Aerojet testet steuerbares Feststofftriebwerk

Ich hatte es mir jetzt gerade einfacher vorgestellt. Die Gase aus dem Brennraum gelangen in mehrere Düsen, die achsensymmetrisch angeordnet sind. Man kann dann diese Düsen so schwenken, dass die Schubvektoren der jeweiligen Düse mal parallel mal unter einem Winkel zu Achse ist. Die gemeinsame Projekton des Schubs auf die Längsachse währe damit Variabel, aber immern noch entlang der Längsachse. Und man könnte damit auch die Rollkontrole machen, wenn man die Düsen um den polaren Winkel ein Paar Grad verstelbar macht. Damit werden keine zusätzlichen Triebwerke fällig.

Hallo Yev,

deine Idee bringt mich noch auf eine weitere:
Man hat nur eine Düse, diese aber ist veränderlich in der Länge. Damit kann man sich ein Mal optimal an den Umgebungsdruck anpassen. Aber man kann es auch anders herum nutzen. Man kann die Düse absichtlich "schlecht" anpassen und so den Schub reduzieren, indem man den Wirkungsgrad verschlechtert.

Wäre die Regelung nicht effektiver über die Größe der Austrittsöffnung?
Bei der Abbrengeschwindigkeit wird über die Oberflächenform versucht, sie relativ gleichmäßig zu halten.
Und wenn man nun die Austrittsöffnung (mechanisch) vergrößert (oder verkleinert) - wie bei einer Blende, verringert man die Ausströmungsgeschwindigkeit - und damit Schub.

Von Nutzen ist sowas aber nur in geringen Bereichen. Denn der Wirkungsgrad wird ja sehr schlecht, wenn man für geringeren Schub trotzdem eine große Menge Festberennstoff abbrennt.
(furchtbare Deutsch).

Grüße
jakda...

Hallo Jakda,

das hatte ich doch gesagt .
Ob das aber wirklich eine gangbare Variante wäre, weiß ich nicht. Es war nur ein Vorschlag.

Man muss auch bedenken - je mahr man in die Technologie zu Steuerung und Reglung von Feststoffantrieben steckt, desto teurer werden sie ...
Dann schmilzt natürlich der Vorteil gegenüber Flüssigkeitsantrieben ...

Fröhliche Rotweingrüße
jakda...

Auf der Homepage von Aerojet wird noch ein anderes Patent erwähnt: Nachverbrennung.

Allgemein wird wie bei Strahltriebwerken Treibstoff in die Überschallströmung der Düse eingespritzt. Damit erfolgt dort eine weitere Verbrennung, welche den Schub steigert. Das Problem eines Nachbrenners ist aber, dass es eine ziemlich ineffiziente Art der Schuberhöhung ist. Das Plus an Schub wird durch erheblichen Treibstoffmehrverbrauch erkauft. Außerdem müsste hier wohl auch noch extra Oxidator eingespritzt werden, und nicht nur Treibstoff für die Nachverbrennung.

Worauf ich aber hinaus möchte:
Auch so könnte "hybrid" der Schub eines Feststofftriebwerks geregelt werden. Man sprüht Treibstoff und Oxidator in den divergenten Teil der Düse (und nicht in die Brennkammer) und erhöht/regelt den Schub durch Nachverbrennung. Der Feststoffmotor liefert den Nominalschub, die Nachverbrennung das regelbare Plus an Schub.

Ich denke wird sind auf der richtigen Spur Diese Regulierung per Ventil klingt sehr einleuchtend.

Aber warum der Wirkungsgrad sinken soll, verstehe ich nicht.
Wenn man die Größe der Austrittsöffnung verkleinert, aber trozdem der ganze Treibstoff brennt, steigt dann nicht der Innen-Druck der Brennkammer an - da ja weniger Gas entweichen kann?

Wenn man die Austrittsöffnung  dann wieder vergrößert, wird dieser Überdruck doch zuerst wieder abgebaut, die Energie wird quasi über den Druck "zwischen gespeichert"?

Der steigende Druck ist doch sicher auch nicht unproblematisch? Nicht nur das die Brennkammer den Druck aushalten muß, er hat doch auch Auswirkung darauf wie der Treibstoff verbrannt wird, oder?

Guten Morgen knt,

die Idee einer Düse ist, dass sich in ihr das Gas entspannt, bis es idealerweise an ihrem Ende genau Umgebungsdruck hat. Dann hat man den maximalen Umsatz von statischem Druck in Strömungsgeschwindigkeit erreicht. Je weniger Umgebungsdruck herrscht, also je mehr entspannt werden muss, desto größer werden die Düsen. Man schaue sich die riesigen Düsen der Apollo- und Orion-Raumschiffe an. Bei denen muss bis auf Vakuum entspannt werden.
Wenn man jetzt die Größe der Düse verkleinert, kann sich das Gas nicht mehr vollkommen entspannen. Es verlässt die Düse dann mit Überdruck gegenüber der Umgebung. Das ist dann verschenkte Energie/Potential, das zur Schuberzeugung fehlt. Damit wird der Wirkungsgrad schlechter, da bei gleicher Verbrennung weniger Schub erzeugt wird, Energie verschenkt wird.

Hallo Daniel. Das mit dem "Rock" für eine Düse ist einleuchtend. Ich glaube, ich habe es bei einem der Vulcanentwicklungen gesehen gehabt - zu Erhöhung der Effizienz in den höheren Atmosphärenschichten wird die Düse, wie du es beschrieben hast, verlägert, und der dynamische Druck am Ausgang der Düse reduziert. Ähnliches meine ich beim Netzstöbern bei manchen Verbesserungsvorschlägen für die russische Triebwerke gesehen zu haben, die in den Ramen der Modernesierung ausgewogen werden. Im Moment komme ich aber nicht drauf welcher es war.

Für Interessierten: es handelte sich in den von mir erwähnten Fällen um Flüssigtreibstofftriebwerke, aber der "Rock" würde auch bei den Feststofftriewerken für gewisse Regelbarkeit sorgen können.