Как (черт возьми) будущие двигатели SpaceX Starship, работающие под давлением, будут работать при «любом усилии, любом положении»?

В видео SpaceX Starship Update примерно на 57-й минуте Тим Додд, повседневный астронавт, спрашивает о том, как космический корабль поворачивается от ориентации входа в атмосферу к посадке (вертикальной), и Маск объясняет, что в будущих конструкциях вращение будет выполняться в последний момент с помощью двигателей горячего газа. (металокс).

Затем Додд продолжает, спрашивая: «Их тогда кормят под давлением?» и ответ Маска включает:

Баллон высокого давления CH4, баллон высокого давления O2, и самое замечательное то, что им все равно, в каком вы настроении. Вы можете быть в любом положении, в любом положении, в любом положении, и оно все равно будет стрелять.

Изображение, показанное в Википедии « Двигатель с подачей под давлением», выглядит так, как если бы вы перевернули его вверх дном, вы просто вдули бы давление прямо в двигатель. Как двигатели или подруливающие устройства с подачей под давлением работают при «любой гравитации в любом положении» и не требуют незаполненного пространства?

Подробнее об этом см. в ответах на вопрос Что такое незаполненный объем в ракетостроении, а что нет?

введите описание изображения здесь

Скриншот из видеоролика Скотта Мэнли от июля 2021 года, почему SpaceX перейдет на новые двигатели, чтобы упростить космический корабль , с резкостью и аннотациями, указывающими на двигатель

Скриншот из видео Скотта Мэнли от июля 2021 года «Почему SpaceX перейдет на новые двигатели, чтобы упростить космический корабль» https://www.youtube.com/watch?v=vKiHCaA7hCY, резкость и аннотации для обозначения двигателя

Я не уверен, что это полностью дубликат, но если бы я написал ответ, это был бы тот же ответ: space.stackexchange.com/questions/38268/…
@OrganicMarble Существуют ли диафрагмы, работающие с жидким кислородом и метаном? Работают ли капиллярные структуры при любом ускорении при входе в атмосферу и приземлении космического корабля?
Капиллярные структуры работали на всех осях/всех ускорениях, которые испытал шаттл.
@OrganicMarble Тогда я думаю, что с этой дополнительной информацией это может быть хорошим ответом на этот вопрос! Вы хотели бы подкрепить этот ответ информацией о посадочном устройстве или сделать здесь отдельный ответ?
Но перепроверив, вы уверены, что поверхностного натяжения было достаточно, чтобы сработать для любого положения при нескольких g во время входа в атмосферу, или они были ориентированы так, что направление замедления было в правильном направлении?
В космосе не было ограничений, в какую сторону можно маневрировать реактивными самолетами. Подъем, конечно, главное ускорение было -X, а вход -Z, но в космосе это могло быть что угодно - конечно, при гораздо меньших значениях. В любом случае, надеюсь, кто-нибудь из Space X придет и ответит на этот вопрос.
Хотя в Википедии используется заголовок «Methalox Thruster», в нем говорится: «В своем заявлении о межпланетной транспортной системе (ITS) на 67-м Международном астронавтическом конгрессе 27 сентября 2016 года Илон Маск указал, что все двигатели системы управления реакцией для транспортных средств ITS— Ракета-носитель ITS, межпланетный космический корабль и танкер ITS будут работать от газообразного метана и кислорода в каждом из этих транспортных средств. Для этой цели будут разработаны новые двигатели». -- Если используются газообразные пропелленты (приемлемая объемная неэффективность), то будут работать напорные баки с баллонами.
@aml, если хранимое топливо газообразное, вам может даже не понадобиться мочевой пузырь. Возможно, они самонагружаются.
Сильфоны @uhoh Al/Li работают с LOX и LH2.
@OrganicMarble Я думаю, что ответит на этот вопрос, только если будет дан ответ на следующее. Существуют ли диафрагмы, работающие с жидким кислородом и метаном? ИЛИ Работают ли капиллярные структуры при любом ускорении при входе и приземлении космического корабля? Этот вопрос конкретно касается «любого настроения, любого отношения», и до тех пор, пока ответы там не касаются этого конкретно, это не дубликат. Обман требует ответа на вопрос в другом месте. Эти ответы хороши для «микро/невесомости», но я не думаю, что они отвечают на «любое ускорение, любое отношение».
@OrganicMarble Я подчеркнул «будущие двигатели SpaceX Starship» в заголовке, чтобы лучше отразить суть вопроса.
Я отозвал закрытое голосование, но я по-прежнему сомневаюсь. Этот вопрос получает ответы, которые применимы к другому вопросу, по крайней мере, пока.
@OrganicMarble вопрос не в этом. Вы можете проголосовать за сомнительные ответы или оставить комментарии о том, что они не отвечают на мой вопрос, но закрытие моего вопроса не является корректирующим решением. «Я голосую за закрытие этого вопроса, потому что ответы пока выглядят так же, как мой ответ в другом месте» не является уважительной причиной закрытия.
VTC, поскольку он не отвечает за удовлетворение OP текущей общедоступной информацией.
@Hobbes Это абсолютно не близкая причина, как и «я не знаю, поэтому никто не может знать». Иногда вопросы сложны, и угадывать недостаточно, но мы не можем просто начать придумывать неспортивные близкие причины. Я не могу оставить комментарий к вашему ответу сейчас, но я хотел бы напомнить вам, что двигатели также используются для генерации милли-Джи для перекачки топлива, согласно связанному видео, а также как описано для более раннего BFR в этом вопросе , так что газовые баллоны не тривиальное решение.
Как правило, фразы типа «Бутылка высокого давления для CH4, баллон высокого давления для O2» следует интерпретировать как «баллон для газообразного CH4 под высоким давлением, баллон для газообразного O2 под высоким давлением», поскольку нет никаких преимуществ в хранении жидкого CH4 или O2 при высоких температурах. давление.

