Clasificación de motores de cohetes modelo

Los motores para cohetes modelo [1] y cohetes de alta potencia [2] (en conjunto, cohetes de consumo) se clasifican por impulso total en un conjunto de rangos designados con letras, desde ⅛ A hasta O. El impulso total es la integral del empuje sobre el tiempo de combustión.

PAG yo = ∫ 0 a F a yo a tú s a ( a " ) d a " = F a en mi a . {\displaystyle P_{T}=\int \limits _{0}^{t}F_{empuje}(t^{\prime })dt^{\prime }=F_{ave}t.}

Donde es el tiempo de combustión en segundos, es el empuje instantáneo en newtons, es el empuje promedio en newtons y es el impulso total en newton segundos. La clase A es de 1,26 newton-segundos (factor de conversión 4,448 N por lb fuerza) a 2,5 N·s, y cada clase es entonces el doble del impulso total de la clase anterior, siendo la clase B de 2,51 a 5,00 N·s. La letra ( M ) representaría el impulso total de entre 5.120,01 y 10.240,00 N·s de impulso. Los motores E y inferiores se consideran motores de cohetes de baja potencia. Los motores entre F y G se consideran de potencia media, mientras que los motores H y superiores son motores de cohetes de alta potencia. Los motores que se clasificarían más allá de O están en el ámbito de la cohetería amateur (en este contexto, el término amateur se refiere a la independencia del cohetero de una organización comercial o gubernamental establecida). Las organizaciones profesionales utilizan la nomenclatura de empuje promedio y tiempo de combustión. a {\estilo de visualización t} F a yo a tú s a {\displaystyle F_{empuje}} F a en mi {\displaystyle F_{ave}} PAG yo Estilo de visualización P_{T}

Códigos de motores de cohetes

La designación de un motor específico se parece a C6-3 . En este ejemplo, la letra ( C ) representa el rango total de impulso del motor, el número ( 6 ) antes del guión representa el empuje promedio en newtons y el número ( 3 ) después del guión representa el retraso en segundos desde que se quema la carga propulsora hasta que se dispara la carga de eyección (una composición generadora de gas , generalmente pólvora negra , diseñada para desplegar el sistema de recuperación). Un motor C6-3 tendría entre 5,01 y 10 N·s de impulso, produciría un empuje promedio de 6 N y dispararía una carga de eyección 3 segundos después de que se quemara.

En 1982, los fabricantes de motores intentaron aclarar aún más el código del motor escribiendo el impulso total en newton-segundos antes del código. Esto permitió calcular la duración de la combustión a partir de los números proporcionados. Además, el código del motor iba seguido de una designación con letras que indicaba el tipo de propulsor. [3] Las designaciones de los propulsores son específicas del fabricante. Esta norma aún no se ha adoptado por completo, y algunos fabricantes han adoptado partes o la totalidad de la nomenclatura adicional.

