Warum zünden einige Raketen während des Starts nicht alle ihre Triebwerke? (GSLV MK3LV)

So wie ich es verstehe, sollte eine Rakete beim Abheben ihren maximalen Schub erzeugen. Mit fortschreitender Zeit nimmt die Masse der Rakete ab, aber da die Triebwerke den gleichen Schub erzeugen, beschleunigt die Rakete schneller. Daher sollten alle Raketentriebwerke auf der ersten Stufe (die nicht durch andere Stufen blockiert sind) beim Abheben zünden, wodurch die Masse des Fahrzeugs schneller reduziert und mehr Beschleunigung erzielt wird. Dies scheint für die meisten Raketen zuzutreffen.

Beim GSLV MK3 der Indian Space Research Organization (ISRO) sieht das anders aus:

GSLV MK3 Staging-Timing

Der GSLV MK3 zündet seine Kernflüssigkeitstriebwerke (L110) etwa 120 Sekunden nach dem Start. Wie im Startvideo beschrieben , hängt das genaue Timing von RTC (Real Time Decision) ab. Dies erfordert, dass die S200 Solid Strapons die volle L110-Masse für bis zu 120 Sekunden heben.

Welche Faktoren bestimmen diese Art der Inszenierungssequenz? Warum werden die L110 beim Abheben nicht gezündet? Ist max Q der Grund?

Es ist erwähnenswert, dass die Feststoffraketenmotoren je nach Körnung (dh Querschnittsanordnung) der Feststoffraketentreibstoffe möglicherweise für eine sehr hohe Anfangsbeschleunigung ausgelegt sind, die sich mit der Zeit verjüngt, anstatt konstant zu bleiben oder zuzunehmen Sie könnten erwarten. Dies ermöglicht es, die SRMs mit niedrigem Wirkungsgrad und hohem Schub früh im Flug zu verwenden und auf Flüssigkeiten umzuschalten, sobald Sie hoch genug sind, damit ihre höhere Effizienz wirklich glänzt.

Antworten (3)

Neben der Begrenzung der aerodynamischen Belastung und der Luftwiderstandsverluste, wie Sie und Antzi erwähnt haben, bedeutet die Verwendung des Kerntriebwerks nur in großer Höhe, dass das Triebwerk für den Niederdruckeinsatz optimiert werden kann, indem eine größere Düse darauf angebracht wird. Dies optimiert die Ausdehnung des Auspuffs und trägt im Fall des GSLV MkIII zu einer Steigerung des spezifischen Impulses um ~6 % gegenüber der Meeresspiegelversion des Motors bei.

Beachten Sie, dass GSLV III dabei nicht einzigartig ist; Die Trägerraketen Titan III und IV starteten ebenfalls nur mit SRMs und zündeten die mit Flüssigbrennstoff betriebene Kernstufe, als die Feststoffe ausbrannten.

Die Auswirkungen des Düsendesigns scheinen wahr zu sein, obwohl sie dieselben Vikas-Motoren verwenden, scheinen sie sich für MK3 (Vikas-X) zu modifizieren. en.wikipedia.org/wiki/Vikas_(rocket_engine)
Dies ist die richtige Antwort. Ich möchte hinzufügen, dass speziell die Leistung erhöht wird, weil sie eine Düse verwenden können, die so groß ist, dass sie in Bodennähe nicht funktionieren würde. Die Strömung würde abreißen, was zu schlechter Leistung und enormen Seitenlasten führen würde. Sie überlegten, dies für Ariane 5 zu tun, entschieden sich aber stattdessen dafür, das Haupttriebwerk 7 Sekunden lang laufen zu lassen, bevor die Booster gezündet werden, damit sie das Triebwerk wieder abstellen und den Start abbrechen können, wenn es nominell nicht funktioniert.
Ich meine, sie haben überlegt, den gleichen Ansatz wie GSLV zu verfolgen. Ich wollte nicht sagen, dass sie erwogen, einen Motor mit abgelöster Düsenströmung zu betreiben. Auch an Doppelglockendüsen wird viel gearbeitet. Ich wäre nicht überrascht, wenn wir sehen würden, dass sie mit einem Jahrzehnt auf den Markt kommen.

Ihre Annahme, dass wir beim Start den maximalen Schub benötigen, ist teilweise falsch. Obwohl Sie direkt beim Start den maximalen Schub wünschen, kann dies kurz danach kontraproduktiv sein:

  1. Ihre Rakete und Nutzlast sind mit Max G bewertet. Sie können keine beliebig hohe Beschleunigung haben
  2. Der atmosphärische Luftwiderstand ist in geringerer Höhe höher und nimmt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu.

