Warum Helium verwenden?

Ich entschuldige mich im Voraus, wenn diese Frage bereits an anderer Stelle gestellt und beantwortet wurde, aber warum verwenden RP-1/LOX-Raketensysteme Helium zur Druckbeaufschlagung des Treibmitteltanks? Ich verstehe, dass die Tatsache, dass O2 und N2 Siedepunkte in unmittelbarer Nähe haben, die Verwendung von N2 zur Druckbeaufschlagung des Oxidationsmitteltanks ausschließt, aber könnte das O2 nicht autogen und der Kraftstofftank mit N2 unter Druck gesetzt werden?

Fand dies und das , was etwas Licht auf die Frage werfen könnte, auch diese Stackexchange-Frage. Fazit: Es scheint Bedenken zu geben, dass sich Stickstoff in LOX auflöst.
Danke, Anthony. Ich vermute, dass die Siedepunkte der beiden Gase einfach zu nahe beieinander liegen, was bedeutet, dass der Partialdruck von N2 relativ zu O2 in einem N2/O2-Gasgemisch bei kryogenen Temperaturen zu niedrig ist, als dass N2 ein wirksames Druckmittel wäre. Und ich kann nur annehmen, dass es aus Gründen der mechanischen Einfachheit einfacher ist, sowohl das Oxidationsmittel als auch den Brennstoff mit demselben Gas niedriger Dichte unter Druck zu setzen, anstatt eine autogene Druckbeaufschlagung für das Oxidationsmittel und ein separates N2-Gas-Druckbeaufschlagungssystem für den Brennstoff zu verwenden . Bitte jemand - korrigiert mich, wenn meine Argumentation falsch oder unvollständig ist.
Hinweis für diejenigen, die dafür stimmen, als Duplikat zu schließen: Das vorgeschlagene Duplikat besagt ausdrücklich, dass es nicht um "große Raketen, die vom Boden abgefeuert werden", sondern nur um Manövrier-/Lagekontrollsysteme geht.

Antworten (2)

Fazit: Wie so vieles in der Raketentechnik ist es ein Designgeschäft, normalerweise auf Systemebene.

Das Buch Pressurization Systems for Liquid Rockets geht darauf sehr detailliert ein. Ich empfehle Ihnen dringend, Kapitel 2.1.2 „Auswahl des Systemtyps“ zu lesen, das Ihre genaue Frage ziemlich genau abdeckt. Es gibt sogar eine Fallbeschreibung auf Seite 33, wo der Autor die Abwägungen zwischen Helium und autogener Druckbeaufschlagung auf dem S-IVB durchgeht.

Hier ist eines der Diagramme aus diesem Buch, das einige Handelsbereiche beschreibt, in denen Gewicht/Kompatibilität/Komplexität berücksichtigt werden.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Und hier ist die S-IVB-Diskussion (ich poste sie als Bild, weil ich den Text in keinem von Google Books verwendeten Format kopieren kann). Beachten Sie, dass die Trades auf Gewicht und Zuverlässigkeit getätigt wurden.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bearbeiten: Das verlinkte Dokument ist bei NTRS verfügbar, was schön ist, weil das Google Books-Format nervig ist.

Es wäre schön, eine Schlussfolgerung darüber hinzuzufügen, warum Helium für eine vollständige Antwort gewonnen hat.
Guter Vorschlag, eingebaut.
OM - tolle Quellen! Scheint so zu sein, wie ich vermutet habe und wie Sie in Ihrer Präambel darauf hingewiesen haben: Design-Kompromisse. Wo es eine längere Küstenperiode gibt, wie es beim Saturn V der Fall war und wie es wahrscheinlich bei jeder GTO-Nutzlast (oder darüber hinaus) der Fall sein würde, ist eine autogene Druckbeaufschlagung aufgrund des unvermeidlichen Druckabfalls einfach nicht möglich. Tatsächlich schließt allein der Parameter verlängerte Küste (oder, was das betrifft, Parkbahn) eine autogene Druckbeaufschlagung aus.

Druckbeaufschlagung ohne Pumpen ist die Hierarchie der Zuverlässigkeit des Raketenmotordesigns, Kraftstoff wird durch Gasdruck herausgedrückt, da Helium leicht und inert ist und mit nichts reagiert; Daher wird es verwendet, um die Entflammbarkeit von Wasserstoff / verschiedenen Kraftstoffen während des Starts zu kontrollieren, damit unsere Astronauten es sicher in die Umlaufbahn schaffen.

Dies erklärt nicht wirklich die Verwendung von Helium anstelle anderer Inertgase oder die im OP erwähnte autogene Druckbeaufschlagung.
Warum Helium verwenden?
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