El ciclo expansor es una configuración de motor cohete propulsor líquido en el que la turbina de la turbobomba es accionada por la expansión del propulsor criogénico que circula por las paredes de la cámara de combustión y la boquilla para enfriarlo y pasar de estado líquido a gaseoso. Este dispositivo reemplaza el generador de gas separado de la cámara de combustión que se utiliza para alimentar la turbina en un ciclo de generador de gas .
El ciclo de expansión se puede cerrar o abrir. En el primer caso, los gases que han alimentado la turbina de la turbobomba se reinyectan en la cámara de combustión. En el segundo caso, se expulsan o se inyectan en la parte inferior de la boquilla para enfriarla.
En el ciclo de purga del expansor , en lugar de hacer pasar todo el propulsor a través de la turbina y luego a la cámara de combustión, solo una parte se utiliza para alimentar la turbina sin pasar luego a la cámara de combustión. parte inferior de la boquilla para enfriarla. Esta configuración induce una pérdida de eficiencia ligada a la no utilización de la energía química de los propulsores que no han sido quemados en la cámara de combustión. Por otro lado, permite obtener una mayor presión en la cámara de combustión, del orden de 2 o 3 veces mayor que en un ciclo con un expansor cerrado. La garganta de la boquilla se puede reducir, lo que aumenta la relación de la sección de la parte divergente. Esto compensa en parte la pérdida de eficiencia ligada a la apertura del ciclo, al tiempo que permite lograr mayores empujes.
Los motores que utilizan un ciclo expansor tienen un impulso específico alto, pero su empuje es limitado, a menudo del orden de cien kilonewtons. Por lo tanto, se utilizan para impulsar las etapas superiores de los lanzadores.
El RL10 de Pratt & Whitney propulsa y pisos que Centaur todavía usa en el lanzador Atlas V , y el lanzador DCSS del segundo piso Delta IV . También podemos mencionar el motor Vinci que dotará a la etapa superior del Ariane 6 , con un impulso específico de 465 s . El motor chino YF-75D que impulsa la etapa superior del Long March 5 también es un ejemplo del uso del ciclo expansor, en este caso cerrado.
Motor | País | usar | Ergols | Tipo | Empuje
(en el vacío) |
Yo sp (en un vacío) | Presión | Primer vuelo | |
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BE-3U | Estados Unidos | New Glenn | LH2 / LOX | abierto | 710 kN | En desarrollo | |||
BE-7 | Estados Unidos | Luna azul | doble | 40 kN | En desarrollo | ||||
LE-5A | Japón | HOLA YO | abierto | 121,5 kN | 452 segundos | 3,7 MPa | 1994 | ||
LE-5B | Japón | H-IIA | abierto | 137 kN | 448 segundos | 3,6 MPa | 2001 | ||
LE-9 | Japón | H3 | abierto | 1.471 kN | 426 s | 10,0 MPa | En desarrollo | ||
RD-0146D | Rusia | Angara | granja | 68,6 kN | 470 s | 5,9 MPa | En desarrollo | ||
RL-10B-2 | Estados Unidos | Delta IV | granja | 110 kN | 465,5 segundos | 4,4 MPa | 1998 | ||
Vinci | Europa | Ariane 6 | granja | 180 kN | 465 segundos | 6,0 MPa | En desarrollo | ||
YF-75D | porcelana | Caminata larga 5 | granja | 442 segundos | 2016 |