Sıvı Rocket Motorlarında Kullanılan Ignition Systems'e ve Reliability Faktörlerine Ayrıntılı Bak

Sıvı roket motorları, her zaman inşa edilmiş en karmaşık ve talep edilen termal makineler arasında, kimyasal enerjiyi Dünya atmosferinin ötesine fırlatmak için sıkıştırıyor. Operasyonlarının kalbinde, sıvı roket motorlarında güvenilir bir şekilde yanmalı bir cihazdır: yüksek vakum, yoğun vitreus sıcaklıkları ve pervanantaj dinamikleri bir görevde başarısız olabilir.Tek ateşleme başarısızlığı, aracın felaket kaybının gerçekleşmesine yol açabilir.

Sıvı Rocket Engine Ignition'ın temelleri

Bir sıvı roket motorunda talep, enjekte edilen yüzler, stabilize edici bir odaya girer. Tüm karışım genellikle birden fazla motorla elde edilmelidir ve potansiyel başarısızlık modlarının varlığıyla başlanabilir, böylece buharlı buharlaşma, basınç dalgalanmaları ve tüm dizileri sürekli olarak ikinci bir parçaya geçişler yapılır.

Rağmen tipinden çok etkileniyor - dini tetroksit, sıvı oksijen / sömülme sistemi seçimi, makul (nöpektrojen tetroksik /hydrazine) veya hipergolic (spontaneously igniting) ve monotilhydrazine Sıcaklık aşaması gibi) ve kimyasal uyumluluk tüm ignition güvenilirliğini de dikkate almalıdır.

Ignition Systems Sınıflandırması

Sıvı roket motorları için eşdeğer sistemler dört geniş kategoriye girer: piroteknik (patlayıcı) igniterler, kıvılcım/torch igniters, hipergolic (spontaneous) ignition ve lazer veya katalitik igniterler gibi gelişmiş sistemler.

Pyrotechnic Igniters

Pyrotechnic igniters, aynı zamanda sıcak bir gaz, ya da patlayıcı ateşleme kartuşları, en eski ve en kanıtlanmış yöntemdir. birincil patlayıcı şarj içeren küçük bir konuttan oluşur (örneğin, ABD'de yaygın olarak kullanılan bir kablodur) ve yüksek çözünürlükte bir şarj, yüksek çözünürlükte ısıtılır.(TFLT)

Avantajları, köprü veya astarlamalar ve enerjik materyallerin depolanması için basitlik ve bağışıklık içerir.Uzmanajlar tek kullanımlık işletim içerir (çok fazla başlangıç için yerine getirilir), köprü veya astarlamalar ve enerjik malzemelerin dikkatli kullanımı ve depolanması için potansiyel.Uzmanlık uygulamaları, uzayüstü uygulamalarda piroteknik igniterlerin yeniden kullanılabilirliği tarihsel olarak çok yüksek olmuştur.

Spark/Torch Igniters

Spark igniters, yüksek enerji ve daha geniş boşluklar üzerinde yüksek bir gerilim elektrik deşarjı üretir, bir hidrokarbon veya hidrojen-oxygen karışımını kullanabilir. sıvı roket motorlarında, iki ana varyant var: basit kıvılcım fişleri (daha sonra otomotiv ve daha yüksek enerji ile daha geniş boşluk) ve igniterler.Aşam ignasyon odası [spektif motorda]

Spark igniters birden fazla yeniden başlatma yeteneğinin avantajını sunar - aynı igniter, yedek ürünler veya pervant geri yüklemeden onlarca kez kovulabilir. Modern kıvılcım devrelerinin bütünlüğüne bağlıdır, yüksek gerilimli devreler, şarj edici güç tasarrufu sağlar ve aktif sağlık izleme durumu. SSME, ön planda birden fazla yörüngeye ulaşmak için ön planda bir kıvılcım mazlum kullandı.

Hipergolic Ignition

Hipergolic pervanite temasta, dışsal bir igniter ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu, yeniden başlatılabilir motorlarda basitlik ve güvenilirlik için altın standarttır. Common hipergolic çiftler azot tetrüksiyonu (NTOT:2) monotilhydrazine (MMH) veya asimetrik dimetilpizine (UDMH) ile birlikte, bu pervatanlar hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen hemen doğruya doğrulanır (sağlama ve sert bir risk altındadır.

Hipergolic ignition'un yeniden kullanılabilirliği olağanüstü yüksektir - birçok uzay aracı için, basitleştirilmiş kaliteli ve teslimat koşulları doğrulanır.Büyük dezavantajlar, yüksek toksisite ve aşındırıcı kullanım sistemleri gerektiren, özel malzemeler ve dikkatli bir kirlenme kontrolü gerektirir.

