Warum verbraucht der Falcon 9 Hydraulikflüssigkeit?

Laut vielen Nachrichtenartikeln war der Absturz der Falcon 9 während der Landung am 1.10.2015 darauf zurückzuführen, dass die Hydraulikflüssigkeit für die steuerbaren Hyperschallgitterflossen ausgegangen war. Dies wurde anscheinend durch den Tweet von Musk bestätigt: „Bevorstehender Flug hat bereits 50 % mehr Hydraulikflüssigkeit, sollte also genügend Spielraum für den Landeversuch im nächsten Monat haben.“

Warum, oh warum, verbrauchen die Lamellen Hydraulikflüssigkeit? Hydraulikflüssigkeit wird normalerweise in einem geschlossenen System verwendet, das die Flüssigkeit nur über Leckagen verbraucht, oder? Sind die Leckagen aufgrund von Temperaturänderungen so schlimm und so unlösbar, dass die einzige Lösung darin besteht, einfach mehr Reserven zu haben?

Antworten (1)

Normale Hydrauliksysteme sind geschlossen. Wenn Hydraulikflüssigkeit aus einem Zylinder herausgedrückt wird, kehrt sie in einen Vorratstank zurück, wo sie bereit ist, von der Pumpe erneut unter Druck gesetzt zu werden.
SpaceX hat bestätigt, dass der Falcon 9 stattdessen ein offenes System verwendet:

Die Hydraulik ist normalerweise geschlossen, aber das fügt Masse gegenüber kurzwirkenden offenen Systemen hinzu. F9-Flossen funktionieren nur für 4 Minuten. Wir waren ~ 10 % Rabatt.

In einer Rakete möchten Sie keine Pumpe betreiben (weil Pumpen viel Strom verbrauchen und ihr Antriebssystem schwer ist). Stattdessen verwenden Sie einen Tank mit z. B. Stickstoff, um die Flüssigkeit unter Druck zu setzen. Dies bedeutet, dass Sie die verbrauchte Flüssigkeit nicht in den Druckbehälter zurückführen können (Sie müssten eine Pumpe verwenden, um die Flüssigkeit auf einen höheren Druck als den Behälter zu bringen, was den Punkt zunichte macht). In diesem Fall kann die gebrauchte Flüssigkeit also nicht wiederverwendet werden.

Es gibt Ausnahmen. Die Shuttle-SRBs verwendeten ein mit Hydrazin betriebenes Aggregat , um eine Hydraulikpumpe zur Düsensteuerung anzutreiben. Aber Hydrazin ist etwas, das Sie vermeiden möchten, wenn Sie können (es ist ein übles Zeug). Es gibt einen Kompromiss zwischen einem einfachen (aber begrenzten Lebensdauer) Stickstoff-Druckbeaufschlagungssystem oder einem (komplexeren, aber nicht auslaufenden) Hydrazin -Antriebsaggregat .

Der erste Delta-III-Start scheiterte, weil ihm etwa 70 Sekunden nach dem Start die Hydraulikflüssigkeit ausging. Die Motordüsen waren kardanisch mit Grenzzyklus.
Ahh, so offensichtlich! Ich wusste nicht, dass es in der Hydraulikwelt ein "offenes System" gibt, aber es macht absolut Sinn. Natürlich scheint es ein irreführender Name zu sein, es "Hydraulikflüssigkeit" zu nennen. In fast jedem anderen Bereich würde der Begriff "Treibmittel" lauten. Aber ich schweife ab :) Danke!
Hätten STS-SRBs nicht Wasserstoffperoxid anstelle von Hydrazin verwenden können? Genauso böse? Niedrigere Energiedichte?
@Anthony, guter Punkt. Können Sie dies als neue Frage erstellen? Es verdient mehr als einen Kommentar.
@pbarranis: Warum würdest du die Flüssigkeit, die Kolben antreibt, um die Heckflossen der Rakete zu steuern, "Treibmittel" nennen?
@slebetman Es ist definitiv eine PotAto / Potaato-Situation. Wenn sie komprimiertes Gas wie Stickstoff verwenden, um die Flossen direkt zu bewegen, dann wie in einer Aerosoldose, scheint es mir ein Treibmittel zu sein. Wenn das komprimierte Gas eine Flüssigkeit drückt, um die Flosse zu bewegen, dann ist es wohl vernünftig zu sagen, dass das Gas das Treibmittel und die Flüssigkeit eine Hydraulikflüssigkeit ist. Ich arbeite im Softwarebereich, obwohl unsere Branche keine Beine hat, um sich auf den Beinen zu halten, während sie sich über falsche Bezeichnungen in anderen Branchen beschwert :)
@pbarranis nach dem Beschriebenen liefert der Stickstoff Druck, aber das Arbeitsmedium ist eine Flüssigkeit (dh hydraulisch, nicht pneumatisch).
@NickT Du hast absolut Recht - danke, dass du erklärt hast, warum die Terminologie in meinem Kopf kaputt zu sein schien. Grund: kaputter Kopf, keine Terminologie :)
Persönlich frage ich mich, warum nicht eine einfachere Lösung basierend auf ein paar Ventilen: zwei Tanks, einer als Quelle für die Flüssigkeit, der andere für die Rücklaufflüssigkeit. Ein Paar Ventile entscheidet, welcher der Tanks die Flüssigkeit liefert und welcher sie sammelt, und ein weiteres Paar setzt den Quelltank unter Druck und entlastet den Rücklauftank. Dies könnte tatsächlich von einem einzigen Aktuator für die vier Ventile angetrieben werden.
Warum verbraucht der Falcon 9 Hydraulikflüssigkeit?
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