Часть 4По данным таблицы 6-2 заправка составляла 443617 кг топлива (топливо и окислитель). Применение значений таблицы 6-1 к циклограмме полета позволяет определить количество израсходованного топлива 2-ой ступени, который составил 452570.1 кг, запас топлива 2-ой ступени составил минус 10162.91 кг (или минус 14604,91 кг согласно абзацу 1 раздела 6.1 с учетом цикла старт-останов). Заправка баков второй ступени приведена по датчикам уровня. Как и в случае первой ступени, не указано, какой циклограммой полета пользовались авторы, какова была методика определения количества израсходованного топлива и как авторы учитывали цикл старт-станов, так что прямая проверка этого утверждения невозможна. Мы можем, однако, провести самостоятельный расчет на основе данных раздела 6 отчета и проверить его на согласованность.
В таблице 6-1 на стр. 6-7 отчета приведены восстановленные в ходе послеполетного анализа значения суммарного секундного расхода двух компонентов каждого из пяти двигателей J-2: 248.2, 244.0, 244.2, 250.1 и 248.0 кг/с.
В таблице 4-2 отчета указано, что команда на включение пяти ЖРД второй ступени была выдана в T0+163.0 сек. Отключение центрального ЖРД произошло в момент T0+460.6 сек, а четырех периферийных двигателей – в T0+548.22 сек.
Умножение секундного расхода из таблицы 6-1 на продолжительность работы каждого двигателя и суммирование дает общий расход 453824 кг, что даже несколько больше, чем у авторов статьи, и превышает приведенную в таблице 6-2 на странице 6-10 отчета заправку баков ступени более чем на 10 тонн. Однако, как и в случае с первой ступенью, есть два существенных замечания.
Во-первых, наше предположение о начале работы с полным расходом в момент 163.0 сек неверно. В тексте отчета на странице 6-3 указано, что команда на включение пяти ЖРД второй ступени была выдана в T0+163.04 сек, стартовые баки начали работать через 1.0 сек, на 166.1 сек тяга двигателей достигла 75% номинала, а на 166.2 сек двигатели вышли на режим полной тяги, суммарно около 4400 кН. Наконец, на 168.5 сек путем переключения регулятора соотношения компонентов топлива тяга пяти двигателей была доведена до максимальной – примерно 5140 кН.
График набора тяги в отчете не приведен, так что корректный выбор начальной точки для расчета суммарного расхода остается за исследователем. Выбор точки 166.2 сек представляется оправданным, так как неучтенный расход компонентов на двухсекундном этапе набора тяги в значительной степени компенсируется неполной тягой (и неполным расходом) в течение следующих 2.3 секунд по отношению к работе на основном этапе. Заметим, что цена ошибки составляет примерно 1235 кг за секунду смещения начальной точки.
Во-вторых, на рисунке 6-3 (стр. 6-6) приведены графики изменения тяги и расхода за время работы двигателей, состоящие не из двух, а из трех участков. На первом, от запуска до 460.6 сек, суммарный расход по отчету составляет 1239 кг/с (стр. 6-4), на втором он может быть оценен в 990 кг/с, а на третьем, после обратного переключения регулятора соотношения компонентов в момент T0+498.0 сек, четыре двигателя потребляют примерно 735 кг/с.
С уточненными таким способом значениями секундного расхода мы получаем общий расход от команды запуска двигателей ступени до выключения периферийных двигателей в 438704 кг. В таблице 5-1 фактическая величина расхода за этот же период, полученная интегрированием показаний расходомеров, составляет 439005 кг, остальные столбцы содержат близкие величины. Таким образом, при использовании корректных данных о расходах наш расчет сходится с данными отчета практически идеально, и никакого перерасхода топлива 2-й ступени не усматривается.
Как и в случае первой ступени, включенные в таблицу 6-1 американского отчета данные о секундном расходе двигателей вводят в заблуждение, что является его явным недостатком. Однако содержащиеся в документе данные позволяют обнаружить этот дефект и откорректировать расчет.
