calculs coin de table falcon 9...

Je débarque sur ce forum, donc peut être ce sujet a-t-il déjà été traité, auquel cas veuillez m'en excuser.

Je suis allé par hasard sur le site de Space X qui donne quelques caractéristiques intéressantes de la fusée falcon 9 (qui doit voler prochainement):

2 étages oxygène kérozène,
ISP 305s (dans le vide) pour le premier étage
ISP 325s pour le deuxième étage.
environ 340 tonnes au décollage
une capacité de 4,5t en GTO

Or si on suppose que pour le GTO, il faut fournir un incrément de vitesse de plus de 11,5 km/s (avec les pertes aéro et gravitationnelles), j'obtiens en gros des indices de structures de 4 à 5%, ce qui me semble particulièrement faible (OK c'est pas du cryo, et on a fait quelques progrès depuis soyouz, mais quand même !!!)

deuxième "détail", Space X envisage à l'avenir d'utiliser cette fusée pour des vols habités. Un tel indice de structure ne risque-t-il pas d'imposer un facteur de charge important (6 à 8g) avant l'exctinction du premier étage ?


Si vous avez plus d'info, ça m'intéresse.

Avec 9 moteurs, il est possible d'en éteindre plusieurs avant la fin de combustion des ergols du premier étage... Pour les Isp, en dériver les indices structurels est assez délicat, car les Isp sont plus importantes dans le vide que dans l'atmosphère. (Cela concerne naturellement le premier étage.) Il faudrait vérifier, car ces indices structurels me paraissent effectivement assez faibles...

Effectivement, je m'en veux de ne pas avoir pensé à l'extinction en deux temps des moteurs :ven:

j'ai trouvé ça :
"Weighing in at over 7,700 kg (17,000 lbs), the thrust assembly and nine Merlin engines represents over half the dry mass of the Falcon 9 first stage."
à cette adresse :
http://spacefellowship.com/2009/09/24/spacex-falcon-9-inaugural-launch-only-a-few-months-away/
Ce qui nous donne une masse à vide du premier étage de l'ordre de 7,7 *2 ~ 15 tonnes, la masse totale au décollage est de 325 tonnes (Wikipedia), dont on peut raisonnablement attribuer les 3/4 au premier étage, ce qui nous donnerait un indice structurel de l'ordre de 15(3*325/4)~6%. Ce qui est déjà assez difficile à obtenir, même avec un alliage Al-Li. Faudrait voir si tu n'as pas soulevé un lièvre là... Ça sent le gonflage de charge utile...

En lisant le manuel utilisateur (j'aurais du commencer par ça :oops: ), je pense avoir trouvé le lièvre...

les perfos annoncées pour le GTO sont pour le falcon9 "block 2" (p18) dont on ne sait pas grand choses, si ce n'est qu'il a "des structures allégées" et un chargment en ergols plus important, et une poussée supérieure au block 1.

a mon avis, cela explique aussi la cohabitation de valeurs de poussée différentes sur la même page du site de space X:

617 kN pour un merlin dans le vide, soit 566 t de poussée pour 9 (block2?)
494 t de poussée pour la fusée dans le vide (block 1 ?)


en résumé, j'ai bien peur que la poussée dans le vide et la masse au décollage soient le block 1

et que les 500t de poussée au niveau de la mer et les 4,5 t en GTO concernent le block 2

je n'irai pas jusqu'à prétendre que Space X fait de la publicité mensongère, mais c'est pas très rigoureux...

au passage, l'indice de structure des étages à kéro peut être apparement assez faible: 6,4% pour l'étage central Soyouz, on doit pouvoir faire mieux aujourd'hui...

Le manuel ne correspond donc pas au lanceur existant devant être lancé prochainement, mais à une évolution prévue de la F9 mono-corps qui n'existe aujourd'hui que sur le papier... (je viens de survoler le manuel)

Laurent J a écrit:
a mon avis, cela explique aussi la cohabitation de valeurs de poussée différentes sur la même page du site de space X:

617 kN pour un merlin dans le vide, soit 566 t de poussée pour 9 (block2?)
494 t de poussée pour la fusée dans le vide (block 1 ?)

Apparemment, la valeur de 4.94 MN qui est indiquée pour la poussée (totale) dans le vide du Block 2 correspond en fait à la poussée au niveau de la mer (ce qui est d'ailleurs plus intéressant à donner pour un 1er étage). En prenant la poussée Merlin au niveau de la mer, on retrouve cette valeur de poussée totale à 1% près:
9x556 kN ~ 5 MN

Ouf, c'est "juste" une coquille de site web (il n'y a pas cette erreur dans le manuel) ! ;)

Mouais, sauf que du coup, cette poussée n'est plus cohérente avec la masse annoncée du lanceur:

617kN dans le vide à 304s d'ISP ou 556 kN à 275s d'ISP au niveau de la mer, ça fait dans les 206kg d'ergols par seconde.

Or comme le guide indique "no throttle capability" et une durée de combustion de 170s de l'étage (ou de façon équivalente 155s à 9 moteurs et 18s à 7 moteurs), ça fait au moins 315t d'ergols au premier étage (sans compter ce qui a brulé pendant le maintien au sol, et ce qui reste après l'arrêt commandé des moteurs) ce qui n'est pas cohérent avec une masse totale du lanceur de 340t.

Je persiste à soupçonner les différentes sources de mélanger de façon plus ou moins explicites, les caractéristiques de deux lanceurs différents.


(un calcul équivalent réalisé pour une poussée totale du premier étage de 4,94MN dans le vide donnerait 271t, ce qui est beaucoup mais reste plausible sur un bi étage)

Laurent J a écrit:Mouais, sauf que du coup, cette poussée n'est plus cohérente avec la masse annoncée du lanceur:

617kN dans le vide à 304s d'ISP ou 556 kN à 275s d'ISP au niveau de la mer, ça fait dans les 206kg d'ergols par seconde.

edit: juste pour dire que j'ai posté brièvement une tentative d'explication foireuse, mais j'aurais du tourner 7 fois ma langue dans ma bouche (ça peut arriver un vendredi soir) ;)
A part ça, on n'est pas les seuls à se poser ces questions sur les données d'indice de structure: il y a un fil sur ce sujet dans le forum spacefellowship, ou certains donnent des reconstitutions d'étagement.