Küsimus:
Millise rõhu all süstitakse krüogeenses kütuseraketis mootorisse kütust?
user39
2013-07-19 11:58:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Rõhk kosmosesüstiku peamasinates peab olema väga kõrge, et sõiduk maast lahti saada (loomulikult koos SRB abiga). Kui mootoris on nii kõrge rõhk, siis kuidas mootorisse kütust süstida? Saan aru, et kütust juhitakse mootori ümber nii, et see jahutab düüsi, et heitgaas ei sulataks seda, seejärel mootorisse. Eeldasin alati, et mootorisse siseneva kütuse rõhk peab olema kõrgem kui rõhk, mida heitgaasid avaldavad. Kui jah, siis kuidas Shuttle nii kõrgsurvekütust mootoritesse pumpab?

Kolm vastused:
#1
+11
Adam Wuerl
2013-09-07 03:03:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

SSME on etapilise sisepõlemisega raketimootor, mis tähendab, et osa väikesest propellendivoolust põhipõlemiskambrisse suunatakse kõigepealt väikesesse eelpõletisse (tegelikult kaks). Need eelpõletid põlevad (suhteliselt) väikestes kogustes kütust ja oksüdeerijat, et saada kuuma heitgaasi, mida paisutatakse turbiini kaudu, mis on mehaaniliselt ühendatud pumbaga (seega turbopump), mida kasutatakse kõrgsurvekütuse ja oksüdeerija tarnimiseks põhivarustusse. põlemiskamber.

Tegelik mootor on sellest oluliselt keerulisem (isegi lihtsustatud skeemis), kuid see on kõigi turbopumba abil töötavate mootorite põhiline eeldus: kuum gaas muudab turbopumba, mis pumpab üles peamise raketikütuse ja süstib selle põlemiskambrisse. SSME-l on palju muid väikeseid detaile, nagu näiteks kõrge- ja madalrõhulised pumbad, ning põlemisgaaside söötmine põhikambrisse - selle asemel, et neid üle parda välja lasta, nagu seda teeb RS-68.

Kuid kokkuvõte on see, et OP-l on õigus. Põlemiskambris on rõhk väga kõrge, süstite põlemiskambrisse propellenti, omades turbopumpade väljalaskeava juures veelgi suuremat rõhku. Hoidke mahutites madalama rõhu all, pumbake koos turbodega üles, seejärel sõitke rõhugradiendiga kuni düüsi lõpus oleva eresinise valguse juurde.

SSME schematic viisakalt Vikipeedia.

Kui soovite paremat arusaama miks , peab raketikett olema esiteks kõrge rõhu all.

Siin on hämmastav detail. SSME-s lähevad põlemiskambrisse nii kütuseturbiini kui ka oksüdeerija turbiini heitgaasid. See tähendab, et rõhk eelkuumutites, mis juhivad turbiine, on palju suurem kui peamise põlemiskambri rõhk. Kuidas siis kütust ja oksüdeerijat eelküttesse süstida? Väga kõrge rõhuga. Oksüdeerija pumpa on tegelikult 3: madalrõhu-, kõrgsurve- ja eelkuumutuspump.
#2
+10
Erik
2013-07-19 20:20:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

See on keeruline, kuid siin on põhiline:

Tõukejõud tekib kõrgsurvelise gaasi voolamisel madalama rõhuga keskkonda. See voog on ülehelikiirusega, nii et kurgust allavoolu (düüsi ülaosa) toimuv ei ole põlemiskambris toimuva järgi tajutav (heli on lihtsalt survelaine). Düüs on ülehelikiirusega, põlemiskamber on alamhelikiirusega. Düüs laiendab gaasi, et tekitada nõutav kõrge stagnatsioonirõhk - enamasti gaasi kiiruse suurendamise teel. Pange tähele, et stagnatsioonirõhk (väärtus, millele mõtlete) pole mitte ainult staatiline rõhk - see sisaldab ka kiiruskomponenti.

Nii et kokkuvõtlikult ei saa süstik peate pumpama kütust ja oksüdeerijat sisepõlemismootorisse suurema rõhu juures kui düüsi väljalaskeava juures, kuna:

  • ülehelikiirusel düüsi väljapääsust põlemiskambrisse ei edastata rõhu teavet vool düüsis.
  • Suur osa düüsi väljundrõhust (stagnatsioonirõhust) pärineb gaaside kiirusest - kiirusest, mis tekib ülehelikiirusega gaasivoolu laiendamisel.
  • Kütus ja oksüdeerijat survestavad turbopumbad siiski teatud määral, et kindlustada positiivne kohaletoimetamine põlemiskambrisse.

Loodetavasti aitab see. Tõukejõud on väga keeruline väli.

Uuendus : Põhiline põlemiskambri rõhk SSME-dele täisvõimsusel on umbes 3 008 naela ruuttolli kohta.

Niisiis, düüsile, mitte põlemiskambri ülaosale, rakendatakse vastupidist reaktsioonijõudu?
Jah, ma usun, et tõukejõu reaktsioon läbib düüside seinu. Tegelikult saate raketidüüsi tõukejõu tõhusalt võimendada, indutseerides düüsi ühel küljel piirikihi eraldatuse, pöörates nii tõukejõu vektorit.
Vau, ma arvan, et saan aru. Soovin, et saaksin mootori CAD-mudeleid, et saaksime need 3D-printida, et õpetada lastele, kuidas see kõik töötab.
Kui teil on 3D-printer, võib-olla see aitab: http://www.3dcadbrowser.com/download.aspx?3dmodel=14607
Ma tegin seda, ma tegin seda!
Ma arvan, et see pole päris õige. Rõhk põlemiskambris peab olema suurem kui düüsikellas olev rõhk, vastasel juhul oleks raketikütuse vool läbi kurgu vastupidine. Turbopumpadest väljumistasapinnale langeb pidevalt nii staatiline kui ka stagnatsioonirõhk. Tegelikult ei tõuse vool üldse kurku ilma olulise 2–3-kordse rõhu suhteta kurgus. SSME turbopumbad eksisteerivad just seetõttu, et kui need ei toimuks, ei tekitaks mootor tõukejõudu.
Düüsi vooluhulk on ülehelikiirusega - seetõttu ei pääse düüsist surveteave kurgust mööda. See ei tähenda, et teil pole turbopumpasid siiski vaja - põlemiskambris on teil siiski ületamiseks survet.
#3
  0
Adam
2015-02-26 06:44:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Lihtsalt natuke perspektiivi lisamiseks. Kõrgsurvekütuse turbopump töötab võimsusega umbes 69 000 hj ja härg on 25 000 hj http://www.rocket.com/space-shuttle-main-engine. Niisiis, lihtsalt kõrgsurve krüogeenide pumpamine võtab igal süstikmootoril ~ 100 000 HP. (Suurusjärgus 500–1000 automootorit)



See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...