¿Los motores de cohetes de propulsante líquido experimentan oscilación de empuje?

Sé que los SRB tienen un poco de oscilación de empuje, y es una parte integral de la quema de propulsor sólido. ¿Los motores de propulsante líquido experimentan algo similar aunque en una magnitud mucho menor? Si es así, ¿cuál es la causa principal de esta pequeña variación constante en el nivel de empuje? ¿Es por el proceso de combustión dentro de la campana? En los lanzamientos de Falcon 9, a menudo ves fotos como esta. escape falcon 9Los patrones de rayas de la columna de escape indican que hay al menos cierta falta de uniformidad en el campo de presión y temperatura en el interior. Supongo que todos los motores líquidos en realidad se comportan así, pero solo es aparente en el motor LOX/RP-1 debido a que el hollín actúa como indicador de temperatura a través de la intensidad del resplandor del patrón.

Creo que las rayas verticales están estrechamente relacionadas con la disposición física de los inyectores de combustible/oxidante y los patrones de flujo resultantes, pero no estoy seguro de por qué pienso eso.
De acuerdo, y si estuviera perfectamente mezclado, probablemente no verías las rayas.
Si descubro que los patrones de rachas de KSP han cambiado en KSP2, vuelvo a esta pregunta...

Respuestas (2)

Sí, en los motores líquidos este fenómeno se denomina "combustión brusca".

Sutton (4ª edición) dice

La combustión que produce fluctuaciones de presión superiores a aproximadamente +/- 5 % de la presión media en una ubicación de la pared de la cámara y que ocurren a intervalos completamente aleatorios se denomina combustión brusca .

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Es diferente de la "inestabilidad de combustión" definida como actividad que

muestra oscilaciones organizadas que ocurren a intervalos bien definidos con un pico de presión que puede mantenerse, aumentar o desaparecer.

págs. 257 - 259

Los patrones de rayas que menciona son más probables debido a una mezcla no uniforme que resulta en ligeras variaciones en la proporción de mezcla local, que debido a una combustión brusca, en mi humilde opinión.

Los F1 tenían problemas con la mezcla no uniforme (inestabilidad de la combustión) detrás de la placa del inyector único, por lo que técnicamente no estaba en la campana. Fuente: Apollo's Daring Mission (~14 min. in). Se resolvió agregando deflectores antes de la placa para que se pareciera más a las boquillas individuales que se encuentran en los V2.

Además de la "combustión áspera" que menciona Organic Marble, los motores líquidos también sufren característicamente de oscilación pogo . Este es el fenómeno en el que el empuje provoca la aceleración del cohete, lo que cambia el flujo de propulsor en las líneas de combustible y oxidante, lo que provoca un cambio en el empuje, que ahora es un bucle.

La oscilación de Pogo fue un problema importante en el desarrollo de los cohetes de Saturno , y creo que los de Júpiter antes que ellos.

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Veo cifras de hasta 34 g de oscilación a 16 Hz (de cero a pico, en el punto de montaje del motor). Esto haría que el viaje fuera MUY incómodo.
Los propulsores Titan (ICBM) utilizados en el programa Gemini tuvieron algunas oscilaciones pogo graves (es decir, destructivas) en sus pruebas de vuelo iniciales. Afortunadamente, se resolvieron en gran medida antes de que los cohetes transportaran pasajeros humanos.
¿Qué métodos se pueden utilizar para prevenirlo?
@DrMcCleod: Sé que los Saturnos se arreglaron al hacer que la placa de empuje fuera más rígida. Sin embargo, no estoy seguro de las soluciones generales al problema. Hay algunos científicos espaciales que frecuentan este sitio, espero que participen.
El motor principal del transbordador espacial tenía incorporado un "acumulador pogo", un volumen presurizado conectado a la línea de alimentación LOX que ayudaba a amortiguar las oscilaciones.
¿Los motores de cohetes de propulsante líquido experimentan oscilación de empuje?
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