Ответы (2)

Пропелленты представляют собой газообразный метан и кислород, они обеспечивают собственное давление, как и азот, используемый в двигателях с холодным газом. Диафрагмы, сильфоны или баллоны не задействованы. Двигатель того же размера будет давать примерно в 5 раз большую тягу при том же расходе топлива, что и азотные двигатели, с которыми они начнут, поэтому нет необходимости использовать криогенные жидкости.

При отсутствии жидкостей (по крайней мере, таких, которые необходимо использовать во время маневрирования ... некоторые небольшие бойлеры или жидкостные инжекторы и нагреватели в самих баках были бы эффективным способом заполнения баков перед маневрами), выплескивание исключено. Из-за меньшей плотности газа также не возникает проблем со столбовым давлением в длинных водопроводных линиях (не говоря уже о других проблемах заполнения таких линий криогенным топливом), поэтому система практически не зависит от движения транспортных средств.

Я думаю, вы предполагаете, что есть баки, которые содержат каждое топливо в виде газа, и что их можно время от времени перезаряжать / пополнять большим количеством газа из основных баков жидкого топлива ракеты? По крайней мере для меня это имеет смысл. Есть ли способ подтвердить это, цитируя какой-либо источник или ссылку, или делая выводы из каких-то публичных заявлений, или вы просто исключили все другие возможности, и поэтому «как только вы исключили невозможное, все, что осталось, каким бы невероятным оно ни было, должно быть правда"?

Большинство небольших двигателей с подачей под давлением имеют какое-либо принудительное выталкивающее устройство, чаще всего оно имеет форму очень гибкой диафрагмы, сильфона или пластиковой камеры, улавливающей все топливо, которое все еще находится в баке, полностью отделяя их от давления. газ.

Вы упомянули сильфоны Al/Li в своем комментарии , подойдет ли он для LOX и LCH4? Я не могу быть уверен, но я думаю , что Маск упомянул, что газовые баллоны с кислородом и метаном использовались для повышения давления жидкого топлива LOX и метана.
Гибкая диафрагма из пластика не будет гибкой при температуре LOX. Многие материалы становятся хрупкими при таких температурах.
@Uwe Уплотнительные кольца на шаровых кранах LOX и LH2, используемых на SSME, изготовлены из пластика. Только не знаю, что за пластик.
Гибкости может быть достаточно для уплотнительных колец, но не для диафрагм. Поиск гибких материалов для клапанов LH2 был очень сложной проблемой во время строительства ракеты «Сатурн» для миссии «Аполлон». В клапанах LOX использован более чем десятилетний опыт работы с ракетами LOX.
Как (черт возьми) будущие двигатели SpaceX Starship, работающие под давлением, будут работать при «любом усилии, любом положении»?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v