Welches ist der bevorzugte Modus zum Abschalten von Flüssigkeitsraketentriebwerken - Abschalten bei magerem Kraftstoff oder Abschalten bei fettem Kraftstoff?

Wenn ein Flüssigkeitsraketentriebwerk mit zwei Treibmitteln einen Befehl zum Abschalten erhält,

  1. Wird zuerst der Kraftstoff abgeschaltet und dann das Oxidationsmittel - eine Kraftstoff-Mager-Abschaltung?

  2. Wird das Oxidationsmittel zuerst abgeschaltet und dann der Kraftstoff - eine kraftstoffreiche Abschaltung?

Welcher Abschaltmodus wird bevorzugt und aus welchen Gründen (z. B. Sicherheit, Motorschaden usw.)?

Wird sich der Modus zwischen statischen Triebwerkstests und während des Flugs unterscheiden?

Hängt die Art der Abschaltung davon ab, ob eine Turbine verwendet wird, um einen Treibmittelfluss zu induzieren, oder ob es sich um ein druckgespeistes Gehäuse handelt?

Der Grund für die Frage nach statischer Zündung ist, dass wir planen, einen statischen Test eines kleinen Motors in unserem Labor durchzuführen. Wir brauchen aus Sicherheitsgründen einen konkreten Grund, welchen Modus wir befolgen sollen!
Wenn der Kleinmotor durch den Kraftstoff gekühlt wird, sollte die Kühlung während des Motorabstellens fortgesetzt werden, um Schäden durch Hitze zu vermeiden. Wenn der heiße Motor durch Oxidation durch überschüssiges Oxidationsmittel beschädigt werden kann, kann eine kraftstoffreiche Abschaltung bevorzugt werden. Möchten Sie den Motor sowohl nach statischen Tests als auch nach dem Flug wiederverwenden?
@Uwe wahrscheinlich nach einem statischen Test, aber nicht nach dem Flug.
Ein wiederstartfähiger Motor sollte einen statischen Test unbeschadet überstehen. Wenn der Motor nach einem statischen Test nicht wiederverwendet werden darf, werden zahlreiche Tests zur Zertifizierung etwas teuer.

Antworten (1)

Für Flüssigwasserstoff-/Flüssigsauerstoff-Raketentriebwerke ist die O2-reiche Abschaltung katastrophal. Zusätzliches H2 wurde in den externen Tank des Shuttles geladen, um sicherzustellen, dass kleine Leistungsprobleme oder Analysefehler nicht zu einer O2-reichen Abschaltung führen würden. Dies wurde als "Fuel Bias" bezeichnet. An einem nominellen Tag wurde dieser zusätzliche Treibstoff in die Umlaufbahn transportiert, wodurch Nutzlastkapazität verschwendet wurde. Sie können also sehen, wie wichtig es war, eine Unterbrechung des Treibstoffverbrauchs zu verhindern.

Wichtiger Sicherheitshinweis: Wenn Treibmittelmangel auftritt, muss dieser zuerst auf der Sauerstoffseite erfolgen. Wenn der Wasserstoff zuerst ausgeht, werden die letzten Sprünge an der Turbine viel näher an der Stöchiometrie liegen, und, nun ja, schlimme Dinge werden passieren. Ist gelegentlich früh bei Bodentests aufgetreten. Großes Durcheinander am Boden des Flammengrabens bei Stennis. Nicht das, was irgendjemand im Flug wollte.

Quelle

Danke, erstmal! Ist eine Kraftstoffverzerrung im Grunde eine Verschiebung des Äquivalenzverhältnisses in Richtung Stöchiometrie und ein entsprechender Temperaturanstieg?!
Was sie "Fuel Bias" nannten, waren ~ 1000 Pfund zusätzliches LH2, das hinzugefügt wurde, um absolut sicherzustellen, dass Sie keine Kraftstofferschöpfungsabschaltung hatten. Es hatte keinen Einfluss auf das Mischungsverhältnis des Motors, es war nur ein Polster, um sicherzustellen, dass es zuerst O2 war, wenn Ihnen der Propeller ausging. Der Preis wurde mit dem Verlust von Nutzlast in den Orbit bezahlt.
Was passiert, wenn die Stütze aufgebraucht ist? Die gemeldeten Schäden sind auf den Einsatz von Turbinen zurückzuführen. Was ist mit der Verwendung eines Druckbehälters? Mich interessiert eher die Brennraumsicht!
Entschuldigung, Sie haben den Motortyp in der Frage nicht erwähnt. Ich bin mit druckgespeisten Motoren nicht so vertraut, obwohl ich mir vorstelle, dass die gleichen Überlegungen zu hohen Mischungsverhältnissen für die Brennkammer gelten würden.
Was ist der Grund, warum die O2-reiche Abschaltung katastrophal war?
@OrganicMarble hat die Frage bearbeitet, um den Umfang zu erweitern. Ich hoffe, Ihre Antwort ist immer noch eine wertvolle Information. Vielen Dank
@Heopps Ich denke, das Mischungsverhältnis hat sich in der Turbine geändert und die Ergebnisse waren katastrophal, wahrscheinlich aufgrund des Temperaturanstiegs!
Aus dem vorherigen Absatz in der verlinkten Quelle: „Der Grund für ein so erbärmlich niedriges Mischungsverhältnis ist, dass das Feuer umso heißer wird, je näher der MR an die Stöchiometrie herangefahren wird. Ich würde kein viel heißeres Feuer ertragen als die Ergebnisse von 6.02. Klingen würden schmelzen, Gehäuse auch, es würden wirklich schlimme Dinge passieren. Das gilt allerdings nur für diese speziellen Turbinen. Es ist unklar, ob andere LOX/LH2-Motoren ein Problem mit einem stöchiometrischen Gemisch haben würden.
@Heopps: Bei einer O2-reichen Abschaltung werden heiße Motorteile einer hohen Sauerstoffkonzentration bei einem Druck über 1 bar ausgesetzt. Dadurch werden die heißen Teile beschädigt oder zerstört. Es ist kein Kraftstoff mehr vorhanden, um diese Teile zu kühlen und durch einen dünnen Kraftstofffilm vor Oxidation zu schützen.
Sachen heißem Sauerstoff auszusetzen ist fast immer eine schlechte Idee. Sie können sogar Diamanten in einem heißen Sauerstoffstrom verbrennen, siehe zB hier youtube.com/watch?v=WWpm6_Y7ASI
Welches ist der bevorzugte Modus zum Abschalten von Flüssigkeitsraketentriebwerken - Abschalten bei magerem Kraftstoff oder Abschalten bei fettem Kraftstoff?
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