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Rocket Science: explicación y qué causa el empuje en el ...

¿Qué es la ciencia espacial?
habboin 30/01/2022 Cohete 534
La ciencia de cohetes es la rama principal de la ingeniería aeroespacial, que es la ciencia de construir o diseñar cohetes. Todos los cohetes siguen las tres leyes de movimiento de Newton. De acuerdo con la primera...

La ciencia de cohetes es la rama principal de la ingeniería aeroespacial, que es la ciencia de construir o diseñar cohetes.

Todos los cohetes siguen las tres leyes de movimiento de Newton.

De acuerdo con la primera ley de Newton, un cohete permanecerá en la plataforma de lanzamiento hasta que una fuerza lo despegue. Una vez en el espacio, un cohete procederá a moverse a menos que se disparen retrocohetes para reducir la velocidad del cohete.

Segunda Ley de Newton: La fuerza sobre un cuerpo es igual al producto de su masa por la aceleración.

F = metro * un

Entonces, las fuerzas principales que actúan sobre un cohete en vuelo son el peso del cohete, el empuje de los motores del cohete y la resistencia.

Ahora bien, a medida que el cohete se desplaza por el aire, durante su vuelo, sufre unas operaciones que reducen mucho su peso, por lo tanto; logra una mayor aceleración.

Tercera ley de movimiento de Newton: esta ley establece que es necesario mantener el cohete en movimiento para que expulse una gran cantidad de gas a altas velocidades.

Un cohete puede despegar de una plataforma de lanzamiento solo cuando expulsa gas a altas velocidades de su motor. El cohete empuja contra el gas y el gas, a su vez, impulsa el cohete.

¿Qué causa el Empuje en el Cohete?

El empuje es una fuerza con la que el cohete se mueve hacia arriba. está dado por,

F = - u dm/dt

En el espacio, los motores de cohetes normalmente se denominan motores de reacción porque la ley de reacción obliga a la nave espacial a moverse en una dirección opuesta a la del penacho de empuje del motor.

El signo negativo en la fórmula indica que el empuje del cohete tiene una dirección opuesta a la dirección de escape de los gases.

¿Cómo funciona un cohete?

El término ciencia espacial se usa a menudo para describir un concepto que es bastante difícil de comprender.

Comprendamos la tecnología detrás de su funcionamiento de una manera simple pero científica.

Para expulsar la masa de alta velocidad del cohete, se quema una mezcla de oxidante de combustible líquido en la cámara de combustión del cohete, la cámara de combustión también ayuda a que el combustible y el oxidante se mezclen de manera eficiente.

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Un chorro de alta velocidad pasa a través de la tobera de un cohete, la función de la tobera es aumentar aún más la velocidad de escape, aumentando así el empuje del cohete.

Este tipo de toberas se denominan toberas convergentes-divergentes.

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Entonces, el flujo subsónico se convierte en flujo supersónico con la ayuda de una boquilla de este tipo.

El combustible líquido antes de entrar en la cámara de combustión viaja alrededor del cuerpo de la tobera.

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Esto ayuda a reducir la temperatura de la cubierta de la boquilla y también genera algunos ahorros de energía.

Para bombear combustible y comburente a un caudal adecuado, se utilizan dos bombas. Ellos son:

Bomba de combustible

bomba oxidante

Ambos están conectados con el mismo eje.

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La bomba-turbina se denomina turbobomba. Un generador de gas produce gas caliente que hará girar la turbina. Un chorro de derivación de combustible y un oxidante se alimentan al generador de gas para la combustión; El escape de la turbina se mezcla con el escape principal del cohete. Esta unidad del cohete se llama motor de cohete.

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Aquí, el motor de cohete es peculiarmente el motor de cohete de propulsante líquido.

El combustible y el oxidante necesarios para el motor cohete se inician en dos tanques grandes como se muestra a continuación:

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Durante el despegue, el empuje generado por el motor principal puede no ser el adecuado.

En general, se utilizan algunos propulsores de correa de propulsor sólido para ayudar al despegue.

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Impulsores de correa de propulsor sólido

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Vista interior del cohete de combustible sólido

El cohete parte con velocidad cero en el suelo.

Sin embargo, debe acelerar a la velocidad final de 28000 Kmph para alcanzar la órbita con éxito.

Los propulsores de correa de propulsor sólido se queman muy rápidamente.

Entonces, para reducir el peso del cohete, se abandonan después del quemado.

Este proceso se conoce como puesta en escena de cohetes.

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Puesta en escena de cohetes

Cuando el motor principal se quema, también se abandona.

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El motor principal abandonado

El siguiente motor se hace cargo de la carga. De esta forma, el peso del cohete se reduce considerablemente.

Entonces, por la relación: F = m * a

La masa se reduce, por lo tanto, logra una mayor aceleración.

Finalmente, después de algunas etapas de operación, la carga útil se coloca en la órbita deseada.

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La puesta en escena del cohete hasta cinco se ha probado con éxito.

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Carga útil puesta en su órbita

Entonces, ¿cómo es capaz el cohete de maniobrar hacia su destino?

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Por lo tanto, existe una técnica de automóvil moderna llamada empuje por cable, también llamada Gimbaled Thrust.

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Diagrama: Empuje cardánico

Aquí, la tobera del cohete se inclina con dispositivos de alta precisión.

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Diagrama: ángulo cardánico

Cualquier desviación en el ángulo normal producirá un par que a su vez hará girar el cuerpo del cohete.

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Por lo tanto, después de lograr un giro suficiente, el ángulo del cardán se establece en 0.

¿Qué hacen los científicos de cohetes?

Los científicos espaciales son ingenieros aeroespaciales expertos en el diseño y la fabricación de naves espaciales.

Trabajan diligentemente con los principios de la ciencia y la ingeniería para crear vehículos que vuelen dentro o sobre la superficie de la Tierra.