El empuje cardán es el sistema de vectorización de empuje utilizado en la mayoría de los cohetes , incluidos el transbordador espacial , los cohetes lunares Saturn V y el Falcon 9 .
En un sistema de empuje con cardán , el motor o simplemente la boquilla de escape del cohete se puede girar sobre dos ejes ( cabeceo y guiñada ) de lado a lado. A medida que se mueve la boquilla, la dirección del empuje cambia con respecto al 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 es 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 boquilla 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 del cardán. Como el empuje ya no pasa por el centro de gravedad, se genera un par alrededor del centro de gravedad y la punta del cohete gira hacia la izquierda. Si la boquilla se mueve hacia atrás 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 punta se ha movido hacia la derecha.
La vectorización del empuje en muchos cohetes líquidos se logra estabilizando todo el motor . Esto implica mover toda la cámara de combustión y la campana exterior del motor como en los motores gemelos de primera etapa del Titan II , o incluso todo el conjunto del motor, incluidas las bombas de combustible y oxidante relacionadas . El Saturn V y el transbordador espacial utilizaron motores con cardán. [1]
Un método posterior desarrollado para misiles balísticos de propulsor sólido logra la vectorización del empuje desviando sólo la boquilla del cohete mediante actuadores eléctricos o cilindros hidráulicos . La boquilla se fija al misil mediante una rótula con un orificio en el centro, o una junta flexible fabricada con un material térmicamente resistente, requiriendo generalmente este último mayor par y una mayor potencia del sistema de accionamiento. Los sistemas Trident C4 y D5 se controlan mediante una boquilla accionada hidráulicamente. Los STS SRB utilizaban boquillas con cardán. [2]