В ракете на криогенном топливе при каком давлении топливо впрыскивается в двигатель?

Давление в основных двигателях космического шаттла должно быть очень высоким, чтобы аппарат оторвался от земли (конечно, с помощью SRB). Как при таком высоком давлении внутри двигателя впрыскивать топливо в двигатель? Я понимаю, что топливо проходит вокруг двигателя, чтобы охладить форсунку, чтобы выхлоп не расплавил его, а затем в двигатель. Однако я всегда предполагал, что давление топлива, поступающего в двигатель, должно быть выше, чем давление выхлопных газов. Если да, то как Шаттл закачивает топливо под таким высоким давлением в двигатели?

Ответы (3)

Это сложно, но вот суть:

Тяга создается за счет потока газа высокого давления в среду с более низким давлением. Этот поток является сверхзвуковым, поэтому то, что происходит ниже по потоку от горловины (в верхней части сопла), не может быть воспринято тем, что происходит в камере сгорания (звук — это просто волна давления). Сопло сверхзвуковое, камера сгорания дозвуковая. Сопло расширяет газ для создания необходимого высокого давления торможения, в основном за счет увеличения скорости газа. Обратите внимание, что давление застоя (значение, о котором вы думаете) — это не просто статическое давление, оно также включает компонент скорости.

Таким образом, Шаттлу не нужно закачивать топливо и окислитель в двигатель внутреннего сгорания под давлением выше, чем на выходе из сопла, потому что:

  • Информация о давлении не передается обратно от выхода из сопла в камеру сгорания из-за сверхзвукового потока в сопле.
  • Большая часть выходного давления сопла (давление застоя) зависит от скорости газов - скорости, создаваемой расширением сверхзвукового газового потока.
  • Однако топливо и окислитель в некоторой степени сжимаются турбонасосами, чтобы обеспечить принудительную подачу в камеру сгорания.

Надеюсь это поможет. Движение — очень сложная область.

Обновление : давление в главной камере сгорания на SSME при полной мощности составляет примерно 3008 фунтов на квадратный дюйм.

Значит, на сопло не в верхней части камеры сгорания действует противоположная сила реакции?
Да, я считаю, что реакция тяги идет через стенки сопла. На самом деле, вы можете эффективно управлять тягой ракетного сопла, вызывая отрыв пограничного слоя на одной стороне сопла, тем самым поворачивая вектор тяги.
Вау, я кажется понял. Хотел бы я получить CAD-модели двигателя, чтобы мы могли распечатать их на 3D-принтере и научить детей тому, как все это работает.
Если у вас есть 3D-принтер, возможно, это поможет: 3dcadbrowser.com/download.aspx?3dmodel=14607
Ятта, чувак, Ятта!
Я не думаю, что это совсем правильно. Давление в камере сгорания должно быть выше, чем давление в раструбе сопла, иначе поток топлива через горловину будет обратным. Происходит постоянная потеря как статического, так и стагнационного давления от турбонасосов к выходной плоскости. Фактически, без значительного 2–3-кратного соотношения давлений на горловине поток вообще не захлебнется. Турбокомпрессоры на SSME существуют именно потому, что без них двигатель фактически не создавал бы тяги.
Поток в сопле сверхзвуковой, поэтому никакая информация о давлении не проходит через горловину из сопла. Это не означает, что вам не нужны турбонасосы — вам все еще нужно преодолевать давление в камере сгорания.
Я не думаю, что это отвечает на вопрос. ОП спрашивает о давлении после турбонасоса и прямо перед топливными форсунками. Это должно быть выше, чем давление в камере

SSME представляет собой ракетный двигатель ступенчатого сгорания , что означает, что некоторая небольшая часть потока топлива в основную камеру сгорания сначала направляется в небольшую предварительную камеру сгорания (фактически две). Эти форсажные камеры сжигают (относительно) небольшое количество топлива и окислителя для получения горячих выхлопных газов, которые расширяются через турбину, которая механически связана с насосом (отсюда турбонасос), который используется для подачи топлива и окислителя под высоким давлением в основную камера сгорания.

Реальный двигатель значительно сложнее этого (даже в упрощенной схеме), но это основная предпосылка любого двигателя с турбонасосом: горячий газ вращает турбонасос, который нагнетает основную подачу топлива и впрыскивает его в камеру сгорания. В SSME есть много других мелких деталей, таких как насосы высокого и низкого давления и подача продуктов сгорания обратно в основную камеру, а не выпуск их за борт, как это делает RS-68.

Но суть в том, что ОП прав. Давление в камере сгорания очень высокое, вы впрыскиваете топливо в камеру сгорания, имея еще более высокое давление на выходе из турбонасосов. Храните в баках при более низком давлении, накачивайте с помощью турбин, затем двигайтесь по градиенту давления до ярко-синего света на конце сопла.

Схема ССМЕлюбезно Википедия.

Если вы хотите лучше понять, почему топливо должно находиться под высоким давлением .

Вот удивительная деталь. В SSME выхлопные газы топливной турбины и турбины окислителя попадают в камеру сгорания. Это означает, что давление в камерах форсажа, приводящих в действие турбины, намного выше, чем давление в основной камере сгорания. Итак, как вы впрыскиваете топливо и окислитель в предкамеры? С очень высоким давлением. На самом деле есть 3 насоса окислителя: низкого давления, высокого давления и предварительной горелки.

Просто, чтобы добавить немного перспективы. Топливный турбонасос высокого давления работает с мощностью около 69 000 л.с., а вол — 25 000 л.с. http://www.rocket.com/space-shuttle-main-engine . Таким образом, просто прокачка криогенных систем высокого давления требует ~ 100 000 л.с. на каждый двигатель шаттла. (при заказе двигателей 500-1000 автомобилей)

В ракете на криогенном топливе при каком давлении топливо впрыскивается в двигатель?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v