Ciclo con generador de gas (cohete)

Ciclo con generador de gas de un cohete. Parte del combustible y el oxidante se quema por separado para impulsar las bombas y después se expulsa. La mayoría de motores cohete utilizan el combustible para refrigerar la tobera.

Para alimentar la cámara de combustión de un motor cohete bipropelgol líquido con la cantidad y presión óptimas de los propelgoles se pueden emplear dos métodos: presurizar todo el depósito o recurrir a bombas de alimentación. Y para impulsar las bombas de alimentación se puede recurrir a tres métodos: el ciclo con generador de gas, el ciclo expansor y la combustión escalonada.

El ciclo con generador de gas es un ciclo de motor cohete donde se quema parte de los propelgoles en una pequeña cámara de combustión, el generador de gas, que produce gas caliente que se expulsan al exterior a través de una turbina. Esta turbina impulsa la bombas de alimentación. Como se expulsa parte del propelente a baja presión, este ciclo también se conoce como ciclo abierto. Existe una variante en que el gas se produce por descomposición catalítica de los propergoles.

El ciclo con generador de gas presenta varias ventajas respecto a la opción más extendida, la combustión escalonada. Los gases de la turbina del generador de gas no deben oponerse a la contrapresión de la inyección en la cámara de combustión. Esto permite que la turbina genere más potencia y aumente la presión del combustible y la cámara de combustión. Lo cual incrementando el impulso específico o eficiencia del motor. Como la presión de trabajo es menor también se reduce el desgaste de la turbina, lo que aumenta la fiabilidad, reduce el coste de producción e incrementa su vida útil (algo especialmente importante para los cohetes reutilizables ).

El inconveniente principal es la pérdida de eficiencia debido al propelente expulsado a baja presión que no genera empuje. Aunque la eficacia del motor aumenta empuje por kilogramo quemado dentro de la cámara como parte de los propelentes no generan impulso la global el empuje por kilogramo transportado disminuye. Y en general, los motores de ciclo con generador de gas suelen tener un impulso específico global menor que los de combustión escalonada.

En la mayoría de motores de cohete criogénicos, no solo en el ciclo con generador de gas, se utiliza parte del combustible para refrigerar la tobera y la cámara de combustión. Los materiales conocidos hoy en día no pueden resistir por sí solos las temperaturas extremas que se dan durante los procesos de combustión en los cohetes. La refrigeración permite utilizar los motores durante un período más largo con la tecnología de materiales actual. Si la cámara de combustión y la tobera no fueran refrigeradas, el motor acabaría fallando catastróficamente.^[1]

Son ejemplos de motor de ciclo con generado de gas los motores Merlin (SpaceX),^[2] Vulcain (Snecma Moteur)^[3] y, más recientemente, el J-2X de los cohetes Ares I y Ares V , en el marco del Proyecto Constelación de la NASA.

Referencias

Enlaces externos

• Este artículo fue creado a partir de la traducción del artículo Gas-generator cycle (rocket) de la Wikipedia en inglés, bajo licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0 y GFDL.
• Proyecto fin de carrera de D. Carlos Redondo Calle.
• Los diversos ciclos de cohete (en ingles)