¿Por qué el escape Superdraco parece tan poco expandido en esta foto?

Los artículos de Ars Technica

ambos incluyen esta "foto de archivo" tuiteada por Elon Musk 14:27 - 18 de junio de 2012:

¡Acabo de disparar nuestro motor de cohete de escape Superdraco a toda velocidad! Necesario para llevar astronautas en Dragon

¿Por qué el escape se ve tan poco expandido? Parece que duplica su diámetro dentro de una distancia de solo un diámetro, y poco después a un factor de 3 de su diámetro de salida.

¿No resulta eso en una pérdida sustancial de empuje disponible para la nave espacial?

a continuación: encontrado en el Foro de vuelos espaciales de la NASA

Superdraco primer disparo twitteado

No es raro probar motores de cohetes sin la boquilla completa instalada. Sin embargo, no sé con certeza si ese es el caso aquí.
@Hobbes No sé nada sobre la imagen más allá de que es de junio de 2012 y probablemente un nuevo resultado considerado "twitteable" por Elon Musk. Usted puede tener el comienzo de la respuesta.
¿Has echado un vistazo al mosaico del mismo artículo? apenas parece haber suficiente espacio en las vainas para dos propulsores más una gran tobera.
Estaba confundido acerca del término 'subexpandido' cuando el penacho obviamente se expandió horizontalmente (y no podemos concluir mucho sobre sus dimensiones verticales). ¿No debería reformularse?
@JanDoggen diapositiva 17 ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20140002716.pdf Estoy bastante seguro de que el uso es correcto. Consulte también aerospaceweb.org/question/propulsion/q0220.shtml
Subexpandido es correcto. Dado que la boquilla es demasiado corta, la presión del plano de salida no se ha reducido lo suficiente (el flujo no se ha expandido lo suficiente) para igualar la presión ambiental, por lo que el penacho tiene que expandirse para hacerlo después de salir de la boquilla.
"Twetted" es un gran error tipográfico
@ANone gracias por captar eso. Estará allí para siempre en el historial de edición.
@JanDoggen es un término de uso común. Se refiere a la subexpansión 'dentro de la boquilla'. Lo ves expandirse después porque no se expandió donde debía hacerlo. La razón por la que esto es malo es que dentro de la 'campana' la expansión generaría empuje. Por eso la campana tiene la forma que tiene.

Respuestas (2)

En esta foto , el escape no se expande tanto. La boquilla parece ser un poco más larga. Así que han jugado con varias boquillas.

Prueba de motor Superdraco con boquilla(recortado y ajustado para la visibilidad)

Prueba de motor Superdraco con boquilla

Y el artículo de Ars Technica tiene este mosaico, que muestra variaciones en el escape (¿quizás debido al estrangulamiento?). También muestra el poco espacio que hay. El escape choca contra el blindaje. Esto parece ser de 2015. La segunda imagen en el mosaico muestra un flujo de escape que coincide bastante bien con la imagen de arriba.

Pruebas del motor Superdraco

Así que parece que cambiaron a una boquilla un poco más larga más adelante en el desarrollo.

Hubo más cambios durante el desarrollo: en 2013, cambiaron a una cámara de combustión impresa en 3D.

@uhoh, el escudo térmico se ve bastante plano, pero ciertamente se está gastando en un eje. ¿Podría ser que usen el escudo térmico como algo cercano a un aerospike lineal?
@Christoph, esa es una idea interesante, puede considerar hacerla como una nueva pregunta si lo desea.
Estoy bastante seguro de que esto es solo una prueba y no un cambio en el diseño de la boquilla durante el desarrollo.

Creo que está claro que la falta de una boquilla es la causa. En cuanto al "por qué", puedo pensar en algunas razones que podrían ser en parte responsables (aparte de que solo se trata de una prueba):

  • No están diseñados para ser utilizados durante períodos prolongados. La masa y la TWR son más importantes en relación con el ISP que para los motores "principales".

  • Necesitan meterse para un impacto mínimo en el perfil aerodinámico de la cápsula.

  • La estabilidad de la combustión es probablemente muy importante y debe lograrse en poco tiempo. Las boquillas bajo expandidas son generalmente más estables.

  • Puede haber (como se señaló) algún efecto de boquilla del escudo térmico y el motor actuando en pares.

Dicho todo esto, la foto publicada parece muy poco ampliada. Más de lo que hubiera predicho (pero tómalo por lo poco que vale).

¿Por qué el escape Superdraco parece tan poco expandido en esta foto?
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