¿Cuál es el modo preferido de corte de motor de cohete líquido: corte de combustible pobre o corte de combustible rico?

Cuando un motor de cohete líquido bipropelente recibe una orden de apagado,

  1. ¿Se cortará primero el combustible y luego el oxidante, un corte de combustible pobre?

  2. ¿Se cortará primero el oxidante y luego el combustible, un corte rico en combustible?

¿Qué modo de apagado se prefiere y por qué razones (como seguridad, daño al motor, etc.)?

¿Diferirá el modo entre la prueba estática del motor y durante el vuelo?

¿Dependerá el modo de corte cuando se use una turbina para inducir el flujo de propelente en comparación con un caso alimentado a presión?

La razón para preguntar sobre el encendido estático es porque planeamos realizar una prueba estática de un motor pequeño en nuestro laboratorio. ¡Necesitamos alguna razón concreta para saber qué modo seguir por razones de seguridad!
Si el motor pequeño se enfría con el combustible, se debe continuar el enfriamiento durante la parada del motor para evitar daños por calor. Si el motor caliente puede dañarse por oxidación debido al exceso de oxidante, se puede preferir un corte rico en combustible. ¿Quiere reutilizar el motor después de las pruebas estáticas y después del vuelo?
@Uwe probablemente después de una prueba estática pero no después del vuelo.
Un motor reiniciable debe sobrevivir una prueba estática sin daños. Si el motor no se puede reutilizar después de una prueba estática, numerosas pruebas para la certificación serán un poco caras.

Respuestas (1)

Para los motores de cohetes de hidrógeno líquido/oxígeno líquido, el corte rico en O2 es desastroso. Se cargó H2 adicional en el tanque externo del transbordador para garantizar que los pequeños problemas de rendimiento o los errores de análisis no dieran como resultado un corte rico en O2. Esto se denominó "sesgo de combustible". En un día nominal, este combustible adicional se llevó a la órbita, desperdiciando la capacidad de carga útil, por lo que puede ver lo importante que era evitar un corte por agotamiento del combustible.

Nota importante de seguridad: si se agota el propulsor, debe ocurrir primero en el lado del oxígeno. Si el hidrógeno se agota primero, los últimos chisporroteos en la turbina serán mucho más estequiométricos y, bueno, sucederán cosas malas. Ocasionalmente sucedió al principio de las pruebas en tierra. Gran desastre en el fondo de la trinchera de llamas en Stennis. No es lo que nadie quería en vuelo.

fuente

¡Gracias, antes que nada! ¿Es un sesgo de combustible básicamente un cambio en la relación de equivalencia hacia la estequiométrica y un aumento de temperatura correspondiente?
Lo que llamaron "sesgo de combustible" fue ~ 1000 lbs de LH2 adicional agregado para asegurarse de que no tuviera un corte de agotamiento de combustible. No afectó la relación de mezcla del motor, era solo una almohadilla para asegurarse de que si se quedaba sin hélice, sería O2 primero. El precio se pagó en pérdida de carga útil en órbita.
¿Qué pasará cuando se acabe el accesorio? Los daños reportados se deben al uso de turbinas. ¿Qué pasa con el uso de una caja alimentada por presión? ¡Estoy más interesado desde el punto de vista de la cámara de combustión!
Lo siento, no mencionaste el tipo de motor en la pregunta. No estoy tan familiarizado con los motores alimentados a presión, aunque me imagino que las mismas consideraciones de relación de mezcla alta se aplicarían a la cámara de combustión.
¿Cuál es la razón por la cual el corte rico en O2 fue desastroso?
Pregunta editada por @OrganicMarble para que tenga un alcance amplio. Espero que tu respuesta siga siendo una información valiosa. Gracias
@Heopps Creo que la relación de mezcla cambió en la turbina y los resultados fueron desastrosos, ¡probablemente debido al aumento de temperatura!
Del párrafo anterior en la fuente vinculada: "La razón de una relación de mezcla tan terriblemente baja es que cuanto más se acerca el MR a la estequiométrica, más caliente es el fuego. Las palas de las turbinas que alimentan las bombas que alimentan los motores pueden ' Se necesitaría un fuego mucho más fuerte que el resultado de 6.02. Las cuchillas se derretirían, las cubiertas también, cosas malas de hecho sucederían". Sin embargo, eso es solo para estas turbinas en particular. No está claro si otros motores LOX/LH2 tendrían problemas con una mezcla estequiométrica.
@ usuario2357112 relacionado: space.stackexchange.com/questions/26432/…
@Heopps: un corte rico en O2 dejará partes calientes del motor expuestas a una alta concentración de oxígeno a una presión superior a 1 bar. Esto dañará o destruirá las partes calientes. No queda combustible para enfriar esas partes y protegerlas con una fina película de combustible contra la oxidación.
Exponer cosas al oxígeno caliente casi siempre es una mala idea. Incluso puede quemar diamantes en un flujo de oxígeno caliente, por ejemplo, consulte aquí youtube.com/watch?v=WWpm6_Y7ASI
¿Cuál es el modo preferido de corte de motor de cohete líquido: corte de combustible pobre o corte de combustible rico?
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