¿Podrían las aletas de rejilla de SpaceX ser controladas por motores eléctricos en lugar de hidráulicos?

Ha habido algunos casos de fallas en el aterrizaje relacionadas con las aletas de la rejilla y su control hidráulico, uno en el que se agotó el fluido hidráulico y el último en el que se detuvo una bomba hidráulica.

Dado que estas aletas de rejilla están ubicadas cerca de la parte superior del cohete, bastante lejos del tanque RP-1, ¿por qué no pueden controlarse mediante motores eléctricos y el sistema de batería a bordo? ¿El peso de estos motores sería mayor que la bomba asociada y las líneas hidráulicas (o pronto serían dos bombas si se agrega una redundante)?

Quizás la fuerza que se necesita es bastante alta, pero parece que incluso los motores eléctricos relativamente pequeños podrían reducirse adecuadamente para proporcionar la fuerza. ¿Hay alguna razón por la que se controlen mejor mediante sistemas hidráulicos que mediante motores eléctricos?

No tengo suficiente aerodinámica para calcular el par, pero en una reentrada en algún momento espero que sea del orden de 1E+04 Nm (muy aproximado). Eso es lo mismo que un auto Tesla al volante, después de todo el engranaje. El par motor es mucho menor.
1000 nm? Eso podría aclararlo un poco, ya que si ajustan un motor lo suficientemente bajo como para producir un par alto, perderían la velocidad que requieren o el tamaño del motor tendría que aumentar a más peso que la bomba + líneas. ¡Gracias!
Son 10.000 Nm, pero es solo una suposición.
Oh. ¿Por qué lo escribiste como 1E+04?
1E+00 es 1, 1E+01 es 10, 1E+02 es 100... 1E+04 es 10,000 y es lo mismo que 1 × 10 4 A veces se le llama notación electrónica en.wikipedia.org/wiki/Scientific_notation#E-notation
¿De dónde obtendría la energía para estos motores eléctricos?
@uhoh Claro, pero 10,000 Nm es más claro para mí.
@JCRM de las baterías integradas. ¿Se publican especificaciones sobre su capacidad y tamaño?
no lo suficientemente grande para hacer funcionar las superficies de control de vuelo.

Respuestas (1)

Como regla general, los motores eléctricos sobresalen en cargas bajas de alta velocidad, mientras que los hidráulicos funcionan mejor en el extremo de par alto de baja velocidad . Especialmente donde el rango de movimiento es pequeño, las fuerzas son grandes y se requiere un control preciso, hay mucho conocimiento y diseño existente en torno a la hidráulica. En particular, con las aletas de rejilla existe la necesidad de realizar cambios rápidos y precisos en la posición.

Para la hidráulica, el conjunto móvil puede ser compacto, simple, liviano y de baja inercia. También consumirá muy poca energía cuando no se mueva y mantendrá bien la posición al tiempo que permite pequeños movimientos precisos limitados en gran medida por el punto en el que la tensión superficial evita que el flujo a través de la válvula sea más restringido.

Para la propulsión eléctrica, será necesario que haya una caja de cambios que añada espacio y peso y mucho juego . Por lo tanto, si bien se pueden lograr altas velocidades, los movimientos de marcha atrás pequeños y rápidos requieren que el motor funcione rápidamente para eliminar el contragolpe y luego un poco más para obtener el movimiento requerido. El contragolpe también significa que si la fuerza sobre la carga cambia de dirección, puede haber movimiento de la carga (aleta de rejilla) ya que el contragolpe 'termina' incluso con el motor bloqueado. Estos dos factores hacen que el proceso de control sea mucho más complicado. Conducir dentro y fuera de una condición de calado a baja velocidad también puede ser complejo para un accionamiento eléctrico debido a la gran cantidad de puntos de fricción en el motor y el tren de engranajes para despegarse sin producir un movimiento excesivo.

Así que sí puede/lo ha hecho, pero traería nuevos problemas. Si se usan motores eléctricos para el control de vuelo, en realidad podría ser mejor rediseñar el esquema de control para usar una mayor cantidad de superficies de control más pequeñas que se adapten mejor a la naturaleza del accionamiento eléctrico.

Gracias por la adición de la precisión como factor. Por supuesto, esto podría mitigarse a través de un sistema de freno/sujeción, pero nuevamente aumenta la penalización de peso. ¡Eso fue útil!
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