Wenn Sie zu schnell zu schnell fahren, verlieren Sie Ihre gesamte Geschwindigkeit zum Ziehen.

Wie aus Wikipedia zitiert:

Wenn im Flug der Schub der S200-Booster nachlässt, wird der Beschleunigungsabfall von den Bordsensoren der Rakete erfasst und die beiden Vikas-Triebwerke auf der Flüssigtreibstoff-Kernstufe „L110“ werden dann gezündet. Bevor sich die S200 von der Rakete trennen und abfallen, arbeiten die Feststoffbooster sowie die Vikas-Triebwerke für kurze Zeit zusammen

Da es technisch schwierig sein kann, den Motor im Flug zu stoppen und neu zu starten oder ihn zu stark zu drosseln, wird der Flüssigkeitsmotor nur als Relais für die Feststoffbooster verwendet.

Ich konnte die Beschleunigungskurve nicht finden, um meine Behauptung zu stützen; das tut mir leid.

what-if.xkcd.com/24 etwa auf halbem Weg nach unten ist ein acc. Kurve
@Tim wir bräuchten das von diesen speziellen Raketen :)
Sicher, aber das ist eine vernünftige Schätzung Ihrer durchschnittlichen Hinterhofrakete :)
"Ihre Rakete und Ihre Nutzlast sind maximal G-bewertet" - und Menschen können Beschleunigungen besonders schlecht standhalten. what-if.xkcd.com/116
@Antzi Kürzlich wurden die Diagramme des GSLV-Beschleunigungsprofils in einem anderen Thread gepostet. Hier ist das Profil, das ich erstellt hatte. (Reverse Engineering aus Launch-TV-Screenshots – github.com/ravi4ram/Launcher-Profile ) [![hier Bildbeschreibung eingeben]( i.stack.imgur.com/VaDPy.png )]( i.stack.imgur.com/VaDPy .png )   Wikipedia-Zitat, das Sie erwähnt haben, scheint auf das Diagramm des Beschleunigungsprofils zu passen. L110 wird ausgelöst, wenn die Beschleunigung beginnt, einen abnehmenden Trend zu zeigen.

Jegliche überschüssige Energie, potenziell und kinetisch, die die Booster nach der Trennung tragen, wird verschwendet. Deshalb wollen Sie sie in möglichst geringer Höhe und Geschwindigkeit trennen und den Treibstoff der Kernrakete sparen, wenn sie die Booster nicht mehr mitschleppen muss.

Das gilt für jede Stufentrennung und das ist der Grund, warum wir überhaupt Stufenraketen verwenden.

Es widerspricht dem Ziel, beim Start maximalen Schub zu erzeugen, daher ist jede Wahl der Inszenierung ein technischer Kompromiss.

Eine Möglichkeit, beides zu erreichen, ist Spargel-Inszenierung , bei der alle Motoren sofort zünden, aber der Kernmotor von den Tanks der Booster angetrieben wird, wodurch auch eigener Kraftstoff gespart wird. Dies wird jedoch mit zusätzlicher Komplexität und zusätzlichem Gewicht erkauft und wurde daher im wirklichen Leben noch nie durchgeführt. Die für 2017 geplante Falcon Heavy ist die erste Rakete, die sie einsetzt. Wie @DylanSp betonte, wurde der Crossfeed abgebrochen .

Die erste Aussage, auf die Sie hingewiesen haben, unterstützt tatsächlich den maximalen Durst beim Start. Kraftstoff-Crossfeed scheint die optimale Idee zu sein, macht die Sache aber sehr komplex.
@JithinJose Nein, es wird nicht unterstützt. Angenommen, unsere Booster brennen 50 Sekunden lang. Wenn die Kernstufe parallel zu ihnen feuert, trennen sie sich immer noch nach 50 Sekunden, aber dann ist die Rakete höher und schneller. Das bedeutet einige der Raketen Δ v wurde mit den Boostern geteilt und ist nun verloren.
Lol'd bei diesem Link zur Wiki-Seite des Kerbal Space Program.
Cross-Feed wurde auf der FH abgebrochen .
Dies ist die einzige Antwort, die den wichtigsten Grund nennt, nämlich die Inszenierung! Indem das Eigengewicht der SRM-Hüllen ungefähr zur gleichen Zeit weggeworfen wird, zu der Sie den Kern zünden, wird die (höhere Isp) Energie der Kernstufe nicht zum Anheben der SRM-Hüllen verschwendet. Die SRMs sind in diesem Fall tatsächlich nur eine 0. Stufe.
Warum zünden einige Raketen während des Starts nicht alle ihre Triebwerke? (GSLV MK3LV)
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