Gelişmiş Ignition Methods

Klasik yeniden başlayan yaklaşımların ötesinde, birkaç gelişmiş ateşleme teknolojileri geliştiriliyor veya sınırlı uçuş kullanımı görülüyor.ETHFLT:0)Laser ignition), presperatif bir lazer ışını oluşturmak için odaklanmış bir plazma oluşturmak için odaklanmış bir lazer kirişi kullanır.[Plasma igniterleri][sağlıklı bir şekilde bir elektriksel gaz uyumluluğu ile birlikte ısıtılabilir bir motor ve hidrojen kullanımı için kullanılan bir elektrik teli birleştirmektedir.

Ignition Systems Reliability of Ignition Systems

Bir roket motoru ateşleme sisteminin güvenilirliği, kalite, bileşen dayanıklılık, çevresel koşullar ve operasyonel mirasın tasarımıyla etkilenmektedir. Bu faktörler hakkında ayrıntılı bir anlayış, mühendislerin başarısızlık oranlarını tahmin etmesini ve mitigation stratejileri dahil etmesini sağlar.

Mekanik ve Termal Dürüstlük

Igniter bileşenleri aşırı sıcaklık gradients hayatta kalmalıdır: kriyojenik sıvı sıcaklıklar (-200 °C için LOX veya LH2) için 3000 °C'yi aşan ısı basıncı içeren yüksek kaliteli malzemeler, paslanmaz çelikler, Inconel ve yüksek hacimli metaller gibi yüksek kaliteli malzemeler standarttır.

Elektrik ve Kontrol Rob System Robustness

Spark igniters yüksek gerilimli bir pulbulun güvenilir teslimine bağlıdır. ateşlemeli, kapasitör, geçiş (tipik olarak bir yourristor veya sağlam devlet rönetim), ve kablolama, zaman içinde yüksek çözünürlükte elektromanyetik bir müdahale gerektirir ve sadece belirli bir eşiğin aşılması veya yanlış ateşten kaynaklanan yangınlar genellikle iki katına çıkar.

Reddans ve Fault

Yüksek kullanılabilirlik motorları tekrar veya trikreter igniterleri içerir. Örneğin, Satürn V'deki F-1 motoru, gaz jeneratöründe dört piroteknik igniter kullandı ve ana odada iki bağımsız kıvılcım igniter sistem vardı, ancak pratikte her bir ön yanma için iki tane de olsa da, en azından tek bir başarısız olan mekanizmayı da dahil etmek için tek bir şekilde çalışır.

Çevre Dayanıklılığı

Uzay, yüksek frekanslı vitreus sistemlerine (örneğin, 20 g RMS’ye kadar), akustik gürültü (topraklı yükleri yüksek gerilim devrelerinde korona deşarjlarına neden olabilir), ve radyasyon (özellikle uzun süreli piroteknik bileşikler için uygundur. Örneğin, roket motorlarında kullanılan kıvılcım fişleri beklenen 10 kata kadar titreşim testlerini alır.

Doğruluk ve uyumluluk

Periyodik şu anda pervane edici olan güvensizliği dramatik bir şekilde etkiler. Ağojenik pervananlar kısmen iki-fay olabilir (liquid ve gaz), igniter yemi veya mazlumlamaya neden olur. Pre-ignition prosedürleri, tüm pervantajlar uygun aşamadan daha küçük olmasını sağlar. -partikler, petrol filmleri veya nezorasyon - kimyasal maddelerden daha düşüklüğü önlemek için.

Vaka Çalışmaları ve Tarihsel Güvenilirlik

Gerçek dünya motor programlarını incelemek, Apollo programı için değerli bir anlayış sağlar.ŞUygunluk hataları birçok motor başladığında meydana gelir.[Dönetici:0)Dönetici motorlarında kullanılan yüksek aşamalarda, ilk olarak 1960'larda bir piroteknik igniter kullanır, ana odada bir kıvılcım igne.

Aksine, ateşleme hataları önemli kazalara neden oldu. 1957 yılında, [[Dönetici:0)Vanguard TV-2) ped patlamaya yol açan bir igniter arızaya neden oldu.[Dönemli:2Ariane 4 üçüncü aşama, bu yüksek çözünürlükte etkilenen bir igne testi ile bağlantılıydı; ancak bu hata durumundaki hataların altında değil.

Test ve Doğrulama Yöntemleri

Ensuring ignition güvenilirliğinin, çoklu düzeylerde kapsamlı bir test programı gerektirir. Komplike testleri konu üst düzey motorlara, vibrasyona ve hızlanan yaşlanmaya konu olur. Sub-system test verileri üzerinde igniteryi test eder, bir calorimeter veya optik olarak alevler. Motor-yoğuz hız testleri, genellikle başarısız davranışları doğrulamak için kasıtlı olarak başarısız olan bir kanalda test edilir.

NASA ve ABD Hava Kuvvetleri, igniter tasarım ve test için standartlar yayınladı, örneğin:0)MILSTD-1576) ve [[Dönetici cihazı güvenliği) ve [[Dönetici:2.A-ST-8719.12) (pioteknik güvenlik)) gibi.En az enerji tasarrufu için en az enerji tasarrufu sağlar.