Visita Wikilingue.com

Coet multietapa

De Wikipedia, l'enciclopèdia lliure

[[Arxiu:minuteman 3 stage2.jpg|thumb|250px|right|La segona etapa d'un coet [[Minuteman III[[" Un coet multietapa (o multi-etapa) és un coet que usa dos o més etapes, cadascuna de les quals posseeix els seus propis motors i propelente. Les etapes tàndem o en sèrie es munten sobre altres etapes, mentre que les etapes paral·leles s'enganxen en els costats d'altres etapes. El resultat són dos o més coets un sobre l'altre o un al costat de l'altre. En conjunt a aquests se'ls denomina de vegades una llançadora espacial. Són bastant comuns les de dues etapes, encara que s'han llançat amb èxit coets amb cinc etapes. Deixant anar les etapes quan se'ls ha esgotat el propelente s'aconsegueix que la massa del que queda del coet disminueixi. Aquesta estadificación permet que l'embranzida de les etapes restants ho acceleren fins a la seva velocitat i altura final amb major facilitat.

En els esquemes d'estadificación tàndem o en sèrie, la primera etapa queda a la base i sol ser la més gran, la segona etapa i les etapes superiors següents, que van damunt, solen ser de grandària inferior. En els esquemes d'estadificación paral·lels s'usen propulsors sòlids o líquids per ajudar a l'enlairament. A aquests se'ls sol conèixer com "etapa 0". En el cas típic, la primera etapa i els propulsors propulsan tot el coet cap amunt. Quan se li esgota el combustible als propulsors, aquests es desprenen de la resta del coet (normalment amb algun tipus de petites càrregues explosives) i cauen a la terra. Llavors la primera etapa impulsa el coet fins que també s'esgota i cau. És llavors quan un petit coet, amb la segona etapa de base, s'encén. Aquest procés, conegut en els cercles de cohetería com estadificación, és repetit fins que el motor de l'última etapa acaba amb el seu combustible.

En alguns casos amb estadificación en sèrie, l'etapa superior s'encén abans de la separació- l'anell que hi ha entre etapes està dissenyat amb això en ment, i l'embranzida s'usa per ajudar a separar els dos vehicles. A això se li coneix com "fire in the hole".

Fitxer:DeltaIII.jpg
Un Delta III de dues etapes amb nou propulsors de combustible sòlid pegats a ell.

Contingut

Avantatges

La principal raó per usar coets multi-etapa i propulsors és que una vegada s'esgota el carburant, l'estructura i l'espai que ho conté, i els motors mateixos queden sense ús, solament afegeixen pes mort al vehicle que ralenteix la seva posterior acceleració. Desprenent-se de les etapes que ja no són útils s'alleugereix el coet. L'embranzida de les etapes posteriors és capaç de proporcionar més acceleració de la qual proporcionaria si les etapes inicials seguissin pegades, o de la qual un únic coet gran seria capaç d'aconseguir. Quan es deixa anar una etapa, la resta del coet segueix viatjant a una velocitat propera a la qual viatjava el coet quan l'etapa es va apagar. Això significa que en total necessita menys combustible per aconseguir una velocitat i/o altitud donada/s.

Un avantatge més és que cada etapa pot usar diferents tipus de motors afinats per a les seves condicions operatives particulars. Així els motors de les etapes inferiors estan dissenyats per al seu ús a pressió atmosfèrica, mentre que les etapes superiors poden usar motors preparats per a condicions properes al buit. Les etapes inferiors tendeixen a requerir més estructura que les superiors perquè necessiten suportar el seu propi pes més el de les etapes superiors. Optimitzar l'estructura de cada etapa disminueix el pes total del vehicle i proporciona més avantatge.

Desavantatges

Tall esquemàtic mostrant tres coets multi-etapa

[[Arxivo:artistsconcept separation.jpg|thumb|250px|right|Una idea artística de la separació de l'etapa S1-B d'un coet [[Saturn IB[[" [[Arxiu:Saturn V Stages 1 and 2.jpg|thumb|250px|right|La segona etapa és baixada per acoblar-se a la primera etapa d'un coet [[Saturn V[["

Un diagrama de la segona etapa i com encaixa en el coet complet

D'altra banda, l'estadificación exigeix que el vehicle aixequi el pes dels motors que no van a usar-se fins a un temps després, i fa més complex tot el coet i més difícil de construir. No obstant això els estalvis són tan grans que tots els coets que s'han usat per portar càrregues útils a òrbita han estat estadificados d'alguna manera.

