Warum sehen die Formen dieser beiden Abgasfahnen eines Atlas V 411 unterschiedlich aus?

Die Konfiguration des Atlas V 411 ist interessant, weil es auf einer Seite der ersten Stufe einen einzelnen SRB gibt, der es erforderlich macht, dass die Haupttriebwerke im Wesentlichen vektorieren, um den Schub größtenteils axial zu halten.

Die Reihe wunderschöner Bilder in der Space Flight Insider Photo Gallery: Launch of NASA's OSIRIS-REx zeigt den nächtlichen Start und Details des einseitigen Boosters der Atlas V 411-Konfiguration.

In einem Bild ist mir aufgefallen, dass sich die Abgasfahnen unterschiedlich ausdehnen – der SRB-Auspuff dehnt sich gut aus, aber der Auspuff der Hauptmotoren scheint sich nach dem Austritt zusammenzuziehen. Bedeutet dies, dass der Druck im Auspuff tatsächlich unteratmosphärisch ist (wenn ich dort einen robusten Druckmesser einsetze, der sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Auspuff bewegt, würde er unter 15 psi anzeigen?), Oder bewegt er sich so schnell in Bezug auf zur Atmosphäre, dass der „ Bernoulli-Effekt “ einen Druckabfall über der Grenzfläche verursacht, wodurch sie sich zusammenzieht?

Ich suche nach mehr als der einfachen Antwort auf Kompromisse beim Expansionsverhältnis - ich würde gerne wissen, ob der Druck im Auspuff der ersten Stufe in einem Rahmen, der sich mit dem Auspuff selbst bewegt, wirklich unteratmosphärisch ist.

Zugeschnittenes Detail eines Fotos des Atlas V 411-Starts von OSIRIS-REx von Space Flight Insider

oben: Ausschnitt des Fotos unten

ein Foto des Atlas V 411-Starts von OSIRIS-REx von Space Flight InsiderFoto des Atlas V 411 - Starts von OSIRIS-REx aus der Quelle Space Flight Insider

Keine Antwort, nur ein paar Zusatzinformationen: Die Booster-Brenndauer beträgt 90 Sekunden, der Center Core 240s - Das heißt, der Booster schaltet etwa 20 km ab und arbeitet nie unter 50 mbar Umgebungsdruck. Es scheint vernünftig, seine Düse mit einem niedrigeren Expansionsverhältnis zu haben.

Antworten (1)

Ja, der Druck des Auspuffs der ersten Stufe ist immer mindestens leicht unteratmosphärisch, weil dies den maximalen durchschnittlichen ISP über die gesamte Brenndauer ergibt. Raketen mit angebrachten Boostern (Parallelschaltung) arbeiten oft mit dem geringstmöglichen Abgasdruck, der verhindert, dass sich die Strömung von den Düsenwänden löst. In der Vergangenheit wurde das Summerfield-Kriterium verwendet, bei dem der Mindestdruck in einer Düse größer als 0,35 ... 0,4 * atmosphärischer Druck sein muss, neuere Konstruktionen verwenden jedoch noch niedrigere Drücke. Wenn ich mich richtig erinnere, wurde zum Beispiel der Vulcain 2 nach dem Schmucker-Kriterium entworfen , das auch die Machzahl berücksichtigt.

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Ich sehe immer wieder Diskussionen über die optimale Expansion, aber dies ist das erste Mal, dass ich wirklich mit der Tatsache konfrontiert bin, dass der Schub eine so große Kraft (Vektor) und Temperatur haben kann, aber einen so niedrigen Druck hat. Da es so heiß ist, darf die Dichte nur wenige Prozent der atmosphärischen Dichte betragen. Toll!
Die Abgasdichte hängt auch von der verwendeten Treibmittelkombination ab.
Yep - ich parke nur ungefähr das 0,5-fache des Drucks und die ~ 15-fache Temperatur = " wenige Prozent ". Es ist weit aus dem Gleichgewicht geraten und ein Teil des Kohlenstoffs bildet bereits Partikel, also ist es ein Durcheinander, aber es muss mehr als 1% und weniger als 10% betragen.
@uhoh Es fühlt sich etwas intuitiver an, wenn man es sich als tatsächlich enorm hohen Druck vorstellt ... am Hals der Kammer. All dieser Schub kommt davon, dass es sich auf Umgebungsdruck ausdehnt
@RyanC - kein Wunsch nach einem Bearbeitungskrieg, aber ich habe noch nie gesehen, dass diese Engine als etwas anderes als Vulcain bezeichnet wird, selbst auf Englisch.
@OrganicMarble Die Rechtschreibänderung, die ich vornehmen wollte, war "Kriterium" zu "Kriterium". Den Motornamen werde ich gerne wiederherstellen.
Warum sehen die Formen dieser beiden Abgasfahnen eines Atlas V 411 unterschiedlich aus?
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