SpaceX

[Diff]

А Королев, по-вашему, дурень этого не знал и делал, по своей природной тупости, корабли с термозащитой, а не из нержавейки.

А) Королев объективно многого не знал, из того что известно сейчас, но не потому что дурень, а по тому что способов быстро все посчитать не было. Наеюсь не будете спорить, что объем знаний со времен Королева существенно увеличился.

Б) Что верно для маленького аппарата, может быть не верно для большого.

В) Появились новые технологии.

Г) Маск как известно много внимания уделяет стоимости изделий и готов пожертвовать конструкторским совершенством. У Королева были другие приоритеты.

[gals]

Скажем так - нержавейка позволяет значительно снизить массу термозащиты на наветренной стороне и полностью от нее отказаться на подветренной стороне.

Вряд ли: любой металл хороший проводник тепла - вам же не нужны подгоревшие комонавты?

[ЕАМ.]

Вот скока шороху навела единственная фраза

тут дело в том что нержавейка термостойкая, термозащиты не надо.

Ну не надо было товарищу "термозащиты для нержавейки".
Особо впечатлил ответ, опровергающий утверждение о том, что экономия термозащиты еще не есть ее полное отсутствие

Dem прав в том, что увеличение массы корпуса при переходе на нержавейку нивелируется снижением массы термозащиты.

Заявление в духе прапорщика из анекдота: "Ну так ежели товарищ лейтенант говорит, что крокодилы летают - значит, летают. Но токма низехонька-низехонька"

[Кремальера]

Шотвелл продвигает Пентагону Старлинк и Старшип в качестве транспортной системы PtP.
https://spacenews.com/spacex-sees-u-s-army-as-possible-customer-for-starlink-and-starship/

[Rz]

Вряд ли: любой металл хороший проводник тепла - вам же не нужны подгоревшие комонавты?

А теплоизоляция герметичного отсека на что? Кроме того СтарШип быстро охладится в нижних слоях атмосферы. https://twitter.com/elonmusk/status/1176560672022220800

(кликните для показа/скрытия)

Elon Musk:
— На самом деле, они [ред - крылья СтарШипа] создают подъемную силу на гиперзвуковом режиме, что важно для ограничения предельного нагрева.
|
Everyday Astronaut:
— Выходить из плотной атмосферы, чтобы отдавать тепло, а затем снова погружаться в неё. Это потрясающее решение!
|
Elon Musk:
— Лучше просто быть на границе максимума, и пусть Т^4 [ред - Т^4 - зависимость теплового потока от 4-й степени температуры] станет вашим другом. Нижние слои атмосферы охлаждают очень быстро, так что после приземления поверхности не бывают очень нагретыми.

Oran Maliphant:
— Метановое охлаждение корпуса всё еще возможно?
|
Elon Musk:
— Мы могли бы это сделать, но разработали недорогие многоразовые плитки, которые намного легче, чем транспирационное охлаждение, и достаточно прочные.

Scott Manley:
— Так, мне нужно перестроить некоторые из моих моделей входа Starship в атмосферу. Таким образом, значение угла атаки не будет составлять 90°, оно будет обеспечивать подъём, чтобы удерживать корабль в более плотной атмосфере, пока он не потеряет достаточную скорость...
|
Elon Musk:
— Правильно. Для многоразового теплозащитного экрана нужно минимизировать пиковый нагрев. Для абляционного материала нужно минимизировать сумму тепловой энергии. Поэтому его и можно использовать многократно, так как Starship будет двигаться во время повторного входа быстро для более низкой пиковой температуры, но с более высоким общим тепловым нагревом.

ShadowZone:
— Значит, это увеличивает вероятность того, что кораблю Starship придётся совершать многократные пролёты с кратковременным вхождением в атмосферу при посадке на Марс и при возвращении на Землю, верно?
|
Elon Musk:
— Наверняка больше чем один проход для возвращения на Землю. На Марс может сработать и один проход, но два прохода, вероятно, лучшее решение.

