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Por que importa: Por dentro do motor F-1 Olá a todos novamente!
Por dentro do motor F-1 Olá a todos novamente. Em nossa jornada de estudo sobre o poderoso Saturno V, até agora vimos a história de seu desenvolvimento e obtivemos uma visão geral básica do foguete. Se você ainda não leu, recomendo fortemente que o faça agora, pois os blogs anteriores desempenham um papel vital na contextualização deste blog.
Mas, afinal, sobre o que é este blog. Como o título já indica, hoje aprenderemos sobre os motores. Um veículo só pode ser chamado de foguete se possuir um motor de foguete. Motores de foguete são motores de reação, ou seja, expelem um fluido que impulsiona o foguete como resultado da reação desse fluido.
Os motores precisam expelir o fluido com uma certa velocidade para produzir força/empuxo. Essa força deve ser capaz de levantar o foguete do chão. Com tudo o que sabemos sobre o Saturno V até agora, tente imaginar a enormidade dos motores que ele exigia. Agora, vamos começar sem mais delongas. Os Motores: Ou como o Foguete voou para a Lua.
Havia dois tipos de motores usados nos estágios do foguete. Vamos analisá-los em detalhes um por um: Motor F-1: O motor F-1 em exibição no centro de ciências INFINITY. O motor F-1 foi desenvolvido pela Rocketdyne como um dos dois motores (F-1 e E-1) para atender a uma exigência da Força Aérea dos EUA de 1955 por um motor de foguete de grande porte.
O motor E-1, no entanto, foi descartado por ser considerado um beco sem saída tecnológico. O desenvolvimento do motor F-1 continuou, pois a NASA reconheceu sua utilidade. O motor usava RP-1 como combustível e oxigênio líquido (LOX) como oxidante. Ambos, oxidante e combustível, eram misturados na proporção de 2,27:1 e queimados na câmara de combustão.
Muitos motores de foguete usam turbobombas para sugar o combustível e o oxidante dos tanques pressurizados e injetá-los na câmara de combustão para girar a bomba. O motor F-1 seguiu um caminho de gerador de gás, no qual uma pequena quantidade de combustível e oxidante é queimada em uma câmara de pré-combustão, que gira a turbina.
Impactos: Em nossa jornada de estudo sobre o poderoso Saturno V, até agora vimos a história de seu desenvolvimento e obtivemos uma visão geral básica do foguete.
O escapamento geralmente é descartado a bordo. Em seguida, a mistura de combustível e oxidante é queimada na câmara de combustão e expelida pelo bocal em forma de sino. Esse mecanismo é semelhante ao que vemos no motor Merlin da SpaceX, mas a diferença é que o Merlin descarta o escapamento a bordo, enquanto o F-1 usa o escapamento "mais frio" da pré-combustão como um trocador de calor para evitar o derretimento do bocal por superaquecimento.
O escapamento "mais quente" da pré-combustão é então descartado junto com o escapamento principal. Mencione uma técnica de resfriamento mais engenhosa usada em qualquer outro motor de foguete, estou esperando. Motor de ciclo gerador de gás (F-1 e J-2) O F-1 produziu. O motor F-1 tinha uma força de empuxo de 6770 kN ao nível do mar e 7770 kN no vácuo.
Possuía uma relação empuxo-peso de 94:1 (a relação empuxo-peso é uma medida de desempenho de um motor de foguete obtida dividindo-se o empuxo pelo peso do veículo), e um impulso específico (o impulso específico é a capacidade de um motor produzir uma aceleração de 9,81 N de força por um determinado período de tempo para 1 kg de combustível, geralmente medido em segundos, sendo semelhante à autonomia do motor de foguete) de 263 s ao nível do mar e 304 s no vácuo.
Isso faz do motor F-1 o motor de ciclo gerador a gás mais potente já fabricado. No veículo Saturno V, 5 motores F-1 foram usados no estágio de reforço (S-IC) e operaram por um total de 150 a 163 s, impulsionando o veículo nos primeiros 61 km de sua ascensão. Motor J-2: O motor J-2 em exposição no Museu de Ciências de Londres.
O motor J-2 era um motor de vácuo, o que significa que seu desempenho era melhor em altitudes elevadas (fora da atmosfera terrestre) do que quando operado dentro da atmosfera. Consequentemente, o objetivo principal do motor era realizar manobras na alta atmosfera e inserção em órbita terrestre ou injeção translunar; portanto, o motor foi projetado para ser reiniciável.
O motor queimava hidrogênio líquido (LH₂) como combustível e oxigênio líquido (LO₂) como oxidante, com uma proporção de oxidante para combustível de 5,5:1 na câmara de combustão. O ciclo da turbobomba do motor é o mesmo do motor F-1, ou seja, um ciclo de gerador de gás fechado, onde o escapamento mais frio do pré-queimador era usado como um trocador de calor para o bocal e, em seguida, descartado com o escapamento principal.
O motor produzia um empuxo de 1033,1 kN no vácuo e 486,2 kN ao nível do mar. No vácuo, o motor tinha um impulso específico de 421s e, ao nível do mar, era de 200s, o que faz sentido, já que nunca foi projetado para ser usado ao nível do mar. A relação empuxo-peso de A proporção do motor era de 73:18.
Resumo final: Se você ainda não leu, recomendo fortemente que o faça agora, pois os blogs anteriores desempenham um papel vital na contextualização deste blog.
No Saturno V, 5 motores J-2 foram usados no segundo estágio S-II e 1 J-2 foi usado no terceiro estágio S-IVB. No segundo estágio, o motor queimou por cerca de 360 segundos, impulsionando o veículo a uma altitude de 185 km e proporcionando uma velocidade próxima à orbital de cerca de 25. 000 km/h.
No terceiro estágio, o J-2 queimou por cerca de 165 segundos e realizou as manobras de EOI (Injeção Eletrônica de Partida) e TLI (Injeção Translunar). O motor J-2X foi um dos motores mais confiáveis que a NASA já teve. O motor J-2 de próxima geração (J-2X) foi considerado para o Estágio de Partida da Terra do programa do Ônibus Espacial.
Como vimos, as especificações do motor usado no veículo Saturno V são incríveis e simplesmente impressionantes. Bem, então você pode estar se perguntando qual era o propósito do veículo. Por que precisávamos de tanta potência. Já sabemos que se trata do programa Apollo, sim, mas será que o veículo foi usado apenas para levar humanos à Lua.
Bem, não. Isso nos dá o contexto para o nosso próximo artigo. Nele, vamos aprender sobre as missões e conquistas dessa fera de veículo de lançamento. Assim que for publicado, o link estará disponível aqui. Se você gosta dos nossos artigos, siga este blog para receber as últimas atualizações diretamente no seu celular (os botões estão disponíveis na barra lateral direita ou na barra de menu inferior, caso esteja lendo este artigo em um dispositivo móvel).
Para conhecer os fundamentos do mundo quântico, astronomia e exploração espacial, você pode conferir o livro "Through the Wormhole" na Amazon Kindle, de Ratnadeep Das Choudhury. Obrigado pela leitura. Confira também nossos outros posts no blog. Não se esqueça de compartilhar este post nas suas redes sociais para enriquecer o conhecimento de todos.
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-Ayushman Dash .
Fonte original:
Saturn-V for Dummies Part-3: The Engines
Categorias: Física e Matemática,Ciência
Marcador: Notícias
