El Armstrong Siddeley , más tarde Bristol Siddeley Gamma, era una familia de motores de cohetes utilizados en los cohetes británicos, incluidos los vehículos de lanzamiento Black Knight y Black Arrow . Quemaron combustible de queroseno y peróxido de hidrógeno . Su construcción se basó en un diseño de cámara de combustión común, utilizado individualmente o en grupos de hasta ocho.
País de origen | Bretaña |
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Fabricante | Bristol Siddeley |
Solicitud | Refuerzo de 1a etapa |
Predecesor | Armstrong Siddeley Stentor |
Sucesor | Gamma 301 |
Motor de combustible líquido | |
Propulsor | Peróxido de hidrógeno / queroseno |
Proporción de mezcla | 8: 1 (aprox.) |
Configuración | |
Cámara | 4, cardán en pares opuestos |
Actuación | |
Empuje (SL) | 16,400 lbf (73 kN) [1] [2] |
![]() Cola de Caballero Negro mostrando motores | |
Solicitud | Refuerzo de 1a etapa |
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Predecesor | Gamma 201 |
Sucesor | Gamma 8 |
Motor de combustible líquido | |
Propulsor | Peróxido de hidrógeno / queroseno |
Proporción de mezcla | 8: 1 (aprox.) |
Configuración | |
Cámara | 4, cardán en pares opuestos |
Actuación | |
Empuje (SL) | 17,000-21,600 [3] lbf (76-96 kN) -21,000 lbf (93 kN) [4] |
Impulso específico | 250 segundos (2,5 km / s) |
Quemar tiempo | 120 segundos |
![]() Motor cohete Gamma 2, utilizado para la segunda etapa. | |
Solicitud | 2da etapa |
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Predecesor | Gamma 301 |
Sucesor | Alerce (motor de cohete) |
Motor de combustible líquido | |
Propulsor | Peróxido de hidrógeno / queroseno |
Configuración | |
Cámara | 2, extendido |
Actuación | |
Empuje (SL) | 14,523 lbf (64,60 kN) [5] |
Quemar tiempo | 110-120 segundos |
![]() Motor de cohete Gamma 8 en la primera etapa de Black Arrow | |
Solicitud | Refuerzo de 1a etapa |
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Predecesor | Gamma 301 |
Motor de combustible líquido | |
Propulsor | Peróxido de hidrógeno / queroseno |
Configuración | |
Cámara | 8, cardán en pares |
Actuación | |
Empuje (SL) | 52,785 lbf (234,80 kN) [6] |
Quemar tiempo | 125 segundos |
Fueron desarrollados por Armstrong Siddeley en Coventry , que más tarde se convirtió en Bristol Siddeley en 1959, y finalmente Rolls-Royce en 1966. [7]
La prueba estática del motor se llevó a cabo en el sitio de prueba High Down Rocket , cerca de The Needles en la Isla de Wight ( 50 ° 39′38.90 ″ N 1 ° 34′38.25 ″ W / 50,6608056 ° N 1,5772917 ° W ). [8] [9] ( Spadeadam en Cumbria no se usó para pruebas hasta Blue Streak , después de Gamma).
Ventajas de los motores de queroseno / peróxido
El uso de motores de queroseno / peróxido de hidrógeno ha sido un rasgo particularmente británico en el desarrollo de cohetes, habiendo pocos motores comparables (como el LR-40 ) de los EE. UU. [10]
La combustión de queroseno con peróxido de hidrógeno viene dada por la fórmula
- CH 2 + 3H 2 O 2 → CO 2 + 4 H 2 O
donde CH 2 es la fórmula aproximada del queroseno (ver RP-1 para una discusión sobre los combustibles para cohetes de queroseno). Esto se compara con la combustión de queroseno y oxígeno líquido (LOX).
