El empuje cardánico es el sistema de vectorización de empuje utilizado en la mayoría de los cohetes , incluido el transbordador espacial , los cohetes lunares Saturno V y el Falcon 9 .
En un sistema de propulsión con cardán , el motor o simplemente la tobera de escape del cohete pueden girar sobre dos ejes ( cabeceo y guiñada ) de un lado a otro. A medida que se mueve la tobera, la dirección del empuje cambia en relación con el centro de gravedad del cohete.
El diagrama ilustra tres casos. El cohete del medio muestra la configuración de vuelo en línea recta en la que la dirección del empuje se encuentra a lo largo de la línea central del cohete y a través del centro de gravedad del cohete. En el cohete de la izquierda, la tobera se ha desviado hacia la izquierda y la línea de empuje ahora está inclinada hacia la línea central del cohete en un ángulo llamado ángulo de cardán. Como el empuje ya no pasa por el centro de gravedad, se genera un par de torsión alrededor del centro de gravedad y la nariz del cohete gira hacia la izquierda. Si la tobera se vuelve a cardar a lo largo de la línea central, el cohete se moverá hacia la izquierda. En el cohete de la derecha, la tobera se ha desviado hacia la derecha y la nariz se mueve hacia la derecha.
La vectorización del empuje de muchos cohetes de combustible líquido se logra mediante la colocación de cardán en todo el motor . Esto implica mover toda la cámara de combustión y la campana exterior del motor, como en los motores gemelos de la primera etapa del Titan II , o incluso todo el conjunto del motor, incluidas las bombas de combustible y oxidante relacionadas . El Saturno V y el transbordador espacial usaban motores con cardán. [1]
Un método posterior desarrollado para misiles balísticos de combustible sólido logra la vectorización del empuje desviando únicamente la boquilla del cohete mediante actuadores eléctricos o cilindros hidráulicos . La boquilla está unida al misil a través de una rótula con un orificio en el centro, o un sello flexible hecho de un material resistente al calor; este último generalmente requiere más torque y un sistema de actuación de mayor potencia. Los sistemas Trident C4 y D5 se controlan mediante una boquilla accionada hidráulicamente. Los SRB STS usaban boquillas cardánicas. [2]