Was sind die Vorteile der sauerstoffreichen Verbrennung?

Im Zusammenhang mit der stufenweisen Verbrennung verstehe ich, dass das Verbrennen von Ochsenfett Komplikationen verursacht, die mit dem Vorhandensein eines heißen Oxidationsmittels mit hohem Druck verbunden sind. Einige Motoren, insbesondere die RD-170- und RD-180-Familien, laufen ochsenreich. Die Wikipedia-Seite für den RD-180 erklärt dies folgendermaßen:

Der Motor läuft mit einem Oxidationsmittel-zu-Kraftstoff-Verhältnis von 2,72 und verwendet einen sauerstoffreichen Vorbrenner, im Gegensatz zu typischen kraftstoffreichen US-Designs. Die Thermodynamik des Kreislaufs ermöglicht einem sauerstoffreichen Vorbrenner ein größeres Leistungsgewicht , jedoch mit dem Nachteil, dass gasförmiger Sauerstoff mit hohem Druck und hoher Temperatur durch den Motor transportiert werden muss.

Dieser Block wird jedoch nicht zitiert, und ich konnte nicht viel bestätigende Quellen finden. Ich habe jedoch einige Message Boards gefunden , die Rußbildung beiläufig erwähnen, aber auch hier gibt es nicht viel weiterführende Literatur, die ich finden kann.

Kann jemand eine schlüssige Antwort auf die Rußbildung, eine Erklärung dafür, woher ein Leistungsgewichtsvorteil kommt , oder eine Kombination der beiden geben?

Ich stelle fest, dass LOX ~ 70% dichter als Kerosin ist, sodass Sie durch kleinere / leichtere Rohre, die ochsenreich werden, mehr Massenstrom erhalten. Die gasförmigen Ausdehnungseigenschaften wären ebenfalls unterschiedlich, aber ich weiß nicht, wie sich das auswirkt.
oh das ist eine interessante aufnahme. Ich hatte darüber nachgedacht, wie sich der Dichtevergleich auswirken könnte, aber nie über Rohrgewichte nachgedacht.
Ja, es ist wahrscheinlich eine Kleinigkeit im Vergleich zu den Faktoren, die Organic Marble in seiner Antwort abdeckt.
@RussellBorogove Arbeitsflüssigkeiten mit höherer Dichte führen zu einem geringeren Arbeitspotenzial in Turbinen. Höhere Dichte ist hier ein Nachteil. Die Verkokung ist das große Problem bei brennstoffreichen Vorbrennern. Sauerstoffreich sind nicht besonders russische Raketen. Die Russen machen einfach alles mit gestufter Verbrennung, der Westen macht es nur mit O2/H2.
Hey @everyday-astronaut Ich habe kürzlich dein Raptor-Video (mindestens zum dritten Mal) gesehen, in dem du Verkokung als einen der Hauptfaktoren für die Methalox-Auswahl erwähnst. Aus Neugier war dieser Beitrag eine Quelle für dieses Projekt oder haben Sie andere Quellen gefunden?

Antworten (1)

Laut dem superdetaillierten und sehr informativen NASA-CR 165404 Fuel/Oxidizer-Rich High-Pressure Preburners sind die Hauptvorteile von kohlenwasserstoffbetriebenen, oxidatorreichen Stufenverbrennungsmotoren, dass „Kohlenstoffbildung, Verkokung und das Erreichen der Zündung sind keine Probleme mehr." (Seite 133)

Diese nützliche Übersichtspräsentation zum Raketentriebwerkszyklus aus der AAE 539: Advanced Rocket Propulsion-Klasse der Purdue University erwähnt ebenfalls nur das Verkokungsproblem als Vorteil.

Das Buch "Progress In Astronautics and Aeronautics: Liquid Rocket Thrust Chambers", hier bei Google Books auszugsweise , kann einen Hinweis auf den behaupteten Leistungs-Gewichts-Vorteil geben. Es zeigt eine Analyse, die bei gleichen Turbinentemperaturen und Pumpenauslassdrücken zu dem Schluss kommt, dass ein Oxidationsmittel-reicher Zyklus einen 87%igen Anstieg des Kammerdrucks gegenüber einem brennstoffreichen Zyklus aufweist. Dies scheint zu implizieren, dass ein kleinerer, mit Oxidationsmittel angereicherter Motor denselben Schub erzeugen könnte wie ein größerer, mit Kraftstoff angereicherter Motor. Leider ist das Buch dort nur auszugsweise vorhanden, und ich besitze kein Exemplar.

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