- CH 2 + 1.5O 2 → CO 2 + H 2 O
mostrando que el escape del queroseno / peróxido es predominantemente agua. Esto da como resultado un escape muy limpio (solo superado por LO 2 / LH 2 criogénico ) y una llama clara distintiva. [11] La baja masa molecular del agua también ayuda a aumentar el rendimiento de empuje del cohete. [12]
El oxidante usado con Gamma fue un 85% de peróxido de alta prueba (HTP), H 2 O 2 . Gamma usó un catalizador plateado sobre gasa de níquel para descomponer primero el peróxido. [13] Para concentraciones más altas de H 2 O 2 , se habría requerido otro catalizador, como el platino. No se requirió una fuente de ignición ya que el H 2 O 2 descompuesto muy caliente es hipergólico (se quemará espontáneamente) con el queroseno. Debido a la alta relación (8: 1) de la masa de H 2 O 2 utilizada en comparación con el queroseno, y también a sus características térmicas superiores, el H 2 O 2 también se puede utilizar para enfriar regenerativamente la boquilla del motor antes de la combustión. Cualquier cámara de precombustión utilizada para alimentar las turbinas de la bomba solo necesita descomponer el H 2 O 2 para proporcionar la energía. Esto brinda las ventajas de eficiencia de la operación de ciclo cerrado , sin los principales problemas de ingeniería habituales.
Todas estas características hacen que los motores de queroseno / peróxido de hidrógeno sean más simples y más fiables de construir que otras químicas de propulsores líquidos. Gamma tenía un historial de servicio notablemente confiable para un motor de cohete. De los 22 lanzadores Black Knight y 4 Black Arrow, que involucraron 128 motores Gamma, no hubo fallas en el motor. [12]
Stentor
El Gamma comenzó como la cámara de crucero más pequeña del motor de cohete Stentor de dos cámaras producido por Armstrong Siddeley para el misil de separación Blue Steel . [14]
Gamma 201
Bristol-Siddeley desarrolló este motor autónomo de cuatro cámaras desde 1955 hasta 1957 para los vehículos de prueba del Caballero Negro . [15] Gamma 201 se utilizó para los primeros doce lanzamientos de Black Knight (14 en total), Gamma 301 para la mayoría de los vuelos posteriores. [dieciséis]
Los vehículos iniciales de Black Knight eran cohetes de una sola etapa diseñados para probar prototipos de cabezas de reentrada para el misil balístico estratégico Blue Streak propuesto . Las pruebas del Caballero Negro comenzaron en Woomera , Australia en 1958, pero el proyecto Blue Streak se canceló en 1960. Los cohetes continuaron probándose hasta 1965, como parte de un lanzador espacial planeado de dos etapas, utilizando el Gamma 201 por primera vez. etapa hasta agosto de 1962, cuando fue reemplazado por el más poderoso Gamma 301 . [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27]
Gamma 301
Este era básicamente el mismo que el Gamma 201, pero tenía un control automático de la relación de mezcla para mejorar el empuje. [28] Hubo nueve disparos de prueba iniciales del motor Gamma 301 en High Down del 16 de abril al 31 de mayo de 1957, todos los cuales tuvieron un gran éxito. Black Knight lanza BK16 y BK18 utilizó el Gamma 301. Estos dos fueron el comienzo de las pruebas de vehículos de reentrada de alta velocidad del Proyecto Dazzle , donde se montó un Cuckoo de combustible sólido apuntando hacia abajo en la segunda etapa, para aumentar el reentrada velocidades. En total se realizaron ocho lanzamientos de Gamma 301. [dieciséis]
Gamma 2 / Doble Gamma
Una versión de dos cámaras de Gamma, utilizada para la segunda etapa del vehículo de lanzamiento de satélites Black Arrow . Como el único Gamma que no es necesario para operar a nivel del mar, las boquillas se ampliaron para permitir una mejor expansión. [18] [29]
Gamma 8
Este fue un desarrollo de 8 cámaras de Gamma, utilizado para la primera etapa del vehículo de lanzamiento de satélites Black Arrow . Las cámaras de empuje gamma se montaron en pares radialmente, cada par en un cardán tangencial de un eje. El movimiento colectivo dio control de balanceo, paso de movimiento diferencial. [29]
Galería
- Motores de cohete Bristol Siddeley Gamma
Motor Gamma 201 detrás de un vehículo de reentrada Black Knight
Motor de cohete Gamma 2, utilizado en la segunda etapa de Black Arrow
Los restos recuperados de la Etapa 1 del cohete Black Arrow R3, lanzado con éxito desde el Woomera Rocket Range en octubre de 1971.
Referencias
- ^ "Gamma 201" . Astronautix.com . Consultado el 13 de noviembre de 2016 .
- ^ Departamento de cohetes de motores gamma, diciembre de 1964
- ^ Motores Gamma Bristol siddeley rocket dep 1964
- ^ "Gamma 301" . Astronautix.com . Consultado el 13 de noviembre de 2016 .
- ^ "Gamma 2" . Astronautix.com . Consultado el 13 de noviembre de 2016 .
