La boquilla en forma de campana o de contorno es probablemente la boquilla de motor de cohete con forma más utilizada . Tiene una sección de expansión de ángulo alto (20 a 50 grados) justo detrás del cuello de la boquilla; esto es seguido por una inversión gradual de la pendiente del contorno de la boquilla de modo que en la salida de la boquilla el ángulo de divergencia sea pequeño, generalmente menos de un medio ángulo de 10 grados.
Una boquilla ideal dirigiría todos los gases generados en la cámara de combustión directamente hacia la boquilla. Eso significaría que el impulso de los gases sería axial, impartiendo el máximo empuje al cohete. De hecho, el impulso tiene algunos componentes no axiales. En términos de un vector de impulso, hay un ángulo entre el eje del motor cohete y el flujo de gas. Como resultado, el empuje se reduce en cantidades variables. La forma de campana o contorno está diseñada para impartir un gran ángulo de expansión para los gases inmediatamente después de la garganta. Luego, la boquilla se curva hacia adentro para dar un flujo de gas casi directo que sale por la abertura de la boquilla. El contorno utilizado es bastante complejo. La gran sección de expansión cerca de la garganta provoca ondas de choque de expansión. La inversión de la pendiente para acercar la salida a cero grados provoca ondas de choque de compresión . Una boquilla diseñada correctamente hará que estos dos conjuntos de ondas de choque coincidan y se cancelen entre sí. De esta manera, la campana es un compromiso entre los dos extremos de la boquilla cónica, ya que minimiza el peso y maximiza el rendimiento.
La cuestión de diseño más importante es contornear la boquilla para evitar golpes oblicuos y maximizar el rendimiento.
En su libro de texto clásico, [1] George P. Sutton le da crédito al Dr. GVR Rao por haber trabajado en las matemáticas del diseño óptimo de la boquilla de campana en 1955, mientras trabajaba en Rocketdyne . [2] [3] [4] [5]
Referencias
- ^ George P. Sutton (1992). Elementos de propulsión de cohetes: una introducción a la ingeniería de cohetes (6ª ed.). Wiley-Interscience. pag. 636. ISBN 0-471-52938-9.
- ^ Boquillas de cohete contorneadas GVR Rao. Noveno congreso anual de la Federación Astronáutica Internacional 1958. Número de teléfono de la Biblioteca del Congreso TL 787.I44
- ^ GVR Rao, "Desarrollo reciente en configuraciones de boquillas de cohetes". Revista American Rocket Society Vol. 31 Número 11 de noviembre de 1961. Número de teléfono de la Biblioteca del Congreso TL 780.A613
- ^ GVR Rao, "Aproximación de los contornos óptimos de la boquilla de empuje". Revista American Rocket Society Vol. 30 Número 6 de junio de 1960. Número de llamada de la Biblioteca del Congreso TL 780.A613
- ^ GVR Rao, "Contorno de la boquilla de escape para un vuelo óptimo". Propulsión a chorro Vol. 28 número 6 1958. Número de llamada de la Biblioteca del Congreso TL 780.A613