Warum wird anstelle der Funkenzündung eine chemische TEA-TEB-Zündung verwendet?

Sowohl der Saturn V als auch der Falcon 9 verwenden TEA-TEB , um ihre mit Kerosin betriebenen Motoren zu zünden. TEA-TEB ist pyrophor und entzündet sich spontan bei Kontakt mit Luft. Dies wirft Handhabungsprobleme auf; es muss in Stickstoff gelagert werden.

Es ist auch eine entbehrliche Ressource, die die Anzahl der Starts eines Triebwerks im Flug begrenzt. Der Falcon 9 lädt nur TEA-TEB für Neustarts auf den Triebwerken, die bei einer bestimmten Mission neu gestartet werden, vernünftigerweise, aber dies macht ihn anfällig für Triebwerksausfälle beim Wiedereintritt und bei Landungsverbrennungen, die sonst durch Verwendung anderer Triebwerke behoben werden könnten.

Einige andere Motoren, wie der mit Wasserstoff betriebene J-2 und RL-10, verwenden eher eine elektrische Funkenzündung als einen chemischen Starter. Beide Motoren sind zuverlässig und können nach dem Start mehrfach neu gestartet werden.

Können Kerosin-LOX-Motoren eine elektrische Zündung verwenden? Wenn ja, warum sollten Sie einen volumenbegrenzten und gefährlichen chemischen Zünder wie TEA-TEB in Betracht ziehen?

Die anderen Motoren starteten wahrscheinlich nur im Vakuum neu. F9 muss neu gestartet werden, wenn es auf Überschallgeschwindigkeit geht, die Motoren zuerst. Vielleicht ist der Funke nicht stark genug, um unter diesen Bedingungen zuverlässig zu sein? Die Chemikalien entzünden sich selbst dann , wenn sie in unterkühltes LOX injiziert werden (und möglicherweise sogar bei Kontakt mit fest gefrorenem.
Guter Punkt. Ich frage mich, ob die Menge an TEA-TEB, die verwendet wird, um einen guten Start zu gewährleisten, zu der grünen Flamme beiträgt, die nach der Landung zu sehen ist. space.stackexchange.com/questions/15400/…
Das mehrmalige Neustarten eines Motors erfordert nicht nur das Zünden des Kraftstoffs, sondern auch das Starten der Turbopumpen. Die Verwendung eines Feststoffgasgenerators für diesen Zweck begrenzt auch die Anzahl möglicher Neustarts.
Der Funkenzünder muss den Bedingungen in der Mitte der Brennkammer standhalten, wenn er wiederverwendet werden soll. Keine leichte Aufgabe. Sie verwendeten Funkenzünder im Shuttle-Hauptmotor ... mehrere hundert davon pro Motor.
Es gab 3 "Fackel"-Zündkammern in jeder SSME. Einer in jedem Preburner und einer im MCC. Jede Kammer hatte eine O2- und H2-Leitung und 2 elektrische Zündvorrichtungen. Also 3 Zündanlagen mit je 2 Funken.
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Antworten (2)

Die Art und Weise, wie Sie ein Raketentriebwerk zünden, hängt stark von der Kombination aus Brennstoff und Oxidationsmittel ab. Einige Kombinationen, wie Flüssigwasserstoff/Flüssigsauerstoff (HydroLox) zünden sehr leicht und werden mit einer verbesserten Zündkerze gezündet (dies ist der Fall des RL10, der auf der Centaur Upper Stage verwendet wird). Das RP1 (Kerosin)/Flüssigsauerstoff-Gemisch ist schwerer zu zünden und erfordert mehr Energie. Sie können es sich auch nicht leisten, dass sich Kraftstoff in der Brennkammer ansammelt und sich dann auf einmal entzündet (es könnte zu brutal für den Motor sein). In diesem Fall spritzen Sie TEA-TEB mit dem Oxidationsmittel ein, wodurch es sich entzündet, und erst dann wird der Kraftstoff eingespritzt.

NASA-Artikel zu Zündsystemen: http://blogs.nasa.gov/J2X/tag/ignition/
Centaur/RL10: http://spaceflight101.com/spacerockets/atlas-v-551/

Nach dem, was ich gelesen habe, leiten funkengezündete Wasserstoffmotoren eine kleine Menge Treibmittel in eine Zündkammer um, um die Zündung mit einem kleinen Funken zu starten. Ist das bei Kerosinmotoren nicht machbar?
Ach, das wusste ich nicht. Es könnte sein, aber Kerolox ist immer noch schwerer zu zünden (ich denke, aber meine Chemie ist eingerostet, dass es an der Komplexität des Kerosinmoleküls im Vergleich zu H2 liegt), sodass Sie mit einem Funken möglicherweise immer noch nicht genug Energie haben.
Aha – etwas Googeln zum Thema Kerosineinsatz in Verbrennungsmotoren unterstützt das. Vielen Dank!
Wie wäre es mit einem Heizsystem, um Kerosin zu verdampfen und es dann in einer Fackel zu verwenden? Wäre das nicht technisch machbar, geschweige denn optimal?
@amyinorbit: Das bedeutet nicht, dass Sie mehr als eine Zündkerze brauchen; Es bedeutet nur, dass Sie mehr Funken in der Kerze benötigen.

Ein Funke wird nichts tun, bis die Motoren bereits Kraftstoff/Sauerstoff pumpen

Raketentriebwerke verbrauchen viel Treibstoff/Sauerstoff. Jeder Merlin 1D-Motor hat eine 12.000-PS-Treibstoffpumpe (~100.000 PS insgesamt, nur in den Pumpen). Aber die Pumpe selbst ist wie ein Strahltriebwerk, das von den sich ausdehnenden Gasen angetrieben wird - Sie benötigen also bereits Kraftstoff + Oxidationsmittel, um die Gase zu erzeugen, um die Pumpen zum Erzeugen der Gase anzutreiben. Es ist einfacher, Phosphor zu verwenden, als eine sekundäre Pumpe zu haben.

In ähnlicher Weise verwenden große Strahltriebwerke häufig einen "Huffer", um loszulegen, wenn sie vollständig ausgeschaltet sind. Auch sie benötigen viel Eingangsgas, um sie zum Starten ausreichend zu betreiben. Die Huffer selbst sind Strahltriebwerke, aber viel kleiner, und verwenden Elektromotoren, um sie zu starten. Die meisten Verkehrsflugzeuge haben auch eine APU, bei der es sich um einen Mini-Huffer an Bord (und einen elektrischen Generator) handelt.

Warum wird anstelle der Funkenzündung eine chemische TEA-TEB-Zündung verwendet?
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