Impulso motor por clase

  Clase
(Base 26)		Impulso total
(N·s)		Impulso total
(lbf·s)		Vehículo aeroespacial
o cohete(s)		Requisitos de EE. UU.
Micro0–0,31250–0,07
1/4A0,3126–0,6250,071–0,14
1/2A0,626–1,250,141–0,28
A1,26–2,500,281–0,56
B2,51–5,000,561–1,12
do5.01–10.01.121–2.25
D10.01–20.02.251–4.5
mi20.01–40.04,51–8,99La mayoría de los cohetes de botellas de agua
F40,01–80,08.991–18.0
GRAMO80.01–16018.01–36.0InvictoEl modelo de motor cohete más grande según TRA y NAR.
yo160.01–32036.01–71.9Se requiere certificación de nivel 1 para la compra, disponible en Trípoli o NAR .
El combustible de menos de 125 g está exento de la Administración Federal de Aviación.
I320.01–64071.9–144Cohete THRUST TU-1 [4]
Yo640,01–1.280144.01–288Se requiere certificación de nivel 2 para la compra, disponible en Trípoli o NAR .
K1.280,01–2.560288.01–576
yo2.560,01–5.120576,01–1.151
METRO5.120,01–10.2401.151,01–2.302Se requiere certificación de nivel 3 para la compra, disponible en Trípoli o NAR .
norte10.240,01–20.4802.302,01–4.604
Oh20.480,01–40.9604.604,01–9.208
PAG40.960–81.9209.210–18.400Horizon 1 [5]
EPS11 de GTXR [6]		Se requiere exención de clase 3 de la FAA/AST . [7]
Q81.920–163.84018.400–36.800La chica material de GTXR [8] [9]
R163.840–327.68036.800–73.700Viajero IV de la USCRPL [10]
S327.680–655.36073.700–147.000Cabo WAC
CSXT GoFast [11]		El motor más grande utilizado por los aficionados. [12]
Los siguientes motores clasifican los sistemas de propulsión profesionales utilizando códigos de motores amateur, que no se utilizan en la industria.
yo655 mil–1.311 mil147.000–295.000200.000 lbf-s es el límite para la definición de la FAA de un cohete "amateur" [13]
tú1.311 mil–2.621 mil295.000–589.000 Lanzamiento del cohete de escape del Apolo
V2.621 mil–5.243 mil589.000–1.180.000Cohete híbrido Bloodhound SSC [14]
Yo5.243 mil–10.486 mil1.180.000–2.360.000SS-520 [15]El cohete orbital más pequeño [16]
incógnita10.486 mil–20.972 mil2.360.000–4.710.000Lambda 4S [15]
Y20.972 mil–41.943 mil4.710.000–9.430.000Vanguard
GEM-40 SRB
Electron [15]
O41.943 mil–83.886 mil9.430.000–18.900.000Flecha negra
Mercurio-Piedra roja [15]
Pegaso-XL [15]
Automóvil club británico83,89 M–167,8 M18.900.000–37.700.000Falcon 1 [15]
Minotauro I [15]
VLS-1 [15]
De167,8 M–335,5 M37.700.000–75.400.000MV [15]
Minotauro-C [15]
Strela [15]
C.A.335,5 M–671,1 M75.400.000–151.000.000Ariane 3 [15]
Titán II
Dniéper [15]
ANUNCIO671,1 M–1.342 M151.000.000–302.000.000Vostok
Delta II
Falcon 9 v1.0
AE1.342 M–2.684 M302.000.000–603.000.000Falcon 9 v1.1
Falcon 9
Delta IV Heavy de empuje completo
A.C.2.684 M–5.369 M603.000.000–1.210.000.000Atlas V
Falcon pesado
Nuevo Glenn pesado [15]
Estado5,369 G–10,74 G1,21*10 9 –2,41*10 9Sistema de lanzamiento espacial del transbordador espacial
Saturno V
Ah10,74 G–21,47 G2,41*10 9 –4,82*10 9Nave estelar Ares V
Long March 9
AI21,47 G–42,95 G4,82*10 9 –9,64*10 9Nave espacial [ ancla rota ]
AJ42,95 G–85,9 G9,64*10 9 –19,3*10 9Dragón marino
UR-700M

Regulación gubernamental

En muchos países, la venta, posesión y uso de motores de cohetes modelo está sujeto a normas y reglamentos gubernamentales. Los cohetes de alta potencia en los Estados Unidos solo están regulados a nivel federal en sus pautas de vuelo por la FAA. Estas regulaciones están codificadas en la Parte 101 de la FAA FAR. Los cohetes con un peso de combustible inferior a 125 g y una masa de despegue de 1500 g están exentos de la mayoría de los requisitos. Más allá de eso, se requiere una "exención" gratuita de una oficina local de la FAA.

Sin embargo, algunos de los fabricantes de motores de consumo y dos organizaciones nacionales de cohetería de los EE. UU. han establecido una industria autorregulada y la han codificado en documentos de código "modelo" de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA), que se adoptan solo en circunstancias y jurisdicciones específicas, en gran medida en conjunción con códigos de incendios y construcción. Esta autorregulación de la industria sugiere que un usuario se certifique para el uso antes de que un fabricante le venda un motor. En los Estados Unidos, las dos organizaciones reconocidas que brindan certificaciones de alta potencia son la Asociación de Cohetería de Trípoli y la Asociación Nacional de Cohetería . Ambas organizaciones tienen tres niveles de certificación que implican la construcción progresiva de cohetes cada vez más complejos y de mayor potencia y la realización de una prueba de normas y regulaciones de seguridad. Los organismos de la asociación miembro nacional utilizan códigos de seguridad publicados. En Canadá, la Asociación Canadiense de Cohetería tiene un proceso de certificación de cuatro pasos, pero las tres organizaciones aceptan las certificaciones de la otra si un piloto se presenta a un lanzamiento de alta potencia y desea volar bajo su sanción. La certificación de Nivel 1 de la NAR o la TRA habilita para comprar y usar un motor H o ​​I, la certificación de Nivel 2 para motores J, K y L, y la certificación de Nivel 3 para motores M, N y O. Canadá agrega otro paso intermedio y tiene un Nivel 4 que es el mismo que el Nivel 3 de EE. UU.

