Cross Feeding nel Falcon Heavy

Credo sia la maniera più veloce per fartelo capire: https://www.youtube.com/embed/2nlT7XmfhSw

Ah, ok! Grazie. Kerbalese… :grin:

[Troll mode on]
Però nessuno ha ancora commentato il mio supposto problema di non corretto adattamento degli ugelli dello stadio centrale al variare della pa salendo di più nell’atmosfera, quanto si perde?
Cosa ne pensate? a voi la risposta…
[Troll mode off]

In questo verrebbe in nostro soccorso l’aerospike u.u
o (in assenza dell’aerospike) si potrebbe pensare lo stadio centrale con ugelli più grandi?
Non direttamente un ugello da vuoto spaziale, ma una via di mezzo fra quelli da quota 0 e un motore orbitale.

OT- devo assolutamente cacciare i 20 euri per ri-scaricare KSP…

Beh, abbiamo già motori progettati per funzionare dal livello del mare fino al vuoto…

Forse dico una fesseria, ma credo che pompare tonnellate di propellenti tra i vari serbatoi in pochi secondi possa creare grossi problemi di stabilità per via dello sciabordio violento dei liquidi. Come tenere una bottiglia semivuota in equilibrio su un dito!

se stiamo parlando del FH non ci sarà nessun passaggio di propellenti da serbatoio a serbatoio

ESA con Ariane per il momento non si pone il problema, perché usa i booster laterali vega con propellente allo stato solido

Ah, vengono alimentati direttamente i motori? Chiedo scusa, non avevo capito.:grinning:

No, in realtà abbiamo parlato anche di trasferire il propellente da una parte all’altra. E credo che la tua domanda sia uno dei problemi da risolvere per far funzionare questo sistema.
La realtà è ben più complicata di Kerbal :slight_smile:

no Buzz, la modalità scelta da SpaceX è di alimentare 6 dei 9 motori del core con il propellente dei due booster laterali, 3 per ciascun booster, nessun pompaggio di propellenti fra booster e core

Sì ma il titolo del topic non è “FH”, è “Cross Feeding” :stuck_out_tongue_winking_eye:
Nella sua domanda iniziale, Acris ha parlato di entrambe le soluzioni. E una delle risposte riguardo alla difficoltà del progetto potrebbe proprio essere il problema delle sollecitazioni dinamiche causate dallo spostamento del propellente da una parte all’altra…

uhm, nella domanda iniziale di Acris, dava per scontato che il cross-feeding per il FH fosse ottenuto con il riempimento dei serbatoi del core, per mezzo di turbopompe (TP) dedicate, con i propellenti dei booster laterali, o almeno questo a capito.

dal punto di vista strettamente ingegneristico, avere TP dedicate a tenere pieni i serbatoi del core a mio avviso comporterebbe come minimo:

  • l’aumento della massa del sistema (le TP aggiuntive dovrebbero avere portata totale pari alla somma delle TP utilizzate dai motori del core, nel caso del FH si tratta di 9 TP).

  • inoltre, io non so quanto propellente venga utilizzato per alimentare le TP: per quanto sicuramente la maggior parte dei propellente finisca bruciato nella camera di combustione del razzo, la frazione di propellente sottratto alla propulsione per essere destinato ad alimentare la turbina che trascina le pompe di alimentazione del razzo non credo sia marginale. di conseguenza avere TP in più per il cross-feed ridurrebbe proporzionalmente il propellente disponibile per la propulsione.

  • una maggiore complessità del sistema

Ad inizio articolo non sapevo quale delle due opzioni e le ho indicate entrambe, dopo pochi post si è chiarito il fatto che si trattava della seconda ipotesi riferita a 3+3 motori, ma nel caso generale, come appunto dici tu, le TP 2 per ogni propellente e quindi 4 in totale, devono avere portata 4.5 come gia da me detto sopra.
Qualcuno, ha giustamente anche detto che il trasferimento del propellente deve avere quella portata, ma non necessariamente la pressione di quelle dedicate all’alimentazione dei motori, e quindi decisamente più semplici e potenzialmente più leggere.
Detto questo ovviamente manca ancora la fonte di energia da utilizzare e un bilanciamento pesi/prestazioni per oggettivarne il vero vantaggio.

ho i miei dubbi sul fatto che possono essere più semplici e leggere di quelle utilizzate nei propulsori, anche se la pressione di ingresso nei serbatoi del core non è paragonabile a quella da applicare in ingresso alla camera di combustione, la portata sarebbe complessivamente la stessa di quella immessa in camera di combustione. non so quanto ma immagino che la portata in ingresso a ciascun Merlin 1-D sia… abbondante!

per la fonte energetica da utilizzare non credo che si possa utilizzare altro che gli stessi propellenti del razzo

Il Merlin1C consuma 140 kg di propellente al secondo (wiki US). Sono 1,26 t/s. Non so il rapporto ponderale fra combustibile e comburente, oppure se per “propellente” si intenda la somma dei due, e non ho trovato i dati per il Merlin 1D - chi ne sa di più?
La pressione necessaria è piccola, probabilmente qualche atmosfera (per la differenza di livello moltiplicata per l’accelerazione più le perdite di carico). Ci va una potenza meccanica nell’ordine di qualche decina di MW, difficile da ottenere se non con un’altra turbopompa.

Ci sono due problemi grossi da considerare: problemi di stabilita’ laterale/direzionale nel caso di “imbalance” del trasferimento di propellente; poiche’ le portate di cross feeding da entrambi i lati sono molto elevate, un imbalance rapido, che puo’ essere generato da svariati motivi, potrebbe eccedere i limiti di autorita’ per il controllo latero-direzionale del veicolo; secondo, problemi di “pogo” e associata risonanza di alimentazione sui booster (per questo, un accurato modello di simulazione potrebbe risolverlo, ma le casistiche potrebbe essere molto complicate in caso di cross feeding anomalo). L’idea generale e’ comunque molto valida, bisognera’ pensare bene a come gestire il trasferimento in casi non nominali o di emergenza.

continuando ad ipotizzare un cross-feeding basato su pompe che durante il funzionamento dei booster laterali tengano sempre pieni i serbatoi del core, le TP dovrebbero essere posizionate all’interno del gruppo motori di ciascun booster, ma con l’affollamento dei 9 motori Merlin 1-D e delle relative tubature di alimentazione penso sarebbe piuttosto complicato trovarvi il posto.

inoltre, nel core dovrebbero trovare spazio le tubature che dalle TP di cross-feeding dei due booster mandano i propellenti nei rispettivi serbatoi dello stadio centrale, quello del LOX anche opportunamente coibentato, presumo.

entrambi i punti appena esposti dovrebbero comportare una pesante re-ingegnerizzazione (20 keystrokes!) degli stadi principali del F9 che non potrebbero essere semplicemente “assemblati” as is per comporre il FH.

Non ho capito perché mettere delle TP aggiuntive: facendo un by-pass di condotti carburante, i merlin centrali all’inizio ciucciano il carburante solo dai serbatoi laterali con le loro TP, e così i serbatoi centrali rimangono pieni.
Vedo “solo” un possibile problema di spegnimento dei merlin del corpo centrale durante la commutazione, nel senso che se si crea un momento di buco di carburante potrebbero succedere dei guai…

PS: ma solo a me il cross feeding evoca l’ o-ring del challenger??

Probabilmente per evitare il problema del “buco” durante la commutazione vengono aggiunti un paio di accumulatori dopo le valvole di scambio.