¿Por qué usar helio?

Me disculpo de antemano si esta pregunta ya se ha hecho y respondido en otro lugar, pero ¿por qué los sistemas de cohetes RP-1/LOX usan helio para la presurización del tanque de propulsor? Entiendo que el hecho de que el O2 y el N2 tengan puntos de ebullición muy próximos impide el uso de N2 para presurizar el tanque del oxidante, pero ¿no se podría presurizar el O2 de forma autógena y el tanque de combustible con N2?

Encontré esto y esto que puede arrojar algo de luz sobre la pregunta, también esta pregunta de intercambio de pila. En pocas palabras: parece que existe la preocupación de que el nitrógeno se disuelva en el LOX.
Gracias, Antonio. Sospecho que los puntos de ebullición de los dos gases están demasiado cerca, lo que significa que la presión parcial del N2 en relación con el O2 en una mezcla de gases N2/O2 a temperaturas criogénicas es demasiado baja para que el N2 sea un presurizante eficiente. Y solo puedo suponer que, con el fin de simplificar la mecánica, en lugar de utilizar la presurización autógena para el comburente y un sistema de presurización de gas N2 separado para el combustible, es más sencillo presurizar tanto el comburente como el combustible con el mismo gas de baja densidad. . Por favor, corríjame si mi razonamiento es incorrecto o está incompleto.
Nota para aquellos que votan para cerrar como un duplicado: el duplicado sugerido establece específicamente que no se trata de "grandes cohetes lanzados desde el suelo", sino solo de sistemas de control de actitud/maniobra.

Respuestas (2)

En pocas palabras: como muchas cosas en cohetería, es un comercio de diseño, generalmente a nivel de sistema.

El libro Sistemas de presurización para cohetes líquidos entra en gran detalle al respecto. Le sugiero que lea el Capítulo 2.1.2 "Selección del tipo de sistema", que cubre prácticamente su pregunta exacta. Incluso hay una descripción de caso en la página 33 donde el autor repasa los oficios para seleccionar helio versus presurización autógena en el S-IVB.

Este es uno de los gráficos de este libro que describe parte del espacio comercial donde se consideran el peso, la compatibilidad y la complejidad.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Y aquí está la discusión de S-IVB (la estoy publicando como una imagen, porque cualquier formato que use Google Books no me permite copiar el texto). Tenga en cuenta que los intercambios se realizaron en peso y confiabilidad.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Editar: el documento vinculado está disponible en NTRS , lo cual es bueno porque el formato de Google Books es molesto.

Sería bueno agregar una conclusión sobre por qué ganó el helio para una respuesta completa.
Buena sugerencia, incorporada.
OM - ¡excelentes fuentes! Parece que es justo como lo sospechaba y como usted señaló en su preámbulo: compensaciones de diseño. Cuando hay un período prolongado de inercia, como ocurrió con el Saturno V y como probablemente ocurriría con cualquier carga útil GTO (o más allá), la presurización autógena simplemente no es factible debido a la inevitable caída de la presión. De hecho, el parámetro de la costa prolongada (o, para el caso, la órbita de estacionamiento) por sí solo descarta la presurización autógena.

La presurización sin bombas es la jerarquía de la confiabilidad en el diseño de motores de cohetes, el combustible es expulsado por la presión del gas, ya que el helio es liviano, inerte y no reacciona con nada; por lo que se utiliza para controlar la inflamabilidad del hidrógeno/varios combustibles durante el despegue para que nuestros astronautas lleguen a la órbita de forma segura.

Esto realmente no explica el uso de helio en lugar de otros gases inertes o la presurización autógena mencionada en el OP.
¿Por qué usar helio?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v