Ciclo de combustión por etapas

La combustión escalonada de flujo completo (FFSC) es un diseño de ciclo de combustible de combustión escalonada de doble eje que utiliza prequemadores ricos en oxidante y ricos en combustible, donde todo el suministro de ambos propelentes pasa a través de las turbinas. ^{[ 4 ]} La turbobomba de combustible es impulsada por el prequemador rico en combustible, y la turbobomba de oxidante es impulsada por el prequemador rico en oxidante. ^{[ 5 ] [ 4 ]}

Entre los beneficios del ciclo de combustión escalonada de flujo completo se incluyen turbinas que funcionan a menor temperatura y presión, debido al mayor flujo másico, lo que resulta en una vida útil más larga del motor y una mayor fiabilidad. Por ejemplo, se anticiparon hasta 25 vuelos para un diseño de motor estudiado por el DLR (Centro Aeroespacial Alemán) en el marco del proyecto SpaceLiner , ^{[ 4 ]} y se esperan hasta 1000 vuelos para Raptor de SpaceX. ^{[ 6 ]} Además, el ciclo de flujo completo elimina la necesidad de un sello de turbina interpropelente que normalmente se requiere para separar el gas rico en oxidante de la turbobomba de combustible o el gas rico en combustible de la turbobomba de oxidante, ^{[ 7 ]} mejorando así la fiabilidad.

Dado que el uso de prequemadores de combustible y oxidante resulta en la gasificación completa de cada propulsor antes de que entre en la cámara de combustión, los motores FFSC pertenecen a una clase más amplia de motores de cohete llamados motores gas-gas . ^{[ 7 ]} La ​​gasificación completa de los componentes conduce a reacciones químicas más rápidas en la cámara de combustión, lo que permite una cámara de combustión más pequeña. Esto, a su vez, hace posible aumentar la presión de la cámara, lo que incrementa la eficiencia.

Entre las posibles desventajas del ciclo de combustión por etapas de flujo completo se incluyen requisitos de materiales más estrictos , así como una mayor complejidad de ingeniería y un mayor número de piezas de los dos prequemadores, en comparación con un ciclo de combustión por etapas de un solo eje.

Hasta 2026, se han probado siete motores de cohete de combustión escalonada de flujo completo en bancos de prueba; el proyecto soviético de propulsor almacenable RD-270 en Energomash en la década de 1960, el proyecto del demostrador de cabezal de potencia integrado de hidrolox financiado por el gobierno de EE. UU. en Aerojet Rocketdyne a mediados de la década de 2000, ^{[ 7 ]} el motor Raptor de metalox de SpaceX con capacidad de vuelo, probado por primera vez en febrero de 2019, ^{[ 8 ]} el YF-215 de la Academia China de Tecnología de Propulsión Líquida Aeroespacial en mayo de 2023, ^{[ 9 ]} el motor Zenith de metalox desarrollado para la primera etapa del vehículo Nova de Stoke Space en 2024, ^{[ 10 ]} el BF-20 de LandSpace en mayo de 2025, ^{[ 11 ]} y Mjölnir de New Frontier Aerospace en 2025. ^{[ 12 ]}

La primera prueba de vuelo de un motor de combustión escalonada de flujo completo tuvo lugar el 25 de julio de 2019, cuando SpaceX lanzó su motor Raptor methalox FFSC en el cohete de prueba Starhopper , en su sitio de lanzamiento del sur de Texas . ^{[ 13 ]} Hasta abril de 2026, el Raptor es el único motor FFSC que ha volado en un vehículo de lanzamiento.

