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Presurización autógena

Corte del tanque externo del transbordador espacial

La presurización autógena es el uso de propulsor gaseoso autogenerado para presurizar el propulsor líquido en cohetes . Los cohetes tradicionales de propulsor líquido han sido presurizados con mayor frecuencia con otros gases, como el helio , lo que requiere llevar los tanques de presurización junto con las tuberías y el sistema de control para usarlo. La presurización autógena se ha utilizado operativamente en el Titan 34D , [1] el transbordador espacial , [2] el sistema de lanzamiento espacial , [3] y la nave espacial . [4] Está previsto utilizar presurización autógena en el New Glenn , [5] Terran 1 , [6] la etapa superior de ACES y el cohete Neutron de Rocket Lab . [7]

Fondo

En la presurización autógena, se calienta una pequeña cantidad de propulsor hasta que se convierte en gas. Luego, ese gas se devuelve al tanque de propulsor líquido del que se obtuvo. Esto ayuda a mantener el propulsor líquido a la presión necesaria para alimentar los motores de un cohete. [8] Esto se logra mediante generadores de gas en los sistemas de motor de un cohete : conectados a un generador de gas ; alimentado a través de un intercambiador de calor ; o mediante calentadores eléctricos. [9] La presurización autógena ya estaba en uso en el propulsor Titan en 1968 y había sido probada con el motor RL10 , demostrando su idoneidad para motores de etapa superior . [10]

Tradicionalmente, la presurización de los tanques la proporcionaba un gas a alta presión como el helio o el nitrógeno . La presurización autógena se ha descrito como menos compleja y más compleja que el uso de helio o nitrógeno, pero proporciona ventajas significativas. El primero es para vuelos espaciales a largo plazo y misiones interplanetarias , como ir y aterrizar en Marte . La eliminación de los gases inertes del uso permite que el motor arranque en modo sin bombeo. Los mismos gases vaporizados se pueden utilizar para el control de actitud mono o bipropulsor . La reutilización del oxidante y el combustible a bordo también reduce la contaminación de los combustibles por gases inertes. [10]

Los beneficios de reducción de riesgos provienen de reducir el requisito de recipientes de almacenamiento de alta presión y aislar completamente los sistemas de combustible y oxidantes, eliminando una posible ruta de falla a través del subsistema de presurización. Este sistema también aumenta la capacidad de carga útil al reducir el peso de los componentes y del propulsor y aumentar la presión de la cámara . [10]

Los motores RS-25 utilizaban presurización autógena para mantener la presión del combustible en el tanque externo del transbordador espacial . [11]

Referencias

  1. ^ Inman, Arthur E; Muehlbauer, John G. (1980). "Aumento del rendimiento del transbordador con el módulo Titan Liquid Boost". Actas del Congreso Espacial . 1980 (17) Una nueva era en tecnología: 66–76.
  2. ^ "HSF - El transbordador". vuelo espacial.nasa.gov . Archivado desde el original el 10 de febrero de 2001 . Consultado el 19 de abril de 2020 .
  3. ^ Clark, Esteban. "La etapa SLS Pathfinder llega al sitio de lanzamiento de Florida - Spaceflight Now" . Consultado el 19 de abril de 2020 .
  4. ^ Ralph, Eric (9 de mayo de 2019). "El Starhopper de SpaceX gana propulsores a medida que aumentan los preparativos para las pruebas de salto". TESLARATI . Consultado el 19 de abril de 2020 .
  5. ^ "Guía del usuario de la nueva carga útil de Glenn".
  6. ^ "Recarga de página completa". IEEE Spectrum: noticias sobre tecnología, ingeniería y ciencia . 25 de octubre de 2019 . Consultado el 19 de abril de 2020 .
  7. ^ "Manley, Scott." El diseño innovador del cohete de neutrones de Rocket Lab explicado por Peter Beck, director ejecutivo de Rocket Lab"". YouTube .
  8. ^ Ralph, Eric (2 de abril de 2020). "SpaceX Starship equipada con motores y baterías Tesla". TESLARATI . Consultado el 19 de abril de 2020 .
  9. ^ Ralph, Eric (24 de octubre de 2019). "SpaceX dice que Starship Mk1 probará el aterrizaje de 'paracaidistas' antes de finales de 2019". TESLARATI . Consultado el 19 de abril de 2020 .
  10. ^ abc cristiano, C.; Lehmann, E.; Ruby, L. (10 de junio de 1968), "Presurización autógena para sistemas de propulsión de vehículos espaciales", 4ª Conferencia conjunta de especialistas en propulsión , Conferencias conjuntas de propulsión, Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica, doi :10.2514/6.1968-626
  11. ^ "El tanque externo". NASA . Consultado el 15 de abril de 2019 .