- ^ "Gamma 8" . Astronautix.com . Consultado el 13 de noviembre de 2016 .
- ^ "Rolls-Royce Heritage: Coventry" . Archivado desde el original el 18 de mayo de 2008.
- ^ "Alto" . www.spaceuk.org .
- ^ "Pruebas del Caballero Negro en The Needles" . Archivado desde el original el 27 de marzo de 2008.
- ^ Peróxido de hidrógeno: óptimo para turbomáquinas y aplicaciones de energía (PDF) . 43a Conferencia y Exhibición Conjunta de Propulsión IAA / ASME / SAE / ASEE. Cincinnati, OH: Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica, Inc., julio de 2007.[ enlace muerto permanente ]
- ^ "Flecha negra" . Nicholas Hill., La imagen de la "levitación", que muestra el lanzamiento de R3 / Prospero despegando sobre la columna de escape invisiblemente transparente de Gamma.
- ^ a b Pietrobon, Steven S. (mayo-junio de 1999). "Impulsores de cohetes líquidos de alta densidad para el transbordador espacial" (PDF) . Revista de la Sociedad Interplanetaria Británica . 52 : 163-168. Código Bibliográfico : 1999JBIS ... 52..163P .
- ^ D. Andrews y H. Sunley (julio de 1990). "Los motores de cohete Gamma para Black Knight". Revista de la Sociedad Interplanetaria Británica . 43 : 301–310.
- ^ "Misil de enfrentamiento Avro Blue Steel" . Archivado desde el original el 8 de febrero de 2004.
- ^ CN Hill (2001). Un imperio vertical: la historia del programa espacial y de cohetes del Reino Unido, 1950-1971 . Prensa del Imperial College. ISBN 978-1-86094-268-6.
- ^ a b "Historia de cohetes del Reino Unido" . www.spaceuk.org .
- ^ "Motor cohete Gamma 201, c. 1957" . Museo de Ciencias . Archivado desde el original el 18 de marzo de 2010 . Consultado el 9 de abril de 2008 .
- ^ a b "Motor cohete Gamma" . Archivado desde el original el 8 de mayo de 2008.
- ^ Harlow, John (1993). Alpha, Beta y RTV-1, el desarrollo de los primeros motores británicos de cohetes propulsores líquidos . Congreso de la Federación Astronáutica Internacional (IAA). Graz, Austria.
- ^ Harlow, John (noviembre de 1999). Motores de peróxido de hidrógeno: trabajo inicial sobre encendido térmico en Westcott . Conferencia internacional sobre propulsión de peróxido de hidrógeno, Universidad de Purdue. págs. 211–219.
- ^ Andrews, D .; Sunley, H. (julio de 1990). "Los motores de cohetes Gamma para Black Knight". Revista de la Sociedad Interplanetaria Británica . 43 (7): 301–310.
- ^ Andrés y Sunley (1990) , págs. 283-290.
- ^ Harlow, John (20 a 24 de julio de 1998). Peróxido de hidrógeno: una perspectiva del Reino Unido . Simposio de la Universidad de Surrey sobre peróxido de hidrógeno.
- ^ Robinson, HGR (julio de 1990). "Descripción general del proyecto Black Knight: Black Knight, su Génesis". Revista de la Sociedad Interplanetaria Británica . 43 (7): 291-296.
- ^ Scragg, J. (julio de 1990). "Vista de un contratista del programa Black Knight". Revista de la Sociedad Interplanetaria Británica . 43 (7): 297–300.
- ^ Harlow, J. (julio de 1990), "Black Knight Upper Stages", Revista de la Sociedad Interplanetaria Británica , 43 (7): 311–316
- ^ Robinson, HGR (julio de 1990), "Desarrollos sugeridos de Black Knight", Revista de la Sociedad Interplanetaria Británica , 43 (7): 317–318
- ^ HWB Gordon BA y LW Parkin MSc (febrero de 1964). Un resumen de los datos de vuelo del "Caballero Negro" de 1958 a 1962 . Gobernador del Reino Unido. El original se puede encontrar en la Public Record Office, Kew (parte de AVIA 6 17362), el enlace en la web es un resumen de Nicholas Hill. Archivado desde el original el 25 de septiembre de 2005 . Consultado el 10 de abril de 2008 .
- ^ a b Douglas Millard (2001). Cohete Black Arrow: una historia de un vehículo de lanzamiento de satélites y sus motores . Londres: Museo de Ciencias . ISBN 978-1-900747-41-7.