Особо впечатлил ответ, опровергающий утверждение о том, что экономия термозащиты еще не есть ее полное отсутствие

Вам же русским языком пишут, что с подветренной стороны СтарШипа термозащита не требуется - именно благодаря применению нержавейки - в отличии от Бурана и Шаттлов. И поскольку нержавейка, а именно AISI 301 - может выдерживать высокие температуры, то с наветренной стороны требуется гораздо меньше термозащиты - чем на Буране и Шаттлах.

[santax2]

Вряд ли: любой металл хороший проводник тепла - вам же не нужны подгоревшие комонавты?

С тех пор изобрели тефлон-можно им изнутри покрыть корабль и космонавты не пригорят.

[Андрей 2]

Надеюсь теперь дебаты на тему нержавейки затихнут:

"Нержавеющие стали делят на три группы:

коррозионностойкие стали — от них требуется стойкость к коррозии в несложных промышленных и бытовых условиях (из них можно изготавливать детали оборудования для нефтегазовой, легкой, машиностроительной промышленности, хирургические инструменты, бытовую нержавеющую посуду и тару);
жаростойкие стали — от них требуется жаростойкость — то есть стойкость к коррозии при высоких температурах в сильно агрессивных средах (например, на химических заводах);
жаропрочные стали — от них требуется жаропрочность — то есть хорошая механическая прочность при высоких температурах."

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B5%D1%80%D0%B6%D0%B0%D0%B2%D0%B5%D1%8E%D1%89%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C

[Скеп-тик]

Чем жаропрочнее сталь, тем менее она приспособлена к механической обработке. Наилучшую жаропрочную сталь раскатать в лист можно, и свернуть в рулон, пока не остыла. А вот размотать обратно уже не получиться. Такая вот дилемма.

[gals]

Вам же русским языком пишут, что с подветренной стороны СтарШипа термозащита не требуется - именно благодаря применению нержавейки - в отличии от Бурана и Шаттлов. И поскольку нержавейка, а именно AISI 301 - может выдерживать высокие температуры, то с наветренной стороны требуется гораздо меньше термозащиты - чем на Буране и Шаттлах.

Вопрос сложнее: в вязких течениях могут реализовываться  высокоэнтальпийные струи и на подветренной стороне.
Насчет нержавейки: ее температура плавления 1800 по Цельсию. Это немного - конструкция потеряет свои несущие свойства раньше. Температура в точке торможения для орбитальной скорости - выше - до 5000 градусов и выше. Так что без  интенсивного отвода тепла с металлами ничего не получится - они благополучно сгорят. А ведь они хорошо проводят тепло!

Насчет тефлона - его температура плавления 326,8°C. Дальше можно не продолжать.

[Андрей Астрофизический]

Вопрос на засыпку.
Разницу между наветренной и подветренной стороной изделия, при спуске с орбиты, вы понимаете как?)

[николай теллалов]

нержавейка

столько споров... о МАКЕТЕ чего-то, что еще сто раз переделают

[drzerg]

фраза про то что объем растет в кубе а площадь в квадрате нивелируется тем что толщина обшивки тоже растет. не факт что выходит баш на баш. может лучше а может и хуже для больших размеров. вот найдете график где есть сравнение скажем с алюмомагниевыми сплавами и будет ясно.

[Rz]

Надеюсь теперь дебаты на тему нержавейки затихнут

Чтобы затихли дебаты - нужно вернуться в начало года - когда Маск объяснял свой выбор в пользу нержавеющей стали:

    RD: В чём особенность нержавеющей стали?

    EM: Интуитивно это понять сложно, но нержавеющая сталь очевидно дешёвая и быстрая в производстве, но не очевидно то, что она легче остальных материалов. Но она действительно легче. Если вы посмотрите на свойства высококачественной нержавеющей стали, то заметите, что там кроется важная деталь: при криогенных температурах прочность увеличивается на 50 %.
    При достижении криогенных температур большинство сплавов стали становятся очень хрупкими. Вы наверняка видели трюк с обычной углеродистой сталью: если налить на неё жидкий азот, а после ударить молотком — сталь разобьётся, как стекло. Это свойственно большинству сплавов стали, но не для нержавеющей стали с высоким содержанием хром-никеля. Они увеличивают прочность, сохраняя при этом высокую пластичность. Получается, что у вас остаётся около 12—18% пластичности при, скажем, - 330 °F (-201°С). Большая пластичность и прочность. И никаких трещин.
    Вязкость — это свойство материала сдерживать трещину при её возникновении или же способствовать её дальнейшему распространению. То есть, зная вязкость, можно предсказать, насколько сильно продолжит расти (или же её рост остановится сам по себе) небольшая трещинка в материале при множественных повторяющихся циклах вибраций и нагрузок.

