[AR] Re: Pogo Accumulator Assembly

  • From: Norman Yarvin <yarvin@xxxxxxxxxxxx>
  • To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Fri, 15 Dec 2017 20:39:42 -0500

On Fri, Dec 15, 2017 at 04:30:41PM -0500, Henry Spencer wrote:

On Fri, 15 Dec 2017, Norman Yarvin wrote:
I think the idea is that pogo arises from rocket acceleration producing 
increased pressure at the pump inlet.  In big rockets, one has a long 
column of fluid, which yields a proportionately large pressure increase 
from acceleration.  This pressure increase translates to increased 
pressure at the pump outlet, which translates to more thrust.  By 
itself, this would just be a mechanism for runaway, but the control 
system senses it and reduces thrust; thus it becomes an oscillation.

No, the control system normally isn't involved.  There is enough phase lag 
in the flow and the combustion to give you an oscillation when things are 
otherwise right -- in particular, when the natural frequency of the 
combined feed+engine system happens to line up with a structural resonance 
of the rocket.  And of course, the structural resonances sweep over wide 
ranges as the tanks empty, so it's not uncommon for pogo to occur only at 
specific times during the burn.

Ack, sorry; thanks for the correction.  Phase lag is only needed as an
explanation, though, when one is trying to explain why negative
feedback doesn't work.  Here the feedback is positive, at least at
first glance (forward acceleration producing higher pressures
producing more thrust producing more acceleration).  So even without
any lag it would tend to amplify an oscillation; at 180° lag it would
diminish it, and at 380° it would amplify it again.  The oscillation
in question, per SP-8055, is usually "the first longitudinal
structural mode", which I think would be where the two ends of the
vehicle alternately move toward each other then away from each other.

Of course this explanation makes it sound like instead of adding an 
extra device to stop pogo one could put more cleverness into the design 
of the control system.

It would need quite fast response -- pogo oscillation is often at 10Hz or 
more -- and I believe turbine control on even relatively modest engines 
typically doesn't respond all that quickly.

Yes, while one might open/close a valve that fast, changing the speed
of rotating turbomachinery isn't quick, and there usually aren't any
valves downstream of the turbine.

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