Geht den Boosterstufen der Treibstoff aus oder werden sie absichtlich abgeschaltet?

Wenn sich eine verbrauchbare Trägerraketenstufe dem Ende ihrer Brenndauer nähert, schaltet der Leitcomputer dann den/die Triebwerk(e) bei einer bestimmten Geschwindigkeit/Höhe für die Mission ab oder erschöpft die Stufe ihre Treibmittel vollständig?

Festbrennstoff-Boosterstufen lassen sich nicht einfach abschalten. Das Schließen eines Ventils ist nur mit flüssigem Kraftstoff möglich. Mit Sprengladungen ein großes Loch in den Rumpf zu sprengen kann helfen, aber die anderen Stufen sollten nicht beschädigt werden.

Antworten (1)

Die ersten Stufen werden im Allgemeinen bis zur Erschöpfung betrieben (wenn auch nicht vollständig erschöpft – dazu komme ich später). Bei Aufstiegen in der ersten Stufe wird häufig ein vorprogrammiertes Leitsystem mit offenem Regelkreis verwendet, um mit einem guten Teil der Geschwindigkeit nach unten aus der Atmosphäre herauszukommen. Da Höhenwinde und andere Faktoren variieren können, variiert auch die Leistung der ersten Stufe etwas.

Die Führung der oberen Stufe ist fast immer eine geschlossene Schleife, die auf eine bestimmte Kombination aus Position und Geschwindigkeit abzielt. Infolgedessen werden die oberen Stufen der Booster abgeschaltet, wenn dieses Ziel erreicht ist, wobei eine gewisse Menge an Reservetreibstoffen übrig bleibt, um Streuungen während des Aufstiegs und eine Entsorgungsverbrennung abzudecken.

Flüssig betriebene erste Stufen werden nicht trocken gefahren. Die Abschaltung wird ausgelöst, wenn eine gewisse Menge im Tank verbleibt. Dies liegt daran, dass die Turbopumpen mit lächerlichen Geschwindigkeiten arbeiten und bei einem bestimmten Einlassdruck etwas zum Pumpen benötigen. Die Wärmequelle (Gasgenerator, Expander oder Vorbrenner), die die Pumpe antreibt, befindet sich stromabwärts des Einlasses im Strömungsweg, daher muss die Abschaltung erfolgen, indem die Antriebskraft zur Pumpe unterbrochen wird, bevor der Einlass Druck verliert oder trocken läuft.

Wenn dieser Druck unter die Mindestspezifikationen fällt oder wenn der Einlass trocken wird, kommt es zu Kavitation und/oder Überdrehzahlbedingungen, die beide zu einer heftigen Neukonfiguration der Hardware führen würden.

Solide Unterstufen sind in dieser Hinsicht viel einfacher. Irgendwann lässt der Schub nach, bis der Booster sein Eigengewicht nicht mehr trägt. An diesem Punkt wird es abgeworfen.

ist "gewaltsames Umkonfigurieren der Hardware" dasselbe wie "schnelles außerplanmäßiges Demontieren"?
Aber es könnte ein Problem sein, wenn zwei oder mehr solide Booster nicht gleichzeitig durchbrennen.
Das GIF in dieser Antwort kann Ihnen helfen zu verstehen, wie ein SRB funktioniert
Hat Apollo 13 die erste Stufe nicht länger betrieben, als sie es hätten tun sollen, da einer der Booster auf der Stufe ausgefallen ist?
@mickburkejnr Das tat es (der mittlere Motor der ersten Stufe wurde aufgrund übermäßiger Pogo-Oszillationen vorzeitig abgeschaltet), aber IIRC nur, weil die Instrumenteneinheit speziell so konstruiert wurde, dass sie diese Situation anmutig bewältigen konnte. Eine Open-Loop-Konfiguration hätte zum vorprogrammierten Zeitpunkt eine Abschaltung verursacht, was wahrscheinlich dazu geführt hätte, dass die beabsichtigte Parkbahn nicht erreicht werden konnte. en.wikipedia.org/wiki/Apollo_13#Launch_and_translunar_injection , aber die zitierte Hauptquelle scheint nicht verfügbar zu sein.
@MichaelKjörling Dachte schon. Sie hatten also eine gewisse Kontrolle darüber, wie lange eine Etappe dauern würde? Es würde also nicht bis zur Erschöpfung laufen, sondern nicht vollständig sein, wenn es das Bit erreicht hat, das es treffen musste?
@mickburkejnr Das klingt nach einem anständigen Anfang für eine separate Frage.
@MichaelKjörling Open Loop bezieht sich in diesem Fall hauptsächlich auf das Zeigen - dh Gieren, Rollen und Nicken als Funktion der Geschwindigkeit. Die Motorabschaltung wäre durch Sensoren für niedrigen Tankstand bestimmt worden, nicht durch eine feste Zeit, also die längere Verbrennung. Außerdem wurde der defekte Link im Wiki-Artikel behoben.
Ich bin dieser Gruppe nur beigetreten, um "gewaltsame Neukonfiguration der Hardware" zu unterstützen.
Feste Unterstufen: Was ist, wenn einzelne Booster zu unterschiedlichen Zeiten auslaufen? Dies könnte zu ungeplanten Richtungsänderungen führen. Vielleicht könnten Sie dies in Ihrer Antwort ansprechen (?). Bei Sojus-ST werden alle vier gleichzeitig abgeworfen - siehe z. B. 03 Min. 03 Sek. im Arianespace-Flug VS17 / SES-15 (allerdings von einem anderen Start).
@petermortensen, das ist eine eigene Frage wert.
Apollo 13 hatte in der zweiten Stufe eine frühe Abschaltung des mittleren Triebwerks , nicht in der ersten; Die zweite Stufe feuerte daher länger als geplant, da sie zwischen diesem Zeitpunkt und der geplanten mittleren Motorabschaltung Kraftstoff mit 4/5 der normalen Rate verbrauchte. Entweder ein Burn-to-Depletion oder ein Burn-to-Target-Velocity wäre erfolgreich gewesen, da eine andere Stufe mit einem gewissen Leistungsspielraum verfügbar war.
Geht den Boosterstufen der Treibstoff aus oder werden sie absichtlich abgeschaltet?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v