Besteht eine Nachfrage nach großen Flüssigkeitsmotoren (> 5 MN)?

Mit anderen Worten, warum wurde das F1-Raketentriebwerksprogramm gestoppt? Gibt es das Gefühl, dass Feststoffmotoren Fälle mit hohem Schub besser bewältigen können? Oder ist es eine unglückliche Folge des Endes des Wettlaufs ins All?

Antworten (3)

Es ist wahrscheinlich eine Mischung aus beiden Faktoren.

Erstens gibt es derzeit wenig Nachfrage nach 100 oder mehr Tonnen schweren Trägerraketen wie der Saturn V. Die robotische Erkundung des Sonnensystems ist billiger und sicherer als bemannte Missionen und erfordert Nutzlasten, die weniger als ein Zehntel der Größe betragen. New Horizons zum Beispiel wog nur eine halbe Tonne. Bei den allermeisten Weltraumstarts liegt die Nutzlast unter 20 Tonnen. Sehr große Motoren wie F-1 werden für Raketen dieser Größe nicht benötigt.

Zweitens bieten Feststoffraketen in Verbrauchssystemen viel mehr Schub pro Dollar als Flüssigkeiten, daher wird die Strategie der ersten Stufe mit großen festen Boostern und mittleren flüssigen Trägern für große unbemannte Trägerraketen und sogar einige mit Besatzung (Shuttle und SLS) bevorzugt, obwohl viele Menschen Fordern Sie die Weisheit heraus, unaufhaltsame Feststoffe für bemannte Flüge zu verwenden.

SpaceX glaubt, dass die Wiederverwendbarkeit die Kosten großer Trägerraketen mit Flüssigbrennstoff bis zu einem Punkt senken kann, an dem sich eine latente Nachfrage manifestiert, aber sie haben dies nicht bewiesen.

Außerdem geht SpaceX den Weg, viele kleine Motoren anstelle weniger großer zu verwenden. F1 hatte Verbrennungsstabilitätsprobleme, G9H/BFR/IPS müssen beweisen, dass sie mit Pogo-Oszillationen von so vielen Motoren fertig werden können. Darüber hinaus war F1-B Teil des flüssigen Booster-Designs, das für SLS in Betracht gezogen wurde.

Die meisten Hersteller und Verbraucher von Raketentriebwerken scheinen sich der Idee verschrieben zu haben, dass mehr Triebwerke mehr Ausfallwahrscheinlichkeiten bedeuten, ohne die vielen anderen Dinge zu berücksichtigen, die die Zuverlässigkeit beeinflussen, wie z Umfangreiche Tests und Bewertungen von geflogenen Triebwerken, um unbekannte Faktoren auszuschließen, die die Zuverlässigkeit beeinträchtigen.

Einer der wichtigsten Innovatoren bei Raketen ist SpaceX, und ihre Entscheidung, viele kleine Motoren zu verwenden, war klug. Im Gegensatz zur NASA sahen sie es als sehr wichtig an, die Kosten zu senken, und trafen zwei wichtige Entscheidungen zur Kostensenkung, die auch die Zuverlässigkeit verbesserten.

Die erste Wahl waren wiederverwendbare Raketen. Dadurch werden die Raketentriebwerke zur Inspektion ins Werk zurückgeschickt. Es ist viel einfacher, einen intakten Motor auf sich entwickelnde Fehler (Risse, die angefangen haben, aber noch kein Ausfall sind) zu analysieren, als einen Motor, der explodiert und verbrannt ist.

Die zweite Wahl war eine möglichst automatisierte Produktionslinie. Neben einer erheblichen Reduzierung der Arbeitskosten bedeutet dies auch eine gleichbleibendere Qualität, insbesondere bei Maschinenschweißungen anstelle von Handschweißungen.

Schließlich bedeutet die Verfügbarkeit mehrerer Raketentriebwerke potenzielle Redundanz, aber die Triebwerkssteuerung muss in der Lage sein, sie gut zu nutzen. In den Tagen der russischen N30 waren die Steuerungen sehr eingeschränkt in ihrer Fähigkeit, auf Triebwerksausfälle zu reagieren. SpaceX hat gezeigt, dass heutige Computersysteme Bemerkenswertes leisten können.

Die anderen Antworten hier sind falsch. Sie liefern gute Erklärungen dafür, warum es keine größere Nachfrage nach großen Flüssigkeitsmotoren gibt, aber es gibt eine Nachfrage, da es einen gibt, der noch aktiv genutzt wird. Die RD-171 hat 7 % mehr Schub auf Meereshöhe als die F-1. Es wird auf der Zenit-Rakete verwendet. Welches erst im Dezember 2017 gestartet wurde.

Auch wenn ich eher neutrale Formulierungen wie „stimme ich nicht zu“ statt „falsch“ bevorzuge – ja, große Motoren sind in der Tat nicht ungefragt. Die russische rd-171 ist auch für die Sojus-5-Rakete (= aufgerüstete, in Russland gebaute Zenit) geplant. China erwägt die Konstruktion eines YF-660-Triebwerks für die superschwere CZ-9-Rakete, obwohl es vielleicht noch nicht endgültig entschieden hat, ob es besser ist als mehrere kleine Triebwerke oder Festbrennstoff-Booster.
Der Unterschied zwischen dem RD-170 und dem F1 besteht darin, dass der erstere vier Brennkammern und der letztere eine verwendet. Ich denke, die meisten Antworten hier gehen davon aus, dass Einkammermotoren mit dem OP gemeint waren. Darüber hinaus ist es, obwohl es kürzlich verwendet wurde, ein altes Design, und ich denke, die meisten Leute haben die Frage verstanden, warum es in diesem Leistungsbereich keine Nachfrage nach neu konstruierten Motoren gibt. Da hast du recht, die Nachfrage ist da. Zum Beispiel wurde F1-A / F1-B noch 2015 ernsthaft für den SLS in Betracht gezogen.