cohete de propulsante sólido

Un motor de cohete sólido quema una única carga de combustible compuesto llamada grano, hecha mezclando combustible de metal en polvo (típicamente aluminio), un oxidante (perclorato de amonio) y un aglutinante (como polibutadieno hidroxil-terminado) en una masa gomosa que se moldea o empaqueta en una carcasa de motor. Una vez encendido, el grano se quema de adentro hacia afuera, con la combustión ocurriendo en el área de la superficie interna de una cavidad cuidadosamente formada. Los gases en expansión salen por una tobera en la parte trasera, generando empuje. El proceso no puede ser regulado, pausado o reiniciado una vez que comienza el encendido.

Los cohetes sólidos son más simples y robustos que los motores de combustible líquido porque no tienen bombas, inyectores o tanques de propulsante separados. Requieren una infraestructura de apoyo en tierra mínima y pueden permanecer listos durante meses o años. En aviación, aparecen más comúnmente como botellas de despegue asistido por cohetes (RATO) para aviones de transporte militar y como propulsores auxiliares para vehículos de lanzamiento espacial. Los motores sólidos más pequeños también impulsan asientos eyectables, sistemas de propulsión de emergencia y cohetes desaceleradores para sistemas de aterrizaje.

El perfil de combustión y la curva de empuje están determinados completamente por la geometría del grano. Un grano con una cavidad cilíndrica se quema desde el centro hacia afuera, produciendo un empuje decreciente a medida que el área de la superficie interna se reduce. Una cavidad en forma de estrella aumenta el área de la superficie a medida que avanza la combustión, creando un empuje que primero aumenta y luego disminuye. El tiempo de combustión, la presión máxima y el impulso total están todos fijados en la fabricación. Esta previsibilidad es una ventaja para el diseño del vehículo, pero elimina cualquier control en vuelo.

Las fallas estructurales en los cohetes sólidos casi siempre se originan en el propio grano. Las grietas se desarrollan por ciclos térmicos, vibración durante el transporte o defectos de fundición; una vez que ocurre el encendido, estas grietas se ensanchan rápidamente a medida que el gas caliente se abre paso en ellas, aumentando la superficie de combustión de manera impredecible. La desunión, donde el grano se separa del revestimiento de la carcasa, crea bolsas donde la llama erosiona la pared de la carcasa. Las partículas de aluminio también causan erosión en la garganta de la tobera, que debe estar hecha de materiales ablativos (compuestos fenólicos de carbono o cerámicas de ultra alta temperatura) que se carbonizan y desprenden de manera controlada.

El término sólido distingue estos motores de los cohetes de combustible líquido y los cohetes híbridos (que queman un combustible sólido con un oxidante líquido). En contextos militares y aeroespaciales, un motor de cohete sólido a veces se denomina propulsor, carga o cartucho de impulso. Los grandes motores sólidos para lanzamiento espacial llevan designaciones vinculadas a su nivel de empuje o impulso total; los motores tácticos más pequeños a menudo se especifican por su duración de combustión en segundos y la presión máxima en psi o bar.