    RD: То есть некоторые материалы могут останавливать распространение трещин?

    EM: Да. Ну, например, керамика — как кофейная чашка — плохо сдерживает трещины. Для каждого металла свой показатель вязкости: для каких-то металлов он велик, для каких-то нет, и этот показатель может варьироваться в зависимости от температуры. Технически вязкость — это площадь под кривой напряжение-деформация. То есть, эта кривая отображает зависимость между напряжением при нагрузке на материал и его деформацией. Это важная характеристика.
    Ещё одно преимущество нержавеющей стали становится очевидным, когда вы рассматриваете её в качестве материала для ракеты, которая, как предполагается, будет производить повторный вход в атмосферу. Дело в том, что у стали высокая температура плавления. Она гораздо выше, чем у алюминия, и хоть углеродное волокно не плавится, при определённой температуре разрушается смола. Поэтому, как правило, для алюминия или углеродного волокна ограничение для постоянной рабочей температуры: 300 °F (149 °С). Это не такая уж и высокая температура. Можно на небольшой промежуток времени превысить этот лимит до 350 °F (177 °С), а вот 400 °F (204 °С) — уже перебор, так как материал слабеет. Есть типы углеродного волокна, которые выдерживают 400 °F (204 °С), но в этом случае наблюдается сильное падение прочности. А сталь выдерживает температуры в 1500-1600 °F (816-871 °С).

    RD: У вас целая команда металлургов?

    EM: У нас есть отличная команда, занимающаяся разработками материалов, но сначала мы будем просто использовать высококачественную нержавеющую сталь марки 301. Есть ещё один важный нюанс, который играет важную роль. При взлёте необходим материал прочный при криогенных температурах, а при входе в атмосферу нужен материал, способный противостоять высоким температурам. Таким образом, масса и толщина теплозащитного экрана зависит от температуры на границе раздела между плитами теплозащитного экрана и корпусом. Например, на корабле Dragon толщина теплозащитного экрана фактически зависит от количества тепла, проникающего от экрана до самого корпуса корабля.
    Так что дело не в разрушении плиты теплозащитного экрана, а в теплопроводности между плитой и линией соприкосновения с корпусом корабля. Что касается стали, то её спокойно можно использовать при температурах в 1500 °F (816 °С) вместо, скажем, 300 °F (149 °С). То есть подветренная сторона стальной ракеты не нуждается в теплозащитном экране.
https://www.popularmechanics.com/space/rockets/a25953663/elon-musk-spacex-bfr-stainless-steel/

Вопрос сложнее: в вязких течениях могут реализовываться  высокоэнтальпийные струи и на подветренной стороне.

Тут дело за расчетами и моделированием. Но думаю не зря на прототипе в Бока-Чике мы видим аэродинамические наплывы вдоль боков - с носа и до основания.

Насчет нержавейки: ее температура плавления 1800 по Цельсию. Это немного - конструкция потеряет свои несущие свойства раньше. Температура в точке торможения для орбитальной скорости - выше - до 5000 градусов и выше.

Вот это вас занесло!

Elon Musk:
~1476°C — пиковый нагрев, ожидаемый примерно на 20% поверхности Starship при входе в атмосферу с НОО, ~ 1326 °C — ещё на 20%. Температура остальной поверхности будет ниже 1176 °C, поэтому тепловой экран не потребуется. Охлаждение излучением, пропорциональное T^4, помогает охладить 60% поверхности. Это ещё одна причина для использования стали.
|
Нержавеющая сталь 300-й серии лучше подходит для высоких температур наружной оболочки, так как она может выдержать ~1176 °C
https://vk.com/spacex?w=wall-41152133_111202

фраза про то что объем растет в кубе а площадь в квадрате нивелируется тем что толщина обшивки тоже растет.

