Estudio de diseño de un motor-cohete de combustible líquido

Abstract

La historia actual de los viajes es la de los cohetes. Si pretendiéramos citar a todos los que colaboraron en el engrandecimiento de la cohetería, la lista resultaría interminable. Mencionaremos únicamente a quienes proporcionaron los principios básicos: Robert Hutchings Goodaro, Hermann Oberth, Eduardowith Ziolkowsky, Werner Von Braun. La propulsión por cohete ha experimentado un progreso considerable desde 1942, fecha de lanzamiento por los alemanes de los primeros proyectiles cohetes de bombardeo del tipo V-2, que realizaron extraordinarias actuaciones y demostraron por primera vez las inmensas posibilidades de ese modo de propulsión después de la segunda guerra mundial, la actividad en este campo no ha hecho más que crecer, lo que se ha traducido en importantes programas de investigación y depuestas a punto, así como en espectaculares realizaciones; como el lanzamiento de satélites artificiales con fines de carácter militar y científicos, cohetes balísticos de alcance intercontinental como los Atlas y Titán de los EE.UU con un radio de acción de más de 10,000 km y otros de alcance intermedio (1,000 a 3,000 km). Últimamente este vertiginoso desarrollo se ha visto coronado con el exitoso lanzamiento de un cohete de tres etapas, el Saturno V, a 3000 toneladas de peso en el momento de despegue e impulsado por cinco motores – cohete en un viaje de exploración hacia la Luna el que debe ser seguido de otros ya tripulados. La realización de un cohete plantea problemas muy complejos y nos percatamos enseguida que las ideas emitidas por los pioneros de esta ciencia, sólo podían ser realizados por equipos de ingenieros, físicos, matemáticos, técnicos, etc. pertenecientes a todas las ramas de la actividad científica; sin embargo, en este trabajo se abordará los tópicos que tengan que ver con el aparato generador de la energía necesaria para la obtención del fin deseado: comunicar movimiento a una estructura a través de un determinado ambiente en la atmósfera o en el vacío. Contrariamente a lo que ocurre con los otros medios de propulsión, en los que solamente se transporta el combustible ya que la combustión sólo se realiza en estos casos con el oxígeno del aire, el cohete es totalmente autónomo e independiente del medio exterior, siendo ésta una de las características esenciales del cohete. Examinemos muy esquemáticamente los elementos constituyentes del cohete de propelente líquido. Comprende esencialmente en general, dos depósitos, uno que contiene el combustible y otro el comburente. Un sistema de suministro lanza estos dos líquidos en proporción conveniente a la cámara de combustión, en la que se produce una reacción química de temperatura muy elevada (3,500°k) y presión sensiblemente constante; esta presión está comprendida, según el tipo de cohete entre 15 y 35 kg/cm. Los gases quemados que provienen de esta combustión se expanden a través de una tobera y alcanzan en la sección de salida una velocidad del orden 2,000 m/s. La carga útil transportada es generalmente pequeña con relación al peso total del cohete y se coloca casi siempre en la cabeza de éste.