Una extensión de boquilla es una extensión de la boquilla de un motor de reacción / cohete . La aplicación de extensiones de boquilla mejora la eficiencia de los motores de cohetes en el vacío al aumentar la relación de expansión de la boquilla. Como regla general, su diseño moderno supone el uso de materiales de carbono y carbono sin refrigeración regenerativa . Las extensiones de boquilla pueden ser estacionarias, para motores de gran altitud, o deslizantes, para motores diseñados para funcionar en una variedad de altitudes.
A partir de 2009, la búsqueda de diversos esquemas para lograr mayores proporciones de área para las toberas de cohetes sigue siendo un campo activo de investigación y patentes. [1] [2] Generalmente, la aplicación moderna de estos diseños se puede dividir en motores "aire-vacío", que inician su trabajo al nivel del mar y lo terminan en condiciones de vacío, y motores "vacío", que realizan todas sus funciones. operaciones en el vacío.
Para los motores de cohetes de primera etapa , el motor funciona con la extensión de la boquilla en una posición dispuesta durante los primeros minutos de vuelo y la expande a un nivel predefinido de presión de aire. Este esquema supone que el faldón exterior de la campana se extiende mientras el motor está en funcionamiento y su instalación en posición de trabajo se produce en las capas superiores de la atmósfera. Elimina problemas con la separación del flujo al nivel del mar y aumenta la eficiencia del motor en vacío. [3] Por ejemplo, la aplicación de una extensión de boquilla para el motor de cohete líquido NK-33 mejora el valor del impulso específico hasta 15-20 segundos para condiciones de espacio cercano. Por tanto, este esquema ajusta el sistema a las condiciones ambientales a lo largo de la trayectoria o, en otras palabras, permite la compensación de altitud .
Los motores de cohetes de etapas superiores realizan todas sus operaciones en el espacio y, por tanto, en el vacío. Para lograr la máxima eficiencia en esta clase de motores, se necesitan relaciones de área elevadas . Esto hace que las toberas sean una parte muy importante del motor, que debe estar completamente encerrada debajo del cono de la nariz de un cohete. El carenado de la carga útil y las construcciones de soporte [4] deben soportar todas las tensiones y cargas durante el lanzamiento y el vuelo. En consecuencia, el uso de un faldón exterior expandible en este caso permite minimizar el tamaño del escenario superior y del carenado de carga útil , lo que a su vez disminuye la masa total del cono de nariz. [5] Por estas razones, las extensiones de boquilla se utilizan para los motores de cohetes RL-10 y RD-58 . [5] [6]