A fines de la década de 1990, la Oficina de Alcohol, Tabaco, Armas de Fuego y Explosivos de los Estados Unidos comenzó a exigir [17] que las personas obtuvieran un Permiso de Usuario de Bajo Contenido de Explosivos (LEUP, por sus siglas en inglés) para poseer y usar motores de alta potencia. El 11 de febrero de 2000, la Asociación de Cohetería de Trípoli y la Asociación Nacional de Cohetería presentaron una demanda en el Tribunal de Distrito de los Estados Unidos para el Distrito de Columbia, alegando que la BATF aplicaba "regulaciones civiles onerosas y prohibitivas" contra los aficionados a la cohetería deportiva debido a la designación incorrecta por parte de la Oficina del propulsor compuesto de perclorato de amonio (APCP, por sus siglas en inglés) como explosivo. El APCP se usa en la mayoría de los motores de cohetes de alta potencia. El comentario del personal de la BATFE en respuesta a las objeciones a agregar nuevas medidas de cumplimiento contra los motores de cohetes de aficionados es bastante instructivo. [18] En 2009, el tribunal falló a favor de las organizaciones de aficionados y ordenó a la BATF eliminar el APCP y otros materiales de combustión lenta de su lista de explosivos regulados. [19] Esa sentencia estableció una velocidad de combustión de 1 metro por segundo ("el propio umbral de velocidad de combustión de la ATFE para la deflagración es de 1000 milímetros (o un metro) por segundo". Tripoli Rocketry Ass'n, 437 F.3d en 81–82) como el umbral para un material de la lista de materiales explosivos de la BATFE. [20]

Vendedores

El mayor proveedor de motores para cohetes a escala del mundo es Estes Industries . Los mayores proveedores de motores para cohetes de alta potencia del mundo son Cesaroni Technology Inc. y RCS Rocket Motor Components, Inc.

El primer motor de cohete modelo certificado fue fabricado por Model Missiles Inc. (Orville Carslile). Hacia 1958. El primer motor de cohete de alta potencia certificado fue fabricado por US Rockets (Jerry Irvine). Hacia 1985. El primer motor de cohete modelo con propulsante APCP fabricado fue fabricado por Rocket Development Corporation (Irv Wait). Hacia 1970.

El mayor proveedor de cohetes sólidos profesionales del mundo es Orbital ATK .

Véase también

Referencias

  1. ^ Sitio web de NAR: http://www.nar.org/safety-information/model-rocket-safety-code/
  2. ^ Sitio web de la NAR: http://www.nar.org/safety-information/high-power-rocket-safety-code/
  3. ^ Fotografía del FS del sitio web de USR: http://v-serv.com/usr/motors/images/CinerocFS5.jpg
  4. ^ "Desarrollo de la TU-1". YouTube . 14 de diciembre de 2023 . Consultado el 1 de marzo de 2024 .
  5. ^ "Goddard 2021-2022 - Vuelo". sites.google.com . Consultado el 21 de septiembre de 2022 .
  6. ^ "Nuestros motores". GTXR . Consultado el 4 de diciembre de 2023 .
  7. ^ "ECFR" . Consultado el 9 de septiembre de 2020 .
  8. ^ "El Ramblin' Rocket Club lleva la cohetería a nuevas alturas | Escuela de Ingeniería Aeroespacial Daniel Guggenheim". ae.gatech.edu . Consultado el 22 de septiembre de 2023 .
  9. ^ "Nuestros cohetes". GTXR . Consultado el 22 de septiembre de 2023 .
  10. ^ "Viajero IV". USCRPL . Consultado el 16 de octubre de 2019 .
  11. ^ "GoFast". www.astronautix.com . Archivado desde el original el 27 de diciembre de 2016. Consultado el 24 de noviembre de 2017 .
  12. ^ "Equipo de exploración espacial civil".
  13. ^ "ECFR" . Consultado el 9 de septiembre de 2020 .
  14. ^ "Prueba de tiro del Falcon Project Ltd. UK Bloodhound SSC". Telegraph. 3 de octubre de 2012. Archivado desde el original el 13 de diciembre de 2021. Consultado el 3 de julio de 2015 .
  15. ^ abcdefghijklmn Vehículos de lanzamiento espacial - Impulso de vacío total
  16. ^ Graham, William (3 de febrero de 2018). «Un cohete sonda japonés asegura haber logrado un lanzamiento orbital récord». NASA Spaceflight . Consultado el 3 de febrero de 2018 .
  17. ^ "Comercio de explosivos: definición modificada de dispositivo accionado por propulsor". Registro Federal. 13 de febrero de 2009. Consultado el 4 de julio de 2015 .
  18. ^ "Comercio de Explosivos - Definición modificada de "dispositivo accionado por propulsor" (2004R-3P)". Registro Federal. 13 de febrero de 2009. Consultado el 4 de julio de 2015 .
  19. ^ "APCP no es un explosivo, sentencia el juez Reggie B. Walton" (PDF) . Juez federal. 16 de marzo de 2009 . Consultado el 3 de julio de 2015 .
  20. ^ "Lista de materiales explosivos de 2014 (oficial)". Registro Federal. 7 de octubre de 2014. Consultado el 4 de julio de 2015 .
  • Asociación Nacional de Cohetería (NAR): Certificaciones en cohetería modelo y cohetería de alta potencia
  • Asociación de Cohetería de Trípoli (TRA) - Certificaciones de cohetería de alta potencia
  • Asociación Canadiense de Cohetería (CARWeb): Certificaciones en cohetería de alta potencia y cohetería modelo en Canadá
  • Asociación de cohetería del Reino Unido: Certificaciones de cohetería de alta potencia
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