Erleben Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerke Schuboszillationen?

Ich weiß, dass SRBs eine ziemliche Schuboszillation haben, und das ist so ziemlich ein wesentlicher Bestandteil des brennenden Festtreibstoffs. Erleben Flüssigtreibstoffmotoren etwas Ähnliches, wenn auch in viel geringerem Ausmaß? Wenn ja, was ist die Hauptursache für diese ständige kleine Schwankung des Schubniveaus? Liegt es am Verbrennungsprozess in der Glocke? Bei Starts von Falcon 9 sehen Sie oft Fotos wie dieses. Falcon 9 AuspuffDie Streifenmuster der Abgasfahne weisen darauf hin, dass das Druck- und Temperaturfeld im Inneren zumindest etwas ungleichmäßig ist. Ich gehe davon aus, dass sich jeder Flüssigkeitsmotor tatsächlich so verhält, aber es ist nur beim LOX / RP-1-Motor erkennbar, da Ruß durch die Intensität des Glühens für das Muster wie ein Temperaturindikator wirkt.

Ich denke, die vertikalen Streifen hängen eng mit der physischen Anordnung der Kraftstoff- / Oxidationsmittel-Injektoren und den daraus resultierenden Strömungsmustern zusammen, aber ich bin mir nicht sicher, warum ich das denke.
Einverstanden, und wenn es perfekt gemischt wäre, würden Sie die Schlieren wahrscheinlich nicht sehen.
Wenn ich herausfinde, dass sich die KSP-Streifenmuster in KSP2 geändert haben, komme ich auf diese Frage zurück ...

Antworten (2)

Ja, bei Flüssigkeitsmotoren wird dieses Phänomen als "raue Verbrennung" bezeichnet.

Sutton (4. Auflage) sagt

Eine Verbrennung, die Druckschwankungen von mehr als etwa +/- 5 % des mittleren Drucks an einer Kammerwandstelle ergibt und die in völlig zufälligen Intervallen auftritt, wird als raue Verbrennung bezeichnet .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es unterscheidet sich von "Verbrennungsinstabilität", die als Aktivität definiert ist

zeigt organisierte Schwingungen, die in wohldefinierten Intervallen mit einer Druckspitze auftreten, die aufrechterhalten werden kann, ansteigen kann oder abklingen kann.

S. 257 - 259

Die von Ihnen erwähnten Streifenmuster sind meiner Meinung nach eher auf eine ungleichmäßige Mischung zurückzuführen, die zu geringfügigen Abweichungen im lokalen Mischungsverhältnis führt, als auf eine raue Verbrennung.

F1s hatten Probleme mit ungleichmäßigem Mischen (Verbrennungsinstabilität) hinter der einzelnen Injektorplatte, also technisch gesehen nicht in der Glocke. Quelle: Apollo's Daring Mission (~14 Min. in). Gelöst durch Hinzufügen von Leitblechen vor der Platte, so dass es eher wie die einzelnen Düsen von V2s war.

Zusätzlich zu der „rauhen Verbrennung“, die Organic Marble erwähnt, leiden Flüssigkeitsmotoren charakteristischerweise auch unter Pogo-Oszillationen . Dies ist das Phänomen, bei dem der Schub eine Beschleunigung der Rakete verursacht, die den Treibmittelfluss in den Leitungen Kraftstoff und Oxidationsmittel ändert, was dann eine Änderung des Schubs verursacht, der jetzt eine Schleife ist.

Pogo-Oszillation war ein großes Problem bei der Entwicklung der Saturn-Raketen , und ich glaube, die Jupiters vor ihnen.

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Ich sehe Zahlen von bis zu 34 g Oszillation bei 16 Hz (Null bis Spitze, am Montagepunkt des Motors). Dies würde zu einer SEHR unbequemen Fahrt führen.
Die im Gemini-Programm verwendeten Titan (ICBM)-Booster hatten bei ihren ersten Flugtests einige ernsthafte (dh zerstörerische) Pogo-Oszillationen. Glücklicherweise wurden die Probleme weitgehend behoben, bevor die Raketen menschliche Passagiere beförderten.
Mit welchen Methoden kann man vorbeugen?
@DrMcCleod: Ich weiß, dass die Saturns repariert wurden, indem die Druckplatte steifer gemacht wurde. Ich bin mir jedoch nicht sicher, ob es allgemeine Lösungen für das Problem gibt. Es gibt einige Raketenwissenschaftler, die diese Seite besuchen, ich hoffe, sie melden sich.
Das Haupttriebwerk des Space Shuttle hatte einen eingebauten "Pogo-Akkumulator", ein unter Druck stehendes Volumen, das mit der LOX-Zuleitung verbunden war und dabei half, Schwingungen zu dämpfen.
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