En èpoques recents la utilitat de la tècnica s'ha posat en dubte a causa dels desenvolupaments tecnològics. En el cas del transbordador espacial el cost dels llançaments sembla estar majorment compost del cost operatiu de les persones involucrades, en lloc del cost del combustible o l'equipament. Reduir aquests costos sembla ser la millor manera de disminuir els costos totals dels llançaments. S'està investigant per baixar els costos de llançar vehicles amb nova tecnologia que principalment àdhuc està en fase de disseny i desenvolupament. Es pot trobar més informació en dissenys single stage to orbit que no tenen etapes separades.

Etapes superiors

Les etapes superiors de les llançadores espacials estan dissenyades per operar a una altitud elevada, i sota cap o poca pressió atmosfèrica. Això els permet usar cambres de combustió i seguir aconseguint un ràtio d'expansió de tovera proper a l'òptim amb grandàries raonables de toveres. En molts motors de coet líquid d'etapes superiors de baixa pressió, tals com l'Aerojet AJ-10, el propelente està emmagatzemat sota pressió, i no hi ha necessitat d'usar complexos turbocompressors.[1] Les baixes pressions de la càmera també generen ràtios de transferència de calor més baixos, que permeten la refrigeració ablativa de la cambra de combustió, que és millor que la refrigeració regenerativa més elaborada.

Història i desenvolupament

En una descripció amb il·lustració al segle XIV del xinès Jiao Yu, de l'estrat Huolongjing, apareix el coet multietapa més antic conegut; est va ser el "drac de foc que surt de l'aigua" (火龙出水, huo long chu shui), usat principalment per la marina xinesa.[2][3] Va ser un coet de dues etapes que tenia carregadors o acceleradors que es cremava al final, àdhuc abans que s'iniciés automàticament un petit nombre de fletxes coet que eren disparades des de la part davantera del míssil. El coet tenia forma de cap de drac amb una boca oberta[3] i pot considerar-se l'antecessor del modern míssil antibuque YingJi-62.[4] [3] L'historiador Joseph Needham assenyala que el material escrit i la il·lustració representada d'aquest coet ve de l'estrat Huolongjing més antic, el qual pot estar datat entorn del 1300-1350 A. de C. (De la part del llibre 1, capítol 3, pàgina 23).[3]

Els experiments més recents amb coets multietapa a Europa van ser fets en 1551 per l'austríac Conrad Haas (1509–1576), el mestre d'arsenal de la ciutat de Hermannstadt, Transilvania (ara Sibiu/Hermannstadt, Romania). Aquest concepte va ser desenvolupat independentment per almenys quatre individus:

En 1947, Mikhail Tikhonravov va desenvolupar una teoria d'etapes paral·leles, a la qual ell va cridar "coets empaquetats". En aquest esquema, es disparaven tres etapes paral·leles des de l'enlairament, però els tres motors eren alimentats amb les dues etapes exteriors, fins que quedaven buides i podien ser despreses. Això és més eficient que l'estadificación seqüencial, perquè el motor de la segona etapa mai és un pes mort. En 1951, Dmitri Okhotsimsky va realitzar un estudi pioner de l'estadificación seqüencial i paral·lela, amb i sense el bombament de combustible entre etapes. El disseny del R-7 Semyorka va sortir de tal estudi.

Alternatives ha coets

Article principal: Propulsió espacial

Vegeu també

Referències

  1. ↑ «Able-Star». Encyclopedia Astronautica.
  2. ↑ «火龙出水（明）简介». 星辰在线 (2003-12-26). Consultat el July 17 2008.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Needham, Volume 5, Part 7, 510.
  4. ↑ «中国YJ-62新型远程反舰导弹». 大旗网 (2007-09-30). Consultat el July 17 2008.
Obtingut de «http://ca.wikilingue.com/es/Coet_multietapa»