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jueves, 20 de abril de 2017
Conoce los Motores Principales del Shuttle
NASA
El Transbordador espacial tiene tres motores principales, que conjuntamente con los cohetes de combustible sólido, proporcionan el empuje para levantar el Transbordador.
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Los motores principales están continuamente operando durante 8,5 minutos después del lanzamiento, hasta el desacople del tanque externo.
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Después de que los cohetes de combustible sólido se han desechado, los motores principales proporcionan el empuje que acelera el Transbordador de 4.828 km/hora a unos 27.358 km/hora en apenas seis minutos para alcanzar órbita. Crean un empuje máximo combinado de más de 1,2 millones de libras.
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A medida que el Transbordador acelera, los motores principales queman 1,9 millones de litros de propelente líquido proporcionado por el gran tanque de combustible externo. Los principales motores queman hidrógeno líquido, y oxigeno líquido.
El escape de los motores es principalmente vapor de agua, dado por la combinación de hidrógeno y oxigeno. Durante su ascensión hacia su órbita, los motores consumen combustible líquido a un ritmo que vaciarían una piscina en menos de 25 segundo, generando mas de 37 millones de caballos de fuerza.
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Sus turbinas giran casi 13 veces más rápido que el motor de un coche cuando está funcionando a velocidad máxima en la autopista. Los motores principales desarrollan el empuje usando propulsores de alta energía, en un ciclo de combustión escalonado.
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Los propelentes se queman parcialmente en pre-quemadores dobles para producir gas caliente de alta presión para accionar las turbobombas.
La combustión se completa en la cámara de combustión principal. Y las temperaturas en la cámara de combustión del motor principal pueden alcanzar los 3.315,6º Celsius (6.000º Fahrenheit).
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Cada motor principal del Transbordador espacial opera en una proporción de la mezcla de oxigeno líquido/hidrógeno líquido de 6 a 1, para producir un empuje del nivel del mar de 179.097 kg, y un empuje del vacío de 213.188 (470.000 libras).
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Los motores pueden ser estrangulados sobre un rango de empuje del 65% al 109%, lo que proporciona un alto nivel de empuje durante el despegue, y la fase de ascenso inicial, pero permite que el empuje se reduzca para limitar la aceleración de 3G durante la fase de ascenso final.
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El combustible entra en el Transbordador por la válvula de desconexión de la linea de alimentación del hidrógeno líquido, luego fluye por la línea del colector de alimentación de hidrógeno, y se ramifica en tres caminos paralelos a cada motor.
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En cada rama de hidrógeno líquido, una prevalvula permite al hidrógeno líquido fluir a la turbo-bomba de combustible de baja presión cuando la prevalvula esta abierta.
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Los pre-quemadores de oxidante y de combustible están soldados al colector de gas caliente. El combustible y el oxidante entran en los pre-quemadores, y se mezcla de manera que produce una combustión eficiente.
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El encendedor de chispa aumentada es una pequeña cámara de combinación situado en el centro del inyector de cada pre-quemador. Los equipos de encendido de chispa son activados por el controlador del motor, y se utilizan durante la secuencia de arranque del motor para iniciar la combustión en cada pre-quemador.
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Se apagan después de aproximadamente 3 segundos debido a que el proceso de combustión es entonces auto-sostenible. Los pre-quemadores producen el gas caliente rico en combustible, que pasa a través de las turbinas que generan la energía para hacer funcionar las bombas turbo de alta presión.
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El flujo de salida del pre-quemador oxidante mueve una turbina que esta conectada a la HPOT (que consta de dos bombas centrifugas de una sola etapa, una bomba principal y una bomba de pre-combustión, montadas en un eje común y accionadas por una turbina de gas cliente de dos etapas), y la bomba de oxidante del pre-quemador.
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La mezcla de gas caliente rica en combustible en la sección de la turbina y el oxigeno liquido en la bomba principal puede ser peligroso. Y para evitar esto, las dos secciones están separadas por una cavidad que se purga continuamente por el MPS del suministro de helio del motor. Además, dos sellos minimizan las fugas dentro de la cavidad. Un sello está situado entre la sección de la turbina y de la cavidad, y el otro esta entre la sección de la bomba y de la cavidad. La perdida de presión de helio en esta cavidad se traduce en una parada automática del motor.
La válvula de oxidante principal y la válvula principal de combustible controlan el flujo de oxigeno liquido e hidrógeno liquido en el motor, y están controladas por cada controlador del motor.
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Cuando el motor está funcionando, las válvulas principales están completamente abiertas. El controlador del motor regula la cantidad de hidrógeno gaseoso permitido para omitir la boquilla del circuito refrigerante, controlando de este modo su temperatura.
Los motores están compuestos por más de 50.000 piezas cada uno, y su mantenimiento permite que se pueda utilizar varias veces. Su diseño compacto y eficiente produce 8 veces el empuje de un moderno motor de reacción de alto rendimiento. La turbo-bomba, que gira 567 veces por segundo con una pala de turbina de 2" de altura, genera 700 caballos de fuerza. Además, la cámara de combustión principal es suficientemente fuerte para contener la explosión que se genera de 970 libras de oxigeno y 162 libras de combustible de hidrógeno cada segundo, durante los ocho minutos que tarda en ponerse en órbita el transbordador espacial.
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