¿Por qué el carenado del Falcon 9 es tan grande?

El carenado del Falcon 9 cuesta millones de dólares. Tiene 5,2 metros de ancho , mientras que el cohete en sí tiene solo 3,7 metros de ancho . No hay ninguna razón aerodinámica por la que el carenado tenga que ser tan grande, ya que Dragon tiene el mismo ancho que el booster. Para naves espaciales pequeñas como TESS , un carenado mucho más corto (y por lo tanto más liviano) con la mitad del área de la sección transversal (para una presión menos dinámica) obviamente sería suficiente:TESS en carenado

¿Por qué SpaceX no usa carenados más pequeños para cargas útiles más pequeñas?

Sospecho que esto es principalmente una decisión comercial. Supongo que desarrollar carenados para satisfacer las necesidades personalizadas es más costoso que realizar una pequeña actuación y poder ensamblar / copiar y pegar un montón de carenados. Esto ahorra tiempo de ingeniería, permite mejoras enfocadas y cada nuevo carenado podría tener efectos secundarios inesperados que deberían probarse. Las fuerzas y los efectos atmosféricos a velocidades supersónicas pueden resultar extraños y difíciles de simular.
Diseñar y fabricar un carenado mucho más pequeño y liviano probablemente costaría más en I+D que el costo del queroseno que se ahorraría para usar en este lanzamiento.
@RussellBorogove si el queroseno es, de hecho, el único problema. Existe una posible limitación delta-v de carga útil debido al arrastre. No estoy seguro de si esa es la causa de la estrecha ventana de lanzamiento de 40 segundos ( ¿Por qué la ventana de lanzamiento de TESS está abierta solo 40 segundos por día? ) Para esta órbita complicada o no, pero para una misión en el espacio profundo con una pequeña carga útil , un carenado gigante de gran tamaño podría ser un factor limitante.
Tal vez ese es el carenado más pequeño.

Respuestas (1)

Una de las claves de la ventaja de costos de SpaceX es la estandarización de partes comunes. Un ejemplo es el motor Merlin, que se usa tanto en la primera como en la segunda etapa del Falcon 9 y Falcon Heavy (aunque una versión optimizada de vacío ligeramente diferente en la segunda etapa).

Esto también se hace para los carenados. Los carenados son muy caros de fabricar ( alrededor de 6 millones de dólares ). Diseñar el carenado más grande posible para que funcione en cualquier misión posible costará menos que diseñar carenados personalizados para misiones específicas. Y el tiempo de diseño puede afectar la cadencia de lanzamiento.

Y construir un tipo de carenado grande para cada lanzamiento probablemente cueste menos que construir tipos más pequeños para varias misiones, incluso si los carenados más pequeños requieren menos material. Algunas razones se deben a que hay procesos requeridos, como ensamblaje, prueba, carga, etc. que son más seguros/más consistentes y más fáciles de optimizar si se aplican al mismo tamaño/diseño de carenado cada vez.

Pero incluso si el costo de construcción es realmente más bajo para los carenados más pequeños, SpaceX tiene la intención de recuperar y reutilizar los carenados. Una vez más, la recuperación se beneficia de un diseño/tamaño estandarizado, no solo para el proceso de recuperación (que necesita espacio para paracaídas/chorros de dirección/etc.), sino también para su reutilización. Tener un carenado pequeño, mediano y grande significaría no reutilizar cada uno con tanta frecuencia y requeriría un mayor inventario de cada uno (¿qué sucede cuando tiene lanzamientos de carenados pequeños consecutivos y no tiene tiempo suficiente para restaurar/probar el primer carenado? ). Reutilizar un carenado grande de $ 6 millones con el doble de frecuencia que un carenado pequeño de $ 3 millones significa que el carenado grande costará menos por lanzamiento.

Buena respuesta por qué no están usando un carenado más pequeño en este lanzamiento. Por qué es este tamaño se reduce en gran medida a EELV. La Fuerza Aif de EE. UU. diseñó algunos estándares para simplificar sus vidas y permearon en gran medida toda la industria de lanzamiento. en.wikipedia.org/wiki/Evolved_Expendable_Launch_Vehicle
El costo de ensamblar un carenado es un problema menor que el costo de probar y calificar un nuevo diseño de carenado.
@Hobbes No compro eso. Claro, la I+D para todo en un cohete es costosa, pero un carenado sigue siendo mucho más un caparazón tonto y resistente que las complejidades de un motor de cohete con cientos de detalles individuales que podrían fallar. La razón por la que es tan caro son los materiales, pero uno pensaría que los ingenieros tienen una idea bastante buena de cómo las propiedades del material se escalan a diferentes tamaños. Del mismo modo, las propiedades aerodinámicas se pueden modelar bastante bien con simulaciones CFD, especialmente si ya tiene muchos datos de referencia de un tamaño. Creo que es realmente el aspecto de la reutilización lo que domina.
@leftaroundabout viniendo de un avión, creo que Hobbes tiene razón.
@leftaroundabout "una idea bastante buena sobre cómo se escalan las propiedades" no es lo mismo que haber probado esas propiedades. Tengo una idea bastante buena sobre la naturaleza de la vida, el universo y todo, pero no he probado nada de eso.
@Knetic no, no lo haces. Nadie tiene una “idea bastante buena” sobre la vida, siendo la biología mucho más complicada que la física y la ingeniería estructural.
@fectin elaborado? Los fabricantes de aviones construyen muchos aviones diferentes, en particular, generalmente construyen bastantes variantes de cada modelo de tamaño ligeramente diferente para satisfacer mejor las necesidades de larga distancia, alta capacidad o bajo costo, mientras ahorran en I + D mucho más alto. costo de un modelo completamente nuevo o de las piezas reales de alto valor, como los motores.
Si puedo hablar por @fectin, creo que el tema es que estamos hablando de hacer como máximo un puñado de unidades de cada tamaño de carenado. Los fabricantes de aviones comerciales generalmente solo diseñan variantes de sus aviones si esperan vender en gran volumen. Al observar los modelos recientes de Boeing, la menor cantidad de unidades vendidas fue 38 para 767-400ER, pero también tienen un contrato gubernamental para 38 más para un avión cisterna militar construido sobre mismo cuadro. Nuevamente, no es solo el costo de los cambios, es el costo de diseñar, probar y calificar esos cambios para los clientes lo que hace que las pequeñas series de producción sean tan caras.
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