Se espera que Falcon Heavy lleve 4 veces más masa a LEO que Falcon 9 (53 en lugar de 13 toneladas). ¿Son los cohetes más grandes generalmente 4/3 veces más capaces por masa de combustible y empuje del motor? No parece ser cierto para Delta IV Heavy en comparación con Delta IV. Sus 3 impulsores de núcleo común dan 3 veces más masa de carga útil a LEO. (9 y 27 toneladas).
El número de 53 toneladas métricas proviene del uso de alimentación cruzada de propulsor . Y solo cuando se usa alimentación cruzada de propulsor. Cuando no lo uso, la carga útil a LEO es menor, pero no puedo encontrar una referencia a ese número.
La alimentación cruzada significa que el núcleo central tiene conexiones con los núcleos laterales, enviando combustible y oxidante desde cada lado a los motores del núcleo central. De esta manera, cuando los dos impulsores laterales se queman, el núcleo central está mayormente lleno de combustible/oxidante, convirtiéndose de un vehículo de 2 etapas a un vehículo funcional de tres etapas. Los impulsores laterales solo alimentan los tres motores más cercanos al impulsor lateral. Por lo tanto, 6 de los 9 motores se alimentan de forma cruzada, y los tres del medio del núcleo central se alimentan de su tanque nativo.
Luego, el núcleo central, que actúa como una segunda etapa, puede quemar la mayor parte del valor de un núcleo Falcon completo para impulsar la etapa superior (ahora realmente una tercera etapa) a la órbita para que termine la misión.
Es increíble lo importante que es la alimentación cruzada. Por desgracia, resulta que SpaceX decidió que no valía la pena el esfuerzo. En su lugar, lanzaron con los 27 motores a pleno rendimiento y, poco después de que se movieron, desaceleraron los 9 motores desde el núcleo central, de modo que los núcleos laterales se quemaran antes y aún así produjeran un efecto de puesta en escena.
Delta 4 Heavy, quema los tres núcleos básicamente a la misma velocidad, aunque podrían estar considerando un empuje total para comenzar, reducir el núcleo central, separar los núcleos y quemar el núcleo central un poco más para obtener un efecto de pseudo tercera etapa.
Angara 3 o 5, que volará con múltiples correas, puede tener la capacidad de hacer algo similar con la aceleración, pero a menos que esté integrado desde el principio, la alimentación cruzada es muy difícil de agregar después.
Pero reducir el núcleo central para que arda por más tiempo después de que los núcleos laterales se separan no es tan efectivo como para vaciar los impulsores laterales mucho más rápido, preparar antes, desechar toda esa masa adicional y luego quemar la 'segunda' etapa más ligera por más tiempo. Sin embargo, SpaceX decidió optar por la aceleración en lugar de la alimentación cruzada al final.
Lo más probable es que esto se deba a que ningún cliente de pago necesitaba realmente la capacidad de carga completa para una misión. Por lo tanto, se acercan lo suficiente con estrangulamiento. Además, entre el momento en que anunciaron la primera iteración de Falcon Heavy y el primer lanzamiento, el refuerzo central de Falcon mejoró enormemente.
El rendimiento del Falcon 9 1.0 (los primeros 5 propulsores) difiere mucho del Block 5 Falcon 9. Pasaron de una carga útil LEO de 10 450 kg a 22 800 kg y el penúltimo Falcon Heavy utilizará los propulsores más nuevos.
La primera misión Falcon Heavy en realidad usa impulsores laterales del Bloque 3 (anteriormente eran impulsores del Bloque 3 volados). El núcleo central es único y nuevo, pero se cree (todavía no se ha visto ninguna evidencia) que no es exactamente el diseño del Bloque 5. Se espera que los vuelos futuros utilicen tres núcleos Block 5.
Gran parte de ese aumento de rendimiento está relacionado con Merlin, donde el Merlin 1A/1B del Falcon 1 original tenía solo alrededor de 75,000 libras de empuje.
El Merlin 1C utilizado en el Falcon 9 1.0 fue una gran mejora con un empuje cercano a las 125,000 libras al nivel del mar.
El Merlin 1D utilizado en Falcon 9 1.2/Full Thrust está más cerca de las 170 000 libras de empuje.
Se espera que la versión final que se espera usar en el Bloque 5 (sin cambio de nombre oficial aún) aumente nuevamente, acercándose a las 190,000 libras.
Por lo tanto, duplicaron con creces el rendimiento de la carga útil de un solo palo entre el momento en que se anunció Falcon Heavy y su primer lanzamiento.
Esto les permitió recuperar la carga útil que predijeron originalmente, sin necesidad de una alimentación cruzada más compleja.
https://en.wikipedia.org/wiki/Falcon_9 Carga útil del Falcon 9 a LEO: 22,8 toneladas a GTO: 8,3 toneladas
https://en.wikipedia.org/wiki/Falcon_Heavy Carga útil de Falcon Heavy a LEO: 63,8 toneladas a GTO: 26,7 toneladas
El rendimiento de FH es solo un 180 % más para LEO, pero un 220 % más para GTO
Entonces, no, NO es 4 veces más para LEO, que estaba usando alimentación cruzada, que se abandonó porque es demasiado arriesgado y complejo y no es necesario para las misiones existentes. SpaceX ve suficientes oportunidades de mercado para
Con alimentación cruzada, FH podría arrojar más de 70 toneladas a LEO, quizás más de 4 veces más
Porqué es eso ? Los dos refuerzos laterales adicionales no aumentan el rendimiento de forma lineal. Los 3 impulsores funcionan como primera etapa FH y luego, cuando se desechan los impulsores laterales, el impulsor central solo funciona como segunda etapa. Esto mejora el rendimiento de forma no lineal. Sin alimentación cruzada, los impulsores laterales deben permanecer conectados por más tiempo, lo que reduce el tiempo de combustión de la configuración de la segunda etapa. Con la alimentación cruzada, los propulsores laterales alimentan el combustible del propulsor central hasta la separación, lo que proporciona un propulsor central lleno de combustible tras la separación, lo que aumenta sustancialmente el tiempo de combustión de la segunda etapa. En este proceso de pensamiento, la etapa superior ahora es una tercera etapa.
La razón adicional por la que se abandonó la alimentación cruzada es que el refuerzo central termina de quemarse demasiado rápido y demasiado alto, por lo que para recuperarlo, se podría haber colocado una plataforma ASDS 2x o 3x tan lejos de la plataforma de lanzamiento como con F9. Dado que el FH sin alimentación cruzada Block V revisado ahora puede manejar todas las misiones para las que se ha contratado a SpaceX, es lógico facilitar la recuperación de los 3 impulsores, lo que es mucho más importante que tener un rendimiento por el que ningún cliente esté dispuesto a pagar.
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