Я бы сказал несколько иначе - рост объема в кубе позволяет нам достигнуть такой толщины обшивки - при которой ракета не складывается под собственным весом без наддува и даже с полезной нагрузкой. Но как указано выше, на прошлой странице - наддув используется когда баки заполняются топливной парой (как на стальных Атласах) - поэтому масса топливной пары не сказывается на толщине обшивки. (кроме двух участков - переходного отсека и юбки SuperHeavy).

[gals]

Охлаждение излучением, пропорциональное T^4, помогает охладить 60% поверхности.

М.б., насчет 5000 преувеличил, - все зависит от траектории. Ну, а приведенная температура получена уже с учетом излучения.

[santax2]

Насчет тефлона - его температура плавления 326,8°C. Дальше можно не продолжать.

Да, это сложная техническая задача - обеспечить антипригарное покрытие для космонавтов при более высокой температуре.

[Rz]

М.б., насчет 5000 преувеличил, - все зависит от траектории

Ответ лежит в верхних сообщениях под спойлером - но можно процитировать ещё раз:

Elon Musk:
— На самом деле, они [ред - крылья СтарШипа] создают подъемную силу на гиперзвуковом режиме, что важно для ограничения предельного нагрева.
|
Everyday Astronaut:
— Выходить из плотной атмосферы, чтобы отдавать тепло, а затем снова погружаться в неё. Это потрясающее решение!
|
Elon Musk:
— Лучше просто быть на границе максимума, и пусть Т^4 [ред - Т^4 - зависимость теплового потока от 4-й степени температуры] станет вашим другом. Нижние слои атмосферы охлаждают очень быстро, так что после приземления поверхности не бывают очень нагретыми.

Oran Maliphant:
— Метановое охлаждение корпуса всё еще возможно?
|
Elon Musk:
— Мы могли бы это сделать, но разработали недорогие многоразовые плитки, которые намного легче, чем транспирационное охлаждение, и достаточно прочные.

Scott Manley:
— Так, мне нужно перестроить некоторые из моих моделей входа Starship в атмосферу. Таким образом, значение угла атаки не будет составлять 90°, оно будет обеспечивать подъём, чтобы удерживать корабль в более плотной атмосфере, пока он не потеряет достаточную скорость...
|
Elon Musk:
— Правильно. Для многоразового теплозащитного экрана нужно минимизировать пиковый нагрев. Для абляционного материала нужно минимизировать сумму тепловой энергии. Поэтому его и можно использовать многократно, так как Starship будет двигаться во время повторного входа быстро для более низкой пиковой температуры, но с более высоким общим тепловым нагревом.

ShadowZone:
— Значит, это увеличивает вероятность того, что кораблю Starship придётся совершать многократные пролёты с кратковременным вхождением в атмосферу при посадке на Марс и при возвращении на Землю, верно?
|
Elon Musk:
— Наверняка больше чем один проход для возвращения на Землю. На Марс может сработать и один проход, но два прохода, вероятно, лучшее решение.
https://twitter.com/elonmusk/status/1176560672022220800

[Rz]

А во Флориде началась сборка прототипа Mk4:

[Алексей Шевченко]

У многоразовой транспортной космической системы StarshipFSH ребра жесткости имеются?

[Кремальера]

ребра жесткости имеются?

Конечно.Но только шпангоуты и стрингеры.

[Андрей 2]

— Выходить из плотной атмосферы, чтобы отдавать тепло, а затем снова погружаться в неё. Это потрясающее решение!

Видимо имелась ввиду схема посадки которая применялась для посадки на Землю кораблей 7К-Л1:

"Интересной особенностью проекта был способ входа в атмосферу при возвращении на Землю. Вход в атмосферу совершался над южным полушарием Земли, при этом за счёт подъёмной силы спускаемый аппарат «отскакивал» от плотных слоёв атмосферы и снова поднимался в космос, а его скорость уменьшалась со второй космической до суборбитальной. Повторный вход в атмосферу проходил уже над территорией Советского Союза. Такая «двухнырковая» схема позволяла осуществить посадку в высоких широтах, на территории СССР."
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D1%8E%D0%B7_7%D0%9A-%D0%9B1