Gamma de Bristol Siddeley

El Armstrong Siddeley , posteriormente conocido como Bristol Siddeley Gamma, fue una familia de motores de cohete utilizados en la cohetería británica, incluyendo los vehículos de lanzamiento Black Knight y Black Arrow . Estos motores utilizaban queroseno como combustible y peróxido de hidrógeno . Su construcción se basaba en un diseño común de cámara de combustión, que se empleaba individualmente o en grupos de hasta ocho unidades.

Fueron desarrollados por Armstrong Siddeley en Coventry , que más tarde se convirtió en Bristol Siddeley en 1959, y finalmente en Rolls-Royce en 1966. ^{[ 9 ]}

Las pruebas estáticas del motor se llevaron a cabo en el sitio de pruebas de High Down Rocket , cerca de The Needles en la Isla de Wight ( 50°39′38.90″N 1°34′38.25″W / 50.6608056°N 1.5772917°W / 50.6608056; -1.5772917 ). ^{[ 10 ] [ 11 ]} ( Spadeadam en Cumbria no se utilizó para pruebas hasta Blue Streak , después de Gamma).

El uso de motores de queroseno/peróxido de hidrógeno ha sido una característica particularmente británica en el desarrollo de cohetes, ya que existen pocos motores comparables (como el LR-40 y el AR2 ) en los EE. UU. ^{[ 12 ]}

La combustión del queroseno con peróxido de hidrógeno viene dada por la fórmula

CH2 + _{3H2O2 →} CO2 + _4H2O​​​​_​​

donde CH₂ _es la fórmula aproximada del queroseno (véase RP-1 para un análisis de los combustibles de cohetes de queroseno). Esto se compara con la combustión de queroseno y oxígeno líquido (LOX).

CH2 + _1,5O2 → _CO2 + _H2O​​

demostrando que el escape del queroseno/peróxido es predominantemente agua. Esto da como resultado un escape muy limpio (solo superado por el LO₂/LH₂ criogénico ₎ y _una llama clara y distintiva. ^{[ 13 ]} La baja masa molecular del agua también ayuda a aumentar el rendimiento del empuje del cohete. ^{[ 14 ]}

El oxidante utilizado con Gamma fue peróxido de alta concentración (HTP) al 85% , H₂O₂. Gamma utilizó un catalizador de níquel-malla plateado para descomponer primero el peróxido. [15] Para concentraciones más altas de H₂O₂ se habría requerido _{otro catalizador} , ^{como el platino} . _{No se} requirió una fuente de ignición ya que el H₂O₂ descompuesto a muy alta temperatura _{es hipergólico} ( combustión espontánea ) con queroseno. Debido a la alta proporción (8:1) de la masa de H₂O₂ _{utilizada en comparación con el queroseno} , y también a sus características térmicas superiores, el H₂O₂ también puede utilizarse para enfriar regenerativamente la tobera del motor antes de la combustión. En los motores de ciclo cerrado, _la cámara de precombustión utilizada para alimentar cualquier turbina de bomba solo necesita descomponer H₂O₂ _{para proporcionar energía. Esto ofrece las ventajas de eficiencia del funcionamiento en ciclo cerrado, sin sus habituales problemas de ingeniería importantes. Sin embargo ,} el Gamma, al ser un motor de ciclo generador de gas, no aprovechó esto.

Todas estas características hacen que los motores de queroseno/peróxido de hidrógeno sean más sencillos y fiables de construir que otros motores de propulsión líquida. Gamma tuvo un historial de servicio notablemente fiable para un motor de cohete. De los 22 lanzadores Black Knight y 4 Black Arrow, que involucraban 128 motores Gamma, no hubo fallas de motor. ^{[ 14 ]}

El Gamma fue adaptado ^{[ 16 ]} como la cámara de crucero más pequeña del motor de cohete Stentor de dos cámaras producido por Armstrong Siddeley para el misil de largo alcance Blue Steel . ^{[ 17 ]}

Bristol-Siddeley desarrolló este motor independiente de cuatro cámaras entre 1955 y 1957 para los vehículos de prueba Black Knight . ^{[ 18 ]} El Gamma 201 se utilizó para los primeros doce lanzamientos del Black Knight (14 en total), y el Gamma 301 para la mayoría de los vuelos posteriores. ^{[ 19 ]}

Los vehículos iniciales Black Knight eran cohetes de una sola etapa diseñados para probar prototipos de cabezas de reentrada para el misil balístico estratégico propuesto Blue Streak . Las pruebas del Black Knight comenzaron en Woomera , Australia, en 1958, pero el proyecto Blue Streak se canceló en 1960. Los cohetes continuaron probándose hasta 1965, como parte de un lanzador espacial de dos etapas planificado, utilizando el Gamma 201 para la primera etapa hasta agosto de 1962, cuando fue reemplazado por el más potente Gamma 301. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

Este era básicamente igual que el Gamma 201, pero tenía control automático de la relación de mezcla para un empuje mejorado. ^{[ 31 ]} Hubo nueve encendidos de prueba iniciales del motor Gamma 301 en High Down del 16 de abril al 31 de mayo de 1957, todos los cuales fueron en gran medida exitosos. Los lanzamientos BK16 y BK18 del Black Knight utilizaron el Gamma 301. Estos dos fueron el comienzo de las pruebas del vehículo de reentrada de alta velocidad del Proyecto Dazzle , donde se montó un Cuckoo de combustible sólido apuntando hacia abajo en la segunda etapa, para aumentar las velocidades de reentrada. Se realizaron ocho lanzamientos del Gamma 301 en total. ^{[ 19 ]}

Una versión de dos cámaras del Gamma, utilizada para la segunda etapa del vehículo de lanzamiento de satélites Black Arrow . Al ser el único Gamma que no requería operar a nivel del mar, las toberas se extendieron para permitir una mejor expansión. ^{[ 21 ] [ 32 ]}

Este fue un desarrollo de 8 cámaras del Gamma, utilizado para la primera etapa del vehículo de lanzamiento de satélites Black Arrow . Las cámaras de empuje del Gamma estaban montadas en pares radialmente, cada par sobre un cardán tangencial de un eje. El movimiento colectivo proporcionaba control de balanceo, y el movimiento diferencial, de cabeceo. ^{[ 32 ]}

• Motores de cohete Bristol Siddeley Gamma
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  Motor Gamma 201
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  Motor de cohete Gamma 2, utilizado en la segunda etapa del Black Arrow.
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  Restos recuperados de la primera etapa del cohete Black Arrow R3, lanzado con éxito desde el campo de lanzamiento de cohetes de Woomera en octubre de 1971.