Warum werden Raketentriebwerke über 100 % oft als nominal betrieben?

Die Community wurde darauf aufmerksam gemacht, dass der Kommentator kurz vor dem Absturz von Antares folgendes bemerkte:

„Hauptmaschinen bei 108 %“

Es wurde festgestellt, dass auch andere Triebwerke während des Starts mit mehr als 100 % betrieben wurden, wie z. B. das Space Shuttle mit 104 %.

Warum ist das so und warum wird es als nominell betrachtet?

Wer ist „die Gemeinschaft“?
@Lightness Races in Orbit: Sie finden sie hier . :-)
"Haupttriebwerke bei 108 %, Lage nominal" klingt für mich so, als würde er zwei Dinge sagen: Die Triebwerke der Rakete sind bei 108 % und die Lage der Rakete ist nominal.
bezogen auf die Luftfahrt.SE: Was ist die Bedeutung von 104%

Antworten (3)

Das ursprüngliche Design verlangte etwa 500.000 Pfund Schub.

Nach Jahren der Entwicklung, Optimierungen, Änderungen in der realen Welt (Boni, wie der Druck des Kraftstoffs in der Leitung von der gesamten Länge des Tanks steigert die Leistung (SLS hat eine Art Problem damit)) bedeutet, dass der Serienmotor tatsächlich produziert 540.000 Pfund Schub.

Somit beträgt die volle Leistung jetzt 108 %. Es ist ein bisschen albern, aber einfacher, die Spezifikationen einzuhalten, als ständig 100% neu zu definieren.

Wenn sie "Motoren mit 500.000 lbs Schub" anstelle von "Motoren mit 100%" sagen würden, gäbe es keinen Grund, etwas zu ändern.

Wäre es richtig anzunehmen, dass beide Motoren in der ersten Stufe mit 108% gemeint sind? Wenn nicht, könnte eine solche Asymmetrie im Schub dazu führen, dass die Rakete außermittig startet?
@Everyone Klingt für mich wie der Anfang einer ziemlich guten separaten Frage.
@Everyone Ziemlich klar beantworten Sie Ihre eigene Frage. Sie haben möglicherweise die Möglichkeit, eine differenzielle Drosselung zu versuchen, um die Flugbahn zu steuern, aber ich vermute, dass sie die Drosselung nicht fein genug steuern können, um dies zum Laufen zu bringen.
Ich habe versucht, Ihrem Beitrag SI-Einheiten hinzuzufügen, aber Google gibt keine Antwort auf "500000 lbs in Newton". Können Sie diese hinzufügen?
@gerrit versuchen Sie es mit dem Suchbegriff "500000 Pfund-Kraft in Newton".
Ein Newton hat eine Kraft von 4,4 Pfund, also etwa 2,2 Millionen Newton.
Ich denke, die "Motoren bei 108%" wären eine Drosselklappeneinstellung, nicht unbedingt ein gemessener Schub. Kleine Asymmetrien im Raketenschub würden durch Kardann der Triebwerke korrigiert und größere wahrscheinlich durch Abschalten beider Triebwerke.
100% Schub ist definitiv eine Gaseinstellung, keine Messung. Wenn ich mich richtig erinnere, können diese Motoren mit bis zu 115 % des Nennschubs betrieben werden. Ich weiß, dass wir sie bis dahin simuliert haben.
Machen sie das nicht auch mit Düsenflugzeugen? Wie 104% Turbofan N1 vor der Rotation bei einem MTOW-Start?

100 % ist normalerweise das Leistungsniveau, bei dem die Turbomaschinen mit ihrem Auslegungsfluss und -druck (Förderhöhe) arbeiten, was bedeutet, dass sie mit maximaler Effizienz arbeiten.

Beim Start ist es oft günstig, diesen Wert zu überschreiten, um Schwerkraftverluste zu reduzieren. Obwohl die Turbomaschine nicht mit Spitzenwirkungsgrad arbeitet, kann der spezifische Impuls tatsächlich ebenfalls zunehmen, da der Betrieb bei einem höheren Kammerdruck die Überdehnung in der Düse auf Meereshöhe verringert.

Kleines Glossar:

  • Kammerdruck: Der Druck in der Brennkammer.

  • Überdehnung: Aufgrund der abnehmenden Atmosphäre entlang der Flugbahn der Rakete ist die Düse nur an einem Punkt der Mission perfekt. Beim Start ist es zu groß und in der Höhe zu klein.

  • Spezifischer Impuls: Eine Art Kraftstoffeffizienz des Motors.

  • Turbomaschinen: Die Pumpen, mit denen die Treibmittel in die Brennkammer gefördert werden.

In der Luftfahrt bedeutet das Wort nominal einfach, dass die Komponente innerhalb akzeptabler Toleranzen/Parameter arbeitet. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Motor innerhalb einer zulässigen Abweichung von einem vorgegebenen Wert arbeitet. Meistens werden diese in Prozent des Nennwerts ausgedrückt. Später im Flug werden Sie wahrscheinlich hören, wie sie den Schub auf (zum Beispiel) 50 % des Nennwerts reduzieren , um die Beschleunigungsbelastungen zu verringern, wenn die Treibstofftanks leer sind.

Es ist nichts Unantastbares daran, mit „100 %“ dieses Nennwerts zu arbeiten. Es ist nur ein Bezugspunkt, um Trajektorien und andere Betriebsparameter zu berechnen.

Die Drosselfähigkeit eines Triebwerks (Thrust Magnitude Control (TMC)) ermöglicht es den Missionscontrollern, den Schub eines einzelnen Raketentriebwerks nach Bedarf zu ändern. Wenn eine Rakete auf der Startrampe sitzt, ist eine große Änderung des Schwungs erforderlich, um sie zum Laufen zu bringen. Wenn der Motor dafür ausgelegt ist, über den angegebenen Nennwert hinaus zu laufen (in diesem Fall bis 108 %), können Sie den Motor so schieben, dass er dort anläuft, wo er sein muss. Solche Fähigkeiten sind entscheidend, um die Flugbahnen zu erreichen und aufrechtzuerhalten, die für diese spezifische Ladung und Mission erforderlich sind.

Eine weitere Änderung des Schubs erfolgt früher während des Aufstiegs, wenn das Gas deutlich reduziert wird, um den dynamischen Druck aus der Atmosphäre zu reduzieren. Wenn sie die dichtere Atmosphäre verlassen, drosseln sie zurück, bis sie aufgrund leerer Kraftstofftanks die maximale G erreichen.
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