• S1.5400 —Primer motor de cohete de combustión escalonada utilizado en la etapa superior Blok L. ^{[ 1 ]}
• NK-33 : motor soviético desarrollado para la versión mejorada del vehículo de lanzamiento N-1, que nunca llegó a volar . Posteriormente fue vendido a Aerojet Rocketdyne y reacondicionado/relanzado como el AJ-26 (utilizado en los vehículos de lanzamiento Antares Block 1 entre 2013 y 2014). En uso en el Soyuz-2.1v .
• P111 - motor demostrador de oxígeno líquido/queroseno desarrollado entre 1956 y 1967 en Bolkow GmbH (más tarde Astrium ). ^{[ 14 ]}
• RD-170 , RD-171 , RD-180 , RD-181 , RD-191 y RD-151 : una serie de motores soviéticos y rusos utilizados en los cohetes Atlas V , Angara y, anteriormente, en los vehículos de lanzamiento Energia , Zenit , Atlas III , Naro-1 y Antares 200. El RD-171 (y su sucesor, el RD-171M), el RD-180 y el RD-191 son derivados del RD-170.
• RD-0124 : una serie de motores de oxígeno/queroseno utilizados en la segunda etapa del cohete Soyuz-2.1b , así como en las etapas superiores de los cohetes de la serie Angara .
• YF-100 — Motor chino desarrollado en la década de 2000; utilizado en los buques Larga Marcha 5 , Larga Marcha 6 y Larga Marcha 7. ^{[ 15 ]}
• AR1 —Un proyecto de Aerojet Rocketdyne financiado parcialmente por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos como posible reemplazo del motor ruso RD-180. ^{[ 16 ]}
• BE-4 — Motor Blue Origin LCH4 / LOX — que utiliza el ciclo de combustión escalonada rica en oxígeno (ORSC) — utilizado en el vehículo de lanzamiento ULA Vulcan , que reemplazará al Atlas V y al Delta IV , lanzado por primera vez en 2024, ^{[ 17 ] [ 18 ]} también se utiliza en el vehículo de lanzamiento New Glenn de Blue Origin . ^{[ 19 ]}
• RD-253 : motor soviético desarrollado en la década de 1960 y utilizado en la primera etapa del cohete lanzador Protón . Entre las variantes posteriores se incluyen el RD-275 y el RD-275M.
• SCE-200 — Motor de etapa principal RP-1 / LOX indio en desarrollo. ^{[ 20 ]}
• Hadley — Ursa Major Technologies ^{[ 21 ]} Motor de refuerzo de LOX / queroseno en desarrollo ^{[ 22 ]} cerca de Denver, Colorado. ^{[ 23 ]}
• Rocket Factory Augsburg "Helix" Motor de LOX / queroseno en desarrollo que debería impulsar el RFA One ^{[ 24 ]} cerca de Augsburgo, Alemania .
• Lanzador E-2: motor de LOX / queroseno en desarrollo que debería impulsar el vehículo de lanzamiento Launcher Light. ^{[ 25 ]}
• Arquímedes : motor LCH _{4 /LOX} de Rocket Lab en desarrollo que impulsará el vehículo de lanzamiento Neutron . (Inicialmente, se planeó utilizar un ciclo de generador de gas para este motor, pero los planes cambiaron posteriormente).

• RS-25 : motor de hidrógeno líquido / oxígeno láctico desarrollado en EE. UU. entre 1970 y 1980, utilizado en el transbordador espacial hasta 2011 (con actualizaciones periódicas) y cuyo uso en el Sistema de Lanzamiento Espacial estaba previsto para la década de 2020.
• RD-0120 : motor de LH2 / LOX utilizado en el cohete Energia.
• LE-7 : motor LH2 / LOX utilizado en la familia de cohetes H-II.
• KVD-1 (RD-56): motor soviético de etapa superior LH2 / LOX desarrollado para la versión mejorada del vehículo de lanzamiento N-1, que nunca llegó a volar . Se utilizó en el GSLV Mk1 .
• CE-7.5 — Motor indio de etapa superior LH2 / LOX , utilizado en el GSLV Mk2 ^{[ 26 ]}

• RD-270 — Motor de la URSS en desarrollo entre 1962 y 1970 para el proyecto UR-700; nunca voló. ^{[ 7 ]}
• Demostrador de cabezal de potencia integrado : proyecto de demostración para la parte frontal de un motor de flujo completo, sin cámara de combustión ni otros subsistemas posteriores. ^{[ 7 ]} Proyecto estadounidense para desarrollar una parte de una nueva tecnología de motor de cohete a principios de la década de 2000; nunca se construyó un motor completo; nunca voló.
• Raptor : motor LCH4 /LOX de SpaceX en desarrollo, que realizó su primer vuelo en 2019. ^{[ 27 ] [ 28 ]}
• YF-215 : motor LCH4/LOX de la Academia China de Tecnología de Propulsión Líquida Aeroespacial en desarrollo, diseñado para impulsar el vehículo de lanzamiento superpesado Larga Marcha 9. ^{[ 29 ]}
• Zenith: motor Stoke LCH4/LOX en desarrollo. A abril de 2026, no había volado, pero se había utilizado en pruebas de encendido en tierra. ^{[ 30 ]}
• Mjölnir: motor LCH4/LOX de New Frontier Aerospace ^{[ 31 ]} en desarrollo. ^{[ 32 ]} A abril de 2026, no había volado.
• BF-20 : Motor Landspace LCH4/LOX en desarrollo para su cohete Zhuque-3 . ^{[ 33 ]}
• Astrobase Space ha sido seleccionada por IN-SPACe, a través de su Fondo de Adaptación Tecnológica (TAF), para el desarrollo de un motor de cohete de combustión de etapa de flujo completo (FFSC) de 800 kN de LOX-metano de fabricación nacional. El motor se encuentra en fase de pruebas de encendido en las instalaciones de pruebas de propulsión de Astrobase. ^{[ 34 ]}

• Larga Marcha 9
• Larga Marcha 10
• Stoke Space Nova
• Neutrón
• Zhuque-3 con motor BF-20 .