Die Verbrennungen von Cassinis Hauptmotoren "können abgeblasen oder (mit Helium) unter Druck gesetzt werden" - warum?

Ich habe gerade gelesen, dass, wenn Cassini am 4. Dezember seinen ersten nahen Vorbeiflug an Saturns F-Ring macht, es das 183. Mal sein wird, dass der Motor zündet. Ich habe Cassinis Engine gegoogelt und diese Seite gefunden, die ein cooles 3D-WebGL(?)-Modell von Cassinis Engine(s) enthält, das Sie mit Ihrem Cursor drehen können.

https://saturn.jpl.nasa.gov/engine/

(Bearbeiten: hier ist noch eins: https://saturn.jpl.nasa.gov/the-journey/the-spacecraft/ )

Ich zeige unten einen Screenshot. Im Begleittext heißt es:

Der Hauptmotor wird für Geschwindigkeits- und Flugbahnkorrekturänderungen des Raumfahrzeugs verwendet. Sicherheitshalber gibt es zwei identische Hauptmotoren: Einer ist im Einsatz und der andere als Backup. Es gibt auch 16 Monotreibstoff-Hydrazin-Triebwerke, von denen acht Primär- und acht Backup-Triebwerke sind. Die Triebwerke werden zur Lageregelung und auch für kleine Geschwindigkeitsänderungsmanöver verwendet.

... Und...

Bitreibstoffsystem – Stickstofftetroxid (NTO)/Monomethylhydrazin (MMH) Hauptmotor (445 Newton) für Antriebsmanöver – Verbrennungen können abgeblasen oder unter Druck gesetzt werden (mit Helium)

  • Die Motoren sind durch eine Gelenkabdeckung vor Mikrometeoritenpartikeln geschützt

  • Redundanter Hauptmotor (nie im Flug verwendet)

Frage: Was bedeutet es eigentlich, dass die "Verbrennungen der Haupttriebwerke abgeblasen oder (mit Helium) unter Druck gesetzt werden können?" Werden diese beiden "Modi" tatsächlich von Cassini für unterschiedliche Zwecke verwendet? Wenn ja, wie unterscheiden sie sich in der Leistung?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

obenL Screenshot dieses interaktiven 3D-Modells der Cassini-Motoren.

Antworten (1)

Laut Sutton verwenden sowohl das Abblasen als auch die herkömmliche Druckbeaufschlagung ein Druckmittel (wie in diesem Fall Helium).

Herkömmliche Systeme haben einen Druckregler zwischen einem Druckmitteltank und einem Kraftstofftank, sodass sie konstanten Druck und konstanten Schub liefern, bis kein Druck mehr vorhanden ist. Im Blow-down, pro Sutton:

Hier wird das Gas zusammen mit den Treibmitteln unter Druck im Treibmitteltank gespeichert. Da sich das Gas während des Betriebs ausdehnt, sinken der Tankdruck, der Schub und der Kammerdruck stetig bis auf vielleicht 25 bis 45 % der Anfangswerte. Dieses System ist einfacher (kein separater Gasbehälter und kein Regler oder Gasventil), aber das Mischungsverhältnis kann sich während des Betriebs geringfügig ändern, das vom Speisesystem eingenommene Gesamtvolumen ist größer und der durchschnittliche spezifische Impuls ist etwas niedriger.

Das Triebwerk selbst kann in beiden Modi betrieben werden, indem es einfach einen großen Bereich von Einlassdrücken handhabt.

Cassini scheint so konzipiert worden zu sein, dass es bei Problemen mit dem Heliumregler auf Blowdown-Druckbeaufschlagung umschaltet. Der Regler begann 1997 undicht zu werden, aber redundante Ventile ermöglichten es dem System, zwischen den Motorzündungen dicht zu bleiben. Als es den geregelten Druck nicht mehr aufrechterhalten konnte, wechselte Cassini in den Blow-Down-Modus :

Da dies [Periapsis-Hebemanöver vom August 2004] die letzte Volldruckverbrennung der Primärmission sein sollte (nachfolgende Schüsse würden im "Blowdown" -Modus unter Verwendung des Restdrucks in den Treibmitteltanks erfolgen), war die Verriegelung des Heliumflusses 33 Minuten nach dem Abbrand offen gelassen, um den Druck in den Treibstofftanks aufzubauen, dann geschlossen, um das System vom undichten Ausflussregler zu isolieren.

Hmm ... also zur doppelten Überprüfung: Der Motor selbst könnte den Betrieb "Blow-Down oder Druck (mit Helium)" unterstützen, aber die Motoren des Cassini-Raumschiffs sind ausschließlich für letzteres konfiguriert?
Wahrscheinlich ist es wie bei den Shuttle-Manövermotoren: verwendet normalerweise die regulierte Heliumversorgung, kann aber im Notfall Blowdown verwenden. Für das Shuttle gab es ein optimales Freiraumvolumen für das Abblasen; Sie würden auf diesen "maximalen Blowdown" abstürzen, wenn die Eventualität wahrscheinlich wäre. Ist aber nie passiert.
Ich bin mir nicht sicher, ob ich folgen kann. Würde dies im Grunde den Regler umgehen, wenn er nicht richtig funktioniert? Und Propeller entleeren, um einen Überdruck des Propellertanks zu vermeiden?
@OrganicMarble et al. Dies kann relevant sein oder auch nicht: Rosettas Antriebssystem - in der Zusammenfassung " Das System arbeitet hauptsächlich im Blow-Down-Modus, kann aber im Flug zweimal wieder unter Druck gesetzt werden ...
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