星舰S30首次使用导流槽试射

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017月26日17时许,星舰S30在德州星舰基地梅西测试场首次使用导流槽进行静态点火,猛禽发动机的平均尾焰温度约为3500摄氏度。

02梅西测试场采用传统的导流槽设计,以避免对星舰发动机造成破坏。

03自5月起,星舰飞船所有测试包括静态点火在内,全都转至梅西测试场,以加快发射节奏。

04由于首飞教训,星舰团队对轨道发射台进行了重新修整,增加了水冷钢板等设备。

05目前,S30已执行两次全发动机静态点火测试,为下阶段与B12堆叠合体、湿彩排做准备。

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美中时间7月26日17时许(北京时间7月27日上午6时许),星舰S30位于德州星舰基地梅西测试场首次使用导流槽进行静态点火。

▲SpaceX在X平台上发布这段慢镜头视频,长达3分半钟。实际点火约8秒。这是从新建成的火焰导流槽底部拍摄而成,该摄像头必须承受高温烘烤。根据测量结果显示,猛禽发动机的平均尾焰温度约为3500摄氏度,这个温度接近燃料完全燃烧的理论温度。

自今年5月起,梅西测试场快速取代星舰发射场的原来两个飞船测试台(PAD A、B),今后星舰飞船所有(除了湿彩排)测试包括静态点火在内,全都转至梅西测试场。以便为轨道发射区让路,加快发射节奏。5月8日S30在原测试台(PAD B)完成首次静态点火,成为轨道发射区最后一次星舰飞船静态点火。

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四面环水、独立封闭的梅西测试场,采用传统的导流槽设计,以避免原A、B测试台(PAD A、B对混凝土地基造成破坏,进而损坏星舰发动机。

导流槽(Flame Diversion Trouch/Flame Trouch,是将火箭点火发射喷出来的火焰引导到别处,防止高温火焰损坏地面设施和火箭本身。一贯不走寻常路的SpaceX在初期设计德州星舰基地时另辟蹊径,采用高架式轨道发射台(高度~25米),内置喷水系统(用来喷洒液氮、水柱降噪降温抑制火焰),称为水冷式火焰偏转器(water cooled flame deflector)再加上发射台基座采用高强度混凝土浇筑(用来阻挡火箭尾焰),经过反复计算理论值告诉星舰团队,这套新式抑制系统足以抵御得住星舰起飞所释放的能量。然而,星舰首飞彻底教训了设计团队,结结实实扇里一记耳光。马斯克承认的确误判了发射台对星舰起飞推力的抵御能力。没有及时建造一套大型水冷钢板置于发射台下方。

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重新修整的轨道发射台新增这套设备,从星舰第二飞(IFT-2)开始使用,IFT-2、IFT-3、IFT-4三次发射就再没出现首飞那般破坏力。

梅西测试场建造的导流槽设施,既不是星舰轨道发射台那种水冷喷水系统,也不比传统导流槽那般规模庞大。仅适用于星舰飞船静态点火测试即可。威力超过飞船5、6倍的超重型火箭,还是位于轨道发射台进行静态点火测试。

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▲我们从慢镜头回放可以清晰看到,先是启动3台真空猛禽发动机,随后又点燃3台海平面猛禽,火焰输出稳定,焰色明艳,「马赫钻」美轮美奂。

「马赫美钻」(Mach diamonds)形成原理是这样的:当高速气流从发动机喷口进入欠膨胀的超音速流时,由于突然的压力变化引起的驻波的结果,呈现出一种重复的波形。通过施利尔纹影成像,可以清楚观察到压力变化所导致的颜色梯度,这就是我们看到的一连串「马赫钻石」。当然,不只是猛禽会有「马赫美钻」,很多高性能火箭发动机的尾焰都会出现该现象,出现「马赫美钻」现象通常表明发动机正在产生超音速流。根据星舰设计指标,2023版超重型火箭最大起飞推力约7600吨,33台猛禽发动机每秒喷出21.4吨推进剂,火焰喷射速度高达3.2公里/秒,远超标准大气条件下343米/秒的音速。

目前第一代测试版星舰使用的是V2猛禽,海平面版推力230吨,真空版推力258吨,燃烧室压300巴。第二代星舰将采用V3猛禽,海平面版推力280吨,真空版推力306吨,室压可达350巴。较比第二代多项技术指标明显提升。

隔热片全部换新的S30,目前已执行两次全发动机静态点火测试,上次是5月8日在发射区B测试台,这次是7月26日在梅西测试场。

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测试后几小时转运至星舰建造区进行深度检修,为下阶段与B12堆叠合体、湿彩排做足准备。据悉,距离星舰第五飞至少还需要两周准备期。马斯克曾说8月上旬发射很可能再度食言。

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