Actualización del motor de cohete de combustible sólido

El motor de cohete sólido mejorado (SRMU) fue un motor de cohete sólido utilizado como propulsor en el vehículo de lanzamiento Titan IV B. Desarrollado por Hercules (más tarde ATK ), su objetivo era ser una mejora de alto rendimiento y bajo costo respecto a los propulsores UA1207 utilizados previamente en el Titan IV. Fabricado con polímero reforzado con fibra de carbono y que utilizaba un propulsor compuesto de perclorato de amonio unido a polibutadieno con terminación hidroxilo , fue una mejora ambiciosa que se basó en la experiencia de Hercules en el desarrollo de una carcasa de filamento enrollado para el SRB del transbordador espacial . Originalmente previsto para volar en 1990, su primer vuelo se realizó en 1997 debido a un desarrollo prolongado y a la falta de demanda. El SRMU tuvo un desempeño exitoso en todos sus vuelos.

El SRMU es un motor de cohete sólido de tres segmentos. Cada segmento tiene una carcasa enrollada de compuesto de fibra de grafito y un sistema de aislamiento de caucho EPDM y kevlar . ^{[ 1 ]} La carcasa está llena de un grano de combustible compuesto principalmente de perclorato de amonio y aluminio, unido por un aglutinante HTPB. ^{[ 2 ]} Al ser lanzado, el propulsor pesa aproximadamente 776 000  libras (352 000  kg). ^{[ 3 ]} El SRMU participa en el control del vehículo mediante una tobera de vectorización de empuje accionada hidráulicamente , que puede moverse hasta 6 grados. ^{[ 4 ]} El sistema hidráulico cuenta con bombas redundantes que mantienen el circuito de fluido a 3150 psi (21,7 MPa) . ^{[ 5 ]} Estas características fueron elegidas para un mayor rendimiento y mayor fiabilidad en comparación con su predecesor, el UA1207, que estaba fabricado a partir de 7 segmentos y utilizaba inyección de combustible líquido para la dirección. ^{[ 6 ]} Hay seis motores de separación de etapas, tres delante y tres detrás, que empujan la carcasa vacía lejos del núcleo del lanzador después del agotamiento del propulsor. ^{[ 6 ]}  

El equipo eléctrico y la instrumentación del SRMU se encuentran dentro del cono de la nariz en la parte delantera del propulsor. ^{[ 4 ]} Al igual que el RSRM del transbordador espacial , el voltaje de operación para el sistema eléctrico era de 28 V CC . ^{[ 7 ]} Se utiliza un detonador eléctrico para activar la pirotecnia para el encendido y la separación de etapas del propulsor, y para el sistema de terminación de vuelo, que consiste en un explosivo de carga hueca diseñado para destruir el propulsor en vuelo. ^{[ 7 ]} El propulsor está unido al núcleo del vehículo mediante una falda trasera reforzada cerca de la base del motor, que también transmite las cargas de empuje entre las dos estructuras. ^{[ 6 ]} Esta falda también contiene el conjunto para el sistema de control de vectorización de empuje (TVC). ^{[ 2 ]} La tobera en sí está hecha de acero, envuelta en un compuesto epoxi similar al de los segmentos del motor. ^{[ 3 ]} Los elementos estructurales adicionales incluyen bandas de acero en las uniones de los segmentos. Cada segmento se fabrica por separado y luego se integra en el sitio de lanzamiento. ^{[ 3 ]}

Como es típico en los motores de cohete de combustible sólido, el empuje varía a lo largo de la combustión. La geometría del combustible de la SRMU está diseñada para generar el máximo empuje antes de los 40 segundos y disminuirlo rápidamente después de los 120 segundos. ^{[ 3 ]} Dos SRMU proporcionan todo el empuje del Titan IV-B en el despegue y funcionan como una "etapa 0"; el LR87-AJ-11 en el núcleo se enciende a T+131 segundos, 15 segundos antes de la separación del propulsor. ^{[ 6 ]}

