Wie bleiben druckgespeiste Motoren kühl?
Herr Taubere
Weiß jemand, wie sich druckgespeiste / hypergolische Raketentriebwerke selbst abkühlen? Kühlen sie sich regenerativ?
Danke!
Antworten (4)
Christopher James Huff
Regenerative Kühlung kann mit druckgespeisten Raketen genauso wie mit gepumpten Raketen durchgeführt werden, die einzigen Unterschiede sind die Quelle des Drucks, der den Treibstoff (und manchmal das Oxidationsmittel) durch die Kühlkanäle treibt, und die niedrigeren Drücke, die praktisch sind, wenn Der gesamte Tank muss unter Druck stehen.
Hypergolische Motoren können entweder druckgespeist oder pumpengespeist sein. Einige hypergolische Treibmittel könnten für die Verwendung als Motorkühlung problematisch sein, aber N2O4/Hydrazin-Motoren haben regenerative Kühlung verwendet.
Organischer Marmor
Die Orbital Maneuvering Engines (OMEs) des Space Shuttles waren druckgespeiste hypergolische Motoren, die Stickstofftetroxid und Monomethylhydrazin verbrannten.
Die Brennkammer wurde durch einen Hydrazinstrom regenerativ gekühlt. Die Düsenverlängerung wurde strahlungsgekühlt.
Papageientaucher
Eine Alternative zur regenerativen Kühlung ist die Filmkühlung.
Filmkühlung wird seit Jahrzehnten für kleine druckgespeiste Triebwerke verwendet, nicht zuletzt beim Marquardt R4D, das im Apollo Service Module zur Lageregelung verwendet wird - siehe Foto unten. Dies war ein 490N MMH/Mon-Motor, der auch in unzähligen anderen Programmen verwendet wurde.
Das Prinzip wurde auch bei einer Vielzahl anderer Triebwerke im Bereich von mindestens 10 N bis 500 N verwendet und ist der Standardentwurfsansatz in dieser Klasse.
Das grobe Funktionsprinzip besteht darin, dass der Injektor etwas Kraftstoff auf die Brennkammerwand leitet, wo er entlang der Wand und hinaus zur Düse fließt. Es verdampft auf dem Weg aufgrund der Wärme, die durch die benachbarte Verbrennung des Brennstoffs und des Oxidationsmittels in der Mitte der Kammer entwickelt wird, und hält dabei die Wände kühl.
Es gab Beispiele aus dem wirklichen Leben ähnlicher Triebwerke mit Problemen durch Durchbrennen und Bildung von Seitendüsen (dh das Letzte vor einem katastrophalen Ausfall), bei denen dieser Film die Wände nicht vollständig bedeckt hat, möglicherweise aufgrund des Betriebs mit dem falschen Mischungsverhältnis oder der falschen Leistung Zyklus. Aber im Großen und Ganzen ist es eine sehr etablierte Art der Kühlung.
Weitere Details zur Berücksichtigung filmgekühlter Triebwerke von Marquard für das Space Shuttle RCS finden Sie in diesem Bericht: SSRCS
Ohsin
Druckgespeiste Motoren der vierten Stufe (PS4) von PSLV sind hypergolisch (MON/MMH) und ihre Brennkammer wird regenerativ gekühlt , wobei ihre Düse aus einer Columbium-Legierung durch Strahlung gekühlt wird. Sie sind modifizierte Versionen von PSLV-Rollsteuerungstriebwerken der ersten Stufe (PS1).
Hier ist eine gute Sicht auf Kühlkanäle, die an Brennkammerwänden bearbeitet wurden.
Bildquellen:
https://web.archive.org/web/20210101224745/http://asaco.in/aerospace/sub-systems-for-aerospace/
https://www.isro.gov.in/pslv-upper-stage-engines-ps4-successfully-restarted-space
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