Видимо порядка 11-14.5 тонн топлива перетекли из 1-ой ступени. Но ведь топливо 1-ой ступени составляют керосин и жидкий кислород, а 2-ая – жидкий водород и жидкий кислород.Такого рода юмор в научной работе неуместен, даже если бы расчет, на основании которого авторы решили сострить, был бы верным.
Возможно, менялась тяга двигательных установок, и перетекания не потребовалось, однако графики, приведенные в [11], не показывают таких режимов работы двигателей.Именно это графики на рисунке 6-3 и показывают, но авторы не смогли их обнаружить или понять.
По данным таблицы 7-2 заправка составляла 106831 кг топлива (топливо и окислитель). Применение значений таблицы 7-1 к циклограмме полета позволяет определить количество израсходованного топлива 3-ей ступени, которое составило 249522.7 кг (согласно таблице 4-2 время окончания работы двигателя 10204.1 секунды, по таблице 20-7 10203.07 секунды), запас топлива 3-ей ступени составил минус 142691.7 кг. Данные о заправке третьей ступени взяты не из таблицы 7-2, а из таблицы 7-3 на стр. 7-14 отчета, в столбце предстартового баллистического расчета (Predicted). Кстати, формулировка «топливо и окислитель» является неграмотной, так как компонентами топлива являются горючее и окислитель. Не указано, какой циклограммой пользовались исследователи, и какова была методика определения количества израсходованного топлива, так что прямая проверка их утверждений невозможна.
Вероятно, двигатель работал меньшее количество секунд, чем указано в циклограмме, возможно второе включение длилось не 883.7 секунды, как следует из таблицы 4-2 (согласно раздела 7.8, это время 885.4 секунды), а не более 356 секунд. В таблице 4-2 указаны моменты первого включения ЖРД J-2 третьей ступени (T0+549.2 сек – команда включения, 552.2 сек – фактическое начало включения, 554.7 сек – выход на режим полной тяги), первого выключения (T0+699.34 сек), второго включения (T0+9848.2 сек – команда, 9856.2 сек – фактическое начало включения, 9858.7 сек – выход на режим полной тяги), второго выключения (10203.07 сек). Продолжительность работы на полной тяге составила 144.64 сек в первом включении и 344.37 сек во втором включении; в разделе 7 отчета указаны продолжительности от включения до выключения, составившие 147.1 и 346.8 сек. Неизвестно, как были получены авторами фантастические продолжительности свыше 800 секунд, на которых они основывают свой расчет.
В таблице 7-1 на стр. 7-5 отчета указан секундный расход компонентов в первом включении в размере 214.38 кг/с, и график на рисунке 7-2 на стр. 7-4 показывает, что эту величину можно использовать без коррекции. Из графиков на рисунке 7-7 на стр. 7-13 следует, что во втором включении было два режима работы двигателя J-2 – от включения и до 9974.4 сек со средним расходом примерно 187.5 кг/с и от этой отметки до конца со средним расходом примерно 214 кг/с.
С учетом этих данных получаем, что в первом включении двигатель израсходовал 31008 кг компонентов при работе на полной тяге. К ним можно приплюсовать 204 кг на этапе включения, так как соответствующая величина импульса тяги приведена на стр. 7-3 отчета. Во втором включении расход составил 71098 кг плюс 189 кг на этапе включения согласно данным на стр. 7-8 отчета. Общий расход в двух включениях составил 102499 кг, в то время как по отчету (таблица 7-3 на стр. 7-14, столбец Best estimate) он составил 103637 кг. Таким образом, при использовании корректных данных вычисленный расход оказывается близок к отчетному, а никакого дефицита топлива третьей ступени не наблюдается.
Собственно, по циклограмме в таблице 2-2 [11] остановка двигателя при втором включении происходит на 9851.3 секунде. Значит, время работы при этом включении составило не менее 573.1 секунд, тогда расход составит 153938.7 кг, а остаток топлива будет равен минус 47107.66 кг. Это указывает на неоднозначность данных.Момент 9851.3 сек – это выключение двигателей осаждения топлива, а не маршевого двигателя. Использование этой временной метки указывает на крайнюю неаккуратность авторов в использовании данных таблицы 2-2.
Окончание следует
Нынче Америка уже не та. А ведь в 1969–1972 гг. американцы шесть раз высаживались на Луну!