Una boquilla de compensación de altitud es una clase de boquillas de motor de cohete que están diseñadas para funcionar de manera eficiente en una amplia gama de altitudes.
Diseños convencionales
El concepto básico de cualquier campana de motor es dirigir de manera eficiente el flujo de gases de escape del motor cohete en una dirección. El escape, una mezcla de gases a alta temperatura, tiene una distribución de momento aleatoria de manera efectiva, y si se le permite escapar en esa forma, solo una pequeña parte del flujo se moverá en la dirección correcta para contribuir al empuje hacia adelante.
Una campana de motor funciona confinando el flujo lateral de los gases, creando un área local de mayor presión con una región de menor presión "debajo de ella". Esto hace que los gases fluyan preferentemente en la dirección de la presión decreciente. Mediante un diseño cuidadoso, la campana del motor se ensancha para que la presión disminuya de tal manera que cuando el flujo de escape llega a la salida de la campana, viaja casi completamente hacia atrás, maximizando el empuje.
El problema con el enfoque convencional es que la presión del aire exterior también contribuye a limitar el flujo de los gases de escape. A cualquier altitud dada, es decir, a cualquier presión de aire ambiental dada, la campana puede diseñarse para que sea casi "perfecta", pero esa misma campana no será perfecta a otras presiones o altitudes. Por lo tanto, cuando un cohete asciende por la atmósfera, su eficiencia y, por lo tanto, su empuje, cambia de manera bastante dramática, a menudo hasta en un 30%.
Boquillas compensadoras de altitud
Las toberas compensadoras de altitud abordan esta pérdida de eficiencia cambiando la forma o el volumen de la tobera del cohete a medida que el cohete asciende por la atmósfera. Existe una amplia variedad de diseños que logran este objetivo, siendo el aerospike quizás el más estudiado de entre ellos.
Otros métodos de compensación de altitud
Referencias
- ^ Huzel, DK; Huang, DH (1971). NASA SP-125, Diseño de motores de cohetes propulsores líquidos (2ª ed.). NASA.