Avión espacial

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

• Ingeniaritza
• Astronautika

Uno de los mayores obstáculos se encuentra en la propulsión, por lo que se está trabajando e investigando en diferentes formas de propulsión. La propulsión criogénica aún no es bien dominada y los materiales a utilizar deberán soportar altas temperaturas. Por ello se deberán emplear materiales metálicos y composites. Por otro lado, también deberán investigar aerodinámica, combustión, diseño, mecánica, etc.

Pero antes de nada hay que definir qué es el avión espacial. Y es que este tipo de avión, con sus propios medios, tendrá que despegar, aterrizar como satélite.

El proyecto NASP americano es similar en Europa; en la República Federal Alemana (SÄNGER), Gran Bretaña (HOTOL) y Francia (STS). En algunos proyectos el avión espacial es de dos partes (que pierde parte en la propulsión) y en otros de una sola parte.

Hay que tener en cuenta, por otra parte, la similitud entre el avión espacial y el avión hisónico que puede realizar semipóricamente la Tierra. Aunque pueden ser arquitectónicas diferentes, se parecen a la propulsión. En la propulsión de los aviones que despegarán y aterrizarán horizontalmente tendrán mucho que ver los siguientes factores:

• Características del recorrido (altura y velocidades): La altura oscilaría entre 0 y 100 km y la velocidad entre 0 y 25 Machos. 1 Mach = velocidad de propagación del sonido en el aire.
• Tipo de avión (parcial o doble) y dimensiones.
• Niveles de aceleración permitidos.

Los tipos de motores que se pueden utilizar en la propulsión son distintos: turborreactor, estatorreactor y cohete. Cada motor tiene sus ventajas a determinadas velocidades.

Turborreactores

por ejemplo, se utilizan hasta 4 Machs, los estatorreactores entre 2 y 7 Mach, y los reactores tipo cohete entre 0 y 25 Mach. A partir de estos topes, la temperatura de entrada a la turbina pasaría de los 1.850K actuales a los 2000K.

El turborreactor tiene la ventaja de quemarse poco. Por eso el impulso específico suele ser de 4.000 a 10.000 segundos. El impulso específico indica el segundo en el que un kilogramo de combustible ejerce una fuerza de kilogramo.

Sin embargo, los turborreactores sólo pueden usarse hasta 4 Machos, a menos que el aire de entrada se enfríe, pero esta vía es complicada y pesada y las mejoras serían de hasta 4,5 Machs.

Otro sistema consiste en combinar turborreactor y cohete. Los gases de salida del motor de cohete entrarían a la turbina y así se obtendrían 5,5 Mach, pero el impulso específico bajaría hasta los 2.000 segundos.

Estatorreactores

Son motores muy simples, ya que no tienen piezas que se mueven. Sin embargo, a bajas velocidades no se pueden utilizar y no sirven para despegar el avión desde la tierra. El impulso específico es bueno (más de 4.000 segundos), pero la velocidad tiene su límite en torno a los 7 Mach.

Motores aeróbicos tipo cohete,

utiliza el aire como oxidante en la atmósfera. Este aire se enfría y se comprime.

Por tanto, en la actualidad se está investigando la combinación de estos tres tipos de propulsión descritos. Una combinación puede ser el cohete del turbo-estatorreactor, pero también se estudian las combinaciones de cohete de turboohete, cohete de estatorreactor y turbo-estatorreakote.

También tiene importancia el combustible de estos motores. La diferencia entre el queroseno y el hidrógeno líquido es de 11 a 1 en densidad y de 1 a 2,5 en poder calorífico respectivamente. El metano también tiene su importancia como combustible. Es más fácil de manejar que el hidrógeno líquido.

Sin embargo, si bien el avión espacial que alcanzará los 30.000 km/h todavía es un proyecto vacío, esperamos que lo conozcamos hecho realidad antes de tiempo.