Pluma de escape de Saturno V

Cuando los vehículos de lanzamiento Saturn V alcanzaron grandes altitudes y velocidades, la columna de escape se ve drásticamente diferente en comparación con el lanzamiento (es mucho más grande y tiene un cono en la mitad de la columna). Además, las llamas parecen trepar por la parte inferior del escenario S-IC. ¿Qué causa estas observaciones?

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Respuestas (2)

La forma contenida del escape que se ve al nivel del mar está limitada por la atmósfera. Se está expandiendo tanto como puede, a medida que se mueve hacia abajo.

A medida que el cohete sube, la presión del aire disminuye y la columna de escape se expande. Mire un lanzamiento de SpaceX Falcon 9 y es realmente obvio. En realidad, mire cualquier lanzamiento a nivel del mar desde una buena posición de cámara y es realmente obvio. SpaceX simplemente está volando cámaras y publicando videos.

Es por eso que las boquillas en los motores de etapa superior son más largas para evitar la expansión tanto como sea posible para maximizar el rendimiento. Un motor aerospike está diseñado para expandirse según la presión atmosférica. Es decir, use la atmósfera como su boquilla, y se ajusta a medida que cambia la presión.

No estoy seguro de por qué el escape parece arrastrarse por el escenario, pero probablemente sea por la misma razón.

¿Qué pasa con el cono adicional hacia abajo en el penacho? (es decir, ¿sabes por qué está ahí?)
@RickyDemer Supongo que es una forma de diamante de choque .
¿Quizás las "llamas que se arrastran" no son llamas en absoluto, sino humedad atmosférica que se condensa en una onda de choque, y de color amarillo brillante debido a la iluminación del escape del cohete?
llamas que se arrastran - escape del generador de gas turbobomba?
El generador de gas del F-1 vierte su escape en la boquilla, creando una película de gas relativamente fría para proteger la parte inferior de la boquilla del escape primario.
@AnthonyX, las "llamas que se arrastran" son de hecho llamas; Scott Manly publicó recientemente un video sobre la protección térmica en los motores Saturn V youtube.com/watch?v=HkObNfCki6M

Para responder al avance del penacho de escape por el costado de la primera etapa, se llama Separación de flujo inducido por penacho (PIFS). Este documento (PDF) explica y simula la dinámica de fluidos computacional (CFD) del fenómeno PIFS en el Saturno V. Es bastante embriagador pero explica la física detrás de él.

Simulaciones USM3D de la separación de flujo inducida por el penacho de Saturno V

Pluma de escape de Saturno V
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