Pitanje:
U kriogenoj raketi goriva, pod kojim tlakom se gorivo ubrizgava u motor?
user39
2013-07-19 11:58:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pritisak u glavnim motorima Space Shuttlea mora biti vrlo velik da bi se vozilo spustilo s tla (naravno uz pomoć SRB-a). S tako visokim tlakovima unutar motora, kako ubrizgavate gorivo u motor? Razumijem da se gorivo propušta oko motora tako da hladi mlaznicu, tako da se ispuh ne otopi, a zatim u motor. Međutim, uvijek sam pretpostavljao da tlak goriva koji ulazi u motor mora biti veći od tlaka koji ispušni plinovi vrše. Ako da, kako Shuttle pumpa gorivo pod visokim tlakom u motore?

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

SSME je raketni motor stupnjevanog izgaranja, što znači da se neki mali dio pogonskog goriva u glavnu komoru za izgaranje prvo preusmjerava u mali predplamenik (zapravo dva). Ovi gorionici sagorijevaju (relativno) male količine goriva i oksidansa da bi proizveli vrući ispušni plin koji se širi kroz turbinu koja je mehanički povezana s pumpom (dakle turbo pumpom) koja se koristi za dovod goriva pod visokim tlakom i oksidansa komora za izgaranje.

Stvarni je motor znatno kompliciraniji od ovog (čak i u pojednostavljenoj shemi), ali to je osnovna pretpostavka svakog motora s turbopunjačem: vrući plin okreće turbo pumpu koja pumpa glavnu opskrbu gorivom i ubrizgava ga u komoru za izgaranje. SSME ima puno drugih sitnih detalja, poput visokotlačnih i niskotlačnih pumpi, i dovodeći plinove za izgaranje natrag u glavnu komoru - umjesto da ih odvodi preko mora, kao što to čini RS-68.

Ali dno svega je da je OP u pravu. Tlak je vrlo visok u komori za izgaranje, vi ubrizgavate gorivo u komoru za izgaranje tako da imate još veći tlak na izlazu iz turbopumpi. Spremite u spremnike pod nižim tlakom, napumpajte turbine, a zatim pređite gradijent tlaka sve do jarko plavog svjetla na kraju mlaznice.

SSME schematic ljubaznošću Wikipedije.

Ako želite bolje razumijevanje zašto pogonsko gorivo prije svega mora biti pod visokim pritiskom.

Evo nevjerojatnog detalja. U SSME, ispuh turbine za gorivo i turbine oksidatora ide u komoru za izgaranje. To znači da je tlak u gorionicima koji pokreće turbine mnogo veći od tlaka glavne komore za izgaranje. Pa kako ubrizgati gorivo i oksidans u gorionike? Uz vrlo visok pritisak. Postoje zapravo 3 crpke za oksidaciju: niskotlačni, visokotlačni i gorionik.
#2
+10
Erik
2013-07-19 20:20:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ovo je komplicirano, ali ovdje je suština:

Potisak se stvara protokom visokotlačnog plina u nižetlačni okoliš. Taj je protok nadzvučan, pa se ono što se događa nizvodno od ždrijela (vrh mlaznice) ne može naslutiti po onome što se događa u komori za izgaranje (zvuk je samo tlačni val). Mlaznica je nadzvučna, komora za izgaranje je dozvučna. Mlaznica širi plin stvarajući potreban visoki pritisak stagnacije - uglavnom povećanjem brzine plina. Imajte na umu da tlak stagnacije (vrijednost na koju mislite) nije samo statički tlak - on također uključuje komponentu brzine.

Dakle, ukratko, Shuttle ne moraju pumpati gorivo i oksidans u motor sa izgaranjem pod tlakom višim od tlaka na izlazu iz mlaznice jer:

  • Informacije o tlaku ne prenose se natrag s izlaza mlaznice u komoru za izgaranje zbog nadzvučne protok u mlaznici.
  • Veliki dio izlaznog tlaka mlaznice (tlak stagnacije) dolazi iz brzine plinova - brzine stvorene širenjem nadzvučnog protoka plina.
  • Gorivo a na oksidans pritisak, međutim, do određenog stupnja vrše turbo pumpe kako bi se osiguralo pozitivno unošenje u komoru za izgaranje.

Nadam se da ovo pomaže. Pogon je vrlo komplicirano polje.

Ažuriranje : Tlak glavne komore za izgaranje na SSME pri punoj snazi ​​iznosi otprilike 3008 funti po kvadratnom inču.

Dakle, na mlaznicu koja nije na vrhu komore za izgaranje djeluje suprotna reakcijska sila?
Da, vjerujem da reakcija potiska prolazi kroz zidove mlaznice. Zapravo, učinkovito možete potisnuti potisak raketne mlaznice inducirajući odvajanje graničnog sloja na jednoj strani mlaznice, rotirajući tako vektor potiska.
Vau, mislim da razumijem. Volio bih da mogu dobiti CAD modele motora kako bismo ih mogli 3D ispisati kako bismo djecu naučili kako sve to funkcionira.
Ako imate 3D printer, možda će vam ovo pomoći: http://www.3dcadbrowser.com/download.aspx?3dmodel=14607
Uspio sam, učinio sam!
Mislim da to nije sasvim u redu. Tlak u komori za izgaranje mora biti veći od tlaka u zvoniku mlaznice, inače bi protok goriva kroz grlo bio obrnut. Dolazi do stalnog gubitka statičkog i stagnacijskog tlaka od turbopumpi do izlazne ravnine. Zapravo, bez značajnog omjera pritiska 2-3 puta preko grla protok se uopće neće zagušiti. Turbopumpe na SSME postoje upravo zato što, ako ne, motor ne bi učinkovito proizvodio potisak.
Protok u mlaznici je nadzvučan - stoga nikakve informacije o tlaku ne prolaze iz grla iz mlaznice. To ne znači da vam ipak nisu potrebne turbo pumpe - još uvijek imate pritisak za prevladavanje u komori za izgaranje.
#3
  0
Adam
2015-02-26 06:44:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Samo da dodam malo perspektive. Turbo pumpa za gorivo pod visokim tlakom radi snage od oko 69.000 KS, a volumen je 25.000 KS http://www.rocket.com/space-shuttle-main-engine. Dakle, samo pumpanje visokotlačne kriogeneze traje ~ 100 000 HP na svaki shuttle motor. (Redoslijed motora od 500-1000 automobila)



Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...