✴️ 🐭 📪 32 varas de bétula ou sistemas de ignição de motores de foguetes 🚡 🤙🏽 🎟️

Agora, no século XXI, existem foguetes espaciais, para os quais são utilizadas peças de madeira. Trinta e dois postes de bétula são um elemento importante do sistema de partida do motor. E se você provavelmente adivinhou o país de fabricação desses mísseis (sim, esta é a Rússia e os mísseis são a família Soyuz), então eu o alertaria da atitude desdenhosa em relação a uma solução de engenharia - isso seria um erro grave. Porque

Do que estamos falando?

O processo de partida de um motor de foguete líquido é muito mais complicado do que a partida, por exemplo, de um motor de combustão interna de automóvel. Quando a pressão, a proporção de componentes e o consumo de combustível mudam na câmara de combustão, surgem processos transitórios que exigem uma atitude respeitosa. A ignição inadequada pode causar um "arranque difícil" e até explodir o motor.

O autor do vídeo escreve que não encontrou a câmara de combustão e o bico que saíram mais tarde:

E aqui a chama do dispositivo incendiário foi cortada e o motor recebeu um golpe sério quando a chama "alcançou" o fluxo de componentes:

Em busca de um sistema de ignição confiável, eficiente e barato, algumas soluções de engenharia foram inventadas. Hoje falaremos sobre eles.

Rocket Grove

Este é um dispositivo de piro-ignição (ROM) dos motores RD-107/108, que são montados nos veículos de lançamento da família Soyuz. Dois blocos pirotécnicos com um sensor (contato com mola) entre eles são instalados em um suporte de madeira em forma de T. No comando "ignição", os verificadores são acionados por fusíveis elétricos, a chama queima o fio do sensor e sua mola abre o contato. Chega uma mensagem no sistema elétrico do foguete de que os verificadores queimam bem nesta câmara de combustão. Você pode abrir as válvulas de combustível e oxidante e continuar a dar partida no motor.

Existem tampas protetoras na parte superior das duas câmeras (vermelho brilhante), as ROMs já estão instaladas

na parte inferior, apesar da aparência desatualizada, esse sistema de ignição tem as seguintes vantagens:

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Velocidade de substituição . Demorou menos de um dia para a equipe de start-up substituir as ROMs e lançar com êxito o Recurso-P No. 3 em 13 de março. Alguns outros sistemas de ignição exigiriam que o foguete fosse removido do lançamento e o lançamento atrasado por vários dias.

Ao mesmo tempo, é claro, o sistema tem limitações e desvantagens:

Descartabilidade . Obviamente, esse método de ignição não é adequado se você precisar dar partida no motor várias vezes.
Requer trabalho manual e depende de sua qualidade . Em preparação para o início, a ROM deve ser instalada manualmente e é possível, por exemplo, danificar acidentalmente os fios do sistema de ignição.

Em geral, a história com essas ROMs demonstra claramente o ditado "o melhor inimigo do bem". Para os motores RD-107/108, outros sistemas de ignição foram propostos repetidamente, mas todas as propostas foram divididas em um simples cálculo de custo. Portanto, apesar da aparência aparentemente arcaica, esse sistema desaparecerá apenas com o fim da operação dos mísseis da família Soyuz, e isso não acontecerá muito em breve.

Um esquema de ignição semelhante, exceto sem madeira, agora é usado no foguete pesado europeu Ariane 5. Aqui está uma fotografia dos injetores da câmara de combustão do motor Vulcain 2, localizada no palco central. No centro, há um orifício para o tabuleiro de damas:

Mas o conjunto de damas na oficina do fabricante:

Diagrama de instalação das damas no motor:

A alegria dos teóricos da conspiração

Os adeptos da "conspiração lunar" gostam muito de contar sobre o lançamento da Apollo 6 em 4 de abril de 1968. De fato, durante a operação do segundo estágio, surgiram problemas em um motor, devido ao qual dois dos cinco motores foram desligados, e o segundo estágio dificilmente entrou em uma órbita baixa. Os terapeutas da conspiração desse evento concluem que o Saturno 5 acabou sendo um foguete inutilizável e não pôde enviar ninguém para a lua. Mas o que realmente aconteceu lá?

Diagrama da câmara de combustão e motor de ignição J-2

No motor J-2, que estava no segundo e terceiro estágio do veículo de lançamento do Saturn-V, a ignição era constantemente mantida durante sua operação. O chamado dispositivo de ignição piloto era uma pequena câmara de combustão separada, na qual o hidrogênio e o oxigênio eram fornecidos, continuamente incendiados por uma descarga elétrica da vela de ignição (aproximadamente a mesma que em um carro). A chama do dispositivo de ignição saiu no centro da câmara de combustão e garantiu a continuidade da combustão.

