Avió espacial

1988/12/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Ingeniaritza
• Astronautika

Un dels majors obstacles es troba en la propulsió, per la qual cosa s'està treballant i investigant en diferents formes de propulsió. La propulsió criogènica encara no és ben dominada i els materials a utilitzar hauran de suportar altes temperatures. Per això s'hauran d'emprar materials metàl·lics i composites. D'altra banda, també hauran d'investigar aerodinàmica, combustió, disseny, mecànica, etc.

Però abans de res cal definir què és l'avió espacial. I és que aquest tipus d'avió, amb els seus propis mitjans, haurà d'enlairar, aterrar com a satèl·lit.

El projecte NASP americà és similar a Europa; en la República Federal Alemanya (SÄNGER), Gran Bretanya (HOTOL) i França (STS). En alguns projectes l'avió espacial és de dues parts (que perd part en la propulsió) i en uns altres d'una sola part.

Cal tenir en compte, d'altra banda, la similitud entre l'avió espacial i l'avió hisónico que pot realitzar semipóricamente la Terra. Encara que poden ser arquitectòniques diferents, s'assemblen a la propulsió. En la propulsió dels avions que enlairaran i aterraran horitzontalment tindran molt a veure els següents factors:

• Característiques del recorregut (altura i velocitats): L'altura oscil·laria entre 0 i 100 km i la velocitat entre 0 i 25 Mascles. 1 Mach = velocitat de propagació del so en l'aire.
• Tipus d'avió (parcial o doble) i dimensions.
• Nivells d'acceleració permesos.

Els tipus de motors que es poden utilitzar en la propulsió són diferents: turboreactor, estatorreactor i coet. Cada motor té els seus avantatges a determinades velocitats.

Turboreactors

per exemple, s'utilitzen fins a 4 Machs, els estatorreactores entre 2 i 7 Mach, i els reactors tipus coet entre 0 i 25 Mach. A partir d'aquests topalls, la temperatura d'entrada a la turbina passaria dels 1.850K actuals als 2000K.

El turboreactor té l'avantatge de cremar-se poc. Per això l'impuls específic sol ser de 4.000 a 10.000 segons. L'impuls específic indica el segon en el qual un quilogram de combustible exerceix una força de quilogram.

No obstant això, els turboreactors només poden usar-se fins a 4 Mascles, tret que l'aire d'entrada es refredi, però aquesta via és complicada i pesada i les millores serien de fins a 4,5 Machs.

Un altre sistema consisteix a combinar turboreactor i coet. Els gasos de sortida del motor de coet entrarien a la turbina i així s'obtindrien 5,5 Mach, però l'impuls específic baixaria fins als 2.000 segons.

Estatorreactores

Són motors molt simples, ja que no tenen peces que es mouen. No obstant això, a baixes velocitats no es poden utilitzar i no serveixen per a enlairar l'avió des de la terra. L'impuls específic és bo (més de 4.000 segons), però la velocitat té el seu límit entorn dels 7 Mach.

Motors aeròbics tipus coet,

utilitza l'aire com a oxidant en l'atmosfera. Aquest aire es refreda i es comprimeix.

Per tant, en l'actualitat s'està investigant la combinació d'aquests tres tipus de propulsió descrits. Una combinació pot ser el coet del turbo-estatorreactor, però també s'estudien les combinacions de coet de turboohete, coet d'estatorreactor i turbo-estatorreakote.

També té importància el combustible d'aquests motors. La diferència entre el querosè i l'hidrogen líquid és d'11 a 1 en densitat i d'1 a 2,5 en poder calorífic respectivament. El metà també té la seva importància com a combustible. És més fàcil de manejar que l'hidrogen líquid.

No obstant això, si bé l'avió espacial que aconseguirà els 30.000 km/h encara és un projecte buit, esperem que ho coneguem fet realitat abans d'hora.