Oscilação Pogo - Pogo oscillation
Pogo oscilação é um auto-animado vibração no foguete de combustível líquido motores causados por instabilidade de combustão . A combustão instável resulta em variações de empuxo do motor , causando variações de aceleração na estrutura flexível do veículo, que por sua vez causam variações na pressão e vazão do propelente, fechando o ciclo de autoexcitação. O nome é uma metáfora que compara a vibração longitudinal ao pula - pula de um pula - pula . A oscilação do Pogo exerce pressão sobre o chassi do veículo, o que em casos graves pode ser perigoso.
Origem
Em geral, a oscilação do pogo ocorre quando um aumento na pressão do motor aumenta a contrapressão contra o combustível que entra no motor, reduzindo a pressão do motor, fazendo com que mais combustível entre e aumentando a pressão do motor novamente. Flexionar os tubos de combustível também pode induzir flutuações na pressão do combustível. Se o ciclo coincidir com a frequência de ressonância do foguete, oscilações perigosas podem ocorrer por meio de feedback positivo , o que pode, em casos extremos, destruir o veículo.
Outra situação em que ocorrerá oscilação do pogo é quando o motor está se movendo longitudinalmente com velocidade flutuante. Devido à inércia , se a velocidade do veículo aumentar repentinamente, o combustível dentro do tanque tende a "ficar para trás" e é forçado a entrar na turbobomba , situação um tanto semelhante ao respingo de líquido dentro de um tanque. Isso cria pressão excessiva para a bomba turbo e causa o fornecimento de combustível excessivo não intencional. Isso, por sua vez, cria empuxo excessivo e faz com que o veículo acelere, o que leva a um aumento adicional na pressão da bomba turbo e um aumento não intencional no fornecimento de combustível. Isso pode criar um círculo vicioso e resultar em falha estrutural do veículo.
A mais famosa oscilação do pogo foi no primeiro estágio do Saturn V , S-IC , no vôo da Apollo 6 causada pela estrutura de impulso cruciforme. Essa estrutura consistia em duas vigas I perpendiculares, com um motor na extremidade de cada viga e o motor central na intersecção das vigas. O centro do cruciforme não tinha sustentação, então o motor F-1 central fez a estrutura dobrar para cima. A oscilação do pogo ocorreu quando esta estrutura saltou para trás, alongando o fole da linha de combustível do motor central (que era montado no centro do cruciforme), reduzindo temporariamente o fluxo de combustível e, assim, reduzindo o empuxo. Na outra extremidade da oscilação, a linha de combustível foi comprimida, aumentando o fluxo de combustível. Isso causou uma oscilação de empuxo sinusoidal durante a subida do primeiro estágio.
Perigo
Se a oscilação não for verificada, podem ocorrer falhas. Um caso ocorreu no motor J-2 intermediário do segundo estágio, S-II , da missão lunar Apollo 13 em 1970. Nesse caso, o motor desligou antes que as oscilações pudessem causar danos ao veículo. Eventos posteriores nesta missão (um tanque de oxigênio explodiu dois dias depois) obscureceram o problema do pogo. Pogo também tinha sido experimentado no S-IC primeira etapa do não tripulado Apollo 6 vôo de teste em 1968. Um dos União Soviética 's N1-L3 foguete voos de teste sofreram efeito pogo na primeira etapa em 21 de fevereiro de 1969. O lançamento veículo atingiu o corte inicial do motor, mas explodiu 107 segundos após a decolagem e se desintegrou. Existem outros casos durante os lançamentos não tripulados nas décadas de 1950 e 1960, onde o efeito pogo causou falhas catastróficas de lançamento, como a primeira espaçonave soviética à lua Luna E-1 No.1 e Luna E-1 No.2 em setembro e outubro de 1958 .
Os métodos modernos de análise de vibração podem explicar a oscilação do pogo para garantir que ela esteja longe das frequências de ressonância do veículo. Os métodos de supressão incluem mecanismos de amortecimento ou foles nas linhas de propelente. Os principais motores do ônibus espacial , cada uma, um amortecedor na LOX linha, mas não no hidrogênio linha de combustível.