RocketMotorTwo ( RM2 ) [ 1 ] es una familia de motores de cohete híbridos desarrollados para el avión espacial suborbital Scaled Composites SpaceShipTwo .
El motor de primera generación fue desarrollado por Sierra Nevada Corporation (SNC), [ 2 ] desde finales de la década de 2000 hasta mayo de 2014. Se encendió por primera vez en vuelo durante un lanzamiento de prueba de SpaceShipTwo en abril de 2013. [ 3 ] [ 4 ] Este diseño de motor se utilizó posteriormente en solo dos vuelos de prueba adicionales durante 2013 y enero de 2014. [ 5 ] SNC fue subcontratista de Scaled Composites hasta mayo de 2014, cuando su participación en el programa terminó después de que Virgin Galactic decidiera reemplazar la versión de RocketMotorTwo de SNC, impulsada por combustible de caucho HTPB , con su propio motor híbrido desarrollado internamente para SpaceShipTwo. [ 5 ]
El motor RocketMotorTwo de segunda generación es una variante del diseño básico anterior de SNC. Experimentó con el uso de un combustible de plástico de poliamida y oxidante de óxido nitroso en 2014, [ 6 ] pero volvió a utilizar su combustible original de polibutadieno con terminación hidroxilo (HTPB) y oxidante de óxido nitroso líquido en 2015. [ 7 ] El motor de segunda generación ahora es fabricado internamente por Virgin Galactic en lugar de por SNC.
Descripción
RocketMotorTwo es un motor de cohete híbrido que utiliza combustible sólido de polibutadieno con terminación hidroxilo (HTPB) y oxidante de óxido nitroso líquido , a veces denominado motor N₂O / HTPB [ 8 ] [ 9 ] , que proporciona un empuje de 70 000 libras-fuerza (310 kN) . [ 10 ] El diseño aprovecha las lecciones aprendidas durante el desarrollo del motor de cohete híbrido SpaceShipOne . [ 11 ]
Fondo
A fecha de marzo de 2013 Sierra Nevada había realizado más de 300 pruebas de lanzamiento de cohetes híbridos. La compañía también desarrolló el motor de cohete para la primera nave espacial privada en llegar al espacio, SpaceShipOne , que ganó el premio Ansari X-Prize en 2004. Sierra Nevada también está desarrollando un motor híbrido similar, el motor de cohete Dream Chaser . [ 12 ]
Historia
Accidente relacionado con el programa de pruebas
El 26 de julio de 2007, durante la fase inicial de pruebas de subsistemas del vehículo, se produjo una explosión durante una prueba de flujo de propulsor realizada por Scaled Composites en el Puerto Aeroespacial de Mojave . La prueba consistió en llenar el tanque de oxidante con 4500 kg (9900 lb) de óxido nitroso , seguido de una prueba de inyector de flujo frío de 15 segundos. La prueba no provocó la ignición del motor y no se utilizó combustible sólido para cohetes. Tres empleados de Scaled murieron y tres resultaron heridos, dos de ellos de gravedad y uno de gravedad, por la metralla que salió disparada cuando el oxidante de óxido nitroso se encendió y explotó espontáneamente (disociación en componentes de N2 y O, liberando energía). [ 13 ] [ 14 ]
Motor de primera generación
Pruebas de campo con fuego real
Scaled Composites realizó una serie de pruebas de encendido de cohetes a escala reducida entre junio de 2005 y abril de 2009, antes de elegir un diseño de motor de cohete a escala real. [ 15 ] A principios de 2009, los informes de prensa indicaron que las pruebas de encendido habían sido "completadas" y que Spacedev (posteriormente adquirida por Sierra Nevada Corporation ) había sido contratada por Scaled Composites para ayudar a Scaled en el desarrollo de SS2. [ 16 ]
Para diciembre de 2011, se habían realizado 21 pruebas terrestres de encendido a gran escala en RocketMotorTwo. [ 15 ] [ 17 ] [ 18 ] El 20 de junio de 2012, se llevó a cabo con éxito la primera prueba de encendido bajo el control del controlador de motor de cohete (RMC) patentado de SpaceShipTwo. [ 15 ]
Retrasos prolongados en las pruebas de vuelo
A pesar de las declaraciones de principios de 2009 de que las pruebas de vuelo del RocketMotorTwo estaban planeadas para finales de 2009, [ 16 ] no se realizaron pruebas de vuelo en 2009, 2010 o 2011, y solo se llevaron a cabo pruebas de vuelo de planeo, con el motor instalado en SS2, en 2012.
