Instalación de pruebas de motores de cohete

Un centro de pruebas de motores de cohete es un lugar donde se pueden probar motores de cohete en tierra, bajo condiciones controladas. Generalmente, se requiere un programa de pruebas en tierra antes de que el motor sea certificado para el vuelo. Las pruebas en tierra son muy económicas en comparación con el costo de arriesgar una misión completa o la vida de la tripulación .

Las condiciones de prueba disponibles suelen describirse como ambiente a nivel del mar o en altitud . Las pruebas a nivel del mar son útiles para evaluar las características de arranque de los cohetes lanzados desde tierra. Sin embargo, estas pruebas no proporcionan una simulación fiel de la mayor parte del entorno operativo del cohete. Las instalaciones de prueba en altitud ofrecen simulaciones más precisas.

La instalación debe contener el cohete y dirigir los gases de escape de forma segura hacia la atmósfera. La integridad estructural, el funcionamiento del sistema y el empuje a nivel del mar pueden medirse y verificarse. Sin embargo, los cohetes están diseñados principalmente para operar en atmósferas muy tenues o inexistentes. Los sistemas que funcionan bien en tierra pueden comportarse de manera muy diferente en el espacio.

Un banco de pruebas típico a nivel del mar puede diseñarse para sujetar el motor del cohete en posición horizontal o vertical. Los motores de cohete de combustible líquido suelen encenderse en posición vertical porque las tomas de la bomba de propulsor están diseñadas para extraer el combustible del fondo de los tanques . El efecto del peso del propulsor en el sistema de medición de empuje (TMS) debe tenerse en cuenta durante el encendido del motor. Los gases de escape del cohete se dirigen a un recipiente o canal de llamas. El canal de llamas está diseñado para redirigir los gases de escape calientes en una dirección segura y está protegido por un sistema de rociado de agua que enfría los gases de escape y también reduce el nivel de presión sonora ( sonoridad ). El nivel de presión sonora de los grandes motores de cohete se ha medido en más de 200 decibelios, uno de los sonidos artificiales más fuertes.

Los motores de cohete de combustible sólido pueden dispararse tanto en posición vertical como horizontal. El sistema de medición de empuje no necesita tener en cuenta la variación de peso del cohete en posición horizontal. La fosa de combustión no requiere ser tan robusta como en un banco de pruebas vertical; sin embargo, un sistema de agua podría ser menos eficaz para reducir el nivel de presión sonora.

Todos los bancos de pruebas requieren medidas de seguridad para protegerse contra el potencial destructivo de una detonación imprevista del motor. Estas medidas generalmente incluyen la construcción del banco a una distancia mínima de zonas habitadas u otras instalaciones críticas, su ubicación detrás de un muro de hormigón grueso o un terraplén , y el uso de algún sistema de inertización (ya sea nitrógeno gaseoso o helio) para evitar la acumulación de mezclas explosivas.

La ventaja de las pruebas en altitud radica en obtener una mejor simulación del entorno operativo del cohete. La presión atmosférica disminuye con la altitud. Los efectos de una menor presión atmosférica incluyen un mayor empuje del cohete y una menor transferencia de calor.

Una instalación de altitud es mucho más compleja que una instalación a nivel del mar. El cohete se instala dentro de una cámara cerrada que se evacúa hasta alcanzar un nivel de presión mínimo antes del lanzamiento. Dentro de la cámara se establece una presión de operación típica de 0,16 psia (equivalente a una altitud de 100 000 pies) mediante algún tipo de bombeo mecánico. Este bombeo mecánico suele realizarse mediante eyectores/difusores de vapor. Si los productos de la combustión del cohete incluyen materiales inflamables o explosivos , la cámara debe inertizarse, generalmente con nitrógeno gaseoso (GN2). El proceso de inertización evita la acumulación de materiales potencialmente explosivos dentro de la cámara o en los conductos de escape.

• Sutton, GP, (1976) Elementos de propulsión de cohetes ISBN 0-471-83836-5
• Lawrie, A., (2005) Saturno ISBN 1-894959-19-1
• Bilstein, RE, (2003) Etapas a Saturno ISBN 0-8130-2691-1

• Alianza Nacional para Pruebas de Propulsión de Cohetes
• Oficina del Programa de Pruebas de Propulsión de Cohetes de la NASA