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Motor alimentado a presión

Ciclo de cohete alimentado a presión. Los tanques de propulsor se presurizan para suministrar directamente combustible y oxidante al motor, eliminando la necesidad de turbobomba...

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Ciclo de cohete alimentado a presión. Los tanques de propulsor se presurizan para suministrar directamente combustible y oxidante al motor, eliminando la necesidad de turbobombas .

El motor de alimentación a presión es un tipo de motor de cohete . Un suministro de gas independiente, generalmente helio , presuriza los tanques de propulsor para impulsar el combustible y el oxidante hacia la cámara de combustión. Para mantener un flujo adecuado, la presión en los tanques debe ser superior a la presión en la cámara de combustión.

Los motores de alimentación a presión tienen un sistema de tuberías sencillo y no requieren turbobombas complejas y, en ocasiones, poco fiables . Un procedimiento de arranque típico comienza con la apertura de una válvula, a menudo un dispositivo pirotécnico de un solo disparo, para permitir que el gas presurizador fluya a través de válvulas de retención hacia los depósitos de propulsor. A continuación, se abren las válvulas de propulsor del propio motor. Si el combustible y el oxidante son hipergólicos , arden al contacto; los combustibles no hipergólicos requieren un ignitor. Se pueden realizar múltiples encendidos simplemente abriendo y cerrando las válvulas de propulsor según sea necesario. Si el sistema de presurización también dispone de válvulas de activación, estas pueden accionarse eléctricamente o mediante la presión del gas controlada por válvulas eléctricas más pequeñas.

Se debe tener cuidado, especialmente durante las combustiones prolongadas, para evitar el enfriamiento excesivo del gas presurizador debido a la expansión adiabática . El helio frío no se licúa, pero podría congelar un propulsor, disminuir las presiones de los tanques o dañar componentes no diseñados para bajas temperaturas. El sistema de propulsión de descenso del módulo lunar Apolo era inusual porque almacenaba su helio en un estado supercrítico pero muy frío. Se calentaba a medida que se extraía a través de un intercambiador de calor del combustible a temperatura ambiente. [ 1 ]

Este es un diagrama del módulo del Sistema de Maniobras Orbitales reutilizable y alimentado por presión , del cual había dos a cada lado del estabilizador del transbordador . Se utilizaba en el transbordador espacial (o simplemente transbordador) para la inserción orbital , las maniobras del transbordador en el espacio y la desorbitación. Los motores AJ10-190 podían reutilizarse hasta en 100 misiones.
Diagrama de un motor RS-25 (o motor principal del transbordador espacial) , que utilizaba un ciclo de combustión escalonada de doble eje . Había tres de estos motores en la parte trasera del transbordador. Al comparar el diagrama del RS-25 con el del Sistema de Maniobras Orbitales (OMS), queda claro que el motor RS-25 es mucho más complejo. El récord de misiones del transbordador espacial en las que se ha utilizado un motor RS-25 individual es de 19.

Los propulsores de control de actitud y maniobra orbital de las naves espaciales son casi universalmente de alimentación a presión. [ 2 ] Algunos ejemplos incluyen los motores de Control de Reacción (RCS) y de Maniobra Orbital (OMS) del transbordador espacial ; los motores RCS y del Sistema de Propulsión de Servicio (SPS) del Módulo de Comando/Servicio Apolo ; los motores SuperDraco (aborto en vuelo) y Draco (RCS) de la SpaceX Dragon 2 ; y los motores RCS, de ascenso y de descenso del Módulo Lunar Apolo . [ 1 ]

Algunas etapas superiores de lanzadores también utilizan motores de alimentación a presión. Entre ellos se incluyen el Aerojet AJ10 y el TRW TR-201 utilizados en la segunda etapa del vehículo de lanzamiento Delta II , y el motor Kestrel del Falcon 1 de SpaceX. [ 3 ]

El concepto Sea Dragon de Robert Truax de la década de 1960 para un gran cohete propulsor simple habría utilizado motores alimentados a presión.

Los motores de propulsión a presión tienen limitaciones prácticas en cuanto a la presión del propulsor, lo que a su vez limita la presión de la cámara de combustión. Los tanques de propulsor de alta presión requieren paredes más gruesas y materiales más resistentes, lo que aumenta el peso de los tanques del vehículo y, por consiguiente, reduce su rendimiento y capacidad de carga útil. Las etapas inferiores de los vehículos de lanzamiento suelen utilizar motores de combustible sólido o de combustible líquido con bomba , donde se consideran deseables las toberas de alta relación de presión. [ 2 ]

Otros vehículos o empresas que utilizan motores a presión:

Véase también

Referencias

  1. 1 2 "Diario de desarrollo de la propulsión de descenso del LM" . Enciclopedia Astronáutica. Archivado del original el 6 de junio de 2012. Recuperado el 5 de junio de 2012 .
  2. 1 2 JOHN R. LONDON III (octubre de 1994). LEO a bajo costo (PDF) . Air University Press. págs. 68–69 . ISBN  0-89499-134-5.
  3. ↑ "Guía del usuario de Falcon 1" (PDF) . SpaceX. 28 de septiembre de 2008. Archivado del original (PDF) el 2 de octubre de 2012. Consultado el 5 de junio de 2012 .
  • ciclos de potencia de cohetes