Al leer sobre la idea del Dragón Marino, me encontré con este argumento en contra , que suena convincente, pero se basa en un conocimiento más detallado del que tengo:
Esos deben ser alimentados a presión para evitar la "complejidad". ¿Complejidad? ¿Qué hay de la inestabilidad de la combustión por ondas de presión desbocadas del tamaño de casas? Se necesitaron siete años para evitar que los problemas de combustión acabaran con la F1 en los bancos de pruebas, y si no se hubiera iniciado a finales de los años cincuenta como un proyecto de investigación, habría retrasado todo el programa lunar.
AFAIK, el Sea Dragon tendría una bolsa presurizada de helio a alrededor de 60 psi que actúa como empujador de los líquidos criogénicos hacia el motor. Parece completamente contrario a la intuición que esto tendría más problemas mecánicos que un sistema accionado por turbina.
¿Por qué es esto? ¿Qué causa que un motor impulsado por presión asombrosamente simple sufra grandes inestabilidades de presión que se propagan desde el motor?
En los motores de cohetes alimentados a presión, el propulsor (tanto el oxidante como el combustible) es alimentado a la cámara de combustión por el gas presurizado (generalmente helio) y no contiene ninguna complejidad, como bombas de alimentación o turbobombas.
La presencia de la turbobomba impide que la onda de presión alcance el depósito de gas propulsor. Pero en un motor de cohete alimentado a presión solo contiene la válvula que se abre y se cierra bajo presión.
La válvula se abre si la presión en la cámara de combustión es menor que la presión en el tanque propulsor (que tiene paredes gruesas porque necesitan soportar alta presión)
La válvula se cierra si la presión en la cámara de combustión es mayor que la presión en el tanque de propulsor (para evitar que las ondas de presión lleguen al tanque de propulsor)
con un ciclo alimentado por presión directa es que cualquier variación en la presión resultará en el doble del cambio en todo el circuito, amplificando la oscilación. No hay turbina entre los inyectores y los contenedores para evitar que esa oscilación se propague.
Durante el proceso de combustión, la presión en la cámara de combustión aumenta (disminuye la velocidad del flujo) al mismo tiempo que disminuye la cantidad de inyección de propulsor del inyector y, de repente, aumenta la velocidad del flujo (disminuye la presión de la cámara de combustión) los inyectores inyectan más propulsores que se queman afuera la boquilla
Para ser teórico, el tiempo de residencia del combustible en una cámara de combustión viene dado por la longitud característica (normalmente indicada por L*) (longitud mínima que permanecerá el combustible en la cámara de combustión y la boquilla para que se produzca la combustión completa)
q es el caudal másico del propulsor, V es el volumen específico medio y es el tiempo de permanencia del propulsor A es el área de garganta sónica
por lo tanto, la tasa de flujo de propulsor es una función de la diferencia de presión entre la cámara de combustión y el tanque de propulsor y, a medida que aumenta la tasa de propulsor como resultado de la baja presión (en comparación con la presión en el tanque de combustible) en la cámara de combustión, la longitud característica también aumenta (ya que la longitud de la boquilla permanece constante) da como resultado inestabilidades en la combustión del combustible y la combustión se produce fuera de la boquilla
El problema con Sea Dragon y la inestabilidad de la presión es que la probabilidad de inestabilidad de la presión aumenta exponencialmente a medida que el tamaño de la cámara de combustión y el diámetro de la boquilla aumentan linealmente. Se suponía que la campana de Sea Dragon tenía más de 75 pies de diámetro y emitía 350 meganewtons de fuerza (alrededor de 5000% más que un motor F-1). Los F-1 tenían grandes problemas con la estabilidad de la combustión, que finalmente se resolvieron.
A Truax no le preocupaba la estabilidad de la combustión porque el motor iba a ser del tipo de inyector de clavija. Él creía que la estabilidad de la combustión natural del inyector de clavija permitiría que los motores enormes fueran altamente estables a una variedad de presiones. (La presión variable era una parte clave de su diseño, porque permitía un sistema mucho más simple y descuidado en el que la presión comenzaba alta y disminuía lentamente a medida que se vaciaban los tanques).
TRW (quien construyó los cohetes para el módulo de aterrizaje Apolo) luego validó su creencia . En ese documento, señalan que los inyectores de pivote han demostrado una combustión estable con motores que varían en escala en 50,000:1. Entonces, Truax probablemente tenía razón.
En una nota al margen interesante, los soviéticos tenían el mismo problema con la estabilidad de la combustión que nosotros. Esta es la razón por la cual los primeros motores soviéticos usaban cuatro cámaras de combustión más pequeñas en lugar de una grande. La incapacidad de los soviéticos para desarrollar motores grandes fue lo que llevó al N1 (su cohete lunar) a tener tantos motores (33 en la primera etapa, creo). Lo que luego condujo a enormes problemas de plomería, lo que condujo a la falla del N1, lo que condujo a la falla del programa lunar soviético.
Cazador de ciervos
Cazador de ciervos
Cazador de ciervos
Adán Wuerl
Cazador de ciervos
SF.
Adán Wuerl
AlanSE
SF.
Adán Wuerl
pitofsarlacc