Каковы фазы воспламенения (и гашения) двигателя на жидком топливе?

Поскольку я наблюдал зажигание нескольких ракетных двигателей ( Шаттл , AMDE , Lynx Suborbital , Saturn V ), все они проходят через пару фаз - испускание различных паров, несфокусированное пламя и т. д., прежде чем появится правильное пламя "полной тяги" - иногда они происходят медленнее. , иногда быстрее (в случае Bantam это почти мгновенно).

Что это за фазы? Что я наблюдаю - может кто-нибудь описать пошагово, какие фазы между отсчетом "ноль" и запуском двигателя на полную тягу? И наоборот (как и в случае с АМДЭ), какие фазы остановки двигателя?

Для SSME часть этого «несфокусированного пламени» связана с запуском, богатым h2. Вы можете видеть в фазах газораспределения из диаграмм, которые я разместил, они осторожны, чтобы никогда не быть богатым O2 - топливные клапаны открываются первыми и закрываются последними. Также для SSME они фактически запускались примерно за 5 секунд до «нулевого обратного отсчета», поэтому было подтверждено, что они работают на основной сцене до того, как SRB загорелись в момент T0.
Обратите внимание, что приведенные ответы сосредоточены на SSME, который имел печально известную привередливую последовательность запуска. Многие другие двигатели могут быть проще, и разные виды топлива, циклы сгорания и методы зажигания будут влиять на последовательность запуска двигателя.

Ответы (3)

Очень поздно к этой вечеринке, но я нашел очень, очень, очень подробное описание запуска SSME здесь (PDF).

По сути, вся система запускается, когда открытие основного топливного клапана пропускает LH2 в системы охлаждения форсунки и основной камеры сгорания, которые не изолированы. Нагрев LH2 из окружающей среды заставляет его расширяться, что создает давление на входе для форсажных камер, а также приводит в действие топливный насос низкого давления. После этого система окислителя должна быть заполнена в правильной последовательности, которая тщательно синхронизируется с резкими колебаниями давления в топливной системе с частотой 2 Гц, вызванными тем, что нагретый LH2 очень сильно пытается течь обратно в выпускное отверстие насоса.

Получите слишком большое обратное давление на выходе топливного насоса, и сопротивление, добавленное к валу насоса/турбины, приведет к взрыву камеры предварительного сгорания. Слишком малое противодавление приведет к чрезмерному вращению насоса и его разрыву на части. Все это... сложно .

Мой открытый исходный код для информации SSME имеет хорошие графики для запуска и завершения работы.

Происходит немного больше, чем показано на этой диаграмме, например, искровые запальники включаются и выключаются, и контроллер главного двигателя выполняет последовательность запуска, проверяя параметры, чтобы убедиться, что запуск проходит нормально, но эти изображения дают очень хорошее представление. общий взгляд на запуск и выключение.

Несколько пояснений (подробности см. по ссылке)

  • CCV - это клапан охлаждающей жидкости камеры, направляет водород через контуры охлаждения форсунок.
  • MOV — это главный клапан окислителя, просто запорный.
  • MFV - главный топливный клапан, то же самое.
  • OPOV - это окислительный клапан предварительной горелки окислителя, этот клапан управляется контуром управления давлением в камере (также известным как тяга). Он регулирует количество кислорода, поступающего в камеру предварительного сжигания окислителя, и тем самым количество кислорода, перекачиваемого турбонасосом высокого давления.
  • FPOV - это клапан окислителя топливной форсажной камеры, этот клапан управляется контуром управления соотношением смеси. Он регулирует количество кислорода, поступающего в камеру предварительного сжигания топлива, и тем самым количество H2, нагнетаемого топливным турбонасосом высокого давления.

введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь

Схемы потока окислителя и топлива вызвали у меня головную боль. Я имею в виду, что окислитель выходит из насоса высокого давления только для того, чтобы быть направленным обратно в насос низкого давления... схема создает впечатление, что газ выбирается прямо из основной камеры сгорания для питания насоса низкого давления жидкого топлива (на самом деле это выбран из контура охлаждающей жидкости)... - все это имеет смысл, но это беспорядок, который вреден для здравомыслия.
Да, мы говорили о счастливой молекуле lo2, которая могла пройти по этой цепи до самой орбиты...

Если рассматривать в качестве примера главные двигатели космического корабля "Шаттл" и опираясь на ответ Organic Marble, фазы запуска представляют собой некоторые переходные эффекты при смешивании топлива и окислителя при наращивании тяги и развитии установившегося потока из сопла. Вы часто будете видеть несгоревший водород и облака кислорода, когда происходит смешивание и нарастает начальное пламя. Хотя это происходит очень быстро, все же требуется некоторое время, чтобы развить поток до стационарного состояния, поэтому вы получаете множество различных явлений, таких как ударные конусы и плазма.

Это видео , посвященное космическому шаттлу с инженерной точки зрения, содержит, вероятно, лучшие из доступных кадров запуска SSME. Комментарии не вдаются в подробности относительно различных фаз, но они предоставляют некоторую информацию о том, что вы видите.

Каковы фазы воспламенения (и гашения) двигателя на жидком топливе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v