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主题:非致命性故障冗余,spacex的可重复使用火箭的理论基础
楼主
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shuimu0691
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2024-04-15 10:42:26
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只看此ID
很多人看到spacex的多发火箭,尤其是几十发的密集就质疑其可靠性。
其实恰好这正是反直觉的。
根据一般的经验公式,发动机失效概率大约是负载的立方次幂倒数(不是很严谨,大约是这个意思)。
通过足够成熟设计的负载冗余达到足够高的可靠性,而且是非致命性的故障。
这种情况下,足够多的并联反而成了整体可靠性的保障。
可以通过控制调整其它发动机的参数达到继续完成整个发射任务的目的。
而不会造成传统设计的一发失效即可造成任务失败星箭报销。
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FROM 171.105.49.*
1楼
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moonwalker
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2024-04-15 10:55:48
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只看此ID
并联系统本身会带来额外的故障率。
【 在 shuimu0691 的大作中提到: 】
: 很多人看到spacex的多发火箭,尤其是几十发的密集就质疑其可靠性。
: 其实恰好这正是反直觉的。
: 根据一般的经验公式,发动机失效概率大约是负载的立方次幂倒数(不是很严谨,大约是这个意思)。
: ...................
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FROM 183.47.45.*
2楼
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shuimu0691
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2024-04-15 11:17:49
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只看此ID
【 在 moonwalker 的大作中提到: 】
: 并联系统本身会带来额外的故障率。
这个故障率是线性的,而且是可控的
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FROM 171.105.49.*
3楼
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larryxin
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2024-04-15 11:21:51
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只看此ID
那苏联的n1为啥失败了?
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FROM 218.79.122.*
4楼
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MidNiter
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2024-04-15 11:34:20
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只看此ID
这玩意说了好多次了,低级概率知识,要标榜是知识分子论坛的话,本不应这么重复。不过水木是挺吸引民科的。
发动机失效概率那个不是经验公式,是经典的概率公式,N发总体可靠性是单发可靠性的N次幂,单发可靠性=1-单发故障概率。
N+M冗余并联是把可靠性要求变为允许最多M发失效。如果单发故障独立,M发同时出现故障的概率为故障概率的M次方,可靠性为1减去该概率。
【刚随口说没注意,现在把这段更正一下:】
N+M冗余并联是把可靠性要求变为允许最多M+1发失效。如果单发故障独立,M+1发同时出现故障的概率为故障概率的M次方,乘以(N+M)的阶乘除以(N-1)的阶乘,如果忽略M=2发及以上出故障的概率,可靠性为1减去M+1发同时出现故障的概率。
但是,这是假设单发动机的故障都是独立的,实际上也有点差别。这导致估计的N+M冗余并联可靠性偏高。
除了共因故障的情形,尤其要注意单发故障的及时识别和隔离。
其实问题经常出现在这部分。星舰一级可能是先有燃料供给共因故障,然后可能是单发爆炸毁坏了其他。
爆炸隔离不了,根本隔离不了。有时也没法提前识别。
冗余要增加发动机个数(同等有效运载力情况下,包括多的发动机和多消耗的燃料),这是代价部分。
作为较严格的模型,还得考虑冗余容错控制部分本身也可能带入额外的故障概率来源,还有额外的制造成本,和死重导致的运力降低。
【 在 shuimu0691 的大作中提到: 】
: 很多人看到spacex的多发火箭,尤其是几十发的密集就质疑其可靠性。
: 其实恰好这正是反直觉的。
: 根据一般的经验公式,发动机失效概率大约是负载的立方次幂倒数(不是很严谨,大约是这个意思)。
: ...................
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修改:MidNiter FROM 221.216.147.*
FROM 221.216.147.*
5楼
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chaobill
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2024-04-15 11:37:40
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只看此ID
没用上中国人冯康发明的有限元法。
【 在 larryxin 的大作中提到: 】
: 那苏联的n1为啥失败了?
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FROM 112.66.18.*
6楼
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shuimu0691
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2024-04-15 11:52:48
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只看此ID
【 在 MidNiter 的大作中提到: 】
: 这玩意说了好多次了,低级概率知识,要标榜是知识分子论坛的话,本不应这么重复。不过水木是挺吸引民科的。
: 发动机失效概率那个不是经验公式,是经典的概率公式,N发总体可靠性是单发可靠性的N次幂,单发可靠性=1-单发故障概率。
: N+M冗余并联是把可靠性要求变为允许最多M发失效。如果单发故障独立,M发同时出现故障的概率为故障概率的M次方,可靠性为1减去该概率。
: ...................
你的概率还是留存在为了追求极致参数,一旦故障就是致命性故障的基础之上的。
不是高负载冗余造就的低故障概率,极低致命性故障概率之上的。
这就是区别。
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FROM 171.105.49.*
7楼
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shuimu0691
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2024-04-15 11:54:04
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只看此ID
【 在 larryxin 的大作中提到: 】
: 那苏联的n1为啥失败了?
那还是传统的追求极致负载参数的设计理念,一旦故障就是致命性的
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FROM 171.105.49.*
8楼
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MidNiter
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2024-04-15 11:58:13
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只看此ID
你连基本的经典都说成经验,还来挑我没有特意说非致命故障。
那种故障隔离就是隐含非致命故障才能有效,需要我特意说出来吗?为了修正那个模型,需要考虑共因故障和爆炸性故障的概率,还有其他的模型细化。
【 在 shuimu0691 的大作中提到: 】
: 你的概率还是留存在为了追求极致参数,一旦故障就是致命性故障的基础之上的。
: 不是高负载冗余造就的低故障概率,极低致命性故障概率之上的。
: 这就是区别。
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FROM 221.216.147.*
9楼
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shuimu0691
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2024-04-15 11:58:33
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只看此ID
【 在 MidNiter 的大作中提到: 】
: 这玩意说了好多次了,低级概率知识,要标榜是知识分子论坛的话,本不应这么重复。不过水木是挺吸引民科的。
: 发动机失效概率那个不是经验公式,是经典的概率公式,N发总体可靠性是单发可靠性的N次幂,单发可靠性=1-单发故障概率。
: N+M冗余并联是把可靠性要求变为允许最多M发失效。如果单发故障独立,M发同时出现故障的概率为故障概率的M次方,可靠性为1减去该概率。
: ...................
我只是随便扯一下思路,并不是严谨的计算。
可重复使用火箭的基础就是低负载,高冗余,超高可靠性设计。
这个和以往的设计理念是完全不同的
包括不锈钢全甲烷化等。
颠覆不仅仅要技术上的追求极致。
设计理念也要颠覆。
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FROM 171.105.49.*
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