Referencias

sólidos, que permite la incorporación de aditivos de combustible de alta energía, como en el caso de motores de bi-propelentes sólidos.

Las ventajas del motor híbrido es la suma de las ventajas de los motores bi-propelentes líquidos y sólidos: simples (debido a que, si sólo el oxidante es líquido, requiere menos cañerías y válvulas), combustibles densos y pesados, alto ISP teórico y metales aditivos para elevarlo aún más, menos peligroso en el manejo y llenado de combustible, permite un control en su uso (encendido y apagado) y no es tóxico.

Las principales desventajas: relación oxidante/combustible cambia (a medida que el combustible es quemado, las condiciones en la cámara de combustión cambian, la proporción de oxidante también cambia y la baja velocidad de regresión influye en la cantidad de masa por unidad de tiempo y en la fuerza de empuje directamente, según la ecuación (4.21).

4.6. Motores de propulsión eléctrico-térmica Resistojet: Es un motor de hidracina cuyos gases antes de ser expelidos se hacen pasar por un calefactor para aumentar la temperatura, de 900 °C a 1100 °C o 1200 °C.

Según los cálculos de balística interna de los motores (reacciones internas en la cámara de combustión), el impulso específico es:

(4.22)

El aumento de la temperatura en la cámara de combustión, según la ecuación (4.22), hace que el ISP aumente de 220seg a 300seg, obteniendo una eficiencia más alta. Si la fuente de electricidad con la cual se hace funcionar el calentador es el sol, implica que la electricidad es gratis, lo que aumenta aún más la eficiencia de todo el proceso (hasta un 80% en el proceso eléctrico). Este tipo de motor está aún en investigación y desarrollo (I&D) y se esperan resultados en un plazo corto de tiempo.

La Figura 4.7 muestra las partes de este motor. La ventaja de estos motores: ISP superior al de los motores mono-propelentes solos, de aproximadamente un 40% más alto. La desventaja: bajo empuje.

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Figura 4.7 Motor Resistojet

Cuerpo calefactor que eleva los gases de 900 °C a 1100 °C o 1200 °C

Paso del gas al cuerpo calefactor

Arcjet: El segundo método para calentar es el Arco Voltaico o Arcjet, que un campo eléctrico que irrumpe el dieléctrico y calienta los gases de hidracina antes de ser expedidos.

Arcjets son una forma de propulsión eléctrica para la nave, según el cual una descarga eléctrica (arco) se crea a través de un flujo de combustible de hidracina. Esta energía adicional se imparte a los propulsores, de modo que se puede extraer más trabajo de cada kilogramo de carburante, a expensas de mayor consumo de energía y (generalmente) menor costo. Además, los niveles de empuje de los motores típicos de Arcjet son bajos comparados con los motores químicos.

Cuando hay energía disponible, lo motores Arcjets son utilizados para maniobras orbitales de mantenimiento de estación (station keeping), utilizados en satélites geosincrónicos, en lugar de motores mono-propelentes. La Figura 8.12 muestra esquemáticamente el funcionamiento de este motor.

Las ventajas: altísimo ISP (hasta 1600 s), la desventaja: muy bajo empuje.

Figura 4.8 Motor Arcjet

Fuente: [7]