En julio de 2012, Virgin Galactic , propietaria de VSS Enterprise —el primer avión espacial SpaceShipTwo construido— anunció que RocketMotorTwo estaba completamente cualificado para el vuelo propulsado y que el programa de pruebas en tierra estaba prácticamente terminado. [ 19 ] SpaceShipTwo realizó su primer vuelo de prueba de planeo con el motor completamente instalado en diciembre de 2012. [ 20 ] Las pruebas adicionales del cohete en tierra continuaron hasta marzo de 2013 mientras la compañía se preparaba para los vuelos de prueba propulsados. [ 21 ]
El VSS Enterprise realizó su primer vuelo propulsado el 29 de abril de 2013, [ 3 ] marcando la primera prueba de vuelo del RocketMotorTwo. La prueba consistió en una combustión de 16 segundos, tal como estaba previsto, y se encendió a una altitud de 47 000 pies (14 000 m) , poco después de que el Enterprise se separara de su avión portador WhiteKnightTwo y los pilotos verificaran los datos y confirmaran un control estable. El sistema de control RM2 abrió la válvula principal del oxidante y activó los ignitores dentro de la caja de combustible. La combustión se completó a una altitud de 55 000 pies (17 000 m) , momento en el que el Enterprise ya era supersónico , alcanzando Mach 1,2 (1300 km/h; 790 mph) . SNC declaró después de la prueba que "El encendido del motor cohete se desarrolló según lo previsto, con la duración de combustión esperada y un buen rendimiento del motor". [ 4 ]
Cambio de motor en 2014
En mayo de 2014, Virgin Galactic anunció un cambio en el motor híbrido que se utilizaría en SpaceShipTwo y asumió el desarrollo internamente, rescindiendo el contrato con Sierra Nevada y deteniendo todo el desarrollo del motor de cohete de primera generación . [ 5 ]
Motor de segunda generación
El trabajo de ingeniería y desarrollo del motor de segunda generación fue realizado internamente por Virgin Galactic. El trabajo en la nueva formulación para el motor híbrido comenzó en 2013, y para mayo de 2014, cuando finalizó la participación de SNC en la propulsión del SS2 utilizando el motor de cohete de primera generación, la nueva formulación del motor ya había completado encendidos de duración completa de más de 60 segundos en pruebas en tierra en un banco de pruebas de motores. [ 22 ]
Nueva formulación de combustible
En lugar de utilizar HTPB a base de caucho en la parte sólida del motor cohete híbrido —que había experimentado serios problemas de estabilidad en encendidos de más de aproximadamente 20 segundos con el motor de primera generación—, el motor cohete híbrido SS2 desarrollado por Virgin Galactic utilizaría ahora poliamida termoplástica (es decir, nailon ) como componente de combustible sólido del propulsor. Se preveía que el combustible plástico tendría un mejor rendimiento (según varias medidas no especificadas) y que permitiría a SpaceShipTwo realizar vuelos a mayor altitud. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]
Modificaciones relacionadas en la estructura del avión y los subsistemas para dar soporte al nuevo motor.
El diseño del motor de segunda generación también requirió la modificación del fuselaje del SS2 para instalar tanques adicionales en las alas del SpaceShipTwo —uno con metano y el otro con helio— para asegurar una combustión adecuada del nuevo motor. [ 25 ]
régimen de pruebas en tierra
Aunque Virgin Galactic había realizado varias pruebas en tierra con el nuevo motor para mayo de 2014, se indicó entonces que se preveían cuatro pruebas adicionales en tierra del motor alimentado con poliamida antes de que se pudieran reanudar las pruebas de vuelo de SpaceShipTwo con el nuevo motor de cohete de combustible. [ 24 ]
Mal funcionamiento en la prueba de vuelo del PF04
El 31 de octubre de 2014, la nueva formulación de combustible de motor de poliamida se utilizó por primera vez en vuelo en el vuelo de prueba propulsado n.° 4 (PF04) de SpaceShipTwo. A las 10:12 a. m. PDT, VSS Enterprise sufrió una avería y posteriormente se desintegró en pleno vuelo. El percance en vuelo provocó la muerte de un piloto de pruebas y una "lesión grave en el hombro" [ 26 ] al otro piloto de pruebas, y la pérdida total del vehículo. [ 27 ] [ 28 ]
La investigación del accidente reveló que "los tanques de combustible de la nave y su motor fueron recuperados intactos, lo que indica que no hubo explosión... ni señales de perforación, ni señales de ruptura". [ 26 ] Si bien la Junta Nacional de Seguridad del Transporte (NTSB) del gobierno de EE. UU. , que lidera la investigación, solo ha publicado "declaraciones de hechos", la periodista espacial Irene Klotz ha declarado más explícitamente que "[n]o fue el motor cohete híbrido de SpaceShipTwo, que volaba... con un nuevo tipo de combustible, lo que causó el accidente fatal". [ 26 ] El informe final de la NTSB atribuyó la causa a 1) error del piloto y 2) diseño inadecuado de la cabina y los procedimientos que tendieron a hacer que cierta situación de alto estrés fuera más trascendental para el piloto de lo que tal vez debería haber sido. [ 29 ]
Producción
El motor cohete híbrido HTPB y su sistema de válvula de oxidante se fabricaron en la planta de producción de SNC en Poway, California, en colaboración con Scaled Composites. En 2013, se informó que la planta de Poway estaba "produciendo motores tanto para SpaceShipTwo como para el vehículo orbital tripulado Dream Chaser de SNC ". [ 4 ] SNC cerró la planta de Poway a finales de 2014.
El motor cohete híbrido de poliamida es una versión modificada de la versión de polibutadieno, con una disposición diferente de la válvula oxidante. La mayor parte del motor permanece igual, salvo por el cambio del cartucho de combustible de caucho a plástico. [ 27 ]
Véase también
Referencias
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- ↑ Leonard David. "Virgin Galactic lleva al límite las naves espaciales privadas en vuelos de prueba" . Space.com. 10 de junio de 2011. Consultado el 19 de mayo de 2013.
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Enlaces externos
- Sitio web de Scaled Composites
- SpaceShipTwo
- Virgin Galactic
- Compuestos a escala
- La Compañía de Naves Espaciales
- motores cohete de aeronaves
- Motores de cohete de los Estados Unidos
- Cohetes de propulsión híbrida