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Pruebas de motores de cohetes: caracterización del empuje, la presión y las vibraciones

Know your rocket engine by heart – with Kistler test and measurement technology

Los cohetes están expuestos a tensiones muy elevadas, especialmente durante el lanzamiento. Para evitar un mal funcionamiento durante la operación, los componentes de los cohetes -y especialmente los motores de los cohetes- se someten a extensas pruebas e inspecciones. Por ejemplo, los motores de cohetes nuevos o modificados requieren pruebas para garantizar que no se produzcan inestabilidades en la combustión. Cuando se utiliza propulsor líquido, es necesario caracterizar y optimizar el mecanismo de suministro. La medición de la presión dinámica de ignición es esencial para un lanzamiento seguro del cohete.

Hasta 750 Hz

Medición de fuerza dinámica de alta frecuencia

Hasta 700 °C

Medición de la presión dinámica directamente en la cámara de combustión: con sensores de alta temperatura (1000 °C operativos durante un breve periodo)

Criogénico

Caracterización dinámica del suministro de combustible propulsor líquido con sensores piezoeléctricos de presión y aceleración

Medición a largo plazo

de la presión estática con sensores de presión piezoresistivos
High temperature accelerometers allow for precise monitoring of pressure pulsations and fluctuations in rocket engines.

Caracterización del empuje, la presión dinámica y las vibraciones

La eficiencia del combustible en el caso de los cohetes sólidos, o de la mezcla de combustible en el caso de los cohetes líquidos, es una de las principales preocupaciones de los diseñadores de motores de cohetes. La caracterización del empuje del propio motor proporciona una clara comprensión de la cantidad de empuje que puede producirse con un determinado diseño de tobera. Esto permite a los ingenieros calcular el impulso específico del material de combustión y estudiar las diferentes fases durante el funcionamiento de un motor cohete, como el encendido, el rodaje y el apagado. Para este tipo de investigaciones se suelen utilizar dinamómetros de 6 componentes específicos del cliente, basados en la tecnología piezoeléctrica.

Este enfoque también permite conocer en profundidad la inyección y la mezcla de los componentes del combustible, el tiempo de encendido y la combustión: conocimientos esenciales para verificar el rendimiento fiable de un motor cohete e impulsar el desarrollo de tecnologías de propulsión. Los sensores piezoeléctricos de presión y aceleración de Kistler abarcan la gama extrema de estabilidad a temperaturas ultra altas y la dinámica necesaria para hacer frente a los retos que se plantean en los entornos extremos de las cámaras de empuje.

Alta frecuencia natural

Ofrecemos sensores de fuerza con frecuencias naturales >50 kHz para mediciones altamente dinámicas.

Alcance

La tecnología de sensores PE permite realizar mediciones de fuerza cuasiestáticas y dinámicas con alta resolución.

Adaptabilidad

Los sensores de fuerza monocomponente y multicomponente de Kistler pueden combinarse para crear dinamómetros específicos para cada aplicación.
Static pressure monitoring and characterization

Control y caracterización de la presión estática

Por último, pero no menos importante, el control de la presión estática es otra medición importante en las pruebas de motores de cohetes. Este proceso, realizado en un banco de pruebas de motores de cohetes, incluye la supervisión y el control del flujo de propulsor, así como la medición de la presión estática en la cámara de combustión. La supervisión y el control del flujo de propulsante en los motores de cohetes de propulsante líquido requieren sensores de presión estática. Los sensores de presión piezorresistivos de Kistler utilizan un elemento sensor de silicona micromecanizado y grabado en la cavidad y son adecuados para aplicaciones con medios compatibles con cápsulas rellenas de aceite de silicona.

Respuesta en frecuencia

La medición de la presión estática a largo plazo requiere una tecnología piezoresistiva con un funcionamiento inherente de 0 Hz a 5 kHz, a diferencia de los sensores piezoeléctricos que sólo permiten un funcionamiento cuasistático.

Seguridad intrínseca

Dependiendo del uso y la instalación del sensor de presión, puede ser necesaria una protección intrínseca contra la ignición de entornos explosivos.

Estabilidad a largo plazo

Los sensores de presión piezorresistivos utilizan un elemento sensor de silicio micromecanizado, grabado en cavidad y relleno de aceite que proporciona una estabilidad inherente a largo plazo del 0,1%/año.
Combustion instability investigations use high-temperature Type 6021A pressure and Type 8209A acceleration sensors

Control dinámico de la presión y las vibraciones

Conocer en profundidad la inyección de los componentes del combustible y su mezcla, el tiempo de ignición y la combustión es absolutamente esencial para verificar el rendimiento fiable de un motor de cohete e impulsar el desarrollo de tecnologías de propulsión. Los sensores piezoeléctricos de presión y aceleración de Kistler abarcan la gama extrema de estabilidad a temperaturas ultra altas y la dinámica necesaria para hacer frente a los retos que se plantean en los entornos extremos de las cámaras de empuje.

Acelerómetros de temperatura ultra alta

Los sensores pueden montarse cerca de la cámara de combustión y son la opción preferida para la medición optimizada de la inestabilidad de la combustión. En estas aplicaciones, las temperaturas pueden alcanzar hasta 550 °C (930 °F).

Acelerómetros y sensores de presión criogénicos

Los acelerómetros y sensores de presión piezoeléctricos criogénicos abarcan un extraordinario rango de temperaturas de hasta -196 °C (-320 °F).

Sensores de alta presión para el encendido

Durante las mediciones en la fase de ignición, los sensores de alta presión altamente dinámicos detectarán picos de alta presión, eventos de choque térmico muy elevados y de rápido aumento con una exposición muy dura del diafragma del sensor.