Falcon 9 v1.2 FT Block 5

Foguete de primeiro estágio reutilizável de carga média-pesada da SpaceX

CARACTERÍSTICAS DO FALCON 9 BLOCK 5

O foguete tem um peso de decolagem médio de 579,290 kg para uma carga útil de cerca de 15.000 kg; os nove motores Merlin 1D do primeiro estágio produzem um empuxo de decolagem de 7.607 kN, equivalente a 775.701 quilogramas-força. O Block 5 sucede os ‘blocks’ (modelos) anteriores, e se constitui no modelo final operacional da empresa.

Algumas caraterísticas do foguete:

As tubeiras dos motores Merlin dos Block 5 não são polidas espelhadas como as dos Block 3

A pintura do logotipo da SpaceX e da bandeira americana no casco do primeiro estágio é feita à mão e fita adesiva, não sendo um decalque de vinil. Possivelmente o mesmo acontece com os grafismos das conchas da coifa de cabeça.

A construção transversal da seção de interestágio é composta por uma camada de cortiça de cerca de 0.635 cm e camadas internas e externas de tecido de fibra de carbono de aproximadamente 0.3175 cm cada, e um núcleo central de alumínio-favo-de-mel também de cerca de 0.3175 cm.

Os três atuadores de separação tem pistões de cerca de 7,62 cm de diâmetro que usam hélio para estendê-los e retraí-los. Com uma área de pistão de 114,709 cm2 e 5.000 PSI de hélio, há um máximo de 15.875,7 kgf de força de separação disponível em cada dos três pistões, além de força semelhante no pistão central que ajuda a centralizar a tubeira do motor M1D-Vac do segundo estágio.

As impressoras 3D de sinterização a laser de metal Power EOS usadas pela SpaceX são do modelo M 280. São usadas para produzir as peças principais dos motores, em Inconel por causa da densidade, embora os guias de visitas da SpaceX erroneamente mencionam o titânio.

A SpaceX anuncia oficialmente os seguintes dados sobre os propelentes do foguete:
Para o primeiro estágio: Massa de LOX 287.430 kg; massa de RP-1 123.570 kg. Para o segundo estágio: Massa de LOX, 75.200kg e de RP-1 de 32.300kg.

Modificações do Block 5 em relação aos modelos anteriores:

Falcon 9 Bl 5 com um estágio ‘core’ reutilizado

• Aletas de grade de titânio para reutilizações ilimitadas.
• Novas pernas de pouso do trem de aterrissagem com a capacidade de serem retraídas pela equipe de solo em vez de removidas após o pouso. Essas pernas também são pretas em vez de brancas, sem pintura no material composto de carbono.
• Alterações nas turbobombas para evitar microfraturas das palhetas da turbina. Isso nunca foi considerado um risco , mas a NASA pediu à SpaceX para corrigir o problema.
• Substituição da tinta de base epóxi por um revestimento de proteção térmica para fins de reutilização.

• Proteção térmica aprimorada ao redor dos motores também para melhorar a reutilização.
• A octaweb (estrutura de suporte dos motores) é aparafusada em vez de soldada, para reduzir o tempo de inspeção / reparo / reforma e para permitir a fácil mudança de Falcon 9 “solo” para “booster” de Falcon Heavy.
• O interestágio é preta em vez de branco em fibra de carbono sem pintura (para economizar tempo e peso).

Falcon 9 Bl 5 com ‘core’ novo

• Carenagem atualizada, a “Carenagem 2.0”, que é ligeiramente maior que a anterior e tem alterações para permitir a recuperação e reutilização. Também é mais fácil de produzir e mais leve do que as carenagens anteriores.
• Tanques de carbono bobinado ‘COPVs’ atualizados (apelidados de COPV 2.0).
• Melhoria no empuxo para os motores Merlin 1D (cerca de 10%).
• O foguete é habilitado a voos tripulados (man-rated), o que significa que é certificado para transportar tripulantes. A NASA estabeleceu o padrão de sete voos bem-sucedidos do foguete para certificação.

Falcon 9 Bl 5 com espaçonave Crew Dragon

• Atualizações de componentes ativos, como válvulas, bem como muitas outras peças para permitir muitas reutilizações.
• Controle de vôo, ângulo de ataque e autoridade de controle aprimorados, para permitir pousos com menos propelente (e, portanto, a capacidade de pousar após transportar cargas úteis mais pesadas).

