¿Por qué el Falcon 9 consume fluido hidráulico?

Según muchos artículos de noticias, el accidente del Falcon 9 durante el aterrizaje el 10/01/2015 se debió a que se quedó sin fluido hidráulico para las aletas de rejilla hipersónica orientables. Aparentemente, esto se confirmó en el tweet de Musk: "El próximo vuelo ya tiene un 50% más de fluido hidráulico, por lo que debería tener suficiente margen para intentar aterrizar el próximo mes".

¿Por qué, ay, por qué las aletas consumen líquido hidráulico? El fluido hidráulico normalmente se usa en un sistema cerrado que solo consume el fluido por fugas, ¿verdad? ¿Son las fugas debidas a los cambios de temperatura tan malas y tan irresolubles que la única solución es simplemente tener más en la reserva?

Respuestas (1)

Los sistemas hidráulicos normales están cerrados. Cuando se extrae fluido hidráulico de un cilindro, regresa a un tanque de retención listo para ser presurizado nuevamente por la bomba.
SpaceX ha confirmado que Falcon 9 usa un sistema abierto en su lugar:

Los sistemas hidráulicos generalmente están cerrados, pero eso agrega masa frente a los sistemas abiertos de acción corta. Las aletas F9 solo funcionan durante 4 minutos. Estábamos ~ 10% de descuento.

En un cohete, no desea hacer funcionar una bomba (porque las bombas consumen mucha energía y su sistema de accionamiento es pesado). En su lugar, utiliza un tanque de, por ejemplo, nitrógeno para presurizar el fluido. Esto significa que no puede devolver el fluido usado al depósito presurizado (debería usar una bomba para llevar el fluido a una presión más alta que el depósito, lo que anula el punto). Entonces, en este caso, el fluido usado no se puede reutilizar.

Hay excepciones. Los Shuttle SRB utilizaron una unidad de potencia impulsada por hidracina para impulsar una bomba hidráulica para el control de las boquillas. Pero la hidracina es algo que debes evitar si puedes (es algo desagradable). Existe una compensación entre un sistema de presurización de nitrógeno simple (pero de vida limitada) o una unidad de potencia de hidracina (más compleja pero que no se queda sin fluido hidráulico) .

El primer lanzamiento de Delta III falló porque se quedó sin fluido hidráulico unos 70 segundos después del lanzamiento. Las toberas del motor eran gimbaling de ciclo límite.
¡Ay, qué obvio! No sabía que existía un "sistema abierto" en el mundo hidráulico, pero tiene mucho sentido. Por supuesto, llamarlo "fluido hidráulico" parece un nombre engañoso. En casi cualquier otro campo, el término sería "propulsor". Pero estoy divagando :) ¡Gracias!
¿Podrían los SRB STS no haber usado peróxido de hidrógeno en lugar de hidracina? ¿Igual de desagradable? ¿Menor densidad de energía?
@Anthony, buen punto. ¿Puedes crear esto como una nueva pregunta? Se merece más que un comentario.
@pbarranis: ¿Por qué llamaría "propulsor" al fluido que impulsa los pistones para controlar las aletas traseras del cohete?
@slebetman Definitivamente es una situación potAto/potaato. Si están usando gas comprimido, como nitrógeno, para mover las aletas directamente, como en una lata de aerosol, me parece que es un propulsor. Si el gas comprimido empuja un líquido para mover la aleta, entonces creo que es razonable decir que el gas es el propulsor y el líquido es un fluido hidráulico. Aunque trabajo en software... nuestra industria no tiene piernas para sostenerse mientras se queja de los nombres inapropiados en otras industrias :)
@pbarranis de lo que se ha descrito, el nitrógeno proporciona presión, pero el fluido de trabajo es un líquido (es decir, hidráulico, no neumático)
@NickT Tienes toda la razón, gracias por explicar por qué la terminología parecía rota en mi cabeza. Motivo: cabeza rota, no terminología :)
Personalmente, me pregunto por qué no una solución más simple basada en un par de válvulas: dos tanques, uno como fuente de fluido y el otro para fluido de retorno. Un par de válvulas decide cuál de los tanques genera el fluido y cuál lo recolecta, y otro par presuriza el tanque de origen y despresuriza el tanque de retorno. En realidad, esto podría ser impulsado desde un solo actuador para las cuatro válvulas.
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