Могут ли образовываться пузырьки газа в насосах горючего и окислителя ЖРД из-за недостаточного расхода из баков?

В ракетном двигателе с поэтапным циклом сгорания топливо и окислитель подаются в турбонасосы, которые, в свою очередь, питаются от предварительной горелки. Мой вопрос: как они гарантируют, что топливо и окислитель всегда подаются в двигатель в нужном количестве?

Например, должна быть максимальная скорость потока, при которой насосы могут подавать топливо и окислитель в двигатель. Также должен быть максимальный расход, при котором баки могут проталкивать топливо и окислитель в насосы. Но разве этот расход не уменьшится, когда ракета израсходует горючее/окислитель в баках? Так бывает ли когда-нибудь, когда расход насоса превышает расход поступающего топлива/окислителя из баков? Не будут ли в этом случае образовываться пузырьки газа внутри насоса? Я предполагаю, что это будет очень плохо для двигателя. Как они объясняют эту проблему?

«Мой вопрос: как они гарантируют, что топливо и окислитель всегда подаются в двигатель в нужном количестве?» - Осторожный. Очень осторожно.
Танки не нагнетают топливо в насосы. Они обеспечивают минимальное давление для предотвращения кавитации насосов. Я считаю, что то, о чем вы спрашиваете, на самом деле является кавитацией. Кавитация много обсуждалась на этом сайте; попробуйте найти это, и вы можете найти свой ответ.
@OrganicMarble Это должно быть важное различие, иначе вы бы не подняли его, но я его не понимаю. Обеспечение минимального давления для предотвращения кавитации в насосах кажется мне тем же, что и подача топлива в насосы: если вы недостаточно сильно нагнетаете топливо, в насосах возникает кавитация. Что мне не хватает?
Падение давления и расход @WayneConrad неразрывно связаны; Я полагаю, что каждый может думать об этом как угодно. Спрашивающий, кажется, думает, что баки «выталкивают» топливо в турбонасосы с расходами, равными расходам на выходе из насосов. Это не работает для моей мысленной картины из-за небольшой разницы p между незаполненным баком и впускным отверстием насоса. На мой взгляд, насосы всасывают топливо, а в баке создается небольшое давление для предотвращения кавитации. Я боюсь, что это ведет к обсуждению «воздух всасывается или выдувается из шлюза», поэтому я ухожу.
@OrganicMarble Возможно, вы отсутствовали, но вы убедили меня в своей здравой точке зрения. Спасибо, что нашли время, чтобы объяснить это.
@OrganicMarble, «Спрашивающий, кажется, думает, что баки «вталкивают» топливо в турбонасосы со скоростью, равной скорости потока, выходящего из насосов». Нет, я себе это не так представляю, но я не мог придумать лучшего способа объяснить это. Я просто пытаюсь найти больше информации о том, как дельта p, которую вы описываете, регулируется между давлением в баке и давлением насоса.

Ответы (1)

Кавитация возникает, когда давление жидкости ниже давления паров жидкости. Другими словами, жидкость закипает.

В ракете выпускное отверстие топливного бака находится под давлением за счет незаполненного объема и ускорения. Легко предотвратить перепад давления между выходом из бака и входом в турбину с помощью правильного размера трубы для потока. Это предотвращает кавитацию при голодании корма.

Задача состоит в том, чтобы предотвратить кавитацию внутри турбины на стороне низкого давления лопаток в «проушине» турбины. Вот почему они платят инженерам большие деньги и дают им модные компьютеры.

Но разве этот расход не уменьшится, когда ракета израсходует горючее/окислитель в баках?

По мере сгорания топлива ракета становится легче, а ускорение увеличивается. Это помогает компенсировать потерю гидростатического давления при опорожнении бака. Кроме того, оставшиеся пропелленты с высоким давлением паров (например, метан) могут кипеть, чтобы заменить пониженное парциальное давление пропеллента по мере опустошения бака. Это снижает температуру оставшегося жидкого топлива, снижает давление пара и уменьшает кавитацию. Подумайте о замерзании резервуара непосредственно перед тем, как у вашего барбекю закончится пропан.

введите описание изображения здесьКавитационное повреждение корпуса насоса

Возможно, вы захотите упомянуть, что большинство (все) бустерных баков имеют системы наддува, в которых используется гелий, азот или автогенное топливо, а не только самокипящееся. Как правило, эти системы обеспечивают регулируемое давление.
Ах интересно. "It is easy to prevent pressure drop from tank to turbine inlet with correct pipe sizing for the flow."Можете ли вы немного расширить это? Я предполагаю, что это каким-то образом связано с принципом Бернулли, но я недостаточно разбираюсь в технике, чтобы знать подробности. "The challenge is preventing cavitation inside the turbine, against the low pressure side of the blades at the turbine "eye". That's why they pay the engineers big bucks and give them computers to use."Это именно то, что я ищу. Куда я могу обратиться, чтобы узнать больше об этом?
@ JN18 в комментариях много споров, но в ответах здесь также есть хорошая информация о кавитации турбонасоса space.stackexchange.com/q/18486/6944
Могут ли образовываться пузырьки газа в насосах горючего и окислителя ЖРД из-за недостаточного расхода из баков?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v