¿Es un problema que las patas de aterrizaje del Falcon 9R estén muy calientes y se incendien durante el aterrizaje de refuerzo?

Las patas de aterrizaje que se incendian a medida que se extienden en el último segundo antes del aterrizaje no son realmente inesperadas, por lo que estarían diseñadas para resistir eso. Y esto es potencialmente un problema, a menos que se haya diseñado a su alrededor, ya se ha hecho más que evidente durante los vuelos de prueba de Grasshopper y F9R Dev .

La temperatura de la llama adiabática de RP-1 (queroseno de grado cohete) y LOX (oxígeno criogénico líquido) que usan los propulsores Falcon 9 puede alcanzar entre 3300 y 3700 K, dependiendo de la presión de la cámara y la relación de mezcla de aire y combustible, pero tiende a disminuir. más bajo con una presión más pequeña y probablemente (sin confirmar, a juzgar por el color de la llama y la quema residual) una mezcla algo más rica en combustible con aceleración profunda durante el aterrizaje del propulsor F9R.

   ^{Temperatura de llama adiabática de LOX/queroseno a diferentes presiones de cámara y proporciones de mezcla. Fuente: Braeunig}

Dado que el propulsor vuela (bueno, se llama quemadura suicida , no hay mucho vuelo involucrado desde la transición a velocidades subsónicas y cuando el propulsor alcanza su velocidad terminal) hacia su propio escape a medida que reduce gradualmente la velocidad vertical a cerca de 0 acercándose al aterrizaje, todo este calor de la llama de escape se reflejará desde la capa límite de la llama hacia arriba y alrededor de la llama supersónica por el flujo de aire circundante, y también se reflejará en el suelo en la aproximación final. Así que los ingenieros sabían exactamente a lo que se enfrentaban. Se puede anticipar y simular con buena precisión incluso antes de que se doble el metal.

Por lo tanto, el diseño se hizo de tal manera que las patas de aterrizaje toleren la expansión de la diferencia de temperatura a la que estarían expuestas (desde temperaturas bajo cero de la atmósfera de mayor altitud y tocar el cuerpo del propulsor con propulsores profundamente enfriados en él, hasta ~ 3500 K en la aproximación final y el aterrizaje ), principalmente moviendo todos sus actuadores y bisagras hacia arriba y lejos del calor de los propulsores a lo largo del propulsor, y las patas de aterrizaje se extienden solo unos 10 segundos antes del aterrizaje para reducir aún más los efectos térmicos. También necesitan tolerar tal estrés solo una vez antes de que sean inspeccionados y reparados nuevamente.

Pero, como se menciona en los comentarios, los impulsores F9R no pueden flotar. Incluso un solo motor Merlin con el acelerador a fondo es demasiado potente y produce más empuje del necesario para soportar el peso de un propulsor que regresa y que para entonces está casi vacío de propulsores. O, en el lenguaje de campo, su relación empuje-peso es mayor que 1. De todos modos, no le quedarían suficientes propulsores para tales maniobras, para mantener la altitud mientras lucha contra el arrastre de la gravedad. Si se requiere un desvío y su trayectoria en gran parte balística está fuera de lugar, aterrizará en cualquiera de las cuatro plataformas de aterrizaje de contingencia alrededor de la principal, o el propulsor será destruido arrojándolo al océano o activando su vuelo . terminaciónsistema.

   ^{Zona de aterrizaje 1 , antiguo complejo de lanzamiento 13 en la estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral, Florida. Fuente: Patrick AFB (PDF)}

Entonces, lo que vio durante el histórico primer aterrizaje exitoso del propulsor de un vehículo de lanzamiento orbital después de haber impulsado la etapa superior y la carga útil hacia la órbita es prácticamente el mayor estrés térmico al que estarán sujetas las patas de aterrizaje de este diseño específico. No se excluyen las pequeñas mejoras, y SpaceX ya las ha rediseñado un poco al menos una vez (en los Falcon 9R volados, más a menudo desde Grasshopper), pero nos costó mucho encontrar diferencias en nuestro chat .