¿Cuáles son las desventajas de los sistemas neumáticos de separación de etapas?

¿Cuáles son las desventajas de los sistemas neumáticos de separación de etapas sobre sistemas como cargas lineales, juntas frágiles, etc.?

Además de la excelente confiabilidad de los pernos explosivos, supongo que un sistema neumático tendrá mucha más masa y muchos más componentes (por lo tanto, puntos de falla). Y si necesita separar en varios puntos al mismo tiempo, me pregunto si un sistema neumático podría cumplir con los requisitos de sincronización.

Respuestas (1)

La separación entre etapas tiene que ser lo suficientemente fuerte y rápida para evitar el recontacto entre las etapas. Esto puede suceder (y ha sucedido) si, por ejemplo, la separación de etapas ocurre mientras el vehículo aún está en la atmósfera terrestre o si la separación de etapas ocurre antes de que la etapa inferior termine de empujar. Recontact ha sido la causa de múltiples fallas del vehículo de lanzamiento. ¿Su separación de etapas neumática pasa la prueba en este sentido?

Otro tema es la confiabilidad. La separación de etapas es un punto único de falla y debe funcionar. Además, hasta el momento de la separación de etapas, el dispositivo de separación es una función "no debe funcionar". Los dispositivos que pasan de "no deben funcionar" a "deben funcionar" (o viceversa) son complicados. La pirotecnia es sencilla y fiable, pero incluso ha fallado en alguna ocasión. ¿Su separación de etapas neumática pasa la prueba en este sentido?

También esperaría que la neumática fuera pesada. Primero necesita tanques lo suficientemente fuertes como para contener ese aire comprimido, luego agregue válvulas y tuberías, etc. La pirotecnia solo necesita la masa suficiente para contener el material a medida que sopla. Y los cables necesarios para transportar la carga inicial son muy livianos en comparación con las tuberías y otro hardware asociado con la neumática (y la neumática probablemente necesite los cables de todos modos para los sensores y los sistemas de control).
@SoronelHaetir ¿Aire comprimido? Lo más probable es que un dispositivo de separación neumática deba ser alimentado por una unidad de energía auxiliar, al menos para un cohete más grande. Eso es mucho más masa que un tanque de aire comprimido. Y un montón más de fontanería, dispositivos, válvulas, etc.
@SoronelHaetir, que yo sepa, la separación neumática solo se ha utilizado en el Falcon de SpaceX, para permitir la reutilización. Esto tiene propulsores de gas nitrógeno frío para el "control de reacción" (control de actitud), por lo que el requisito de un tanque ya está incorporado. Por lo que puedo decir, el volumen de gas utilizado por la varilla de empuje de separación neumática y las liberaciones de abrazadera son solo alrededor de 100 litros. , diminuto en comparación con el volumen utilizado para el control de la reacción. Personalmente, soy un gran admirador del CO2 porque se licua a unos 50 bares en condiciones ambientales, lo que permite utilizar recipientes a presión mucho más ligeros que para nitrógeno/aire.
@DavidHammen Falcon tiene recipientes de nitrógeno para control de reacción/separación de etapas y recipientes de helio para presurización de tanques (estos últimos fueron responsables de alguna manera de ambas fallas catastróficas en la historia de Falcon). Con un sistema neumático de nave espacial, no desea energía auxiliar, eso implica recuperar el gas a baja presión para volver a comprimirlo. También tenga en cuenta que el tiempo de vuelo es de solo unos minutos. Los únicos sistemas de circuito cerrado que conozco en Falcon son los sistemas hidráulicos bombeados para la dirección del motor/aleta de rejilla. Starship supuestamente se separará centrífugamente haciendo un backflip.
@LevelRiverSt El transbordador espacial tenía una APU (múltiples APU, para redundancia) para alimentar sus actuadores hidráulicos de superficie aerodinámica que eran esenciales para el reingreso.
@DavidHammen sí, definitivamente necesita actuadores motorizados para las superficies de control para el reingreso: hidráulico para el transbordador y el halcón 9, y accionamiento eléctrico directo para Starship. La varilla de empuje de separación Falcon 9 es un usuario pequeño en comparación y se puede ver a las 22:30 aquí youtube.com/watch?v=eiKOMCRymsw , todo en segundos. El nitrógeno también está bajo una presión de aproximadamente 100 bares, por lo que obtiene más energía por volumen de la que obtendría con un sistema neumático de taller típico.
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