Os engenheiros da SpaceX agora estão planejando fazer quinze voos por ‘core’ de primeiro estágio, adotando novos procedimentos de produção e remanufatura configurando cada componente para suportar até quatro vezes o tempo esperado de exposição para 15 vôos. O cronograma agora prevê um voo a cada 5 dias com uma frota de 21 ‘cores’. As tubeiras dos motores são refrigeradas por fluido e substituídas proativamente. O tubo de alimentação de oxidante tem vedações sendo examinados quanto a melhores características de expansão térmica. A SpaceX possui um sistema de inspeção do tipo companhia aérea, implicando uma “verificação ‘A'” após cada voo, a “verificação ‘B'” a cada seis a sete voos, e a “verificação ‘C'” para foguetes mais usados e unidades destinadas a missões tripuladas. Testes estáticos que costumavam ser executados depois que um motor era removido e reparado ou uma unidade de turbina trocada agora só se forem removidos e trocados três motores; e os estágios de turbina agora são monitorados por acelerômetros durante a ignição. O modelo Block 5 está em constante evolução, com moodificações nos escudos térmicos e novos procedimentos de drenar os tanques do segundo estágio, mesmo que a conexão de desengate rápido “QD” se solte. Para a maioria das mudanças, eles identificam a melhoria potencial, testam-na na bancada, depois em um lançamento do StarLink, e então se torna norma. A SpaceX emprega dois sistemas de software ajustados para reutilização. Um chamado Hyperion analisa a telemetria e aponta áreas que precisam de um olhar mais atento. E o Warp, seu sistema de produção, também recebeu modificações para reutilização, como apontar problemas semelhantes que ocorreram em voos anteriores.

Falcon 9 Bl 5 com espaçonave cargueira Cargo Dragon 2

A SpaceX teve dois desligamentos recentes de motor de core (março de 2020 e fevereiro de 2021), e em ambos ainda foi possivel colocar as cargas úteis em órbita. A falha de 2020 foi devido ao fluido de limpeza deixado na seção de oxigênio do gerador de gás, e a falha de 2021 foi devida a gás quente penetrando no escudo do motor e danificando um chicote eletrico. Este era o motor central, então nenhum pouso era possível.

Eles continuam ajustando o intervalo de tempo entre o corte dos motores do primeiro e o início da queima do segundo estágio. Quanto menor o atraso, melhor o desempenho, mas mais desgaste é imposto no primeiro estágio. Nos lançamentos dos Starlink, eles estão experimentando soltar as carenagens mais cedo.

Detalhe da perna do trem de aterrissagem do ‘core’, primeiro estágio, do foguete Falcon 9 Block 5, com seu amortecedor e cerne esmagável e a carenagem aerodinâmica que serve de sapata. Elas usam um mecanismo telescópico de extensão de fibra de carbono para dar às pernas a força suficiente para resistir às forças dos pousos do estágio. foto Kyle Montgomery
Perfil da trajetória de um lançamento de Falcon 9, de acordo com a telemetria

Sistema de numeração:
B1XXX.YY:
Este é o sistema interno da SpaceX para nomear “cores” de primeiro estágio. O B significa”booster”(foguete, estágio) e o”1″denota que este ‘booster’ é primeiro estágio (herança de quando um”2″seria dado a um possível segundo estágio recuperável, ideia abandonada). Os algarismos XXX é um número crescente que começou em 001. Os algarismos”Y”no final indicam qual missão o booster está voando (ou se preparando para voar). Por exemplo, o B1021.1 lançou a nave de carga CRS-8 em abril de 2016 e o B1021.2 SES-10 em março de 2017. Um algarismo extra ‘Y’ raramente é usado fora de um contexto específico de determinada missão.

F9/H-N: Este é o sistema interno da SpaceX para nomear um Falcon 9 / H totalmente montado. Os números do Falcon 9 se parecem aos dos F9-N, e os do Falcon Heavy FH-N, onde N é um número crescente que começa em 1. Esses números são usados uma vez e não são reutilizados com base nos primeiros estágios ou em qualquer outro equipamento reutilizável. Eles são atribuídos a um determinado conjunto de equipamento (primeiro estágio, segundo estágio, carenagens, etc.) algum tempo depois de todos os componentes terem sido produzidos, mas antes que esses componentes cheguem ao local de lançamento. Por causa disso, F9/H-N frequentemente é empregado fora de ordem sequencial.

Nome da missão: Esta é a maneira mais direta de identificar os lançamentos. Cada missão lança uma carga útil única em órbita, seja um satélite ou uma espaçonave Dragon, e todos têm seus próprios nomes. Quando há missões semelhantes, como o contrato da CRS Dragon ou a constelação Iridium NEXT sendo lançadas com frequência, eles têm seus próprios números, como “CRS-8” ou “Iridium 2”.

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