter demselben Link von reddit, den ich in meinem 1. Kommentar eingefügt habe, schaue noch einmal nach und du findest in den letzten Kommentaren eine Diskussion mit dem Autor dieser Tabelle. Er gibt FQH ohne Optimierung eine Nutzlast von 70 t, FQH, wo der Kern gedreht ist aus oder andere Drosselung 85 t und FQH mit 93 t. Er erklärt, wie er diese Zahlen erhält, Methode, die er verwendet. Natürlich sagt er, dass für genauere Zahlen Startsimulationen durchgeführt werden sollten, einschließlich atmosphärischem Widerstand, Schwerkraftverlust oder Isp in verschiedenen Höhen. Ich kann nicht sagen, wie genau diese Zahlen sind, aber sie könnten Ihnen helfen, eine Vorstellung davon zu bekommen, wie hoch die Nutzlast sein wird

Antworten (1)

Kennen Sie KSP? Es simuliert eine unrealistische perfekte Crossfeed-Fähigkeit, die eine Asparagus-Staging ermöglicht - eine sehr effektive Technik in der Simulation (sehen Sie sich einige Videos an, ich erinnere mich an eines, das ein Schaukeln mit einer Stufentrennung zeigt, die alle 3 Sekunden oder so bis zum Orbit auftritt).

Das Problem dabei ist, dass das Betanken von 1 F9-Booster ungefähr 30 Minuten dauert und die Verwendung dieses Kraftstoffs durch Motoren nur etwas mehr als 150 Sekunden dauert (basierend auf MECO-Zeiten von GTO-Starts, bei denen der verbleibende Kraftstoff minimal war). Damit der Crossfeed in einer Konfiguration mit vier oder mehr seitlichen Boostern optimal funktioniert, müssen Sie die "inneren" Booster mit einem ungefähr 4-mal größeren Durchfluss "betanken" als während des Betankens (bei Quad, n-mal mehr für jede zusätzliche "Schicht" von Booster). Sie werden bald feststellen, dass die Rohre ziemlich breit und die Pumpen sehr schwer werden.

Aber zu der Frage - ich habe keine genauen Zahlen, aber ich verstehe, dass Sie ohne Crossfeed ein Problem mit schnell abnehmenden Renditen betrachten. Sie haben entweder zu viel Schub und verlieren an Schleppkraft (oder verlieren das Fahrzeug), oder Sie drosseln (oder schalten) die "inneren" Motoren und verlieren die Schwerkraft:

  • Wenn Sie nur den Schub aller oder einiger Motoren verringern, erhalten Sie nach der Trennung fast leere Kraftstofftanks.
  • Wenn Sie einige Motoren deaktivieren und später starten, um Kraftstoff in "inneren" Boostern zu sparen, haben Sie das Ding in eine normale 3- (oder mehr)-stufige Rakete verwandelt, nur mit kleinen Stufen an der Seite anstelle einer größeren unten.

Mit Super-Crossfeed können Sie die gesamte Situation etwas einfacher modellieren:

  • FH w/cf verwandelt sich nach der Trennung der seitlichen Booster in einen vollgetankten F9, aber mit all der Höhe und Geschwindigkeit, die bereits durch die Booster vermittelt werden. Sie starten effektiv F9 aus der Luft (aber mit dem Vorteil, dass Sie die Geschwindigkeit nicht von horizontal auf vertikal ändern müssen). Um die Zahlen zu erhalten, müssen Sie das Delta-v von zwei Treibmittelkernen mit einem Schub von 3 Kernen (aber es muss für Max-Q usw. gedrosselt werden) und einer vollen F9-Nutzlast berechnen. Sie können dann das Delta-v von "normalem" F9 hinzufügen, um die Fähigkeit des gesamten Stapels zu erhalten.
  • FQH w/cf - analog starten Sie FH aus der Luft, Sie haben gerade jetzt Treibstoff für 2 Booster, um 5 Triebwerkssätze (= 45 Merlins) zu versorgen, sodass die Bereitstellung früher erfolgt.

Meine "Launch-Mathematik" ist leider nicht gut genug, um vernünftige Schätzungen für tatsächliche Zahlen zu liefern. Ich weiß nur aus meinen KSP-Tests, dass der Unterschied zwischen keinem Crossfeed und vollem Crossfeed wirklich erheblich ist - wo die Rakete ohne Crossfeed nicht einmal die Atmosphäre verlassen hat, konnte die Crossfeed-Variante direkt auf die Fluchtgeschwindigkeit kommen.

Wow, danke, dass du dir die Zeit genommen hast, das alles zu durchdenken! OK, ich überlege mir das noch ein bisschen, wird wohl noch ein paar Tage dauern, jetzt wo die Woche angefangen hat.
OK, das wird ein langfristiges Projekt, eines von vielen, also schließe ich dieses hier ab. Vielen Dank!
Diese KSP-Rakete ist hier zu sehen: youtube.com/watch?v=F92l2s_bO-k&t=584s Sie beginnt mit 108 Stufen.
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