Tras el desastre del transbordador espacial Challenger en 1986 , en el que falló un sello que unía dos segmentos del motor de cohete sólido, destruyendo el vehículo y matando a los 7 tripulantes, la Fuerza Aérea de los EE. UU. se mostró preocupada por los propulsores UA120 fabricados por United Technologies y utilizados en los cohetes portadores Titan . ^{[ 5 ]} Los UA120, que volaron por primera vez en 1965, estaban construidos a partir de muchos segmentos y contaban con un sistema de vectorización de empuje pesado que rociaba tetróxido de dinitrógeno en el flujo de la tobera para desviar el empuje. Por lo tanto, en 1987, la Fuerza Aérea y el fabricante del Titan, Martin Marietta , emitieron una solicitud de propuestas para un nuevo propulsor que se utilizaría en el Titan. ^{[ 5 ]} Se adjudicó un contrato de precio fijo a Hercules Inc. para el nuevo motor. ^{[ 8 ]}

Se produjeron numerosos retrasos durante el desarrollo. Martin Marietta cambió la mayoría de sus requisitos de diseño para el SRMU entre 1988 y 1990, lo que ralentizó el progreso. ^{[ 9 ]} El SRMU fue el motor más grande que Hercules había construido hasta entonces, y también fue su primer uso del aglutinante HTPB. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Al principio del desarrollo, se perdió un segmento de prueba debido a una fundición de combustible defectuosa. ^{[ 12 ]} En 1990, antes del primer apilamiento del motor, la grúa que ensamblaba el propulsor dejó caer un segmento, lo que provocó que rodara fuera del área de prueba y explotara. Un trabajador murió y nueve resultaron heridos. ^{[ 13 ]} El percance también provocó que se retrasara el primer lanzamiento de un Titan IV con propulsores SRMU; originalmente, se esperaba que el nuevo propulsor se lanzara en 1991. ^{[ 14 ]} Un año después, en el primer encendido de prueba del SRMU, el motor explotó al encenderse. ^{[ 15 ]} El motor tuvo que ser rediseñado por completo. Mientras tanto, Martin Marietta realizó un pedido de más motores UA120, ya que el SRMU no estaría listo a tiempo. Al mismo tiempo, los costos de Hercules superaron ampliamente el valor del contrato que se le había adjudicado. ^{[ 16 ]} En 1993, el Congreso de los Estados Unidos ordenó a la Fuerza Aérea que proporcionara 350 millones de dólares adicionales para que Hercules pudiera finalizar el trabajo en el SRMU. ^{[ 17 ]} Antes de finales de 1994, el propulsor finalmente había sido calificado para el vuelo. ^{[ 18 ]}

Para 1994, se hizo evidente que el pedido adicional de Martin Marietta de propulsores UA1207, combinado con una disminución en la demanda de lanzamientos, estaba generando un excedente de cohetes portadores Titan IV terminados. ^{[ 16 ]} Como resultado, la SRMU no sería necesaria hasta 1997. Se encargaron un total de 17 conjuntos de propulsores de vuelo; ^{[ 16 ]} los últimos se utilizaron en el último vuelo del Titan en 2005. ^{[ 19 ]}

En 2000, se rediseñó la boquilla con recubrimiento de carbono-fenólico de la SRMU. La nueva boquilla utilizaba materiales más limpios que los utilizados anteriormente, los cuales no cumplían con las nuevas normativas ambientales. ^{[ 20 ]}

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  El SRMU fue izado en el Museo de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.
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  Unidad SRMU integrada en el Museo de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos
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  Los trabajadores empujan una SRMU hasta su posición.
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  Conos y segmentos de la SRMU
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  Un SRMU en el stand del Museo de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.
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  SRMU en exhibición
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  2 SRMU lanzan Titan IV-B portando la sonda Cassini-Huygens
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  Encendido de la SRMU en una misión militar ( NROL-19 )

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