A câmara de combustão do mecanismo de lançadeira SSME, usando o mesmo princípio, é mostrada na seta

A. O buraco do piloto . No caso da Apollo 6, surgiram problemas na abordagem do piloto. O tubo fino de metal através do qual o hidrogênio líquido era fornecido tinha elementos flexíveis com ondulação:

O hidrogênio líquido é tão frio que liquefaz o ar atmosférico. Sob testes no solo, uma camada de ar líquido se formou nas ondulações da ondulação, que funcionava como um amortecedor. E no auge do lançamento do segundo estágio do ar já havia um pouco de ar, a camada de absorção de choque não foi formada, a ondulação começou a vibrar e estourar.

O suprimento de hidrogênio parou, o dispositivo de ignição apagou e a combustão instável começou no motor. O sistema de controle de mísseis percebeu isso e deu o comando para desligar o motor. Mas então surgiu um segundo problema - os fios dos motores foram misturados e o sistema de controle desligou outro motor saudável. E o primeiro motor saiu por si só.

Apesar da seriedade dos problemas, resolvê-los era fácil. As seções corrugadas foram removidas nos tubos de suprimento de hidrogênio e oxigênio:

E os fios do sistema de controle foram encurtados para que fosse fisicamente impossível misturá-los. O motor modificado foi testado com sucesso no voo Apollo 7. E só então o vôo da Apollo 8 ocorreu com aceleração para a lua. Terapeutas da conspiração que escrevem que o voo para a lua ocorreu imediatamente após o acidente da Apollo 6 estão enganados aqui. Infelizmente, eles geralmente não têm conhecimento básico.

E o sistema de ignição elétrica com uma pré-câmara é usado com sucesso em motores oxigênio-hidrogênio. Se necessário, ele pode dar partida no motor várias vezes. Para os ônibus, isso não era necessário, mas os blocos de overclock às vezes precisam fazer várias partidas. Aqui está uma foto do teste piloto da unidade booster europeia da Vinci em desenvolvimento:

Quanto às faíscas familiares a muitos ao lançar o ônibus espacial, este não é um sistema de ignição do motor. Nos ônibus, havia tochas de pré-ignição (a foto da câmara de combustão está acima, se você não notou a assinatura). A rigor, dar partida no motor a partir de faíscas sob o bico é uma chance praticamente certa de causar uma partida difícil quando a chama sobe para a câmara de combustão. As belas faíscas são um sistema de pós-combustão garantida de hidrogênio dos motores, para que não se acumule em lugar nenhum e crie uma concentração explosiva.

Mais sobre eletricidade

A conveniência da ignição elétrica tornou praticamente a única opção para a partida de motores a combustível sólido. Aqui estão, por exemplo, os verificadores para acender os aceleradores de combustível sólido do Ônibus Espacial:

Curiosamente, eles estão localizados não na parte inferior do acelerador, como pode parecer lógico, mas na parte superior.

Opção paradoxal

Às vezes, um sistema de ignição separado não é necessário. A dimetil-hidrazina assimétrica e o tetraóxido de nitrogênio inflamam-se simplesmente quando em contato um com o outro, eliminando a necessidade de os engenheiros criarem sistemas especiais. Além disso, UDMH e AT são armazenados em forma líquida à temperatura ambiente, o que os tornou uma excelente opção para espaçonaves tripuladas, manobras de satélites e estações interplanetárias. Especialmente conveniente é a ausência de um sistema de ignição para motores de manobra, que são usados em grandes quantidades e de tamanho pequeno.

Clássicos do gênero - motores de orientação sobre a "União" e o módulo lunar

Química ajudará

A conveniência de compostos químicos auto-inflamáveis levou ao fato de que eles são usados como combustível de partida para iniciar pares de combustível não combustível. No caso mais simples, “ampolas” (tubos com membranas) com componentes de auto-ignição são colocadas em tubulações. Quando o motor arranca, eles são jogados na câmara de combustão, misturados, inflamados e criam uma chama da qual o combustível principal inflama:

Se você precisar de várias partidas, poderá fazer um tanque separado com combustível de partida, cujo estoque é suficiente para várias partidas. Tais sistemas são usados com frequência em motores de oxigênio-querosene, eles ficam no F-1 (o primeiro estágio do Saturno-V), são usados na família RD-170/180/190 e nos Merlins da máscara. A principal desvantagem da ignição química é que, se forem usadas ampolas descartáveis, as membranas explodem no lançamento e o foguete não foge, ele deve ser removido desde o início, levado ao complexo de montagem e teste e substituído por novos. Por exemplo, em 2013, o relançamento do Falcon 9 com o satélite SES-8 ocorreu apenas seis dias depois.

Piu piu

Nos últimos anos, estão em andamento os sistemas de ignição a laser. Aqui, por exemplo, módulos de laser domésticos que passaram com êxito nos testes no RD-107/108:

Foto dos testes:

No futuro, esses sistemas poderão substituir a ignição química e a pré-câmara, no caso em que for necessária a partida múltipla do motor, e os sistemas existentes sejam caros e comparável em custo aos módulos laser.

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