Absichern bei der Engine-Out Capabililty

Heute wieder ein Grundlagenartikel, wenn auch inspiriert von der Diskussion im letzten Blog. Es ist aber ein Grundlagenartikel, kein SpaceX-Artikel. Es mag für bestimmte Menschen undenkbar sein, aber es gibt über 100 Raketentypen, von denen nur wenige von SpaceX sind. Daher findet man in dem Artikel auch keine Erwähnung ihrer Raketen, was primär daran liegt das es anders als bei den besprochenen Raketen auch keine Details über Sicherheitsaspekte gibt, sondern sie nur das Buzzwort „Engine out capability“ reklamieren.

Es geht darum, welche Beweggründe es gibt viele Triebwerke einzusetzen, und wie man sich absichern kann, das trotzdem eine Rakete zuverlässig ist. Continue reading „Absichern bei der Engine-Out Capabililty“

Die Falcon Heavy und die Engine-Out Capability

Eigentlich sieht bei oberflächlicher Betrachtung bei der Falcon Heavy hinsichtlich des Erfolgs einer Mission besser aus als bei der Falcon 9. Bedingt durch drei Booster hat sie beim Start eine höhere Beschleunigung. Denn die beiden Booster müssen ja keine Oberstufe tragen. Gleichzeitig ist durch 27 Triebwerke der Schubverlust kleiner als bei einer Falcon 9. Die Falcon heavy sollte mit 12,04 m/s starten, bei der Falcon 9 sind es nur 11,61 m/s. Selbst wenn ein Triebwerk ausfällt so sind es noch 11,59 m/s. Das bedeutet praktisch vom Startbeginn kann ein Triebwerk ausfallen, nach 9 Sekunden sogar noch ein zweites.

Zwar ist bei 27 Triebwerken ein Ausfall dreimal wahrscheinlicher als bei der Falcon 9, aber das Design sollte ihn theoretisch abfangen können – oberflächlich betrachtet. Continue reading „Die Falcon Heavy und die Engine-Out Capability“

Die engine out capability

Also erst Mal einen Dank an ALDI und SpaceX – dank des Trekking Fahrrades im aktuellen ALDI Prospekt und des SpaceX Startversuchs wurde der Sonntag der bisher am meisten besuchte Tag des Blogs. Und SpaceX ist doch auch ein schönes Thema.  Zeit einmal die viel beschworene Engine-out capability zu beurteilen. Zum einen, was ist das und wie ist es nützlich.

Es ist die Fähigkeit ein Triebwerk während des Fluges abzuschalten und diesen Ausfall auch abzufangen. Das erste ist relativ gut beherrschbar. Heute kann man so viele Triebwerksdaten in so kurzer Zeit verarbeiten, dass man selbst bei gravierenden Ereignissen noch rechtzeitig die Ventile zu einem Triebwerk schließen kann. Als zusätzlichen Schutz kann man jedes Triebwerk durch einen Kevlarvorhang vor Splittern schützen. Continue reading „Die engine out capability“

Das Problem mit vielen Triebwerken

Nun die Antwort auf die obige implizit gestellte Frage ist ganz einfach: Jedes Triebwerk ist eine Fehlerquelle. Ich will mich auf Triebwerke mit flüssigen Treibstoffen beschränken, da Feststoffbooster insgesamt zuverlässiger sind, zumindest sagt uns das die Statistik der Fehlstarts von Trägerraketen. Ein Triebwerk mit flüssigen Triebwerken hat aufgrund der beweglichen Teile mehr Möglichkeiten auszufallen.

Nehmen wir ein Beispiel: Eine Rakete mit zwei Stufen und je einem Triebwerk, z.B. die Delta IV, verglichen mit einer mit drei Stufen und sechs Triebwerken in den drei Stufen (4, 1, 1), z.B. die Ariane 1-3. Nehmen wir an jedes Triebwerk hat ein Ausfallsrisiko von 1%. Daneben gibt es noch andere Subsysteme in der Rakete z.B. Steuerung, Stufentrennung, Tanks, Ventile, die versagen können. sagen wir diese sind für 1% der Fehlstarts verantwortlich.

Im einen Fall beträgt dann das Risiko eines Fehlstarts 3%, im anderen 7% – klingt nach wenig, doch absolut bedeutet das eine Steigerung um 133%. Wenn man nun übergeht wie bei der Saturn IB, Ariane 4 oder Falcon 9 auf acht bis neun Triebwerke in der ersten Stufe, so wird das Risiko noch größer und bei der N-1 mit insgesamt 44 Triebwerken in fünf Stufen ist ein Ausfall schon recht wahrscheinlich. Continue reading „Das Problem mit vielen Triebwerken“