星际荣耀详尽分析SpaceX星舰第五飞:瑕不掩瑜 99.9%成功
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  • 2024年10月19日 18:41
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【第五次飞行中的特殊情况】

在实际飞行过程中,通过飞行直播,可以发现以下特殊情况。

5.1 超重助推器

5.1.1 着陆减速箭体外部起火/COPV整流罩部分脱落

超重助推器从T+00:06:32开始,即超重助推器着陆点火后不久,箭体外部局部起火。 

星际荣耀详尽分析SpaceX星舰第五飞:瑕不掩瑜 99.9%成功 图61 超重助推器靠近机械臂(左)以及被捕获(右)时箭体外部燃烧情况

约T+00:06:40,靠近机械臂一侧火势增大。

此时超重助推器为竖直状态,发动机部分尾焰反卷至加注口附近,引燃排出的可燃介质。

在此期间,可以通过直播画面观察到被用于保护COPV的长排罩处有碎屑散落。

星际荣耀详尽分析SpaceX星舰第五飞:瑕不掩瑜 99.9%成功 图62 返回时箭体碎屑散落(红圈处)

通过对比图片,推测可能是在加注口附近发生了甲烷泄漏,甲烷被点燃引发了火灾,此时在热流以及气流的双重影响下,长排罩的结构损坏。

由于当时的飞行速度较低,这种损伤并没有导致内部气瓶的破坏。

着陆后,可以看到COPV防护罩的部分结构已经脱落,但内部的支撑结构仍然保持完整。

星际荣耀详尽分析SpaceX星舰第五飞:瑕不掩瑜 99.9%成功 图63 起火位置特写

星际荣耀详尽分析SpaceX星舰第五飞:瑕不掩瑜 99.9%成功 图64 超重助推器结构破损处以及起火处特写(拍摄于发射当天稍晚)

下图为疑似发生泄漏的加注口。

星际荣耀详尽分析SpaceX星舰第五飞:瑕不掩瑜 99.9%成功 图65 疑似泄漏的加注口

5.1.2 返回时外圈发动机喷管变形

通过视频可见,超重助推器外圈发动机在着陆前动力减速段,已发生肉眼可见的变形。

星际荣耀详尽分析SpaceX星舰第五飞:瑕不掩瑜 99.9%成功 图66 发动机变形处(箭头示意)

后续马斯克在其社交媒体进行了回复,称外圈发动机喷管因高温和气动力导致变形。

星际荣耀详尽分析SpaceX星舰第五飞:瑕不掩瑜 99.9%成功 图67 马斯克对该现象的解释

5.1.3 预留推进剂过多

火箭着陆后,可见氧箱、甲烷箱下部仍保有大段白色结霜部分,可知仍剩余了大量低温推进剂,相关讨论认为有数百吨的推进剂留存。通过对比官方的飞行时序,可以判断为计划内的推进剂余量。

星际荣耀详尽分析SpaceX星舰第五飞:瑕不掩瑜 99.9%成功 图68 回收后的超重助推器情况

5.2 星舰飞船

5.2.1 一二级热分离对后襟翼的影响

T+00:12:43时,直播视角切换到星舰飞船后襟翼,可观察到其后部区域颜色有明显差异,综合其出现位置以及飞行过程。

推测在星舰飞船发动机启动至一二级热分离期间,发动机尾焰高温使襟翼的不锈钢材料表面发生氧化反应的结果。 

星际荣耀详尽分析SpaceX星舰第五飞:瑕不掩瑜 99.9%成功 图69 星舰飞船后襟翼不锈钢表面状态

5.2.2 再入过程中前翼转轴局部烧穿受损

星舰再入返回过程中,前翼面中间铰链处被高温等离子体侵入并局部烧穿受损。

烧蚀从T+00:58:38,即星舰飞船切换到再入视角时开始,此时根据实际飞行时序,星舰飞船已经过最高气动加热温度飞行段,即将接近返回段最大动压点。

烧蚀从中间铰链蔓延至后铰链部位,但蔓延速度较慢,总时长约2分钟。

星际荣耀详尽分析SpaceX星舰第五飞:瑕不掩瑜 99.9%成功 图70 襟翼烧蚀过程(顺序:从左至右,从上向下)

在星舰飞船再入返回期间,从鼻锥处襟翼有白色碎屑飘出,有可能与襟翼烧蚀有关。

在此次飞行试验中,襟翼前缘升级了热密封措施,提高了飞行环境高温适应性,但襟翼后铰链部位由于未进行防热包覆措施升级,出现了大范围烧蚀,和星舰第四次飞行试验中的烧蚀现象相似,热防护措施的效果虽有改善但仍存在提升空间。

5.2.3 海面着陆后爆炸

箭上与海面浮漂视角视频显示星舰落海后发生了爆炸。考虑到在本次飞行试验中,星舰飞船溅落精度符合预期,有讨论认为可能是预定动作或软着陆异常触发安控装置引爆,但目前还没有官方解释。

星际荣耀详尽分析SpaceX星舰第五飞:瑕不掩瑜 99.9%成功 图71 星舰飞船溅落海面后发生爆炸

【总结】

在SpaceX星舰的第五次飞行任务中,二级再入返回的防热问题得到一定程度的改善、海上软着陆位置精度大幅提高,并首次实现了通过发射塔机械臂回收超重助推器。

本次飞行试验成就了SpaceX发展的里程碑节点与重要的历史时刻,是重复使用运载火箭技术和能力的再一次突破,对世界航天领域未来大规模低成本空间运输具有重大意义。

SpaceX的成功离不开其“快速迭代、快速进化”的理念。

星舰的历次飞行试验间隔从200多天逐步缩短至80多天,甚至在原计划中,第五次与第四次飞行试验间隔仅60天。

通过反复的测试、分析总结和优化进行快速迭代,采用敏捷管理方法以适应不断变化的需求,在可控风险下进行技术尝试,鼓励团队创新文化,以及有效利用资源、以最大化产出投入比,都是中国航天可以借鉴并应用到自身发展中的策略。


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