¿Por qué se utiliza la ignición química TEA-TEB en lugar de la ignición por chispa?

Tanto el Saturn V como el Falcon 9 usan TEA-TEB para encender sus motores alimentados con queroseno. TEA-TEB es pirofórico, se enciende espontáneamente al contacto con el aire. Esto plantea problemas de manejo; debe almacenarse en nitrógeno.

También es un recurso prescindible que limita la cantidad de veces que se puede arrancar un motor en vuelo; el Falcon 9 solo carga TEA-TEB para reinicios en aquellos motores que se reiniciarán en una misión dada, razonablemente, pero esto lo hace susceptible a fallas en el motor en las quemas de reingreso y aterrizaje que de otro modo podrían recuperarse usando diferentes motores.

Algunos otros motores, como el J-2 y el RL-10 alimentados con hidrógeno, usan encendido por chispa eléctrica en lugar de un motor de arranque químico. Ambos motores son confiables y capaces de múltiples reinicios después del lanzamiento.

¿Pueden los motores de queroseno-LOX usar encendido eléctrico? Si es así, ¿por qué considerar un encendedor químico peligroso y de volumen limitado como TEA-TEB?

Los otros motores se reiniciaron probablemente solo en vacío. F9 tiene que reiniciar cuando se vuelve supersónico, los motores primero. ¿Quizás la chispa no es lo suficientemente poderosa para ser confiable en estas condiciones? Los productos químicos se encenderán incluso cuando se inyecten en LOX subenfriado (y posiblemente incluso en contacto con uno sólido congelado.
Buen punto. Me pregunto si la cantidad de TEA-TEB utilizada para asegurar un buen comienzo contribuye a la llama verde que se ve después del aterrizaje. space.stackexchange.com/questions/15400/…
Reiniciar un motor varias veces requiere no solo el encendido del combustible, sino también el arranque de las bombas turbo. El uso de un generador de gas sólido para este fin también limita el número de posibles reinicios.
El encendedor de chispa debe resistir las condiciones del centro de la cámara de combustión si se va a reutilizar. No es una hazaña fácil. Usaron encendedores de chispa en el motor principal del Transbordador... varios cientos de ellos por motor.
Había 3 cámaras de encendido de "antorcha" en cada SSME. Uno en cada prequemador y uno en el MCC. Cada cámara tenía una línea de O2 y H2 y 2 dispositivos de encendido eléctrico. Entonces 3 sistemas de encendido, cada uno con 2 chispas.
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Respuestas (2)

La forma de encender un motor de cohete depende mucho de la combinación de combustible/oxidante. Algunas combinaciones, como el Hidrógeno Líquido/Oxígeno Líquido (HydroLox) se encienden muy fácilmente y se encienden usando una bujía glorificada (este es el caso del RL10, usado en el Centaur Upper Stage). La mezcla de RP1 (queroseno)/oxígeno líquido es más difícil de encender y requiere más energía. Tampoco puede darse el lujo de que el combustible se acumule en la cámara de combustión y luego se encienda todo a la vez (podría ser demasiado brutal para que el motor lo resista). En este caso, inyecta TEA-TEB con el comburente, lo que hace que se encienda, y solo entonces se inyecta el combustible.

Artículo de la NASA sobre sistemas de encendido: http://blogs.nasa.gov/J2X/tag/ignition/
Centaur/RL10: http://spaceflight101.com/spacerockets/atlas-v-551/

Por lo que he leído, los motores de hidrógeno encendidos por chispa desvían una pequeña cantidad de propulsor a una cámara de encendido para arrancar el encendido con una pequeña chispa. ¿No es esto factible con motores de queroseno?
Ah, no sabía eso. Puede ser, pero el kerolox es aún más difícil de encender (creo, pero mi química está oxidada, eso se debe a la complejidad de la molécula de queroseno, en comparación con el H2), por lo que es posible que aún no tenga suficiente energía con una chispa.
Ajá: algunas búsquedas en Google sobre el tema del uso de queroseno en motores de combustión interna lo respaldan. ¡Gracias!
¿Qué tal usar un sistema de calefacción para vaporizar queroseno y luego usarlo en una antorcha de llama? ¿No sería eso técnicamente factible, y mucho menos óptimo?
@amyinorbit: Eso no significa que necesites nada más que una bujía; solo significa que necesita más chispa en la bujía.

Una chispa no hará nada hasta que los motores ya estén bombeando combustible/oxígeno

Los motores de cohetes usan MUCHO combustible/oxígeno. Cada motor Merlin 1D tiene una bomba propulsora de 12 000 caballos de fuerza (~100 000 HP en total, solo en las bombas). Pero la bomba en sí es como un motor a reacción, impulsado por los gases en expansión, por lo que necesita combustible + oxidante ya instalado para generar los gases para hacer funcionar las bombas para generar los gases. Es más sencillo usar fósforo que tener una bomba secundaria.

De manera similar, los motores a reacción grandes a menudo usan un "huffer" para ponerse en marcha si están completamente apagados, también necesitan una gran cantidad de gas de entrada solo para funcionar lo suficiente como para comenzar. Los propios huffers son motores a reacción, pero mucho más pequeños, y utilizan motores eléctricos para arrancarlos. La mayoría de los aviones comerciales también tienen una APU, que es un mini huffer a bordo (y un generador eléctrico)

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