Motores de cohetes sólidos y líquidos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Los misiles como tipo de armamento existen desde hace mucho tiempo. Los pioneros en esta materia fueron los chinos, como se menciona en el himno del Celeste Imperio a principios del siglo XIX. "Reflejo rojo de cohetes": así es como se canta en él. Estaban cargados con pólvora, inventada, como saben, en la misma China. Pero para que brillen los "res altes rojos" y las flechas ardientes caigan sobre las cabezas de los enemigos, se necesitaban motores de cohetes, aunque los más simples. Todo el mundo sabe que la pólvora explota y el vuelo requiere una combustión intensa con liberación de gas dirigida. Así que hubo que cambiar la composición del combustible. Mientras que los explosivos convencionales tienen un 75 % de nitrato, un 15 % de carbono y un 10 % de azufre, los motores de cohetes tienen un 72 % de nitrato, un 24 % de carbono y un 4 % de azufre.

Los cohetes y propulsores de combustible sólido modernos usan mezclas más complejas como combustible, pero el principio sigue siendo el mismo, chino antiguo. Sus méritos son innegables. Estos son simplicidad, confiabilidad, alta velocidad de iniciación, bajo costo relativo y facilidad de uso. Para que el proyectil comience, es suficiente encender la mezcla de combustible sólido, proporcionar flujo de aire, y eso es todo, voló.

Sin embargo, hayuna tecnología tan probada y confiable tiene sus inconvenientes. En primer lugar, habiendo iniciado la combustión del combustible, ya no es posible detenerla, así como cambiar el modo de combustión. En segundo lugar, se necesita oxígeno, y en condiciones de espacio enrarecido o sin aire no lo es. En tercer lugar, la quema sigue siendo demasiado rápida.

Finalmente se ha encontrado la solución que los científicos de muchos países han estado buscando durante muchos años. El Dr. Robert Goddard probó el primer motor de cohete de combustible líquido en 1926. Usó gasolina mezclada con oxígeno líquido como combustible. Para que el sistema funcionara de forma fiable durante al menos dos segundos y medio, Goddard tuvo que resolver una serie de problemas técnicos relacionados con el bombeo de los reactivos, el sistema de refrigeración y los mecanismos de dirección.

El principio por el cual se construyen todos los motores de cohetes líquidos es extremadamente simple. Hay dos tanques dentro de la caja. Desde uno de ellos, a través del cabezal mezclador, el comburente se introduce en la cámara de descomposición, donde, en presencia de un catalizador, el combustible procedente del segundo depósito pasa a estado gaseoso. Se produce una reacción de combustión, el gas caliente pasa primero a través de la zona subsónica de estrechamiento de la tobera y luego a la zona supersónica en expansión, donde también se suministra combustible. En realidad, todo es mucho más complicado, la boquilla requiere enfriamiento y los modos de alimentación requieren un alto grado de estabilidad. Los motores de cohetes modernos pueden funcionar con hidrógeno, el oxidante es el oxígeno. Esta mezcla es extremadamente explosiva y la más mínima violación del funcionamiento de cualquier sistemaconduce a un accidente o desastre. Los componentes del combustible también pueden ser otras sustancias no menos peligrosas:

- queroseno y oxígeno líquido: se utilizaron en la primera fase del programa del vehículo de lanzamiento Saturno V en el programa Apolo;

- alcohol y oxígeno líquido - se utilizaron en cohetes alemanes V2 y portaaviones soviéticos "Vostok";

- tetróxido de nitrógeno - monometil - hidracina - utilizado en los motores Cassini.

A pesar de la complejidad del diseño, los motores de cohetes líquidos son el medio principal para transportar carga espacial. También se utilizan en misiles balísticos intercontinentales. Sus modos de operación son susceptibles de regulación precisa, las tecnologías modernas permiten automatizar los procesos que ocurren en sus unidades y conjuntos.

Sin embargo, los motores de cohetes de combustible sólido tampoco han perdido su importancia. Se utilizan en tecnología espacial como auxiliares. Su importancia es grande en los módulos de frenado y rescate.