Evaluación de integridad de tobera para cohete 122[mm]

Abstract

Este estudio surge de la necesidad de abordar las condiciones extremas a las que son sometidas las toberas de cohetes, en particular en el desarrollo del modelo de cohete de 122 [mm] en las Fábricas y Maestranzas del Ejército (FAMAE). La motivación de este trabajo se centra en fomentar la autonomía nacional en la fabricación de componentes para cohetes, mediante el diseño y análisis de elementos como lo son la tobera. El objetivo principal fue evaluar la integridad estructural de la tobera en condiciones transientes para dos combustibles. La combinación de altas temperaturas y esfuerzos mecánicos representa un desafío significativo tanto en la selección de materiales como en el diseño de las piezas. El análisis estructural reveló una distribución térmica discontinua en la tobera, en la que la sílica fenólica funciona como aislante en el cuerpo intermedio y externo, mientras que el grafito en la garganta disipa el calor gracias a su elevada conductividad térmica, llegando a temperaturas que superan los 2500 [K] en el combustible A y aún más elevadas en el combustible B. Pese a que los factores de seguridad fueron insuficientes en zonas críticas, este comportamiento era esperable debido al deterioro de los materiales sometidos a condiciones de temperatura y presiones extremas. Finalmente, el estudio confirma que el diseño de la tobera analizada es funcional y cumple con los requerimientos esperados.