¿Cómo se apaga rápidamente un motor de cohete tipo Merlín? ¿Qué tan rápido se puede hacer?

Después de aproximadamente 36:17en la parte 1 de esta grabación de la charla de Hans Koenigsmann de SpaceX en IAC 2018, narra el aterrizaje propulsor de una primera etapa de Falcon 9 y menciona que el motor se apaga aproximadamente a dos pies (~ 60 cm) sobre el suelo.

Me pregunto qué tan rápido se apaga un motor tipo Merlín de propulsante líquido cuando el tiempo es crítico. ¿Se detiene el torque de las bombas turbo de alguna manera y todo simplemente se calma, o hay válvulas en la línea que detienen el flujo de los propulsores más rápidamente?

Entiendo que la estimación de Koenigsmann de dos pies es un punto de cierre "efectivo" y habrá alguna transición o disminución en el empuje y eso está bien. Aquí solo estoy preguntando cómo se hace de manera controlada y cronometrada, a dos pies del suelo, de modo que hay un "golpe" como se muestra en el video y articulado por su sonido "dzhh".

Además, ¿hay al menos una estimación de la rapidez con la que se apaga, digamos el valor de

  1. latencia: tiempo entre el comando y el momento en que el empuje se reduce a la mitad (de lo que era en ese momento)
  2. brusquedad: tiempo para que el empuje caiga del 80% al 20% (de lo que sea en ese momento)

Detener un flujo rápido de combustible a través de las tuberías lo más rápido posible puede destruirlas. A veces se usaba la redirección del flujo de combustible de regreso al tanque.
Agregaría que no es demasiado importante apagarse rápidamente durante el aterrizaje. Más importante es tener una curva de rampa descendente bien definida y llegar a un TWR < 1 en el momento adecuado.
@asdfex puede ser un poco más complicado aterrizar en un barco si está cabeceando y subiendo/bajando con las olas donde no puedes "planificar con anticipación" tan fácilmente.
@uhoh Rolling no cambia el tiempo, el ascenso / descenso ocurre en escalas de tiempo de varios segundos y en realidad no es rápido (digamos 1 m / s siempre que las condiciones climáticas permitan un aterrizaje), en comparación con un cohete que acelera en 5 - 10 m/s² (o incluso más con una combustión de aterrizaje de 3 motores) eso es insignificante.
@asdfex ah, ya veo lo que quieres decir. Parece que en algún momento, digamos 3 segundos antes del aterrizaje (solo como ejemplo), la capacidad de hacer más ajustes o decisiones se vuelve mínima y te comprometes a detenerte en un punto vertical dado, pero en esos 3 segundos las naves pueden realmente no se desvía de forma impredecible de lo que sea que esté haciendo más de una pequeña fracción de metro. ¿Escuchó eso, Sr. Anderson? Ese es el sonido de la inevitabilidad.

Respuestas (1)

El Merlin se estrangula modulando el flujo de propulsor al generador de gas y, por lo tanto, la velocidad de la turbobomba. Los apagados del motor son asuntos cuidadosamente orquestados y cronometrados, pero estoy razonablemente seguro de que comenzaría apagando el generador de gas.

Algunas deducciones (ya que no hay mucha información publicada) sobre el estrangulamiento de Merlin y buenos esquemas se encuentran en la respuesta a esta pregunta: Merlin 1D Engine Throttling

Una vez más, una suposición, pero después de que la turbobomba deje de girar, el flujo a la cámara terminaría cerrando las válvulas del oxidante principal y del combustible principal. Tom Mueller, diseñador del motor, se cita en un video vinculado a la otra respuesta llamando al MOV la "válvula que usamos para encender y apagar el motor" aproximadamente 01:40.

Me tomó varias veces captar la mención, así que agregué el tiempo. Disfruté la sencillez y concisión del video, ojalá pudiera hablar así.
¿Cómo se apaga rápidamente un motor de cohete tipo Merlín? ¿Qué tan rápido se puede hacer?
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