¿Es posible utilizar propulsión híbrida para accionar la turbobomba?

Las turbobombas son impulsadas por un prequemador o por un motor eléctrico (bueno, esta tecnología es bastante nueva y actualmente en 2019 solo se usa en el motor Rutherford ).

Si entiendo correctamente, el uso de una turbobomba eléctrica tiene algunas ventajas y desventajas , a saber, la relación empuje-peso, la precisión del acelerador, el tiempo de arranque, la complejidad del arranque, la caída de consumibles (ya sea batería o propulsor), la complejidad de las tuberías.

Mi pregunta es: ¿es posible utilizar un accionamiento híbrido para impulsar la trubopump? De esta manera, podemos aprovechar tanto la precisión como la simplicidad de arranque debido al accionamiento eléctrico y la relación empuje-peso y no es necesario dejar caer la batería debido al prequemador "clásico".

Respuestas (2)

Probablemente no de una manera análoga al sistema de un automóvil híbrido, donde cualquiera de los sistemas podría conducir el automóvil, como comenta @hobbes.

Sin embargo, quizás en una capacidad menor, un aumento eléctrico puede tener sentido. Especialmente si la batería ya se necesitaba por otras razones: tener un motor/generador eléctrico conectado a un eje de bomba turbo - accionado o cargando esta batería - podría permitir algunos de los beneficios de los que habla. Es decir, potencia adicional para ayudar al arranque, una forma de ayudar a acelerar y un control más fino, etc. La desventaja de que esto agregaría masa seca, que es un inconveniente masivo (juego de palabras) sigue siendo, sin embargo, en menor medida. También causaría costos y complejidad adicionales. Se necesitaría un beneficio significativo para superar estas desventajas, y parece poco probable que este sea el caso de los cohetes actuales. Sin embargo, eso no significa que nunca sería una buena compensación.

Por ejemplo: una primera etapa altamente reutilizada y de bajo dV total, donde la masa seca y el costo son menos significativos y los ligeros aumentos en la simplificación de las operaciones son más significativos, este puede ser un enfoque útil. Sin embargo, esto es profundo en un terreno hipotético.

Tal sistema sería lo peor de ambos mundos: tendría el peso y la complejidad de dos sistemas, con muy pocos beneficios en comparación con usar solo un sistema.

  • precisión: no. Tan pronto como cambia del motor eléctrico al prequemador de cohetes, pierde esa ventaja.
  • simplicidad de inicio: no. La puesta en marcha puede ser simple, pero ahora debe cambiar de accionamiento eléctrico a prequemador de cohetes mientras la bomba turbo está funcionando. Esto complica las cosas.

Necesita precisión del acelerador no tanto durante el arranque y el vuelo inicial, sino en situaciones de aceleración baja (por ejemplo, cuando aterriza en la etapa de un cohete).

Un tren motriz de gasolina y electricidad para un automóvil tiene sentido, porque los dos sistemas se complementan y mitigan las debilidades del otro, por lo que todo el sistema es más eficiente que un tren motriz solo de gasolina a pesar del peso adicional.

Híbrido no significa ni lo uno ni lo otro, ambos pueden accionar la trubopump simultáneamente (como en los coches híbridos). El accionamiento eléctrico puede estar aquí para agregar precisión y para accionar la tubobomba sola cuando se requiere un empuje bajo.
Los mismos puntos se aplican cuando utiliza ambos métodos de conducción simultáneamente. El HSD de Toyota es una pieza brillante de ingeniería que le permite hacer funcionar ambos motores sin tener que sincronizarlos exactamente. No puede hacer eso aquí, por lo que tendría que controlarlos con mucha precisión para evitar usar un motor para empujar al otro (si el prequemador del cohete funciona demasiado rápido, su motor eléctrico se convierte en un generador).
Además, un pequeño contratiempo debido a la potencia impredecible de la turbina al pasar de puramente eléctrico a híbrido o viceversa no es gran cosa en un automóvil, pero probablemente sea desastroso en un motor de cohete (debido a la inestabilidad de la combustión, exceso de velocidad/cavitación de la bomba, lo que sea).
Creo que la idea tiene algo de mérito cuando se usa la turbobomba de prequemador como la principal fuente principal de energía que funciona de principio a fin durante el lanzamiento. Los motores eléctricos son lo suficientemente simples y robustos como para incorporar uno relativamente débil en la estructura de la turbobomba no debería ser demasiado difícil, y luego podría "sobrecargar" la bomba original proporcionando un par adicional. Entonces podría usarse solo para maniobras de bajo empuje; mitigando algunos de los problemas de reencendido, lo que permite un control de precisión, pero no tanto par (y rendimiento) como el prequemador.
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